Введение
ГЛАВА 1. Описание моделей экзоскелетов и обзор научно технической литературы 12
1.1. Эволюция концепций эндо- и экзоскелета в биологических и технических системах 12
1.2. Научно-технические достижения в конструировании экзоскелетов 16
1.3. Обзор научно-технической литературы по вопросам моделирования опорно-двигательного аппарата человека и создания экзоскелета 27
Выводы по главе 35
ГЛАВА 2. Анализ многозвенных стержневых механических систем типа эндо- и экзоскелета с переменной длиной звена 36
2.1. Модель звена переменной длины 36
2.2. Анализ плоских структурных элементов стержневых систем с изменяющейся длиной звена 44
2.3. Анализ пространственных структурных элементов стержневых систем с изменяющейся длиной звена 58
2.4. Дифференциальные уравнения движения элементов плоских стержневых систем со звеньями переменной длины 69
2.5. Пример составления дифференциальных уравнений движения модели экзоскелета с шестью подвижными звеньями переменной длины в одноопорной фазе 89
2.6. Дифференциальные уравнения движения элементов плоских стержневых систем в безопорной и двухопорной фазах 91
2.7. Трехмерные модели стержневых систем со звеньями переменной длины 106
2.8. Рекуррентный метод построения уравнений стержневой механической системы с звеньями переменной длины 134
2.9. Существование и единственность решения полученной системы дифференциальных уравнений 145
Выводы по главе 147
ГЛАВА 3. Анализ изменения радиуса сфер в шарнирах механической стержневой системы 149
3.1. Постановка задачи для шарнира сферической формы 149
3.2. Решение задачи о распределении давления и совместных деформациях в слоистом шарнире сферической формы 152
3.3. Нахождение численных оценок в модели многослойного шарнира 167
Выводы по главе 177
ГЛАВА 4. Моделирование статической устойчивости кинематических цепей, образованных звеньями переменной длины 179
4.1. Постановка задачи по преодолению последствий разрушения опорно двигательного аппарата человека 179
4.2. Построение решения задачи определения зон статической устойчивости в кинематической цепи 180
4.3. Обобщение решения задачи определения зон статической устойчивости 192
4.4. Четырехзвенный экзоскелет с массами, моделирующими переносную ногу, руки и голову 193
4.5. Исследование влияния ветвления звеньев на полученное обобщение решения 197
4.6. Изменение длины звена и его влияние на полученное решение 201
Выводы по главе 203
Глава 5. Синхронизация кинематических цепей опорно двигательного аппарата человека и экзоскелета 205
5.1. Модельная задача исследование синхронизации звеньев кинематической цепи при циклических движениях 205
5.2. Синхронизация в многозвенной кинематической цепи при циклических движениях 212
5.3. Модель синхронизации звеньев кинематической цепи при произвольных движениях точки подвеса 215
Выводы по главе 218
ГЛАВА 6. Моделирование динамики эндо- и экзоскелета на основе решения обратной задачи динамики и синтеза кинематических цепей, образованных звеньями переменной длины 219
6.1. Учет трения в модели эндо- экзоскелета и его влияние на решение прямой и обратной задач динамики 219
6.2. Синтез экзоскелета с деформируемыми звеньями для всего опорно-двигательного аппарата человека 223
6.3. Модель экзоскелета с двеннадцатью подвижными звеньями переменной длины 228
6.4. Восстановление двигательных функций человека на основании решения обратной задачи динамики при помощи экзоскелета 234
6.5. Теоретико-механическая модель экзоскелета 240
Выводы по главе 243
Заключение 245
Список литературы 248
