Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом
The mathematical model for dynamical analysis and recovering of the human gait by the electromechanical exoskeleton is built. Human locomotor apparatus is modeled by planar system of nine rigid bodies, and exoskeleton by pair of three-link hinge levers, connected to the lower extremities. The exoske...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics of NAS of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/APMM/article/view/apmm2019.17.147-159 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Prykladni Problemy Mekhaniky i Matematyky |
Репозитарії
Prykladni Problemy Mekhaniky i Matematyky| id |
journalsiapmmlvivua-article-3144 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
journalsiapmmlvivua-article-31442021-01-09T13:33:11Z Mathematical modeling and human gait recovering with electromechanical exoskeleton Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом Demydyuk, M. V.; Демидюк М. В.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів Lytvyn, B. A.; Литвин Б. А.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів human gait, electromechanical exoskeleton, mathematical modeling, optimal control, spline approximation, parametric optimization, nonlinear programming UDC 531.8+62-50 хода людини, електромеханічний екзоскелет, математичне моделювання, оптимальне керування, сплайн-апроксимація, параметрична оптимізація, нелінійне програмування УДК 531.8+62-50 The mathematical model for dynamical analysis and recovering of the human gait by the electromechanical exoskeleton is built. Human locomotor apparatus is modeled by planar system of nine rigid bodies, and exoskeleton by pair of three-link hinge levers, connected to the lower extremities. The exoskeleton is controlled by electromechanical devices: the electrical power, which is supplied to the electric motor input, provides generating of the necessary torques in the system’s joints. Assuming, that the level of the muscle forces in the primary human legs joints (hip, knee and ankle) is small and not sufficient for performing locomotor functions, the problem for determining exoskeleton control, which provide for biotechnical system anthropomorphic movement is formulated. The algorithm for construction of approximate solution, based on a procedure of parameterization of generalized coordinates of the mechanical system by a set of cubic smoothing splines, conception of reverse dynamic problems and numerical methods of nonlinear programming is built. Cite as: M. V. Demydyuk, B. A. Lytvyn, “Mathematical modeling and human gait recovering with electromechanical exoskeleton,” Prykl. Probl. Mekh. Mat., Issue 17, 147–159 (2019) (in Ukrainian), https://doi.org/10.15407/apmm2019.17.147-159 Побудовано математичну модель для динамічного аналізу та відновлення ходи людини за допомогою електромеханічного екзоскелета. Опорно-руховий апарат людини змодельовано плоскою системою дев’яти твердих тіл, екзоскелет – парою триланкових шарнірних важелів, закріплених на нижніх кінцівках. Керування екзоскелетом відбувається за допомогою електромеханічних приводів: електрична напруга, яку подано на вхід електродвигунів, забезпечує формування необхідних зусиль у шарнірах системи. За припущення, що рівень м’язових сил в основних суглобах (тазостегновому, колінному, гомілковостопному) ніг людини є малим і недостатнім для виконання локомоторних функцій, сформульовано задачу пошуку таких керувань екзоскелета, які забезпечать антропоморфність руху біотехнічної системи. Розроблено алгоритм наближеного розв’язання задачі, який ґрунтується на процедурах параметризації узагальнених координат механічної системи сімейством кубічних згладжувальних сплайнів, концепції обернених задач динаміки та числових методах нелінійного програмування. Зразок для цитування: М. В. Демидюк, Б. А. Литвин, “Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом,” Прикл. проблеми механіки і математики, Вип. 17, 147–159 (2019), https://doi.org/10.15407/apmm2019.17.147-159 Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics of NAS of Ukraine 2019-12-24 Article Article application/pdf http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/APMM/article/view/apmm2019.17.147-159 10.15407/apmm2019.17.147-159 Prykladni Problemy Mekhaniky i Matematyky; Том 17 (2019); 147-159 Прикладні проблеми механіки і математики; Том 17 (2019); 147-159 uk http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/APMM/article/view/apmm2019.17.147-159/3304 |
| institution |
Prykladni Problemy Mekhaniky i Matematyky |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
human gait electromechanical exoskeleton mathematical modeling optimal control spline approximation parametric optimization nonlinear programming UDC 531.8+62-50 хода людини електромеханічний екзоскелет математичне моделювання оптимальне керування сплайн-апроксимація параметрична оптимізація нелінійне програмування УДК 531.8+62-50 |
| spellingShingle |
human gait electromechanical exoskeleton mathematical modeling optimal control spline approximation parametric optimization nonlinear programming UDC 531.8+62-50 хода людини електромеханічний екзоскелет математичне моделювання оптимальне керування сплайн-апроксимація параметрична оптимізація нелінійне програмування УДК 531.8+62-50 Demydyuk, M. V.; Демидюк М. В.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів Lytvyn, B. A.; Литвин Б. А.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| topic_facet |
human gait electromechanical exoskeleton mathematical modeling optimal control spline approximation parametric optimization nonlinear programming UDC 531.8+62-50 хода людини електромеханічний екзоскелет математичне моделювання оптимальне керування сплайн-апроксимація параметрична оптимізація нелінійне програмування УДК 531.8+62-50 |
| format |
Article |
| author |
Demydyuk, M. V.; Демидюк М. В.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів Lytvyn, B. A.; Литвин Б. А.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів |
| author_facet |
Demydyuk, M. V.; Демидюк М. В.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів Lytvyn, B. A.; Литвин Б. А.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів |
| author_sort |
Demydyuk, M. V.; Демидюк М. В.; Ін-т прикл. проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів |
| title |
Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_short |
Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_full |
Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_fullStr |
Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_full_unstemmed |
Математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_sort |
математичне моделювання та відновлення ходи людини з електромеханічним екзоскелетом |
| title_alt |
Mathematical modeling and human gait recovering with electromechanical exoskeleton |
| description |
The mathematical model for dynamical analysis and recovering of the human gait by the electromechanical exoskeleton is built. Human locomotor apparatus is modeled by planar system of nine rigid bodies, and exoskeleton by pair of three-link hinge levers, connected to the lower extremities. The exoskeleton is controlled by electromechanical devices: the electrical power, which is supplied to the electric motor input, provides generating of the necessary torques in the system’s joints. Assuming, that the level of the muscle forces in the primary human legs joints (hip, knee and ankle) is small and not sufficient for performing locomotor functions, the problem for determining exoskeleton control, which provide for biotechnical system anthropomorphic movement is formulated. The algorithm for construction of approximate solution, based on a procedure of parameterization of generalized coordinates of the mechanical system by a set of cubic smoothing splines, conception of reverse dynamic problems and numerical methods of nonlinear programming is built. Cite as: M. V. Demydyuk, B. A. Lytvyn, “Mathematical modeling and human gait recovering with electromechanical exoskeleton,” Prykl. Probl. Mekh. Mat., Issue 17, 147–159 (2019) (in Ukrainian), https://doi.org/10.15407/apmm2019.17.147-159 |
| publisher |
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/APMM/article/view/apmm2019.17.147-159 |
| work_keys_str_mv |
AT demydyukmvdemidûkmvíntpriklproblemmehaníkiímatematikiímâspídstrigačananukraínilʹvív mathematicalmodelingandhumangaitrecoveringwithelectromechanicalexoskeleton AT lytvynbalitvinbaíntpriklproblemmehaníkiímatematikiímâspídstrigačananukraínilʹvív mathematicalmodelingandhumangaitrecoveringwithelectromechanicalexoskeleton AT demydyukmvdemidûkmvíntpriklproblemmehaníkiímatematikiímâspídstrigačananukraínilʹvív matematičnemodelûvannâtavídnovlennâhodilûdinizelektromehaníčnimekzoskeletom AT lytvynbalitvinbaíntpriklproblemmehaníkiímatematikiímâspídstrigačananukraínilʹvív matematičnemodelûvannâtavídnovlennâhodilûdinizelektromehaníčnimekzoskeletom |
| first_indexed |
2024-04-21T05:54:33Z |
| last_indexed |
2024-04-21T05:54:33Z |
| _version_ |
1796922539087233024 |