Modelowanie sztucznych układów mięśniowych z aktuatorami pneumatycznymi

• Autorzy: Dindorf R.

Warianty tytułu

EN

Modelling of musculotendon systems using pneumatic actuators

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy możliwości zastosowania sztucznych mięśni w inżynierii biomedycznej i inżynierii rehabilitacyjnej. Przedstawiono najnowsze osiągnięcia w technologii wytwarzania i technice sterowania sztucznymi mięśniami. Zamieszczono różne rozwiązania kinematyczne sztucznego układu mięśniowo-ścięgnowego z aktuatorami pneumatycznymi. Podano przykłady zastosowania mięśni pneumatycznych i hydraulicznych w zaopatrzeniu ortopedycznym oraz egzoszkieletonach. Dla mięśni pneumatycznych typu „Fluidic Muscle" przedstawiono modele statyczne i charakterystyki izobaryczne, izotoniczne, izometryczne, a dla pneumatycznych aktuatorów mięśniowych (PMA), nazywanych „McKibben", przedstawiono modele i charakterystyki dynamiczne. Zaproponowano także model obliczeniowy egzoszieletonów z pneumatycznymi aktuatorami mięśniowymi w konfiguracji z mięśniem zginaczem - bicepsem i mięśniem prostownikiem - tricepsem.

EN

The paper deals with the application of artificial muscle in biomedical engineering and rehabilitations engineering. The latest developments in production technology and control technology concerning artificial muscles and some kinematic solutions for an artificial musculotendon system with pneumatic actuator are included. The examples of using pneumatics muscle actuators and hydraulic muscle actuators in prostheses and orthotics devices as well in exoskeletons are presented. For pneumatic muscle of the "Fluidic Muscle" type statistic models, isobaric, isotonic and isometric characteristics are given while for pneumatic muscle acutator (PMA) also known as "McKibben" dynamic models and response characteristic are described. The computational model for exoskeletons with pneumatic muscle actuators in flexor muscle - biceps configuration and extensor muscle - triceps configuration is put forth.

Słowa kluczowe

PL

układ mięśniowo-ścięgnowy; sztuczne mięśnie; pneumatyczne aktuatory mięśniowe

EN

musculotendon actuator system; artificial muscle; pneumatic muscle actuator

• Wydawca: Uniwersytet Jagielloński - Collegium Medicum ; Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Bio-Algorithms and Med-Systems
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 1, no. 1/2
• Strony: 147--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dindorf R.

• Zakład Mechatroniki, Politechnika Świętokrzyska, Kielce

Bibliografia

• 1. Dindorf R., Wołkow J.: Układy płynowe w inżynierii medycznej, Ossolineum, Wrocław 1999.
• 2. Dindorf R.: Zastosowanie elementów płynowych w protezach kończyn., Seminarium Naukowe Mechanika w Medycynie, Rzeszów 8-9 września 2000.
• 3. Dindorf R., Wołkow J.: Elementy hydrauliczne i pneumatyczne w protetyce ortopedycznej, Hydraulika i Pneumatyka, 5, 2001.
• 4. Dindorf R.: Muskuły pneumatyczne. Charakterystyki statyczne, Pneumatyka, 4, 2003.
• 5. Dindorf R.: Static and dynamic models of pneumatic muscle actuator, Proc. The 18th International Conference on Hydraulics and Pneumatics - ICHP'2003, Prague (Czech Republic), September 30 - October 1, 2003.
• 6. Dindorf R.: Muskuły pneumatyczne. Charakterystyki dynamiczne, Pneumatyka, 5, 2003.
• 7. Dindorf R.: Model i charakterystyki muskułów pneumatycznych, Pomiary Automatyka Robotyka, 2, 2004.
• 8. Dindorf R., Wołkow J.: Zastosowanie muskułów pneumatycznych w inżynierii medycznej, III Krakowskie Warsztaty Inżynierii Medycznej, Kraków 13-14 maja 2004.
• 9. Dindorf R., Wołkow J.: Sztuczne muskuły jako nowe bioelementy, III Krakowskie Warsztaty Inżynierii Medycznej, Kraków, 13-14 maja 2004.
• 10. Dindorf R.: Rozwój zaopatrzenia ortopedycznego z elementami płynowymi, Pomiary Automatyka Robotyka, 6, 2004.
• 11. Dindorf R.: Rozwój i zastosowanie manipulatorów i robotów rehabilitacyjnych, Pomiary Automatyka Robotyka, 11, 2004.
• 12. Dindorf R.: Stanowisko do badania muskułów pneumatycznych typu MAS, Pneumatyka, 5, 2004.
• 13. Ferris D.: A robotic exoskeleton for gait rehabilitation, Dept. of Movement Science and Dept. of Biomedical Engineering, The University of Michigan Orthotics and Prosthetics Center, Michigan 2002.
• 14. Klute G. K., Czerniecki J. M., Hannaford,B.: Powering lower limb prosthetics with muscle-like actuators, The 1st National Meeting of the Veterans Affairs Rehabilitation Research and Development Service, Washington, D. C., October 1-3, 1998.
• 15. Lilly J.: Adaptive tracking for pneumatic muscle actuators in biceps and tricesps configurations, IEEE Transactions Neural Systems and Rehebilitation Engineering, 3, 2003.
• 16. Rice C. L., Cunningham D. A., Taylor A. W., Paterson D. H.: Comparison of the histochemical and contractile properties of human triceps surae, Journal of Appl. Physiology, No.58, 2000.
• 17. Schulz S., ua: Hydraulische Muskeln als Antriebseinhaeit für endoluminale Systeme in Medizin, Forschungszentrum Karlsruhe, FZKA 6080, 1998.