О совершенствовании шагающих роботов

О совершенствовании шагающих роботов

Архипов-Балтийский С.В.

В связи с возросшей во всем мире террористической опасностью актуальным становится вопрос о разработке и использовании в специальных операциях шагающих роботов. Их применение позволит обезопасить людей в бой-столкновениях, разведке и разминировании.

Для определения путей оптимизации ходьбы роботов нами проведены экспериментальные исследования на трехмерной модели тазобедренного сустава. Она содержала бедренную и тазовую части, соединенные элементом – аналогом связки головки бедра и бытовым динамометром, имитировавшим функцию отводящих мышц. В модели проверялся объем возможных движений, а к ее тазовой части подвешивался груз, что моделировало условия поддержания равновесия в одноопорном ортостатическом положении.

Установлено, что, стоя на одной ноге, а также в середине одноопорного периода шага, тазобедренный сустав функционирует как рычаг второго рода. Это обеспечивается за счет натяжения связки головки бедра, которая ограничивает приведение бедра, наклон таза в неопорную сторону, разгружает отводящую группу мышц, ограничивает фронтальные поступательные движения головки бедра и ее краниальное смещение. Благодаря связке головки бедра происходит замыкание тазобедренного сустава во фронтальной плоскости. При этом основная нагрузка приходится на нижние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины и составляет в покое 2 веса тела. Стремление нагруженной связки головки бедра к вертикальности стабилизирует таз в горизонтальной и сагиттальной плоскости, создает предпосылки для высокой устойчивости одноопорного ортостатического положения и обеспечивает автоматический разворот таза вперед в одноопорном периоде шага, определяет ритмичность ходьбы, снижает ее энергоемкость (см. www. enet.ru /~archipov).

Антропоподобное перемещение дает неоценимое преимущество при передвижении по пересеченной местности и в стесненных условиях. Введение в конструкцию тазобедренного шарнира шагающих роботов аналога связки головки бедра, повысит их КПД, увеличит продолжительность автономной работы, эффективность ходьбы и стабильность ортостатических положений.

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский это псевдоним, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Полесская центральная районная больница, Полесск, Калининградская область, Россия

Ключевые слова:

тазобедренный шарнир, робот, антропоморф, механика, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. О совершенствовании шагающих роботов. Тезисы докладов Всероссийской конференции с участием стран СНГ, посвященной 60-летию Победы Советской медицины в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. «Травмы мирного и военного времени» (Анапа, 2005). Анапа, 2005.

Примечания:

Публикация посвящена исследованию функции ligamentum capitis femoris на механических моделях и совершенствованию шарнира робота воспроизводящего тазобедренный сустав человека. Разработке данного узла посвящен ряд заявок на изобретения.

Сайт автора www. enet.ru / ~archipov «Морфомеханика» в настоящее время доступен в архиве [web.archive.org]

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Роботы и шарниры

2024АрхиповСВ. Девятый месяц, одиннадцатый день

Монография « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвящена древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией. Ниже размещена дополненная интерактивная версия. В виде PDF документа книга опубликована в Google Play и Google Book . АННОТАЦИЯ Предание книги Бытие о борьбе Патриарха Иакова с богом – пересказ сна. Наше мнение базируется на оценке легенды с медицинской точки зрения. Анализ текста с учетом достоверных сведений показал: первая версия написана почти 3600 лет назад в Египте. Над произведением работали два сочинителя. Один, врач-энциклопедист, дополнил семейные сказания соавтора дубликатами литературных персонажей и научными фактами. Последнее сделало основу библейской эпопеи правдоподобной в глазах современников. Позже художественно обработанное сновидение явилось узловым обстоятельством доктрин крупнейших религий. Кому и почему это потребовалось, не обсуждается. Большинство загадок ветхозаветног...

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

LCF – ключ к грациозной походке, выяснению причин болезней тазобедренного сустава и опровержению мифов о них. Мы представляем перспективное научное знание, необходимое для сбережения здоровья, разработки имплантов и новых способов лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава. Цель проекта: содействие сохранению нормальной походки и качества жизни, помощь в изучении механики тазобедренного сустава, разработке эффективных способов лечения его болезней и травм. СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА БИОМЕХАНИКА И МОРФОМЕХАНИКА ( О взаимосвязи механики и морфологии тазобедренного сустава ) 1586 PiccolominiA . Одно из первых рассуждений о биомеханике LCF с описанием ее формы, механических свойств и крепления. 1728 WaltherAF. В выбранном отрывке обсуждаются анатомия, механические свойства и функции LCF . 2004Архипов-БалтийскийСВ. Новая механика тазобедренного сустава. 2004...

Ваша публикация в блоге

Публикации блога посвящены связке головки бедренной кости, именуемой на латыни ligamentum capitis femoris (LCF). Статьи и иллюстративный материал, обновляемый и публично обсуждаемый. На нашей площадке Вы можете разместить свой текст о LCF бесплатно на любом языке и далее его корректировать. Допустима публикация значимой цитаты, аннотации или всего произведения иного автора при условии соблюдения его законных прав. Участие в проекте – это перспективный вид научной кооперации, способ повышения эффективности в клинической практике и результативности исследовательской деятельности. Здесь вклад каждого умножается знаниями и опытом коллег, а также предшествующих поколений докторов и ученых, изучавших LCF. Все писатели о LCF обретают удобную возможность: участия в дискуссиях по темам, поднятым в их статье, получать комментарии специалистов и ценные советы в практической работе и научных изысканиях. У нас возможно представить и обсудить идею, зафиксировать свой приоритет, поделиться ...

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ ( Наблюдаемые эффекты нормы и патологии, опыты на моделях ) 1672 GengaB . Автор впервые сообщает о случае отсутствия LCF в обоих тазобедренных суставах. 1725SaltzmannJ_NicolaiHA. Авторы сообщают о случае отсутствия LCF у пожилой женщины. 1738 LadmiralJ . Первое изображение и описание LCF младенца. 1751 HallerA . Автор описывает случай отсутствия LCF с двух сторон. 1779SandifortE. Автор сообщает о случае отсутствия LCF. 1783 BonnA . Автор описывает случаи отсутствия LCF и ямки головки бедренной кости. 1820 PallettaGB. Автор подробно описывает топографию, строение и кровоснабжение LCF . 1823 GerdyPN. Автор наблюдал смещение головки бедренной кости из вертлужной впадины наружу при натяжении LCF . 1827PaxtonJ. Визуализация LCF через отверстие в вертлужной впадине? (интрига). 1833 GerdyPN. Авт...

Эксперименты на рычажной модели

Эксперименты на рычажной модели тазобедренного сустава Согласно современным представлениям, тазобедренный сустав , articulatio coxae , в одноопорной ортостатической позе функционирует как аналог рычага первого рода, что зачастую для наглядности иллюстрируется изображением рычажных весов ( Pauwels F ., 1973). С целью дальнейшего изучения биомеханики нижней конечности мы изготовили упрощенную рычажную модель тазобедренного сустава (Рис. 1). Рис. 1. Рычажная модель тазобедренного сустава (вид с поворотом в 3/4); обозначения: 1 – основание, 2 – грузовая мачта, 3 – кронштейн грузовой мачты, 4 – рычаг, 5 – нагрузка, 6 – динамометр, 7 – серьга динамометра. Рычажная модель тазобедренного сустава выполнена из металлических планок. Она имела горизонтальное основание. К нему прикреплялась грузовая мачта, в верхней точке которой имелся кронштейн. К средней части грузовой мачты присоединялся на горизонтальной оси рычаг, который имел возможность свободного вращения во фронтальной пл...

Имитация взаимодействия всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц

Имитация взаимодействия всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц С целью дальнейшего уточнения функции взаимодействия всех связок трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогами наружных связок (лобково-бедренной связки, горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, вертикальной части подвздошно-бедренной связки, седалищно-бедренной связки, круговой зоны) дополнена аналогом связки головки бедренной кости. На первом этапе мы изучили вариант сборки трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека, в котором аналог связки головки бедренной кости пропускался через центральное отверстие в фасонной выточке модели вертлужной впадины (Рис. 1). Рис. 1. Трехмерная механическая модель правого тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом вертлужной губы; вверху – вид спереди (красной стрелкой указан проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости, прикрепленный к...

2024АрхиповСВ. Глава 1

Глава 1 монографии « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвященной древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией. Ниже размещена дополненная интерактивная версия. Глава 1 СОЗДАНИЕ И ПЕРЕВОДЫ БИБЛИИ Сборник теологических произведений, особо почитаемых иудеями, самаритянами, христианами и мусульманами, именуется Библия . В основе эпопеи – Тора ( Закон / Учение ), – сакральное сочинение иудаизма, состоящее из пяти частей [1] . По мнению духовенства, Пятикнижие содержит божественные откровения и повеления Всевышнего человеку. Согласно научным воззрениям, это переработанный свод образцов древнееврейской литературы, обрядовых, правовых и исторических материалов. В них присутствует удивительный калейдоскоп: сказаний, зримых образов, судеб, событий, а также отрывков: песнопений, афоризмов, речей, стихов разного жанра и эпох. Мы тоже не усматриваем сверхъестественности в возникновении Священного Писания ....

2024АрхиповСВ. Глава 2

Глава 2 монографии « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвященной древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией. Ниже размещена дополненная интерактивная версия. Глава 2 ДАТИРОВКА ВЕТХОЗАВЕТНОЙ ИСТОРИИ Живописный библейский фрагмент – предание об исходе семьи Патриарха Иакова из Месопотамии (Быт. 31:17-18) не сориентирован во времени. Летоисчисление книги Бытие ведется с туманного момента созидания Земли (Быт. 1:1). Единственный персонаж повествования, по отношению к которому усматривается потенциал датировки, – сын Патриарха Иакова Иосиф. Его биография подробно описана и четко разделена на периоды. Интервалы деятельности прочих героев определить сложнее. Складывается впечатление: перед нами труд литератора, подразумевавшего известную читателю давность событий. В рассказе об Иосифе можно рационально уточнить все основные этапы жизни, но не смерть. Означенное указывает на него как на возможного а...

Моделирование движений на муляже

Моделирование движений на муляже тазобедренного сустава С целью изучения изменения положения связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris , при движениях в тазобедренном суставе, articulatio coxae , нами изготовлен стенд для экспериментов на муляже тазобедренного сустава . К горизонтально расположенному основанию, собранному из металлических пластин, прикреплена вертикальная опорная мачта, имеющая возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси. Верхний конец опорной мачты был снабжен двухосевым (карданным) шарниром. Избранное положение в двухосевом шарнире имело возможность фиксироваться резьбовым соединением. К двухосевому шарниру опорной мачты прикреплялся муляж таза, pelvis . Головка муляжа проксимального конца бедренной кости , os femur , соединялась с муляжом таза, pelvis , аналогом связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris . Нижний конец муляжа проксимального конца бедренной кости, ligamentum capitis femoris , соединялся с ...

Поиск по этому блогу