Прогресс опорно -двигательной реабилитации и роботов для ходьбы

Формулировка модели.Кредит: PNAS Nexus (2023).Doi: 10.1093/pnasnexus/pgad298

Результаты новых исследований биомеханики могут быть использованы для разработки более эффективных методов реабилитации для пациентов с поражениями опорно -двигательного аппарата.

Исследование под названием «Фазовый сдвиг между вращением суставов и приведением в действии отражает доминирующие силы и предсказывает модели активации мышц», потенциально может революционизировать область исследований локомоции, полезные для исследователей, изучающих локомоцию, и инженеров, которые разрабатывают роботы для ходьбы для научных исследований.

Команда ученых из Университета Линкольна, Великобритания, Университет Западного резерва Case и Университет Западной Вирджинии, США, проанализировала взаимосвязь между совместной ротацией и синергетическими доминирующими силами движения.Они обнаружили, что существует фундаментальная связь между этими двумя переменными, которые могут предсказать паттерны активации мышц.

Исследование было опубликовано в PNAS Nexus, и результаты которых могут помочь разработать более эффективные методы реабилитации для пациентов с травмами опорно -двигательного аппарата.

Профессор Грегори Саттон, научный сотрудник Университета Королевского общества в Университете Линкольна, сказал: «Однако как гуляют как лошади, так и палковые насекомые из -за их размера, они ходят в совершенно разных мирах. Лошади, были большими, ходить в мировом доминировании инерциии гравитация, как и люди, в то время как насекомые, будучи маленькими, ходят по миру, где инерция и гравитация незначительны по сравнению с весенними силами в их сухожилиях и окружающем мире.

«В этой статье количественно определяются самые разные миры, которые животные ориентируются в зависимости от их размера и того, как быстро они движутся, определяя доминирующие силы, будь то инерция, гравитация, упругие силы или вязкость внутри данного движения и демонстрируя последствия движения с этимидоминирующие силы.

«Мы можем использовать результаты, чтобы лучше понять, как нервная система контролирует эти различные движения. Исследование также может помочь сформировать дизайн и разработку робототехники, которые могут лучше выполнить эти движения с помощью аналогичной ловкости и ловкости животных в разных размерах».

Николас Zczecinski, доцент кафедры Университета Западной Вирджинии, сказал: «Результаты этого исследования помогут, и уже помогли, ученые и инженеры создают роботов, похожие на животных с механиками, более близкими с мимиком животных.

“Ученые и инженеры на протяжении десятилетий строили роботизированные модели животных, либо для улучшения современной роботизированной мобильности путем применения того, что мы знаем о животных, или для создания физической модели животного, которое можно использовать дляПроверьте гипотезы о моторном контроле. Работайте над любой из этих целей - применение или моделирование - наиболее продуктивно, когда баланс сил в роботе, когда он ходит, согласуется с этим балансом у животного.

«Например, большинство роботов, которые мы строимЧтобы замедлить его и поместить его на следующий шаг. Это сильно отличается от насекомых, конечности которых легкие и мышцы чьи мышцы жесткие. В результате мышцы должны доставлять только крутящий момент в одном направлении, направление движения,Потому что жесткость их суставов остановит движение.

«Мы можем использовать эти принципы для построения более точных роботизированных моделей животных, изменяя то, как мы строим ноги робота и уменьшая шаговую частоту робота. Добавляя пружины, которые работают против каждого двигателя, когда он вращается, мы уравновешиваем инерцию и эластичностьНоги робота так же похожи на насекомое ».

Команда будет продолжать расширять эти выводы, с целью разработки новых методов реабилитации, которые могут быть адаптированы для отдельных пациентов в различных учреждениях здравоохранения.

Больше информации: G P Sutton et al. Фазовое сдвиг между вращением суставов и приведением отражает доминирующие силы и предсказывает паттерны активации мышц, PNAS Nexus (2023).Doi: 10.1093/pnasnexus/pgad298.Academic.oup.com/pnasnexus/art… 93/pnasnexus/pgad298