К основному контенту

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ в 2026 г.

    Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА в 2026 г.  Начальный этап сбора сведений о LCF , накопленный до 20-го века, в целом завершен. Далее планируется анализ и синтез тематической информации, с добавлением сведений 20-21-го века. Работа будет сосредоточена прежде всего на: профилактике, диагностике, артроскопии, пластике, эндопротезировании.    27 .04.2026 LCF в Библии на чешском. Представлены краткие сведения об упоминании LCF в Библии на чешском языке. 26 .04.2026 LCF в Библии на датском. Представлены краткие сведения об упоминании LCF в Библии на датском языке.  LCF в Библии на церковнославянском. Представлены краткие сведения об упоминании LCF в Библии на церковнославянском языке.  LCF в Библии на хорватском. Представлены краткие сведения об упоминании LCF в Библии на хорватском языке. 25 .04.2026 LCF в Библии на коптском. Представлены краткие сведения об упоминании LCF в Библии на коптском языке. 24 .04.2026 LCF в Библии на шотландском гэльском...

2014АрхиповаАС

 

В 2014 году на Международнойкосмической Олимпиаде школьников Архипова Александра сделала доклад о целесообразности использования шарниров с гибкими элементами в шагающих машинах. Автор – был признан абсолютным победителем (подробнее: cyclowiki.org). В докладе высказана мысль: «Важной областью возможного применения шагающих роботов будет дистанционное исследование других планет». Через десять лет к практической реализации этой идеи приступили профессионалы из NASA: Робот-собака тренируется ходить по Луне в ходе испытаний в Орегоне (подробнее: bbc.com). Ниже мы представляем текст первого сообщения о шагающих машинах в космосе, шаровой опорный шарнир которых содержит гибкий элементе – аналог ligamentum capitis femoris (LCF).

 

Мобильные биоморфные платформы с аналогами алгоритмов естественных локомоций

Архипова Александра Сергеевна

АОУ Лицей научно-инженерного профиля

Московская область, г. Королёв

Американский колёсный марсоход Opportunity за десять лет своей миссии прошел по красной планете всего 40 километров, а его близнец Spirit уже через 8 км завяз в песках. Стадо антилоп гну в день способно преодолевать расстояние до 50 км по пересечённой местности, а горные козы легко взбираются на непокоримые кручи. Подобные сравнения наглядно показывают преимущества ходьбы, как способа передвижения в природе.

В сравнении с колесной и гусеничной техникой, способность машины перемещаться посредством ходьбы придаст ей большую устойчивость на неровных поверхностях, обеспечит возможность выбирать точки опоры, повысит ее маневренность и проходимость, позволит снизить затраты энергии на единицу пути, а также даст возможность свободно двигаться в среде обитания человека.

В связи с этим во многих странах активно ведутся разработки шагающих машин и роботов. Ходьба созданных на данный момент зооморфных и антропоморфных шагающих роботов требует значительных затрат энергии, в полной мере не решена задача выбора точек опоры для педипуляторов, а походка антропоморфных зачастую напоминает ходьбу больных людей. В связи с этим круг использования шагающих платформ существенно ограничен.

Ходьба в норме является автоматизированным циклическим процессом. В цикле шага человека выделяют период, когда с опорной поверхностью контактирует одна нога, а вторая переносится вперед, а также период двойной опоры вовремя, которого мы опираемся сразу на обе ноги. У животных при ходьбе ноги могут передвигаться как поочередно, так и попарно. Такую ходьбу, проверенную самой природой, и пытаются воссоздать робототехники. Ходьба является результатом сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища и конечностей. В настоящее время для передвижения шагающей техники используются аналоги мышц – электромеханические приводы и гидроприводы. А связки? Для чего они нужны?

В своей диссертационной работе С.В. Архипов показал, что связочный аппарат необходим для передвижения, поддержания устойчивости и экономии мышечной энергии. Натянутые связки способны разгружать мышцы и даже могут порождать отдельные движения. Отсутствие в конструкциях шагающих платформ аналогов связок, с нашей точки зрения, одна из причин неудач разработчиков. Одной из важнейших связок человека и позвоночных животных является связка головки бедра. Её натяжение при ходьбе обеспечивает разгрузку мышц, удерживающих тело, и верхних секторов суставных поверхностей, а также спонтанный поворот таза вперед.

По аналогии с данным суставом, для шагающей платформы нами разработан шарнир с гибкими элементами - аналогами тазобедренных связок. С целью изучения особенностей его функционирования мы сконструировали испытательный стенд, ставший прототипом модели кормовой части шагающей платформы. При воспроизведении одноопорного периода шага в эксперименте, мы снижали усилие привода, удерживающего корпус кормовой части модели. Гибкие элементы шарнира постепенно натягивались, как связки в бедренном суставе, воспринимая на себя вес модели. При этом она поворачивалась и перемещала вперёд полезную нагрузку за счёт преобразования потенциальной энергии ранее приподнятого общего центра масс.

По данным экспериментов построены графики движения общего центра масс модели в сагиттальной, горизонтальной и фронтальной плоскостях. Чёрной дугой на графике движения в горизонтальной плоскости обозначена траектория движения общего центра масс модели с шарниром без гибких элементов. Их сравнение показывает, как влияют на кривую движения, введенные нами в конструкцию шарнира гибкие элементы.

Сопоставление графиков позволило построить пространственную кривую движения общего центра масс при моделировании одноопорного периода шага биоморфной платформы.

По нашим расчётам, при поднятии общего центра масс модели кормовой части на 36 мм мы получаем спонтанное, только под действием силы тяжести, продвижение полезной нагрузки вперёд на 63 мм. Расчеты показывают, что при перемещении той же массы путем скольжения, требуется затратить значительно большую энергию.

Данные экспериментов позволили оптимизировать одноопорный период шага мобильной биоморфной платформы. За счёт преобразования потенциальной энергии приподнятого общего центра масс системы.

Подведём итоги моего исследования:

- Ходьба является оптимальным способом передвижения по пересеченной местности.

- Шарнир с гибкими элементами нашей конструкции способен создавать вращательный момент в горизонтальной плоскости.

- В одноопорном периоде шага шагающей платформы, возможно обеспечить ее передвижение вперёд путем преобразования потенциальной энергии веса полезной нагрузки.

- Шагающая платформа с шарнирами нашей конструкции позволит снизить затраты энергии на единицу пути.

Мы предлагаем при создании шагающих платформ для роботов и транспортных средств использовать шарниры с гибкими элементами нашей конструкции, а также при ходьбе шагающих платформ стремиться воспроизводить алгоритм естественных локомоций.

Робототехника, несомненно, найдёт широкое применение в космосе. Возможно, в будущем, на каждом космическом корабле и спутнике будет свой «робот ремонтник». Такие роботы уже сейчас востребованы на Международной космической стации, как для работ в ее отсеках, так и на ее поверхности в открытом космосе. Важной областью возможного применения шагающих роботов будет дистанционное исследование других планет, а также перемещение космонавтов и грузов по их поверхности.



Презентация доклада:

 Музыка: Blue Dot Sessions, Vittoro (CC BY-NC 4.0 DEED / фрагмент)

Цитирование:

Архипова АС. Мобильные биоморфные платформы с аналогами алгоритмов естественных локомоций. Доклад на Международной космической Олимпиаде школьников. Королев, 2014.

Ключевые слова:

связка головки бедра, круглая связка, шагающая машина, шаровой шарнир, шарнир с гибкими элементами, ligamentum capitis femoris, ligamentum teres     

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Механика и робототехника

Популярные статьи

17c.FranckenFII

  Франс Франкен II, картина Иаков борется с ангелом (16 – 17 век).  Изображение обстоятельств и механизма травмы ligamentum capitis femoris (LCF) на основе описания в книге Бытие: 24 И остался Иаков один. И боролся Некто с ним д о появления зари; 25 и, увидев, что не одолевает его, коснулся состава бедра его и повредил состав бедра у Иакова, когда он боролся с Ним. … 32 Поэтому и доныне сыны Израилевы не едят жилы, которая на составе бедра, потому что [Боровшийся] коснулся жилы на составе бедра Иакова.  ( 1996Бибилия, Бытие, глава  32:24-25,32 ) Подробнее о сюжете в нашей работе:  Девятый месяц, одиннадцатый день   ( 2024АрхиповСВ ).   Франс  Франкен II  –  Иаков борется с ангелом  (16 – 17 век); оригинал в коллекции  museodelprado . es  (СС0 – общественное достояние, коррекция цветопередачи). Источники Frans Francken II. Lucha de Jacob con el ángel, № P002745 , Museo Nacional del Prado . museodelprado.es Библия....

1632Hamburg

  Безвестный мастер, гобелен из Гамбура Иаков борется с ангелом (1632). Изображение обстоятельств и механизма травмы ligamentum capitis femoris (LCF) на основе описания в книге Бытие:   24 И остался Иаков один. И боролся Некто с ним д о появления зари; 25 и, увидев, что не одолевает его, коснулся состава бедра его и повредил состав бедра у Иакова, когда он боролся с Ним. … 32 Поэтому и доныне сыны Израилевы не едят жилы, которая на составе бедра, потому что [Боровшийся] коснулся жилы на составе бедра Иакова.  ( 1996Бибилия, Бытие, глава  32:24-25,32 ) Подробнее о сюжете в нашей работе:  Девятый месяц, одиннадцатый день   ( 2024АрхиповСВ ).   Безвестный мастер – гобелен из Гамбурга  Иаков борется с ангелом  (1632); оригинал в коллекции  mkg - hamburg . de   (СС0 – общественное достояние, коррекция цветопередачи). Источники Библия. Книги Священного Писания Ветхого и Нового Завета: канонические; в рус. пер. с параллельными ме...

Рассуждение о морфомеханике. 5.2.4 Общий центр масс тела

    5.2.4 Общий центр масс тела Для выполнения расчетов величин сил, действующих в ОДС и их направлений важно знать положение общего центра масс тела (ОЦМ). По И.Ш.Морейнису (1988) он имеет координаты X 0.00%, Y 0.00%, Z 57.65% от роста. Центр масс всей нижней конечности X 0.35%, Y ± 5.16%, Z 31.67%, бедра по тому же автору имеет координаты X 0.00%, Y ± 5.04%, Z 42.48%, центр масс голени X 0.00%, Y ± 5.04%, Z 18.19%, стопы X 3.85%, Y ± 6.16%, Z 1.78%. Соответственно ОЦМ тела располагается выше линии соединяющей центры ТБС на 5,57%. Произведя несложные вычисления, можно установить также расстояние от ОЦМ тела до центра ТБС, оно равно приблизительно 7.5118% от роста. Абсолютное положение ОЦМ у мужчин можно рассчитать по формуле:  Y = 11.066 + 0.675 x 1 - 0.175 x 2 - 0.289 x 3 ,   где « Y » – высота положения ОЦМ от подошвенной поверхности стопы в сантиметрах, а х 1 – длина тела, х 2 обхват голени, х 3 длина корпуса (Зациорский В.М. и соавт.,...

Великая компиляция. Глава 37

    Книга Берешит как великая компиляция текстов и смыслов Второго переходного периода Египта: пилотная культурологическая, медицинская, археологическая и текстологическая экспертиза преданий против традиционной атрибуции .  Глава 37 С.В. Архипов   Гипотеза Книга «Берешит» (Бытие) была составлена в Египте в 17 веке до современной эры и обрела свою окончательную протографическую форму после минойского извержения.  Над произведением работал египетский врач-энциклопедист и выдающийся писец с азиатскими корнями.   Цель Продемонстрировать, что связка головки бедренной кости (ligamentum capitis femoris) человека была упомянута в книге «Берешит» не позже Второго переходного периода Древнего Египта. Примечание 1. В разделе «Фрагмент книги «Берешит» текст стихов приведен по изданию 1978БроерМ_ЙосифонД. 2. В разделе «Тип сходства и обоснование» содержится результат совместного анализа с ИИ-агентом. 3. В разделе «Египетская или азиатская параллель (аналогии, заимствов...

2cent.Mur1

  Содержание [i]   Аннотация [ii]   Оригинал текста [iii]   Перевод [iv]   Источник и ссылки [v]   Примечания [vi]   Автор и принадлежность [vii]   Ключевые слова [i]   Аннотация Фрагмент « Mur 1» c витков Мертвого моря, содержащий заключительную часть 32-й главы книги «Берешит», с упоминанием ligamentum capitis femoris ( LCF ). Нами осуществлен перевод реконструированного текста 2-го века современной эры, опубликованного Benoit P . et al . (1961) . Перевод на английский доступен по ссылке: 2 cent . Mur 1 . [ii]   Оригинал текста Фотокопия Фрагмент «Mur 1» свитка Мертвого моря (Пластина 806, B-288564), материал – пергамент, текст – иврит, период – Римский. Фотограф: Наджиб Антон Альбина, сканированный инфракрасный негатив изготовленный в 1954 г.; Снимок с экрана оригинала из коллекции The Leon Levy dead sea scrolls Digital Library collection; Israel Antiquities Authority, deadseascrolls.org.il . Описание пергаментного фрагмента: «...