Neuro-reabilitation unit

Preview:

DESCRIPTION

 

Citation preview

1

БИОМЕХАТРОННЫЕ ТРЕНАЖЕРЫ И

СТИМУЛЯТОРЫ.

КОНЦЕПЦИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ

1 Институт прикладной математики им.М.В.Келдыша РАН, Москва, Россия 2 Институт проблем передачи информации им.А.А.Харкевича РАН

3 Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия 4 Институт механики Болгарской Академии наук, София, Болгария

В.Е. Павловский1, А.К.Платонов1, Н.С.Сербенюк1, В.С.Ярошевский1,

В.В.Павловский1, А.П.Алисейчик1, И.А.Орлов1,

А.А.Гришин2, Ю.П.Герасименко3, Т.Р.Мошонкина3, Л.Митуцева4

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

2

СОДЕРЖАНИЕ

Постановка задачи. Решаемая проблема.

1. Тренажер-кровать для спинального тренажа.

2. Стимуляторы стопы при шагательных движениях.

Проекты РАН – БАН.

3. Анатомия и кинематика голеностопного сустава.

Тренажеры голеностопа.

4. Стимулятор ГолТрен. Концепция, архитектура,

элементы.

Заключение. План работ 2012 – 2013. Перспектива.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

3

Постановка задачи. Решаемая проблема.

Главная проблема: Реабилитация произвольных движений

(медицина, спорт, космонавтика, ...)

Для этого требуется реализовать переход

от биотренажёров к биомехатронным тренажерам - к

компьютерному управлению траекториями движений

конечностей

с - афферентацией,

с - очувствлением физиологии (обратные мехатронные связи),

с - аудиовизуальной мотивацией - от пациента.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

4

1. Тренажер-кровать для спинального тренажа.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

5

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

Тренажер-кровать. Концепция.

6

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

Тренажер-кровать. Реализация.

7

Экзоскелетонный модуль. Концепция.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

8

2. Стимуляторы стопы при шагательных движениях.

Проекты РАН – БАН.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

9

Проект GaitSim. ИМЕХ БАН.

Двухкоординатная мехатронная система.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

10

Проект GaitSim. ИМЕХ БАН.

Двухкоординатная мехатронная система.

Для реализации требуемой имитации

шагательных нагрузок на стопу человека в

проекте GaitSim предложено использование

матрицы механических плунжерных

стимуляторов стопы человека с двумя

управляемыми степенями подвижности,

позволяющими по заданному временному закону

регулировать характер изменения величины и

пространственного расположения сил давления

на стопу.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

11

Проект GaitSim. ИМЕХ БАН.

Рабочие поля плунжеров для стоп разного размера.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

12

Проект FootReact. ИМЕХ БАН.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

13

3. Анатомия и кинематика голеностопного сустава.

Тренажеры голеностопа.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

14

Модель голеностопного сустава в стопе.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

15

Анатомическая структура стопы – 1.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

16

Анатомическая структура стопы – 2.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

17

LOKOMAT. Производитель: Hocoma, Швейцария.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

18

ARTROMOT®-SP3 (для голеностопа). Ormed, Германия.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

19

eLEGS. Berkeley Bionics. США, Калифорния.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

20

eLEGS. Berkeley Bionics. США, Калифорния.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

21

Ортез голеностопный с регулятором объёма движения HAS-301.

Производитель: ORLETT®, Германия.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

22

4. Стимулятор ГолТрен.

Концепция, архитектура, элементы.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

23

Стимулятор голеностопа ГолТрен на стандартном ортезе – 1.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

24

Стимулятор голеностопа ГолТрен на стандартном ортезе – 2.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

25

Архитектура (концепция) стимулятора голеностопа. Версия 2011.

1. Внешний компьютер.

2. Встраиваемая система управления СУ.

3. Стандартный ортез.

4. Пневмостимуляторы на пневмоприводе

и клапанах «Pneumax S.p.A.» (Италия) .

5. До 64 каналов обратной связи:

угол (углы) сгибания голеностопа,

давление в подушках стимулятора,

миоэлектроды,

электроды скиномметра (ов),

температура.

6. Эффекторы:

привод по углу,

пневмостимуляторы,

миостимуляторы,

акупунктурные стимуляторы.

1

2

3

4

5

6

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

26

ГолТрен. Пассивные электроды подошвы и активный электрод.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

27

ГолТрен. Пневмостимулятор стопы.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

28

РОБОКОН-1. Контроллер и усилитель управления двигателями.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

29

ГолТрен. Привод вращения голеностопа по углу.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

30

ГолТрен. Мягкая амортизирующая подвеска привода

(к решению проблемы нецилиндричности голеностопного сустава).

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

31

ГолТрен. Эксперименты на стенде.

Объем и скорости движений по углу регулируются программно.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

32

ГолТрен. Эксперименты на стенде.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

33

ГолТрен. Пневмостимуляторы стопы. Версия 2012 г.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

34

Заключение. План работ 2012-2013.

1. Сборка полного стимулятора. Подключение

алгоритмов отработки шагания и стимуляции

голеностопа.

2. Сборка системы в составе тренажера-кровати.

3. Эксперименты на стимуляторе и тренажере.

4. Подготовка рекомендаций и ТЗ следующего этапа

работ.

5. Эксперименты по мини-экзоскелетону на созданной

элементной базе.

6. Эксперименты на тренажере-кровати.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

35

Перспектива.

“МКПУ – 2012. Конференция УТЭОСС-2012” 09-11.10.2012 Санкт-Петербург

Концепция тренажера с интерфейсом «Мозг-Компьютер» (ИМК)

развитие сенсорных средств до ИМК

Recommended