Development of control for the ankle joint simulator applied to the problem on vertical posture balance of a human

Abstract

Розроблено оптимальний контролер гомiлкостопового суглоба на базi моделi, що описує систему вертикального балансу людини у вiдповiдь на малi збурення. Запропоновано метод оптимiзацiї вибору матриць управлiння що призводить до стабiлiзацiї з врахуванням вимог комфортного повернення людини в положення рiвноваги, мiнiмiзацiї зусиль симулятора центральної нервової системи (ЦНС). З метою розумiння способiв функцiонування ЦНС проаналiзовано роботу її вiддiлiв, якi вiдповiдають за стабiлiзацiю постави. Це робить можливим застосування цих знань до задачi балансу вертикальної пози. Дослiдження обмежується вивченням функцiонування гомiлкостопового суглоба з точки зору його впливу на стабiлiзацiю пози. Основна цiннiсть роботи -розробка методологiчної платформи для подальшого моделювання функцiонування суглобiв гомiлки, колiна та стегна в сукупностi та визначення оптимального вибору стратегiї керування ЦНС. Дослiдження пiдтверджують гiпотезу, що при малих збуреннях в сагiтальнiй площинi ключова роль в стабiлiзацiї належить гомiлкостопному суглобу. Представлено закон управлiння контролера та проведено його модельну реалiзацiю. Для цього використанi актуальнi значення операцiйних точок, якi були отриманi на базi програмної платформи вiдстеження руху Opti Track Flex 13, що моделює процес руху людини в реальному часi. Результати є важливими при дослiдженнi постави людини. Моделювання функцiонування рiзних м'язових груп в сукупностi мають велике значення для реабiлiтацiї хворих з проблемами ЦНС при зниженiй м'язовiй активностi. Результати кориснi для проектування функцiонального електричного контролера стимуляцiї ЦНС, розробки технiчних засобiв реабiлiтацiї для осiб, що знаходяться пiд ризиком падiнняКлючовi слова: оптимальний контролер, вертикальний баланс людини, функцiонування гомiлкостопного суглобу, iмiтатор суглобу UDC 681.5