<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.18.173-179</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-419</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ROBOTIC SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Управление ходьбой экзоскелета с использованием информации о программных момента</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Control of Walking for an Exoskeleton with the Use of Information about the Programmatic Torques</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лавровский</surname><given-names>Э. К.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lavrovsky</surname><given-names>E. K.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">noemail@neicon.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Письменная</surname><given-names>Е. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pismennaya</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">noemail@neicon.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>НИИ механики МГУ</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow State University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>18</volume><issue>3</issue><fpage>173</fpage><lpage>179</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/419">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/419</self-uri><abstract><p>Построена динамическая модель движения в сагиттальной плоскости для экзоскелета нижних конечностей, интегрированного с человеком-оператором, с учетом его опоры на жесткие невесомые костыли. Модель учитывает также динамику электроприводов. В случае одноопорной ходьбы построен аналитический закон управления этим экзоскелетом, обеспечивающий движение тазобедренного и коленного шарниров в соответствии с их желаемым режимом. Представлены результаты численного моделирования уравнений движения человека в экзоскелете, исследована точность управления.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A dynamic model of the motion in the sagittal plane of the lower limbs of the exoskeleton, integrated with a human operator, was created with account of its lean on rigid weightless crutches. This model describes a mockup of the exoskeleton, which is a 5-link system incorporating the knee and hip drives, as well as massless hand supports. The dynamic model is based on the Lagrange equations of the second kind, which, alongside with the kinematic parameters, also includes the reaction support forces of the point feet and weightless crutches. When the parameters of the mathematical model were set, the inertial mass of the body characteristics of the resulting statistical processing of the tomography slices of a certain number of subjects were taken into account. In the model, the crutches are considered as an extension of the human hands, so the force application points of the crutches are the shoulders of the operator. Human reaction in the shoulder joint to the torque of the crutches is considered irrelevant. The model also takes into account the dynamics of the DC electrical drives. The synthesis is based on the method of solving the inverse tasks of the dynamics. Synthesis of the control system was carried out on the example of a flat, single support for comfortable walking. Since it is assumed that an operator has a weakened musculoskeletal system, but workable hands, it is considered that the given influences on the control system of the exoskeleton are the required torques in the hip and knee joints, viewed as a time function, while a person is assigned the function of providing power to the crutches. As a result, an analytical law motion control exoskeleton was designed, which provided locomotion to the hip and knee joints in accordance with the selected desired mode. The synthesized algorithms were applied to the constructed mathematical models and a numerical study of them was conducted. The article presents the results of the numerical simulation and of the investigated precision control.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>экзоскелет</kwd><kwd>опора на костыли</kwd><kwd>нелинейное моментное управление</kwd><kwd>exoskeleton</kwd><kwd>support on crutches</kwd><kwd>nonlinear control with joint torques</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белецкий В. В. Двуногая ходьба. М.: Наука, 1984. 286 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Белецкий В. В. Двуногая ходьба. М.: Наука, 1984. 286 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лавровский Э. К., Письменная Е. В. Алгоритмы управления экзоскелетоном нижних конечностей в режиме одноопор-ной фазы ходьбы по ровной и ступенчатым поверхностям // МАУ. 2014. № 1. C. 44-51.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лавровский Э. К., Письменная Е. В. Алгоритмы управления экзоскелетоном нижних конечностей в режиме одноопор-ной фазы ходьбы по ровной и ступенчатым поверхностям // МАУ. 2014. № 1. C. 44-51.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белецкий В. В., Чудинов П. С. Параметрическая оптимизация в задаче двуногой ходьбы // МТТ. 1977. № 1. C. 25-35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Белецкий В. В., Чудинов П. С. Параметрическая оптимизация в задаче двуногой ходьбы // МТТ. 1977. № 1. C. 25-35.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Патент 2555801 на изобретение "Аппарат для помощи при ходьбе" / Письменная Е. В., Кузмичев А. В., Аведиков Г. Е., Комаров П. А., Формальский А. М., зарегистрировано в Госреестре ЗФ 09 июня 2015, опубл. 10.04.2015, бюл. № 19.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Патент 2555801 на изобретение "Аппарат для помощи при ходьбе" / Письменная Е. В., Кузмичев А. В., Аведиков Г. Е., Комаров П. А., Формальский А. М., зарегистрировано в Госреестре ЗФ 09 июня 2015, опубл. 10.04.2015, бюл. № 19.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Патент 2364385 RU на изобретение "Носимое вспомогательное устройство, содействующее двигательной активности и управляющая программа" / Й. Санкаи, опубл. 20.08.2009, бюл. № 23.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Патент 2364385 RU на изобретение "Носимое вспомогательное устройство, содействующее двигательной активности и управляющая программа" / Й. Санкаи, опубл. 20.08.2009, бюл. № 23.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Patent US 2016/0030201 A1, "Powered orthotic system for cooperative overground rehabilitation" / A. Zoss, T. Swift, A. Berg, K. Strausser, E. Brendan, опубл. 14.09.2015.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Patent US 2016/0030201 A1, "Powered orthotic system for cooperative overground rehabilitation" / A. Zoss, T. Swift, A. Berg, K. Strausser, E. Brendan, опубл. 14.09.2015.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лавровский Э. К., Воронов А. В. Определение масс-инерциальных характеристик ноги человека // Физиология человека. 1998. № 2. C. 91-101.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лавровский Э. К., Воронов А. В. Определение масс-инерциальных характеристик ноги человека // Физиология человека. 1998. № 2. C. 91-101.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лавровский Э. К., Письменная Е. В. О регулярной ходьбе экзоскелетона нижних конечностей при дефиците управляющих воздействий // РЖБ. 2014. Т. 18, № 2. C. 208-225.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лавровский Э. К., Письменная Е. В. О регулярной ходьбе экзоскелетона нижних конечностей при дефиците управляющих воздействий // РЖБ. 2014. Т. 18, № 2. C. 208-225.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
