Разработка и исследование гидропневматического привода экзоскелетного устройства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Оразов, Артем Тимурович

• Оразов, Артем Тимурович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Оразов, Артем Тимурович

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 4

1 ГЕНЕЗИС ЭКЗОСКЕЛЕТНЫХ УСТРОЙСТВ..........................................................Ю

1.1 Аналитический обзор принципиальных и конструктивно-компоновочных схем современных экзоскелетов................................................................................11

1.2 Анализ кинематики и динамики движений человека, обзор систем управления экзоскелетами и человекоподобными роботами....................................24

1.3 Аналитический обзор работ по математическому моделированию рабочих процессов и схемных решений экзоскелетов........................................................31

1.4 Анализ проблемы исследования. Постановка цели и задач..........................44

Выводы по главе 1............................................................................................................................................45

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЭКЗОСКЕЛЕТА.......................... 47

2.1 Разработка принципиальной гидропневматической и компоновочной схем экзоскелета...................................................................................... 47

2.2 Расчет статических характеристик гидропневматического привода экзоскелета.............................................................................. 53

2.3 Разработка математической модели гидропневматического привода системы передвижения экзоскелета........................................................... 59

2.4 Разработка математической модели гидропневматического привода системы стабилизации движения экзоскелета........................................ 69

2.5 Разработка математической модели гидропневматического привода

системы поворота экзоскелета.................................................................... 76

Выводы по главе 2....................................................................... 82

3 ВЕРИФИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЭКЗОСКЕЛЕТА........................................................................................... 84

3.1 Разработка методики экспериментальных исследований гидропневматического привода экзоскелета................................................. 84

3.2 Разработка программы проведения экспериментальных исследований гидропневматического привода экзоскелета.................................................. 90

3.3 Обработка и статистический анализ результатов экспериментальных данных пневматического привода экзоскелета......................................... 96

3.4 Верификация результатов математического моделирования

гидропневматического привода экзоскелета.................................................. 104

Выводы по главе 3..........................................................................................................................................................................110

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЭКЗОСКЕЛЕТА 112

4.1 Моделирование рабочих процессов системы передвижения экзоскелета..................................................................................................................................................................................................117

4.2 Моделирование рабочих процессов системы стабилизации экзоскелета.................................................................................................. 124

4.3 Моделирование рабочих процессов системы поворота экзоскелета вокруг собственной оси..........................................................................................................................................................130

4.4 Рекомендации по моделированию рабочих процессов

гидропневматического привода экзоскелета............................................ 134

Выводы по главе 4........................................................................................................................................................................137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................................................................139

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ........................141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................................................................145

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................157

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование гидропневматического привода экзоскелетного устройства»

Современные экзоскелеты являются сложными техническими системами, характеризуемыми многообразием рабочих процессов и характеристик, относящихся к разным областям знаний: электроники, кибернетики, механики, гидрогазодинамики и т.д. Развитие техники и технологий в указанных областях, обусловленное появлением новых сверхпрочных и легких конструкционных материалов, систем управления, ростом удельной мощности источников питания и исполнительных устройств, неразрывно связано с интенсификацией научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по экзоскелетной тематике и позволяют диверсифицировать сферы их применения.

Одним из приоритетных направлений фундаментальных исследований РФ является разработка научных методов создания интегрированных человеко-машинных комплексов, к которым относятся экзоскелеты. Проблемам теоретического и экспериментального исследования экзоскелетов посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов Борисова А. В., Боровина Г. К., Ковальчука А. К., Лавровского Э. К., Павловского В. Е., Письменной Е. В., Платонова А. К., Формальского А. М., Яцуна С. Ф., S. C. Jacobsen, H. Kazerooni, Y. Sankai, D. G. Caldwell и N. Tsagarakis, значительное внимание в которых уделяется вопросам, связанным с разработкой конструктивно-компоновочных схем и систем управления, позволяющих обеспечивать требуемую кинематику и динамику движения исполнительных механизмов (ИМ) устройства.

В большинстве научных работ по методикам расчета экзоскелетов, моделирование кинематических и динамических характеристик пространственных многозвенных механизмов осуществляется для идеально «жестких» исполнительных элементов, что не позволяет в полной мере повторить кинематику и динамику движений человека, отсутствуют или полностью не изучены вопросы влияния приводной системы, имеющей существенно нелинейные характеристики, обусловленные конструктивными параметрами двигателей, особенно это касается экзоскелетов с гидропневматическими приводами.

Недостаточный уровень проработки вопросов, посвященных математическому моделированию и экспериментальным исследованиям рабочих процессов в экзоскелетных устройствах и, как следствие, отсутствие инженерных методик расчета механико-приводной части экзоскелета, охватывающих весь спектр проблем, связанных с проектированием и апробацией экзоскелетных устройств, обуславливают формирование основных направлений исследований, ориентированных на обеспечение энергоэффективного взаимодействия систем приводов на кинематические и динамические характеристики ИМ экзоскелета при реализации локомоторных движений.

Степень разработанности темы исследования

Проведенный анализ технических, функциональных и эксплуатационных характеристик экзоскелетов, кинематики и динамики движений человека, и обобщение информации из научно-технических источников позволил разработать схемное решение экзоскелета с применением «мягких» бескаркасных пневмодвигателей и пропорционального управления, что позволяет увеличить количество рабочих режимов экзоскелета, повысить динамические характеристики механико-приводной части экзоскелета, улучшить массогабаритные параметры и добиться требуемого уровня безопасности для пользователя.

Разработана методика моделирования системы исполнительных приводов экзоскелета на гидро- и пневматической элементной базе, исследованы вопросы, связанные с гидрогазодинамическими особенностями течения рабочей жидкости в проточной части гидро- и пневмооборудования на стационарных и переходных режимах эксплуатации привода и их влияние на основные показатели качества системы (быстродействие, точность управления, перегулирование и т.д.), исследовано влияние основных конструктивных и эксплуатационных параметров и нелинейных факторов таких как, изменение геометрии плетеной поверхности пневмомускула, сила трения и люфт в механической проводке на рабочие процессы гидропневматического привода экзоскелета.

Цель и задачи работы

Цель диссертационной работы - разработка нового научно-обоснованного схемного решения гидропневматического привода экзоскелета, направленного на улучшение кинематических и динамических характеристик устройства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Аналитический обзор современных схемных решений экзоскелетов. Анализ работ по проблемам моделирования рабочих процессов в экзоскелетах.

2. Разработка схемных решений экзоскелета, численное моделирование рабочих процессов гидропневматического привода экзоскелета с учетом влияния основных эксплуатационных параметров.

3. Верификация результатов численного моделирования гидропневматического привода экзоскелета.

4. Разработка методики моделирования рабочих процессов гидропневматического привода экзоскелета.

Научная новизна работы

Новыми научными результатами, полученными в работе, являются принципиальное схемное решение, математическая модель и результаты численного моделирования рабочих процессов гидропневматического привода экзоскелета, а также методика моделирования, верифицированная на основе результатов экспериментальных исследований и направленная на повышение качества проектирования:

- предложены новые принципиальная гидропневматическая и конструктивно-компоновочная схемы экзоскелета, отличающиеся от существующих использованием «мягких» бескаркасных пневмодвигателей и пропорционального электропневматического управления, что позволяет повысить кинематические и динамические характеристики экзоскелета (патент РФ № 2565101 от 09.12.2014);

- разработана новая математическая модель гидропневматического привода экзоскелета, позволяющая рассчитывать основные характеристики привода на

стационарных и переходных режимах работы, и, в отличие, от существующих, исследовать влияние основных конструктивных и эксплуатационных параметров и нелинейных характеристик (геометрии пневмомускула, силы трения, люфта в механической проводке) на рабочие процессы гидропневматического привода экзоскелета;

- методика моделирования гидропневматического привода экзоскелета, позволяющая рассчитать рабочие процессы механико-приводной части экзоскелета, и учитывающая, в отличие от существующих, влияние гидро- и газодинамических особенностей течения рабочей жидкости, технические и эксплуатационные параметры на показатели качества переходных процессов исполнительных элементов экзоскелета.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты диссертационной работы, разработанные методики моделирования и проведения экспериментальных исследований гидропневматического привода экзоскелета внедрены в учебные программы в УГАТУ (г. Уфа) на кафедре прикладной гидромеханики. Предлагаемые методики повышают качество проектирования новых устройств, имеют практическую значимость и позволяют:

- определять основные конструктивные и эксплуатационные параметры необходимые при разработке и моделировании гидропневматического привода экзоскелета с целью обеспечения требуемых показателей качества переходных процессов;

- рассчитывать статические и динамические характеристики гидропневматического привода экзоскелета с учетом влияния нелинейных параметров (сил трения, люфтов в местах закрепления пневмомускул и несущей конструкции);

- осуществлять экспериментальные исследования и проводить количественные измерения основных параметров гидропневматического привода экзоскелета при работе устройства на переходных режимах.

Методы исследования

В диссертационной работе используются классические теоретические и экспериментальные методы исследования гидропневматических приводов, методы проектирования и расчета гидропневматических систем, методы математического моделирования гидрогазодинамических процессов, происходящих в приводах в процессе эксплуатации, методы статистического анализа экспериментальных результатов и методы вычислительного эксперимента. Использованы численные методы, методы дифференциального и интегрального исчислений, методы математической статистики и теории вероятностей.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся:

1. Новая принципиальная гидропневматическая схема экзоскелета.

2. Математическая модель, позволяющая рассчитывать и исследовать работу привода на стационарных и переходных режимах, и учитывающая влияние нелинейностей на статические и динамические характеристики гидропневматического привода экзоскелета.

3. Результаты экспериментальных исследований гидропневматического привода экзоскелета и верификации численного моделирования.

4. Методика моделирования рабочих процессов гидропневматического привода экзоскелета.

Степень достоверности результатов работы

Степень достоверности научных результатов, содержащихся в диссертационной работе, подтверждается использованием общепринятых теоретических и экспериментальных методов исследования гидрогазодинамических процессов, протекающих в приводах, статистической обработкой, обобщением и сравнением результатов экспериментальных

исследований с результатами теоретических исследований, апробацией основных положений работы в научных публикациях и на научно-технических конференциях.

Апробация результатов работы

Основные теоретические положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: Молодежная научно-практической всероссийской конференция «Современные исследования в области естественных и технических наук: междисциплинарный поиск и интеграция» (Тольятти, ТГУ, 2012 г.); VI Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», (Уфа, УГАТУ, 2012 г.); IV международная научно-техническая конференция «Динамика и виброакустика машин» (DVM-2018), (Самара: Самарский университет, 2018 г.).

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертационной работы изложены в 7 публикациях, опубликованных в журналах и сборниках научных трудов, в том числе в 3 статьях, входящих в список научных изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 160 листов машинописного текста. Работа содержит 67 иллюстраций и 8 таблиц. Список литературы содержит 107 наименований.

Заключение диссертации по теме «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты», Оразов, Артем Тимурович

1) Аналитический обзор математических моделей и инженерных методик расчета ЭС показал, что современные методики не позволяют охватывать все многообразие и особенности протекания рабочих процессов в ЭС и определять взаимосвязи между параметрами протекающих рабочих процессов в системообразующих элементах ЭС и уровнем и качеством внешних параметров и характеристик ЭС. Разработка таких методик на основе моделирования и анализа рабочих процессов в подсистемах ЭС позволяет повысить эффективность передачи энергии и взаимовлияния систем приводов на кинематические и динамические характеристики ИМ ЭС при осуществлении локомоторных движений.

Анализ технических и эксплуатационных параметров ЭС позволил выявить наиболее перспективное решение, которое основывается на гидропневматической элементной базе и представляет псевдоантропоморфную конструкцию с независимой системой управления. Функционирование ЭС с ГПП характеризуется протеканием сложных газодинамических процессов на переходных режимах эксплуатации, обусловленных действием знакопеременной нагрузки при разных фазах ходьбы и наличием нелинейных характеристик пневмодвигателей, что предопределяет необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований, включающих в себя математическое моделирование рабочих процессов ГПП и их верификацию, анализ влияния эксплуатационных факторов, оказывающих существенное воздействие на динамику движения человека и оптимизация алгоритмов управления ЭС, позволяющих обеспечить согласованную работу устройства и пользователя.

2) На основании анализа научно-технической литературы по ЭС определены основные технические и функциональные характеристики наиболее перспективных типов данных устройств и разработаны принципиальная и компоновочная схемы ЭС с ГПП. Оригинальность предлагаемых схемных решений подтверждается патентом РФ № 2565101 от 09.12.2014 г.

Разработана математическая модель ГПП ЭС позволяющая рассчитывать статические и динамические характеристики привода, исследовать влияние основных конструктивных и эксплуатационных параметров, нелинейных

характеристик (силы трения, люфт в механической проводке и т.д.) на рабочие процессы привода ЭС.

3) На основании предложенной методики экспериментальных исследований характеристик ГПП ЭС разработана экспериментальная установка для регистрации внутренних и внешних параметров системы: расхода воздуха, давления в пневмоаккумуляторе и ПМ, угла поворота шарнира, потребляемого тока и напряжения на контроллере.

Разработанные контроллер и ПО позволяют управлять экспериментальной установкой и осуществлять контроль и запись основных параметров системы, формировать файл с результатами.

По результатам верификации теоретических исследований привода системы передвижения ЭС (статических и динамических характеристик) установлена высокая сходимость с экспериментальными данными (не менее 95%) и выработан комплекс мер и рекомендаций, направленных улучшение качества рабочих процессов привода.

4) Разработанная методика моделирования ГПП ЭС, включает в себя следующие этапы: уточнение априорной информации об объекте, формирование технического задания, разработка схемных решений ГПП и системы управления ЭС, математическое моделирование ГПП и верификация результатов численного моделирования.

Использование предлагаемой методики и ПО позволяет моделировать основные переходные процессы привода (перепада давления и степени сокращения ПМ, расхода воздуха, перемещение запорных элементов управляющей пневмоаппаратуры и т.д.) и сформировать допустимые интервалы изменения исходных и расчетных параметров системы, которые обеспечивают функционирование привода с улучшенными кинематическими и динамическими характеристиками, что, в конечном счете, направлено на повышение качества работы привода и уменьшение объемов работ, требуемых для доводки устройства под конкретного пользователя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Оразов, Артем Тимурович, 2018 год

1. G.E. Hardiman - первый в мире экзоскелет из 60-х годов прошлого века. Научно-популярное. История IT. Робототехника. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://habr.com/post/394801.

2. Активная экзоскелетная система и начало развития человекоподобных роботов [Электронный ресурс]. / М. Вукобратович. - Режим доступа: http://posp.raai.org/data/posp2007/SIR/vukobr.doc.

3. Dollar, M.A., Herr, H. Lower Extremity Exoskeletons and Active Orthoses: Challenges and State-of-the-Art / M.A. Dollar, H. Herr // IEEE Transactions on robotics, Vol. 24, No. 1, February 2008.

4. Экзоскелет Body Extender. Технические подробности и подборка фотографий. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://myexs.ru/2010/03/body-extender.

5. Гнеденков, С.В., Опра, Д. П., Подгорбунский, А. Б., Соколов, А. А., Синебрюхов, С. С. Синтез и электрохимические свойства бинарной системы AL(OH)3-PBSNF4 как анодного материала Li-ионного аккумулятора / С.В. Гнеденков, Д. П.Опра, А. Б. Подгорбунский, А. А. Соколов, С. С. Синебрюхов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2016. - N3 (T13).

6. Кулова, Т. Л. Новые электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов (обзор) / Т. Л. Кулова // Электрохимия. - 2013. - N1 (T49)/

7. Хрусталев, Д. А. Аккумуляторы / Д. А. Хрусталев. Изумруд. - 2003. 224 с.

8. Бруссили, М., Джанфранко, П. Промышленное применение аккумуляторных батарей. От автомобилей до авиакосмической промышленности и накопителей энергии / М. Бруссили, П. Джанфранко // Техносфера: Мир физики и техники. - 2011. - 784 с.

9. Скудин, А. М., Ефимов, О. Н., Ярмоленко, О. В. Современное состояние и перспективы развития литиевых аккумуляторов / А. М. Скудин, О. Н. Ефимов, О. В. Ярмоленко // Успехи химии. - 2002. - 71 (3).

10. Литий-ионное будущее: Аккумуляторы нового поколения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.popmech.ru/technologies/7766-litiy-ionnoe-budushchee-akkumulyatory-novogo-pokoleniya.

11. Self contained powered exoskeleton walker for a disabled user [Электронный ресурс] / R. Little, R. A. Irving // United States Patent Application Publication. -Режим доступа: https://patents.google.com/patent/US20110066088A1/en.

12. Экзоскелет ReWalk Rehabilitation [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rewalk.com/products/rewalk-rehabilitation.

13. Экзоскелет EksoBionics [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://intl. eksobionics.com/ekso

14. Экзоскелет ExoAtlet I [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www. exoatlet.com/ru/for-clinics.

15. Nelson, R. S. C., Darwin, G. C. Control of a biomimetic "soft-actuated" lower body 10dof exoskeleton / R. S. C. Nelson, G. C. Darwin // Centre for Robotics and Automation. - UK. - 2004.

16. Kazerooni, H., Steger, R., Huang, L. Hybrid Control of the Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) / H. Kazerooni, R. Steger, L. Huan // The International Journal of Robotics Research. - Vol. 25, No. 5-6. - 2006.

17. Sankai Y., Into K. Centroid position detector device and wearing type action assistance including centroid position detector device [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://patents. google.com/patent/US20100271051.

18. Научные статьи и публикации о результатах реабилитации на экзоскелете Hybrid Assistive Limb (HAL) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://walk-again.ru/nauchnye_publikatsii.

19. Kawamoto, H., Lee, S., Kanbe S., Sankai, Y. Power assist method for HAL-3 using EMG-based feedback controller / H. Kawamoto, S. Lee, S. Kanbe, Y. Sankai // in Proc. IEEE Int. Conf. Syst. Man, Cybern. - 2003.

20. Angold, R. Portable load lifting system [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://patents.google.com/patent/ US201102640-14.

21. Аведиков, Г.Е. и др. Экзоскелет: конструкция, управление / Г.Е. Аведиков и др. // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014: тр. конф. М; 2014; С. 84-90.

22. Экзоскелет, боевые роботы и машина для спецназа на выставке Минобороны РФ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ria.ru/arms/20130820/ 957530425.html.

23. Письменная, Е. В. Алгоритмы управления движением мобильного робота по заданным траекториям / Е. В. Письменная // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2013. - N3. - C. 16-24.

24. Исследовательские роботы. Экзоскелет ExoLite [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://nanojam.ru/products/ekzoskelet-exolite.

25. Зациорский, В. М., Аруин, А. С., Селуянов, В. Н. Биомеханика двигательного аппарата человека / В. М. Зациорский, А. С. Аруин, В. Н. Селуянов // Физкультура и спорт. М. - 1981. - 143 с.

26. Бочаров, М. И. Частная биомеханика с физиологией движения / М. И. Бочаров // монография УГТУ. - Ухта. - 2010. - 235 с.

27. Зенкевич, С. Л., Ющенко, А. С. Управление роботами / С. Л. Зенкевич, А. С. Ющенко // Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. - 2000. -400 с.

28. BlueBiped Walks Long Distances Without a Power Source [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.robots-and-androids.com/BlueBiped.html.

29. Устройства управления мехатронных систем/роботов [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://ru.wikiversity.org/wiki/Устройства_управления мехатронных_систем/роботов.

30. Яцун, С. Ф., Савин, С. И, Яцун, А. С. Алгоритм выбора походки для экзоскелета нижних конечностей в режиме движения по лестнице / С. Ф. Яцун, С. И. Савин, А. С. Яцун // IV Международная Школа-конференция молодых ученых «Нелинейная динамика машин» - School-NDM 2017: Сборник трудов. Москва. - 2017 г. - С. 468 - 476.

31. Пановко, Г. Я., Яцун, С. Ф., Савин, С. И., Яцун, А. С. Особенности управления движением многозвенной электромеханической системы с учетом свойств электропривода / Г. Я. Пановко, С. Ф. Яцун, С. И. Савин, А. С. Яцун // Машиностроение и инженерное образование. - 2016. - N2. - C. 2 - 10.

32. Турлапов, Р. Н. Динамика управляемого движения четырехзвенного аппарата для расширения функциональных возможностей человека: дисс. ... канд. техн. наук: 01.02.06 / Турлапов Руслан Николаевич. - Курск, 2015. - 152 с.

33. Борисов, А. В. Существование и единственность решения системы дифференциальных уравнений, описывающей движения экзоскелета / А. В. Борисов // Фундаментальные исследования. Физико-математические науки. -N9. - 2014. - С. 1495 - 1499.

34. Борисов, А. В., Розенблат, Г. М. Новые алгоритмы составления дифференциальных уравнений движения экзоскелета с переменной длиной звеньев и управлением в шарнирах-суставах / А. В. Борисов, Г. М. Розенблат // Компьютерные исследования и моделирование. - Т. 9, № 2. - С. 201 - 210.

35. Чигарев, А. В., Борисов, А. В. Моделирование управляемого движения двуногого антропоморфного механизма / А. В. Чигарев, А. В. Борисов // Российский журнал биомеханики. - Т. 15, № 1 (51). - 2010. - С. 74-88.

36. Лавровский, Э. К., Письменная, Е. В., Комаров, П. А. Проблемы построения системы управления ходьбой экзоскелетона нижних конечностей с помощью гидроцилиндров / Э. К. Лавровский, Е. В. Письменная, П. А. Комаров // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. - 2015. - № 07. -С.96 - 114.

37. Аппарат помощи при ходьбе человеку с нарушением опорно-двигательных функций [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/ ра1еи1/265/2658481.Ыш1.

38. Лавровский, Э. К., Письменная, Е. В. Алгоритмы управления экзоскелетоном нижних конечностей в режиме одноопорной ходьбы по ровной и ступенчатой поверхностям / Э. К. Лавровский, Е. В. Письменная // Мехатроника, Автоматизация, Управление. - 2014. - № 1. - С. 44 - 51.

39. Лавровский, Э. К., Письменная, Е. В. О регулярной ходьбе экзоскелетона нижних конечностей при дефиците управляющих воздействий / Э. К. Лавровский, Е. В. Письменная // Российский журнал биомеханики. - 2014. -Т. 18, № 2: - С. 208 - 225.

40. Орлов, И. А., Алисейчик, А. П., Павловский, В. Е., Платонов, А. К. Замковой, В. С., Подопросветов, А. В. Экзоскелет нижних конечностей с гибридным электропневматическим приводом. Модели и управление / И. А. Орлов и др. // Робототехника и техническая кибернетика. - 2015. - N3(8). - С.16-21.

41. Павловский, В. Е., Платонов, А. К., Алисейчик, А. П., Орлов, И. А. Биомехатронный комплекс нейрореабилитации - конструкция, модели и управление / В. Е. Павловский и др. // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Москва. - 2014 г.

42. Павловский, В. Е., Солдатенкова, Е. А. «Интерфейс мозг-компьютер» для экзоскелета БИОМЕХ: базовая функциональность / В. Е. Павловский, Е. А. Солдатенкова // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2017. № 83.

43. Боровин, Г. К., Костюк, А. В., Сит, Д., Ястребов, В. В. Моделирование гидравлической системы экзоскелетона / Г. К. Боровин, А. В. Костюк, Д. Сит,

B. В. Ястребов // Математическое моделирование. - 2006. - Т 18. - N 10. -

C. 39-54.

44. Боровин, Г. К., Костюк, А. В. Математическое моделирование гидравлической системы управления шагающей машины / Г. К. Боровин, А. В. Костюк // Теория и системы управления. - 2002. - № 4. - С. 150 - 159.

45. Ковальчук, А. К. Использование биологического прототипа при проектировании древовидных исполнительных механизмов двуногих шагающих роботов / А. К. Ковальчук // Машиностроение. М. - 2011. - N9. -С. 49 - 56.

46. Ковальчук, А. К., Кулаков, Д. Б., Семенов, С. Е. Математическое описание кинематики и динамики исполнительных механизмов роботов с древовидной кинематической структурой / А. К. Ковальчук, Д. Б. Кулаков, С. Е. Семенов // Изв. вузов. Машиностроение. М. - 2008. - № 11. - С. 13 - 25.

47. Кулаков, Д. Б. Разработка и исследование исполнительного механизма с электрогидравлическими приводами для системы управления движением двуногого шагающего робота: автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.13.05, 05.02.05 / Кулаков Дмитрий Борисович. - М., 2009. - 20 с.

48. Верейкин, А. А., Ковальчук, А. К., Каргинов, Л. А. Исследование динамики исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей с учётом реакций опорной поверхности / А. А. Верейкин, А. К. Ковальчук, Л. А. Каргинов // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. -2014. - № 12. - С. 256-278.

49. Месропян, А. В., Оразов, А. Т., Коновалов, Р. Л., Пат. № 2565101 РФ, МПК А61Н 3/00 (2006.01). Экзоскелет с пневматической системой управления; заявл. 09.12.2014; опубл. 20.10.2015, Бюл. №29. 4 с. ил.

50. Method of sizing actuators for a biomimetic mechanical joint [Электронный ресурс] / Jacobsen, S.C., Mark, X. Olivier, M.X., Maclean, B.J. - Режим доступа: http://patents. google.com/patent/ US20110213599.

51. Экзоскелет Raytheon XOS 2 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.3dnews.ru/599191.

52. Contact displacement actuator system [Электронный ресурс] / Stephen C. Jacobsen Marc X. Olivier. - Режим доступа: https://patents.google.com/ patent/US8849457B2/en.

53. Control logic for biomimetic joint actuators [Электронный ресурс] / Stephen C. Jacobsen, Marc Olivier, Brian Maclean. - Режим доступа: https://patents.google. com/patent/W02010025403A1/da.

54. Kazerooni, H. The Berkeley Lower Extremity Exoskeleton Project / Н. Kazerooni // CD Proceedings: The 9th International Symposium on Experimental Robotics. -2004.

55. Zoss, A., Kazerooni, H. Chu, A. On the Mechanical Design of the Berkeley Lower Extremity Exoskeleton (BLEEX) / A. Zoss, H. Kazerooni, A. Chu // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. - 2005. - pp. 3132 - 3139.

56. Maeshima, S., Osawa, A., Nishio, D., Hirano, Y., Takeda, K., Kigawa, H., Sankai, Y. Efficacy of a hybrid assistive limb in post-stroke hemiplegic patients: a preliminary report / Maeshima et al. // BMC Neurology. - 11:116. - 2011.

57. Sankai, Y. HAL: Hybrid Assistive Limb based on Cybernics / Y. Sankai // Advanced Robotics. - 2007. pp. 1 - 10.

58. Kawamoto, H., Sankai, Y. Power assist method based on phase sequence and muscle force condition for HAL / H. Kawamoto, Y. Sankai // Advanced Robotics. -Vol.19, No.7. - 2005. - pp. 717-734.

59. Sankai, Y. Leading Edge of Cybernics: Robot Suit HAL / Y. Sankai // SICE-ICASE International Joint Conference. - Bexco. - 2006.

60. Sakakima, H., Ijiri, K., Matsuda, F., Tominaga, H., Biwa, T., Yone, K., Sankai, Y. A Newly Developed Robot Suit Hybrid Assistive Limb Facilitated Walking Rehabilitation after Spinal Surgery for Thoracic Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament: A Case Report / H. Sakakima at al. // Hindawi Publishing Corporation Case Reports in Orthopedics Volume. - 2013. - p. 4.

61. Garcia, E., Sater, J. M., Main, J. Exoskeletons for human performance augmentation (EHPA): A program summary / E. Garcia, J. M. Sater, J. M., J. Main // Robot. Soc. Japan. - Vol. 20, No. 8. - 2002. - pp. 44-48.

62. Hugh, H., Popovic, M. Angular momentum in human walking / H. Hugh, M. Popovic // The Journal of Experimental Biology. - Vol. 211. - 2008. pp. 467-481.

63. Вукобратович, М. Шагающие роботы и антропоморфные механизмы / М. Вукобратович. - М.: Изд-во «Мир», 1976. - 540 с.

64. Активная экзоскелетная система и начало развития человекоподобных роботов [Электронный ресурс] / М. Вукобратович. - Режим доступа: http://posp. raai.org/data/posp2007/SIR/vukobr.doc.

65. Vukobratovich, M., Hristic, D., Stojiljkovic, Z. Development of active anthropomorphic exoskeletons / M. Vukobratovich, D. Hristic, Z. Stojiljkovic // Medical and Biological Engineering. - 1974. - p. 66.

66. Walking motion assisting device [Электронный ресурс] / Y. Endo. - Режим доступа: http://patents.google.com/patent/US20110264-015.

67. Экзоскелет POWERLOADER Light [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://activelink.co.jp/doc/668.html.

68. Caldwell, D. G., Tsagarakis, N. G., Kousidou, S., Costa, N., Sarakoglou, I. «Soft» exoskeletons for upper and lower body rehabilitation - design, control and testing /

D. G. Caldwell at al. // International Journal of Humanoid Robotics. - Vol. 4, No. 3. - 2007. - pp. 1-24.

69. Tsagarakis, N. G., Caldwell, D. G. Development and control of a «Soft-Actuated» exoskeleton for use in physiotherapy and training / N. G. Tsagarakis, D. G. Caldwell // Autonomous Robots. - N 15. - 2003. pp. 21-33.

70. Tu Diep Cong Thanh, Tran Thien Phuc. Neural network control of pneumatic artificial muscle manipulator for knee rehabilitation / T. D. C. Thanh, T. T. Phuc // Science & Technology Development. - Vol 11, No.03. - 2008.

71. Hassan, M. Y., Ghintab, S. S. Modeling and position control of human lower limb rehabilitation robot using pneumatic muscle actuators / M. Y. Hassan, S. S. Ghintab // Al-Mansour Journal. - N 23. - 2015.

72. Mat Dzahir, M. A., Yamamoto, S. Recent Trends in lower-limb robotic rehabilitation orthosis: control scheme and strategy for pneumatic muscle actuated gait trainers / M. A. Mat Dzahir, S. Yamamoto // ISSN 2218-6581 Robotics. - T3. -2014. - pp. 120-148.

73. Thuc, T. V., Yamamoto, S. Development of a body weight support system using pneumatic muscle actuators: controlling and validation / T. V. Thuc, S. Yamamoto // Advances in Mechanical Engineering. - Vol. 8(12). - 2016. - pp. 1-13.

74. Clement, T., Kazerooni, H., Tresseler, J-M. Dynamics of pneumatic system for exoskeletons / T. Clement, H. Kazerooni, J-M. Tresseler // International Conference on New Technological Innovation for the 21st Centure. - 2002. - pp. 1127 - 1131.

75. Kazerooni, H. Pneumatic force control for robotic systems / H. Kazerooni // IEEE International Conference on Mechatronics. - Istanbul. - 2004.

76. Оразов А. Т. Аналитический обзор принципиальных и компоновочных схем современных экзоскелетов / А. Т. Оразов // Молодежный Вестник УГАТУ. -Уфа. - 2013. №3 (8). - С. 84 - 92.

77. Герц, Е. В. Пневматические устройства и системы в машиностроении / Е. В. Герц // Справочник. М.: Машиностроение. - 1981. - 408 с.

78. Герц, Е. В., Крейнин, Г. В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие /

E. В. Герц, Г. В. Крейнин // М., Машиностроение. - 1975. - 272 с.

79. Davis, S., Caldwell, D. G. Braid Effects on Contractile Range and Friction Modeling in Pneumatic Muscle Actuators / S. Davis, D. G. Caldwell // The International Journal of Robotics Research. - Vol. 25, No. 4. -2006. - pp. 359-369.

80. Месропян, А. В., Оразов, А. Т. Математическое моделирование переходных процессов пневматического привода экзоскелетеного устройства/

A. В. Месропян, А. Т. Оразов // Вестник УГАТУ. - Уфа. - 2018. - Т. 22 №1 (79). - С. 20 - 28.

81. Daerden, F., Lefeber, D. Pneumatic Artificial Muscles: actuators for robotics and automation / F. Daerden, D. Lefeber // IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. - 2001. - pp. 738-748.

82. Ефремова, К.Д., Пильгунов, В. Н. Технические средства пневмоавтоматики: пневмомускул / К. Д. Ефремова, В. Н. Пильгунов // Машиностроение и компьютерные технологии. - № 10. - 2017. С. 36-56.

83. Ефремова, К. Д., Пильгунов, В. Н. Пневмомускул: геометрия цилиндрической мембраны и прогнозирование силовых характеристик / К. Д. Ефремова,

B. Н. Пильгунов // Машиностроение и компьютерные технологии. - № 3. -2018. С. 20-34.

84. Неполноповоротные приводы DFPB [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/451363/DFPB_EN.pdf.

85. Антонов, Р. В., Гребенкин, В. И., Кузнецов, Н. П., Мокрушин, Б. С., Черепов, В. И., Храмов, С. Н. Органы управления вектором тяги твердотопливных ракет: расчет и конструктивные особенности, эксперимент / Р. В. Антонов и др. // НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». - Москва-Ижевск. - 2006. -552 с.

86. Бронштейн, И. Н., Семендяев, К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев // 13-е издание исправленное. Наука. - М.: - 1986. - 544 с.

87. Закс, Л. Статистическое оценивание /Л. Закс, (перевод: В. Н. Варыгина) // Статистика. - Москва. - 1976. - 600 с.

88. Chernus, P., Sharovatov V. Dynamic Mathematical Model of Two-Way Bellow Actuator / P. Chernus, V. Sharovatov // Procedia Engineering. - 2015. - pp. 10401045.

89. Лошицкий, П. А., Шароватов, В. Т. Идентификация некоторых параметров математической модели двигателя оболочкового типа / П. А. Лошицкий, В. Т. Шароватов // Изв. Вузов. Приборостроение. Т. 51, № 12. - 2008. - С. 56-63.

90. Чернусь, П. П., Чернусь, Петр П. Исследование возможности применения силовых оболочковых элементов в линейном приводе манипулятора / П. П. Чернусь, Петр П. Чернусь // Перспективы развития технических наук: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. - № 3. - Челябинск. - 2016. - С. 20-26.

91. Чернусь, П. П., Шароватов, В. Т. Учет влияния свойств сжатого газа на параметры математической модели золотникового пневмораспределителя / П. П. Чернусь, В. Т. Шароватов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - N12 [657]. - 2014. - C. 22-29.

92. Ефремова, К. Д., Пильгунов, В. Н. Технические средства пневмоавтоматики: пневмомускул / К. Д. Ефремова, В. Н. Пильгунов // Машиностроение и компьютерные технологии. - № 10. - 2017. - С. 36-56.

93. Ефремова, К. Д., Пильгунов, В. Н. Пневмомускул: физика, характеристики, применение / К. Д. Ефремова, В. Н. Пильгунов // Гидравлика. - N3. - 2017.

94. Ефремова, К. Д., Пильгунов, В. Н. Пневмомускул: геометрия цилиндрической мембраны и прогнозирование силовых характеристик / К. Д. Ефремова, В. Н. Пильгунов // Машиностроение и компьютерные технологии. - № 03. - 2018. -С. 20-34.

95. Донской, А. С., Коткас, Л. А. Математическая модель пневматического мускула / А. С. Донской, Л. А. Коткас // Сб. науч. тр. международной научно-технической конференции: Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития. -2018. С. 297-307.

96. Pilch, Z., Bieniek, T. Pneumatic muscle - measurement results and simulation models / Z. PILCH, T. BIENIEK // Proceedings of electrotechnical institute. - Issue 240. - 2009. pp. 179-192.

97. Tri Vo-Minh, Tjahjowidodo, T., Ramon, H., H. Van Brussel. A new approach to modeling hysteresis in a pneumatic artificial muscle using the maxwell-slip model / Tri Vo-Minh at al. // IEEE/ASME Transactions on mechatronics. - Vol.16, N1, -2011. - pp. 177-186.

98. Szepe, T. Accurate force function approximation for pneumatic artificial muscles / T. Szepe // 3rd IEEE International Symposium on Logistics and Industrial Informatics. - 2011. - pp. 127-132.

99. Martens, M., Boblan, I. Modeling the static force of a Festo pneumatic muscle actuator: A new approach and a comparison to existing models / M. Martens, I. Boblan // MDPI Actuators. - Vol.6, N33. - 2017.

100. Kelasidi, E., Andrikopoulos, G., Nikolakopoulos, G., Manesis, S. A Survey on Pneumatic Muscle Actuators Modeling / E. Kelasidi1 at al., // Journal of Energy and Power Engineering. - Vol. 6. - 2012. - pp. 1442-1452

101. Ranjan, R., Upadhyay, P. K, Kumar, A., Dhyani, P. Theoretical and Experimental Modeling of Air Muscle / R. Ranjan at al.// International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. - Vol. 2, Issue 4. - 2012. - pp. 112-119.

102. Hosovsky, A., Havran, M. Dynamic modeling of one degree of freedom pneumatic muscle-based actuator for industrial applications / A. Hosovsky, M. Havran // Tehnicki vjesnik. - Vol.19, N3. - 2012. - pp. 673-681.

103. Klute, G. K., Czerniecki, J. M., Hannaford, B. McKibben Artificial Muscles: Pneumatic Actuators with Biomechanical Intelligence / G. K. Klute, J. M. Czerniecki, B. Hannaford // IEEE/ASME 1999 International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. - 1999. - pp. 1-6.

104. Оразов А. Т. Математическое моделирование гидравлического привода инвалидного кресла-коляски/ Ш.Р.Галлямов, А. В. Месропян, А. Т. Оразов // Вестник УГАТУ. - Уфа, 2012. Т. 16 №6 (51). С. 136 - 141.

105. Оразов А. Т. Верификация характеристик гидромеханического привода инвалидного кресла-коляски/ Ш.Р.Галлямов, А. В. Месропян,

Г.В.Миловзоров, А. Т. Оразов // Вестник ИжГТУ. -Ижевск, 2013. №1 (57). С. 14 - 17.

106. Оразов А. Т. Разработка математических моделей гидравлических приводов средств реабилитации для людей с нарушением опорно-двигательного аппарата // Сборник тезисов молодежной научно-практической всероссийской конф. «Современные исследования в области естественных и технических наук: междисциплинарный поиск и интеграция» ТГУ, 2012 - С.81-87. 107. Оразов А. Т. Перспективные направления развития гидравлических средств передвижения для людей с ограниченной мобильностью / А. Т. Оразов, А. В. Фролов // VI Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», г.Уфа, 7-9 ноября 2012г. - С.114-115.