Авторы

Математическое моделирование мягкого экзоскелета из магнитно-реологических модулей с интеллектуальным управлением

В статье рассматривается принципиально новое поколение мягких экзоскелетов, функционирующих на основе магнитно-реологических модулей. Предложена модель звена экзоскелета с регулируемой жесткостью, для которой составлена система дифференциальных уравнений движения. Разработана модель экзоскелета для нижних конечностей человека, составленная из модулей с магнитно-реологической жидкостью. Использование в экзоскелете звеньев с регулируемой необходимым образом жесткостью позволит создавать устройства, комфортабельные для пользователя как с физиологической, так и психологической точки зрения. Мягкие экзоскелеты будут востребованы во многих отраслях промышленности и медицины. Использование электромагнитных актуаторов, имеющих, как правило, меньшие габариты и энергопотребление, практически мгновенную скорость отклика в сравнении с пневмоприводами, гидроприводами и электроприводами, является перспективным и технически, энергетически, экологически, экономически более приемлемым. Под действием электрического или магнитного полей жесткость электроупругих и магнитно-реологических материалов может изменяться более чем на порядок. Это позволяет создавать звенья экзоскелета с регулируемой жесткостью. Регулирование жесткости элементов модулей экзоскелета в режиме реального времени является сложной задачей управления. Поэтому управление движением экзоскелета требует разработки алгоритмов адаптивного типа на основе нейро-нечеткого подхода, с использованием информации, получаемой по обратной связи. Нейросетевые алгоритмы самообучения в процессе функционирования являются логически целесообразной частью мягкого бионического экзоскелета. Также в качестве необходимой компоненты экзоскелета наряду с актуаторной частью необходима сенсорная система с чувствительными датчиками нервно-мышечных импульсов пользователя и различными датчиками положения, скорости, ускорения, силы, момента силы в приводах экзоскелета. Описывается построение нейро-нечетких систем управления мягкими экзоскелетами в рамках разработки новых математических методов моделирования сложных технических объектов. Читать дальше...