Development of the Control Algorithms for the Semiautomatic Orthosis Devices
https://doi.org/10.17587/mau.18.233-238
Abstract
This paper is devoted to the research and development of the control techniques for the semiautomatic orthosis devices of human limbs. Such devices are used for rehabilitation of the human limbs after various injuries or diseases. The designed or-thosis devices should be equipped with a set of the force-sensors, adaptive control algorithms and software for an intellectual adjustment to a patient. This allows creation of a reliable system for rehabilitation. Force-sensors are used to obtain information from a patient during walking. Based on this data the designed controller forms the desired control for the assistance device to provide support for the patient. Also, there is a manual control mode. In this mode the controller receives commands from a patient via a human-machine interface. The fixation system represented by a motor or an air pump adjusts the orthosis with the optimal force on the patient's limb. The current parameters are sent to an LCD monitor. The experiments demonstrated forces from the patients' feet during different physical exercises. The parameters for an air pump switching were obtained. These parameters were used for the control algorithms in the controller.
About the Authors
I. N. Dashevsky
Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
M. M. Knyazkov
Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
A. N. Sukhanov
Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Травматология: национальное руководство / Под ред. Г. П. Котельникова, С. П. Миронова. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 808 с.
2. Зоря В. И., Васильев А. П., Корчебный H. H., Лужников И. Б. Лечение ложных суставов трубчатых костей у подростков и взрослых // Сб. тезисов Межд. конгресса "Современные технологии в травматологии, ортопедии: ошибки и осложнения - профилактика и лечение". 05-07.10.2004, Москва. С. 36.
3. Ключевский В. В. Хирургия повреждений. Ярославль: ДИА-пресс, 1999. С. 198-203.
4. Никитин С. Е., Ключевский В. В. Ортезотерапия в системе лечения переломов и их последствий // Хирургия повреждений. Руководство для хирургов и травматологов районных больниц, врачей участковых больниц, фельдшеров ФАП и здравпунктов. М.: ГЭОТАРМедиа, 2013. С. 336-369.
5. Азизян Р. В. Комплексное лечение множественных переломов нижних конечностей с применением ортезов: Автореферат канд. мед. наук, Ереван - 2002.
6. Гаркавенко Ю. Е., Поздеев А. П. Ошибки и осложнения при удлинении нижней конечности у детей // Вестник гильдии протезистов-ортопедов. 2002. № 3. С. 61-63.
7. Каулен В. Д. Функциональное лечение диафизарных переломов голени укороченными гипсовыми повязками. Автореферат канд. мед. наук. М., 1989 г.
8. Кашигина Е. А., Панфилов В. М., Никифорова Е. А. Функциональное лечение диафизарных переломов голени // Вестник Российского государственного медицинского университета. 2003. № 5 (31). С. 51-55.
9. Корж А. А., Меженина Е. П., Печерский А. Г., Рынденко В. Г. Справочник по травматологии и ортопедии / Под ред. А. А. Коржа и Е. П. Межениной. Киев: Здоров'я, 1980. С. 216.
10. Дашевский И. Н., Никитин С. Е. Экспериментальное изучение и биомеханическое моделирование функции разгрузки туторов нижних конечностей. Препринт РАН. Ин-т проблем механики; № 968. М., 2011. 57 с.
11. Дашевский И. Н., Никитин С. Е. Биомеханика разгрузки нижних конечностей при ортезировании // Российский журнал биомеханики. 16 с. (в печати).
12. Юревич Е. И. Основы робототехники. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 401 с.
13. Mehrholz J., Pohl M. Electromechanical-assisted gait training after stroke: a systematic review comparing end-effector and exoskeleton devices // J. Rehabil. Med. 2012. Mar; 44 (3): 193-9.
14. Ермолов И. Л., Градецкий В. Г., Князьков М. М., Семёнов Е. А., Суханов А. Н., Крюкова А. А. Motion Control Algorithms for the Exoskeleton Equipped with Pneumatic Drives. Nature Inspired Mobile Robotics // Proc. of the 16th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. 2013. P. 27-34.
15. Ермолов И. Л., Градецкий В. Г., Князьков М. М., Семёнов Е. А., Суханов А. Н. The Dynamics of the Exoskeleton Leg as a Multybody System // The 2nd Joint Internat. Conf. on Multybody , System Dynamics May 29-June 1. 2012. Stuttgart, Germany.
16. Петин В. А. Проекты с использованием контроллера Arduino. СПб: БХВ-Петербург, 2014. 400 с.
17. Ермолов И. Л., Градецкий В. Г., Князьков М. М., Семёнов Е. А., Суханов А. Н. Исследование ноги экзоскелета как многозвенной системы // Матер. конф. "Автоматизация и Информационные технологии", 24 марта 2011, Москва. С. 50-54.
18. Caldwell G. Darwin, Tsagarakis G. Nikolaos. Development i and Control of a 'Soft-Actuated' Exoskeleton for Use in Phisiotherapy and Training // Autonomous Robots. July 2003.Vol. 15, N. 1. P. 21-33.
Review
For citations:
Dashevsky I.N., Knyazkov M.M., Sukhanov A.N. Development of the Control Algorithms for the Semiautomatic Orthosis Devices. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(4):233-238. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.233-238
Views:
426
.png)
Email this article 