МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДЪЕМА ГРУЗА С ПОМОЩЬЮ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭКЗОСКЕЛЕТА

Применение экзоскелетов в промышленности является одним из путей для улучшения условий труда и повышения производительности рабочих [1-3]. Поэтому последние годы в развитых странах мира получили распространение такие экзоскелеты, как Fortis ,HULC, HAL, Panasonic и другие [4-6]. Дальнейшее внедрение экзоскелетов предполагает глубокое изучение механизмов взаимодействия человека и экзоскелета при выполнении различных движений, связанных с подъемом груза. Одним из наиболее сложных и, как следствие, травматичных является этап отрыва груза от поверхности, этот этап предшествует подъему груза. И именно на этом этапе чаще всего происходят травмы опорнодвигательного аппарата человека. Как известно, самая распространенная причина травм межпозвоночных дисков – неправильная работа с грузами. Человек вполне может поднять значительный вес, если использует правильную технику. Как известно, спортсмены-тяжелоатлеты, грузчики могут поднять вес превышающий их собственный в разы [7-10]. Экзоскелет может помочь человеку поднимать тяжести. Для освоения техники подъема важно создать виртуальный тренажер (математическую модель) и оптимизировать процесс подъема на компьютере. В статье рассмотрена задача о подъеме груза человеком с использованием экзоскелета. Предложено рассматривать подъем в виде трех последовательных этапов. Разработана математическая модель экзоскелета, описывающая движение в различных режимах движения. Решена обратная задача кинематики, позволяющая найти углы поворота звеньев экзоскелета на этапе подготовки, и предложена методика определения приводных моментов на этапах подъема груза. Для изучения процесса подъема груза в данной статье разработана математическая модель подъема груза от опорной поверхности человеком с использованием экзоскелета, при этом предполагается, что всю работу выполняют приводы экзоскелета.

1. Jatsun S., Savin S., Yatsun A. and Turlapov R., 2015, December. Adaptive control system for exoskeleton performing sit-to-stand motion. In Mechatronics and its Applications (ISMA), 2015 10th International Symposium on (pp. 1-6). IEEE.

2. Jatsun S., Savin S. and Yatsun A., 2016, June. Improvement of energy consumption for a lower limb exoskeleton through verticalization time optimization. In Control and Automation (MED), 2016 24th Mediterranean Conference on (pp. 322-326). IEEE.

3. Jatsun S., Savin S., Yatsun A., Motion Control Algorithm for a Lower Limb Exoskeleton Based on Iterative LQR and ZMP method for trajectory generation. Mechanisms and Machine Science, 2018, vol. 48. C. 305-317.

4. Jatsun S., Savin S., Yatsun A., 2016, October. Study of controlled motion of an exoskeleton performing obstacle avoidance during a single support walking phase. In System Theory, Control and Computing (ICSTCC), 2016 20th International Conference on (pp. 113-118). IEEE.

5. Jatsun S., Savin S., Yatsun A., 2016, October. Comparative analysis of global optimization-based controller tuning methods for an exoskeleton performing push recovery. In System Theory, Control and Computing (ICSTCC), 2016 20th International Conference on (C. 107-112). IEEE.

6. Jatsun S., Yatsun A., Savin S., Postolnyi A., 2016, June. Approach to motion control of an exoskeleton in “verticalization-to-walking” regime utilizing pressure sensors. In Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), 2016 IEEE International Conference on (C. 452-456). IEEE.

7. Jatsun S., Savin S., Lushnikov B. and Yatsun A., 2016, January. System analysis of sagittal plane human motion wearing an exoskeleton using marker technology. In ITM Web of Conferences (Vol. 6). EDP Sciences.

8. Yatsun S.F., Savin S.I., Andrey Y. Study of controlled motion of an exoskeleton performing obstacle avoidance during a single support walking phase // 20th International Conference on System Theory, Control and Computing, ICSTCC 2016 - Joint Conference of SINTES 20, SACCS 16, SIMSIS 20 Proceedings. 2016. C. 113-118.

9. Изучение управляемого движения экзоскелета во фронтальной плоскости в режиме восстановления равновесия / С.Ф. Яцун, С.И. Савин, А.С. Яцун, А.В. Мальчиков // Экстремальная робототехника. 2016. Т. 1. № 1. С. 236-245.

10. Экзоскелеты: анализ конструкций, принципы создания, основы моделирования: монография / С.Ф. Яцун, С.И. Савин, О.В. Емельянова, А.С. Яцун, Р.Н. Турлапов. Курск, 2015. С.179.