К основному контенту

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ в 2026 г.

    Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА  31 .07.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Июль). Статьи и к ниги с упоминанием LCF опубликованные в июле 2026 года.  07 .07.2026 День Памяти. 7 июля. День памяти моего Отца. 01 .07.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Июнь).   Статьи и к ниги с упоминанием LCF опубликованные в июне 2026 года.  25 .06.2026 1803LarreyDJ .   Автор описывает экзартикуляцию в тазобедренном суставе и методику пересечения LCF , которую именует «межсуставная связка». 16 .06.2026 1948EpsteinI .   Реда ктор комментирует слова раввина Самуила (Шмуэля) в трактате Хуллин Вавилонского талмуда, поясняющего расположение LCF по отношению к суставу и ее отличие от седалищного нерва.  1753AstrucJ .  Автор, анализируя книгу «Бытие» приводит текст на французском языке с упоминанием травмы тазобедренного сустава, повреждении LCF и последствиях инцидента. 29 .05.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Май).   Статьи и к ниги с упоминанием LCF о...

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

Публикации о LCF в 2026 году (Июль)

    Публикации о LCF в 2026 году (Июль)           Çetik, R. M., Bakırcıoğlu, S., Büyükdoğan, K., Çağlar, Ö., Atay, Ö. A., & Atilla, B. (2026). Cam-type femoro-acetabular impingement: Mid-term functional results and joint awareness of arthroscopic, mini-open and surgical dislocation techniques. Acta Medica , 57 (2), 123-131.     [i]    actamedica.org   Khan, M. Y., Khan, R., Shaikh, H., Persaud, N. A., Rama, S., & Khan, Y. (2026). Evolution of Hip Arthroscopy in Modern Orthopedic Practice. Cureus , 18 (6).     [ii]    cureus.com   Sanders, W. J., Ji, X. P., & Jablonski, N. G. (2026). New remains of Stegodon zhaotongensis (Proboscidea, Stegodontidae) from the Late Miocene site of Shuitangba, Yunnan Province, China. Journal of Mammalian Evolution , 33 (3), 33.     [iii]     link.springer.com   Randelli, F. (2026). Hip arthroscopy-separating the evidence from the hype ...

1803LarreyDJ

  Содержание [i] Аннотация [ii] Оригинальный текст [iii] Перевод на русский [iv] Источник и ссылки [v] Примечания [vi] Авторы и принадлежность [vii] Ключевые слова [i] Аннотация Фрагмент книги Larrey DJ . Relation historique et chirurgique de l ' expedition de l ' arm é e d ' Orient , en Egypte et Syrie (Исторический очерк и описание экспедиции Армии Востока в Египет и Сирию, 1803). Автор описывает экзартикуляцию в тазобедренном суставе и методику пересечения ligamentum capitis femoris ( LCF ), которую именует «межсуставная связка». Оригинал на французском языке доступен по ссылке: 1803 LarreyDJ . [ii] Оригинальный текст Quote pp. 325-328   Les praticiens qui ont proposé l'extirpation de la cuisse ne sont point d'accord sur la manière de la faire; cependant presque tous, craignant l'hémorragie de l'artère crurale, commencent par la ligature de ce vaisseau, forment ensuite un lambeau aux dépens des muscles fessiers, découvrent la part...

День Памяти

  7 июля  День памяти моего Отца   Архипов Василий Дмитриевич (1936-2004) Неустанный Труженик Добрейшей Души   Унаследованный от него инженерный склад ума помог разработать Теорию биомеханики ligamentum capitis femoris , создать механические модели тазобедренного сустава и спроектировать шагающие машины с аналогами связок .   Юбилейная акция: Наши книги за 1€ Открыт полный доступ к прочтению наших монографий, освещающих различные аспекты истории и патологии LCF:     Архипов С.В. Связка головки бедренной кости. Функция и роль в патогенезе коксартроза. Йоэнсуу: Издание Автора, 2023. [Arkhipov SV. The ligament of the head of femur. Function and role in the pathogenesis of coxarthrosis. Joensuu: Author's Edition, 2023. (In Russian)] Google Play Архипов С.В. Девятый месяц, одиннадцатый день: Рассуждение о XXXII главе книги Бытие. Йоэнсуу: Издание Автора, 2024. [Arkhipov S.V. The Ninth Month, Eleventh Day: A Reflection on Chapter XXXII of the Book of Gen...

Рассуждение о морфомеханике. 1.3.1 Эффекты деятельности мышц

1.3. Краткий обзор биологических процессов 1.3.1 Эффекты деятельности мышц Выше было указано место рецепторов в обеспечении постоянства формы и структуры органов и тканей, защиты их от избыточной деформации, высокого действующего напряжения. Реализация этого немыслима без деятельности эффекторных нейронов и их нервных окончаний. В частности, различают двигательные и секреторные нервные окончания (Гистология..., 1972). Двигательные нервные окончания присутствуют во всех видах мышечной ткани. Именно благодаря им возможны движения биосистем. Порождает мышечное сокращение электрический импульс, передаваемый через эффекторные нервные окончания. Однако известно, что некоторые химические соединения, синтезируемые в организме или попадающие в него извне, также могут вызвать сокращение мышцы. Способность к целенаправленному движению важнейшее свойство живого. Движения в биосистеме это, прежде всего результат сокращения мышечных тканей. Однако сократительная способность отдельных тканей ...

Имитация сокращения отводящей группы мышц при наличии связок

  Имитация сокращения отводящей группы мышц при наличии связок   Для имитации сокращения отводящей группы мышц в настоящей серии экспериментов мы ступенчато изменяли длину аналога отводящей группы мышц путем замены элементов крепления. При этом модель содержала аналоги основных связок тазобедренного сустава, articulatio coxae : аналог связки головки бедра, аналог лобково-бедренной связки, аналог седалищно-бедренной связки, а также две части аналога подвздошно-бедренной связки. Аналог вертлужной губы и аналог круговой зоны не присоединялись. Произведены эксперименты при длине аналога отводящей группы мышц 163 мм и 153 мм. Последнее воспроизводили наибольшее напряжение отводящей группы мышц. С целью моделирования действия веса тела в одноопорной ортостатической позе к тазовой части модели последовательно подвешивались гири массой 1-3 кг (Рис. 1).   Рис. 1. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами связок и аналогом отводящей группы мышц без...