<?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.18.238-245</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-429</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>Сравнительный анализ алгоритмов управления экзоскелетом со звеньями переменной длины</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Comparative Analysis of the Exoskeleton Control Algorithms with the Links of a Variable Length</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>Борисов</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Borisov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">BorisowAndrej@yandex.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>Кончина</surname><given-names>Л. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Konchina</surname><given-names>L. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">la_kon@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Филиал ФГБОУ ВО НИУ "МЭИ" в г. Смоленске</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Branch of the National Research University "Moscow Power Engineering Institute" in Smolensk</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>4</issue><fpage>238</fpage><lpage>245</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/429">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/429</self-uri><abstract><p>Рассматривается актуальная задача автоматизации движения антропоморфных систем. Проводится сравнительный анализ двух подходов к решению задачи управления движением экзоскелета: управление путем считывания и усиления управляющих импульсов человека и управление с использованием аналитических алгоритмов управления движением. Отличием данной работы от имеющихся является использование в экзоскелете звеньев переменной длины.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Automatioи of movement of the anthropomorphic systems is щи important task. It requires development of various motion control algorithms. Control of the exoskeleton is typically done using the reader and gain of the control pulses of a person. However, such a control cannot be implemented, for example, for the recovery of the motor abilities after injuries of the vertebrae and for learning to walk again, or in sports training with the help of the exoskeleton or its parts. In this case, the analytical motion control algorithms are required. The article presents a comparative analysis of these two approaches to the task of the motion control of the exoskeleton. As an illustration, the authors present a graphical dependence of the basic kinematic and dynamic parameters of the walking time and footage of the split-pictorial visualization of a model of an exoskeleton. The difference of this work from the existing ones is in the use of the exoskeleton links of a variable length. The paper describes a model of a link of a variable length in the form of a weightless rod and three lumped masses located at the ends of the rod, and an arbitrary point of the rod between its ends. The masses in the hinges-joints, except the movable joints, can be modeled by a motor mounted on a hinge pin having a substantial mass and creating the control point. Giving each lot a certain value, it is possible to obtain such a distribution of the masses on the rod, which approximately corresponds to the inertial properties of the link in the musculoskeletal system of a person. The differential equations of motion for the single-link and multi-chain systems were obtained. Generalizations for development of an effective matrix and recursive algorithms for writing differential equations of motion for the multi-link systems composed of links of variable length were composed. A study revealed that control of a real human walk had a pronounced pulsed character, while a gait, based on the theoretically specified periodic functions, was more energy intensive than a real human walk. This, in particular, explains why the energy consumption of the modern anthropomorphic robots during walking is higher than that of humans.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>экзоскелет</kwd><kwd>алгоритмы управления</kwd><kwd>звено переменной длины</kwd><kwd>кинематические характеристики движения</kwd><kwd>управляющие моменты</kwd><kwd>exoskeleton</kwd><kwd>control algorithms</kwd><kwd>link of variable length</kwd><kwd>the kinematic characteristics of the motion</kwd><kwd>control points</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">Basic biomechanics of the musculoskeletal system / Margareta Nordin, Victor H. Frankel ed. Lippincott Williams &amp; Wilkins, 2001.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Basic biomechanics of the musculoskeletal system / Margareta Nordin, Victor H. Frankel ed. Lippincott Williams &amp; Wilkins, 2001.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pina-Martfnez E., Rodriguez-Leal E. Inverse Modeling of Human Knee Joint Based on Geometry and Vision Systems for Exoskeleton Applications // Mathematical Problems in Engineering. Vol. 2015 (2015). 14 p. http://dx.doi.org/10.1155/2015/145734. URL: http://www.hindawi.com/journals/mpe/2015/145734/</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pina-Martfnez E., Rodriguez-Leal E. Inverse Modeling of Human Knee Joint Based on Geometry and Vision Systems for Exoskeleton Applications // Mathematical Problems in Engineering. Vol. 2015 (2015). 14 p. http://dx.doi.org/10.1155/2015/145734. URL: http://www.hindawi.com/journals/mpe/2015/145734/</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Справочник по теории автоматического регулирования / Под ред. А. А. Красовского М.: Наука, 1987.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Справочник по теории автоматического регулирования / Под ред. А. А. Красовского М.: Наука, 1987.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Борисов А. В. Автоматизация проектирования стержневых экзоскелетов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 10. С. 29-33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Борисов А. В. Автоматизация проектирования стержневых экзоскелетов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 10. С. 29-33.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Борисов А. В. Автоматизация разработки трехмерных моделей экзоскелетов со звеньями переменной длины // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 12. С. 828-835.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Борисов А. В. Автоматизация разработки трехмерных моделей экзоскелетов со звеньями переменной длины // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 12. С. 828-835.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Леонов Г. А., Зегжда С. А., Кузнецов Н. В., Товстик П. Е., Товстик Т. П., Юшков М. П. Движение твердого тела, управляемое шестью стержнями переменной длины // Доклады Академии наук. 2014. Т. 455, № 3. С. 282-286.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Леонов Г. А., Зегжда С. А., Кузнецов Н. В., Товстик П. Е., Товстик Т. П., Юшков М. П. Движение твердого тела, управляемое шестью стержнями переменной длины // Доклады Академии наук. 2014. Т. 455, № 3. С. 282-286.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Андреев А. С., Перегудова О. А. Об управлении двухзвенным манипулятором с упругими шарнирами // Нелинейная динамика. 2015. Т. 11, № 2. С. 267-277.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Андреев А. С., Перегудова О. А. Об управлении двухзвенным манипулятором с упругими шарнирами // Нелинейная динамика. 2015. Т. 11, № 2. С. 267-277.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лавровский Э. К., Письменная Е. В., Комаров П. А. Управление ходьбой экзоскелетона нижних конечностей при вязкоупругой связи его с телом человека-оператора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 2. С. 96-101.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Лавровский Э. К., Письменная Е. В., Комаров П. А. Управление ходьбой экзоскелетона нижних конечностей при вязкоупругой связи его с телом человека-оператора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 2. С. 96-101.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Градецкий В. Г., Князьков М. М., Семенов Е. А., Суханов А. Н. Движение мобильного робота по горизонтальным, наклонным и вертикальным поверхностям при наличии возмущений и подвижных препятствий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 3. С. 166-173.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Градецкий В. Г., Князьков М. М., Семенов Е. А., Суханов А. Н. Движение мобильного робота по горизонтальным, наклонным и вертикальным поверхностям при наличии возмущений и подвижных препятствий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 3. С. 166-173.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черноусько Ф. Л., Болотник Н. Н. Мобильные роботы, управляемые движением внутренних тел // Тр. ИММ УрО РАН. 2010. Т. 16, № 5. С. 213-222.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Черноусько Ф. Л., Болотник Н. Н. Мобильные роботы, управляемые движением внутренних тел // Тр. ИММ УрО РАН. 2010. Т. 16, № 5. С. 213-222.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черноусько Ф. Л., Ананьевский И. М., Решмин С. А. Методы управления нелинейными механическими системами. М.: Физматлит, 2006. 328 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Черноусько Ф. Л., Ананьевский И. М., Решмин С. А. Методы управления нелинейными механическими системами. М.: Физматлит, 2006. 328 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Борисов А. В., Кончина Л. В., Абросов Я. А. Разработка методов управления моделью экзоскелета с деформируемыми звеньями и человеком внутри // Естественные и технические науки. 2016. № 7 (97). С. 58-60.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Борисов А. В., Кончина Л. В., Абросов Я. А. Разработка методов управления моделью экзоскелета с деформируемыми звеньями и человеком внутри // Естественные и технические науки. 2016. № 7 (97). С. 58-60.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Борисов А. В. Моделирование опорно-двигательного аппарата человека и применение полученных результатов для разработки модели антропоморфного робота М.: Спутник+, 2009.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Борисов А. В. Моделирование опорно-двигательного аппарата человека и применение полученных результатов для разработки модели антропоморфного робота М.: Спутник+, 2009.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зациорский В. М., Аруин А. С., Селуянов В. Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981. 143 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Зациорский В. М., Аруин А. С., Селуянов В. Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981. 143 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yamada H. Strength of biological materials. Baltimore: Williams and Wilkins, 1970. 405 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yamada H. Strength of biological materials. Baltimore: Williams and Wilkins, 1970. 405 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Головин В. Ф., Архипов М. В., Павловский В. Е. Особенности проектирования робототехнических систем для восстановительной медицины // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 10. С. 664-671.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Головин В. Ф., Архипов М. В., Павловский В. Е. Особенности проектирования робототехнических систем для восстановительной медицины // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 10. С. 664-671.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Алисейчик А. П., Орлов И. А., Павловский В. Е., Павловский В. В., Платонов А. К. Механика и управление экзоскелетами нижних конечностей для нейрореабилитации спинальных больных // Х1 Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Аннотации докладов (Казань, 20-24 августа 2015 г.). Казань: Изд-во Академии наук РТ, 2015. 319 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Алисейчик А. П., Орлов И. А., Павловский В. Е., Павловский В. В., Платонов А. К. Механика и управление экзоскелетами нижних конечностей для нейрореабилитации спинальных больных // Х1 Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Аннотации докладов (Казань, 20-24 августа 2015 г.). Казань: Изд-во Академии наук РТ, 2015. 319 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бербюк В. Е. Динамика и оптимизация робототехнических систем. Киев: Наукова Думка, 1989. 192 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бербюк В. Е. Динамика и оптимизация робототехнических систем. Киев: Наукова Думка, 1989. 192 с.</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>
