БИОМЕХАНИКА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭКЗОСКЕЛЕТОВ: КИНЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И АДАПТИВНАЯ ЭРГОНОМИКА

Аннотация

В данной фундаментальной научно-технической и биомеханической статье проводится глубокий, всесторонний и многоаспектный анализ взаимосвязи между закономерностями естественной биомеханики человеческого движения и принципами инженерного проектирования активных и пассивных экзоскелетных систем. Исследование охватывает широкий спектр фундаментальных теоретических и прикладных вопросов, связанных с кинематическим и динамическим моделированием опорно-двигательного аппарата человека, декомпозицией мышечных усилий, анализом поверхностной электромиографии (электромиосигналов), а также с разработкой адаптивных алгоритмов управления человеко-машинным интерфейсом. Особое научно-практическое внимание уделено выявлению специфики взаимодействия жестких механических конструкций экзоскелета с мягкими биотканями человека, минимизации кинематического несоответствия суставных осей и снижению метаболических энергозатрат оператора при ходьбе и подъеме тяжестей. На основе масштабной систематизации экспериментальных данных оптического трекинга движений и динамического анализа разработана и научно обоснована комплексная модель проектирования мехатронных модулей экзоскелетов для реабилитационной медицины и промышленного применения. Практическая ценность работы заключается в создании научно обоснованного теоретико-методологического фундамента для разработки отечественных роботизированных комплексов помощи движениям, оптимизации алгоритмов управления электроприводами, повышения эргономической безопасности и реабилитации пациентов с двигательными нарушениями.