БІОМЕХАНІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТАЗОВО-СТОПОВОГО МОДУЛЯ ПАСИВНОГО ЕКЗОСКЕЛЕТА
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2026.01.038Ключові слова:
пасивний екзоскелет, реабілітація, кінематичний аналіз, силовий аналіз, метод скінченних елементів, пружно-демпфувальний модульАнотація
У роботі виконано кінематико-силовий аналіз тазово-стопової частини пасивного екзоскелета нижніх кінцівок для реабілітації осіб із порушеннями опорно-рухового апарату. Конструкція охоплює стопу, гомілковий і стегновий важелі, тазову пластину та пружно-демпфувальні модулі. Під час циклу «присідання-вставання» відбувається накопичення та контрольований вивід енергії для зменшення зусиль користувача. Кінематичну модель побудовано за методом замкнених векторних контурів у MathCad, а імітаційне моделювання виконано у MapleSim, що підтвердило характерні траєкторії суглобів. Силовий аналіз включає розгляд статичного навантаження та переходу до згинального режиму. Стегновий важіль перевірено методом скінченних елементів у SolidWorks Simulation. Встановлено, що максимум еквівалентних напружень сягає 154 МПа, а прогин не перевищує 0,3 мм за навантаження до 1,5 кН, що повністю задовольняє умови міцності сталі Ст. 3 та підтверджує придатність конструкції для реабілітаційних завдань.
Посилання
Rodríguez-Fernández A., Lobo-Prat J., Font-Llagunes J. M. Systematic review on wearable lower-limb exoskeletons for gait training in neuromuscular impairments. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2021. Vol. 18, No. 1. P. 22. URL: https://doi.org/10.1186/s12984-021-00815-5
Nepomuceno P., Souza W. H., Pakosh M., Musselman K. E., Craven B. C. Exoskeleton-based exercises for overground gait and balance rehabilitation in spinal cord injury: a systematic review of dose and dosage parameters. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2024. Vol. 21, No. 1. P. 73. URL: https://doi.org/10.1186/s12984-024-01365-2
Pai Y. C., Rogers M. W. Speed variation and resultant joint torques during sit-to-stand. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 1991. Vol. 72, No. 11. P. 881–885. URL: https://doi.org/10.1016/0003-9993(91)90004-3
Lee H., Kim S. H., Park H.-S. A fully soft and passive assistive device to lower the metabolic cost of sit-to-stand. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020. Vol. 8. P. 966. URL: https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00966
Korendiy V., Markovych B., Tys M., Vyshnevskyi O. Predictive Simulation of the Human Sit-to-Stand Transition // Modeling, control and information technologies (MCIT). 2025. No. 8. – P. 272–275. URL: https://doi.org/10.31713/MCIT.2025.084
