Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Վերականգնողական սարքերի մանիպուլյացիոն մեխանիզմների մոդելավորումը և նախագծումը՝ օղակների ու շարժաբերային տարրերի առաձգականության հաշվառմամբ

Զաքարյան, Նարեկ Բենիկի (2016) Վերականգնողական սարքերի մանիպուլյացիոն մեխանիզմների մոդելավորումը և նախագծումը՝ օղակների ու շարժաբերային տարրերի առաձգականության հաշվառմամբ. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (880Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (3694Kb) | Preview

      Abstract

      Исследованы портативные реабилитационные роботы последнего поколения, в которых использованы современные материалы и манипуляционные системы для обеспечения большей комфортности, функциональности, компактности и их совместимости с биологическими системами. Эти устройства могут быть полезны как для пациентов с физическими и нервными расстройствами, которые имеют мышечную слабость, так и для здоровых людей, чтобы улучшить эффективность движения. В отличие от традиционных устройств, они очень легкие и не ограничивают естественные степени свободы суставов человека жесткими структурами. Эти свойства уменьшают непредвиденные воздействия устройства на естественную биомеханику тела и обеспечивают синергетическое взаимодействие. Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является развитие методов и алгоритмов численного моделирования и проектирования манипуляционных механизмов реабилитационных устройств с учетом упругости их звеньев и приводных элементов. Исходя из поставленной цели, сформулированы и решены следующие задачи исследования: Структурное и конструктивное моделирование реабилитационных устройств с упругими элементами, электромеханическими и электроактивными полимерметаллическими актуаторами. Разработка численных методов и алгоритмов динамического моделирования исследуемых реабилитационных устройств. Разработка численных методов и алгоритмов оптимального проектирования и управления исследуемых реабилитационных устройств. Разработка новых технических решений и компьютерное тестирование исследуемых реабилитационных устройств. Ատենախոսական աշխատանքի նպատակն է՝ զարգացնել վերականգնողական սարքերի մանիպուլյացիոն մեխանիզմների մոդելավորման և նախագծման հաշվողական մեթոդները և ալգորիթմները՝ օղակների և շարժաբերային տարրերի առաձգականության հաշվառմամբ։ Աշխատանքը վերաբերում է էլեկտրամեխանիկական և պոլիմերմետաղական ակտուատորներովնոր վերականգնողական սարքերի մոդելավորման, օպտիմալ նախագծման ու կառավարման մեթոդների և ալգորիթմների զարգացմանը: Առաջին գլխում կատարվել է գիտատեխնիկական գրականության վերլուծություն։ Ներկայացվել են հայտնի և նորաստեղծ առաձգական տարրերով վերականգնողական սարքերի օրինակներ և դրանց մոդելավորման ու նախագծման ժամանակակից մեթոդներ։ Ուսումնասիրվել են այդ սարքերի առաձգական տարրերը՝ առաձգական օղակները, ճկուն շարժաբերային համակարգերը։ Ցույց են տրվել այդ սարքերի առավելություններն ու թերությունները և դրանց լավարկման կամ սկզբունքորեն նոր մոդելների նախագծման անհրաժեշտությունը։ Երկրորդ գլխում առաջարկվել է պարուրաձև ժապավենային զսպանակներով էկզոսկելետոնի նոր տեխնիկական լուծում, որն ավելի կոմպակտ է, ընկրկելի հոդերի շնորհիվ ավելի հարմարավետ և էներգախնայող։ Երկոտանի քայլքի կրկնօրինակող առաձգական մեխանիզմի դինամիկական մոդելավորման համար առաջարկվել է մեթոդ, որն ավելի պարզ է և ճշգրիտ։ Ցույց է տրվել օղակների առաձգականության հաշվառման էական անհրաժեշտությունը։ Առաջարկվել է շարժաբերային տարրերի առաձգականության հաշվառմամբ վերականգնողական սարքի դինամիկական մոդելավորման ալգորիթմ։ Որոշվել են շարժաբերների էլեկտրական լարումները, հոսանքները և հզորությունները, որոնք անհրաժեշտ են նպատակաուղղված գործողություն կատարելու համար։ Առաջարկվել է էկզոսկելետոնի հնարավորությունները մեծացնող սարք, որը կարող է աշխատել նաև սայլակի ռեժիմում, այսպիսով խնայել մարտկոցների էներգիան և ապահովել մարդու առավել հարմարավետ, արագ և կայուն փոխադրումը հարթ տարածքներում։ Երրորդ գլխում ցույց է տրվել վերականգնողական տեխնիկայում ոչ լրիվ ակտուացմամբ մեխանիզմների կիրառման նպատակահարմարությունը: Նախագծվել են ակտուատորների ոչ լրիվ թվով մեխանիզմներ ստորին և վերին վեջույթների, մատների համար։ Նախագծվել է համապիտանի, պոլիմերմետաղական գերակտուացված վերականգնողական սարք, իրականացված է ակտուատորային համակարգի մոդելավորում և ակտուատորների կրողունակությունները ստուգվել են Էյլերի բանաձևով։ Չորրորդ գլխում առաջարկված է վերին վերջույթի դանդաղ և ճշգրիտ շարժումներ ապահովող օրթեզի ակտուացման համակարգի կոնցեպցիա։ Կատարվել է գերակտուացված կառավարման համակարգի օպտիմալացում, կինեմատիկական և դինամիկական վերլուծություն։ Կատարվել է օպտիմալ նախագծում և կառավարում դիֆերենցիալ խաղերի տեսության կիրառմամբ։ The purpose of the thesis is a development numerical methods and algorithms in modeling and design of manipulation mechanisms of rehabilitation devices with account of links and drive elements elasticity. The work relates to the development of methods and algorithms of modeling, optimal designing and controlling of new rehabilitation devices with electromechanical and polymer-metal actuators. In the first chapter, the analysis of scientific and technical literature was done. Known and actual examples of rehabilitation devices with elastic elements and actual methods of their modeling and designing were presented. The elastic elements of these devices (elastic links and drive systems) were studied. The advantages and disadvantages of these devices, the necessity of their optimization and designing of principally new models were showed. In the second chapter, the new technical solution of the exoskeleton with spiral springs, which is more compact, more convenient and energy efficient due to compliant joints was proposed. The new more simple and accurate method for dynamic modelling of elastic biped walking mechanism was proposed. The essential necessity of elasticity accounting was revealed.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Վերականգնողական սարքերի մանիպուլյացիոն մեխանիզմների մոդելավորումը և նախագծումը՝ օղակների ու շարժաբերային տարրերի առաձգականության հաշվառմամբ: Design and simulation of manipulation mechanisms of rehabilitation devices with account of links and drive elements flexibility.
      Uncontrolled Keywords: Զաքարյան Նարեկ Բենիկի, Zakaryan Narek
      Subjects: Mechanical Engineering and Machine Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 07 Apr 2017 15:14
      Last Modified: 10 Apr 2017 09:52
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4483

      Actions (login required)

      View Item