Akademik tadqiqotlar, tushunarli til

Verianla | O‘zbekcha akademik tadqiqotlar va ilm-fan

27 Sentabr 2026, Yakshanba
VERİANLAMustaqil ilmiy nashriyot
Menyuni ochish yoki yopish
...
Bosh sahifa / Amaliy fanlar / Muhandislik / Inson Muvozanatini Mustahkamlashga Qaratilgan Postural Nazorat Strategiyasiga Ega Kabel Yuritmali Son Ekzoskeleti
Muhandislik

Inson Muvozanatini Mustahkamlashga Qaratilgan Postural Nazorat Strategiyasiga Ega Kabel Yuritmali Son Ekzoskeleti

Ushbu tadqiqot kutilmagan zamin harakatidan soʻng insonning muvozanatini qayta tiklashiga yordam berish uchun ishlab chiqilgan kabel yuritmali gibrid son ekzoskeletini va ushbu qurilma uchun yaratilgan postural nazorat strategiyasini o‘rganadi.

07/08/2026  Veri Anla 13 marta ko‘rildi
Inson Muvozanatini Mustahkamlashga Qaratilgan Postural Nazorat Strategiyasiga Ega Kabel Yuritmali Son Ekzoskeleti

Ushbu tadqiqot kutilmagan zamin harakatidan soʻng insonning muvozanatini qayta tiklashiga yordam berish maqsadida ishlab chiqilgan kabel yuritmali gibrid son ekzoskeletini va ushbu qurilma uchun yaratilgan postural nazorat strategiyasini oʻrganadi. Wearable Assistive Device (WAD) deb ataluvchi tizim tanaga tegib turadigan yumshoq kiyiladigan qatlamni, motor va boshqaruv elementlarini tashuvchi qattiq tashqi konstruksiyani hamda motor kuchlarini son sohasiga uzatuvchi Bowden kabellarini birlashtiradi.

Tizimning asosiy boshqaruv gʻoyasi ancha sodda: kutilmagan buzuvchi taʼsir yuzaga kelganda inson–ekzoskelet tizimining massa markazining gorizontal yoʻnalishdagi siljishini imkon qadar nolga yaqin saqlash. Buning uchun platforma burchagi, oyoq–platforma harakati, tizza va toʻpiq burchaklari kabi holat oʻzgaruvchilaridan foydalanib son bo‘g‘imi erishishi kerak bo‘lgan maqsad burchak hisoblanadi; soʻng motor kabellar orqali gavdaga muvozanatni qoʻllab-quvvatlovchi harakatni beradi.

Tadqiqotning ko‘p jismli simulyatsiyalarida uch holat taqqoslangan: ekzoskeletsiz, ekzoskelet taqilgan, biroq o‘chirilgan holatda va ekzoskelet faol holatda. Simulyatsiyada qoʻllangan buzuvchi taʼsir 6° platforma qiyaligi va 10°/s burchak tezligidir. Faol WAD holatida massa markazining gorizontal holati nolga yaqin saqlangan, tizim Feasible Stability Region (FSR; Amalga oshiriladigan barqarorlik hududi) ichiga qaytgan va oyoq bilan platforma o‘rtasida faqat juda kichik sirpanish/ajralish hisoblangan. Passiv WAD va ekzoskeletsiz modellar esa ayni simulyatsiya sharoitida Backward Balance Loss (BBL; orqaga yoʻnalgan muvozanat yoʻqotilishi) hududiga o‘tgan.

Biroq bu natijalar inson ishtirokchilaridagi tajriba emas. Tadqiqotchilar haqiqiy ishtirokchilardan olingan eksperimental natijalar hali mavjud emasligini aniq taʼkidlaydi va kelgusidagi ishlarda yosh hamda keksa kattalar bilan WAD faol/passiv taqqoslashlarini rejalashtiradi. Shu sababli tadqiqot qurilmaning boshqaruv tamoyili va mexanik qoʻllash mumkinligiga doir kuchli simulyatsion dalil beradi; haqiqiy odamlarda yiqilishni kamaytirish yoki klinik samaradorlik dalilini bermaydi.

Turkiya nuqtayi nazaridan bu ish reabilitatsiya robotlari, kiyiladigan robototexnika, keksalarni qoʻllab-quvvatlash texnologiyalari va inson–robot o‘zaro taʼsirini ishlab chiqayotgan muhandislik guruhlari uchun muhim uslubiy namuna hisoblanadi. Biroq haqiqiy foydalanuvchida qo‘llashdan oldin antropometrik xilma-xillik, sensor kechikishlari, inson mushak faolligi, qulaylik, xavfsizlik, boshqaruv kechikishi va haqiqiy buzuvchi taʼsirlar ostida eksperimental tasdiqlash zarur.

Tadqiqot hal qilishga urinayotgan asosiy muammo nima?

Inson muvozanati buzilganda tana massa markazining tayanch yuzasi bilan munosabatini qayta tartibga solishi kerak. Ayniqsa keksa odamlarda muvozanat yoʻqotilishi yiqilish, jarohatlanish va shifoxonaga yotqizilish kabi jiddiy oqibatlar bilan bogʻliq bo‘lishi mumkin. Tadqiqotning maqsadi insonning tabiiy harakatini imkon qadar cheklamaydigan, biroq xavfli buzuvchi taʼsir yuzaga kelganda yetarlicha tez aralasha oladigan kiyiladigan yordamchi tizim ishlab chiqishdir.

Bu yerda klassik qattiq va butunlay yumshoq ekzoskeletlar o‘rtasida muhandislik qarama-qarshiligi mavjud. Qattiq ekzoskeletlar yuqori moment uzata oladi, biroq mexanik bo‘g‘im o‘qining anatomik son bo‘g‘imi o‘qi bilan to‘liq mos kelmasligi foydalanuvchiga qo‘shimcha yuk tushirishi mumkin. Yumshoq ekzoskeletlar qulayroq va yengilroq bo‘lishi mumkin, ammo odatda uzata oladigan kuch va momenti cheklanganroq.

Tadqiqotchilar ushbu ikki yondashuvning afzalliklarini birlashtiruvchi gibrid tuzilmani taklif qiladi: foydalanuvchi bilan tegishadigan qism egiluvchan, motor va boshqaruv apparaturasini tashuvchi tashqi ramka esa qattiq. Kuch uzatish bevosita qattiq mexanik bo‘g‘imlar orqali emas, balki kabellar orqali amalga oshiriladi.

WAD ekzoskeleti qanday tuzilgan?

Tadqiqotning 3-sahifasidagi 1-rasm kompyuter modelini ham, haqiqiy WAD prototipini ham ko‘rsatadi. Tizim ikki asosiy qatlamdan iborat:

  • Yumshoq kiyiladigan tuzilma: foydalanuvchi bilan bevosita tegishadi.
  • Qattiq tashqi tuzilma: motorlar, boshqaruv elektronikasi va mexanik tayanchlarni olib yuradi.

Motorlar qattiq tuzilmaning orqa qismiga joylashtirilgan. Bowden kabellarining bir uchi foydalanuvchining soniga, ikkinchi uchi motor vallari bilan bog‘langan shkivlarga ulanadi. Motor shkivining aylanishi kabelning erkin uzunligini o‘zgartirib, son bo‘g‘imida yordamchi kuch hosil qiladi.

Umumiy dizaynda har bir oyoq uchun uchta harakat mustaqil ravishda qo‘llab-quvvatlanishi mumkin:

  • Son fleksiyasi,
  • Son ekstensiyasi,
  • Son abduksiyasi.
Rasm: Manba tadqiqotidagi WAD mexanik arxitekturasi va postural nazorat tamoyili asosida Verianla uchun tayyorlangan o‘zbekcha izohli sxema. Manba: Muscolo va boshqalar, 2026, Machines, 14(5), 484, DOI 10.3390/machines14050484, CC BY.

Muvozanat platformasi nima vazifa bajaradi?

Tadqiqotchilar REBALANCE loyihasi doirasida qo‘llagan platforma bitta qo‘zg‘almas asos va bir erkinlik darajasiga ega harakatlanuvchi asosdan iborat. Tizim old–orqa yoki yon yo‘nalishda kutilmagan postural buzilishlarni hosil qilish uchun ishlatiladi.

Haqiqiy platformaning texnik imkoniyati manbada:

  • ±10° burchak harakati,
  • 30°/s maksimal burchak tezligi

sifatida ko‘rsatilgan.

Biroq ushbu maqoladagi simulyatsiyalarda butun imkoniyatdan foydalanilmagan. Taqqoslama tahlil uchun:

  • 6° platforma burchagi,
  • 10°/s platforma burchak tezligi

qo‘llangan. Bu farq muhim: ±10° va 30°/s platformaning texnik imkoniyati, 6° va 10°/s esa maqoladagi asosiy simulyatsiya ssenariysidir.

Inson tanasi modelda qanday ifodalangan?

WADning mexanik xatti-harakati MATLAB, Simulink va Simscape Multibody muhitida ishlab chiqilgan Multibody Human Model (MBDHM) yordamida o‘rganilgan.

Modelda:

  • Son bo‘g‘imi sferik bo‘g‘im,
  • Tizza aylanuvchi bo‘g‘im,
  • To‘piq aylanuvchi bo‘g‘im

sifatida ifodalangan.

Manbada ekzoskelet uchun uch xil aktuator konfiguratsiyasi ko‘rsatilgan:

  1. Har bir oyoqda fleksiya, ekstensiya va abduksiya uchun jami 6 aktuator,
  2. Jami 3 aktuatorli soddalashtirilgan arxitektura,
  3. Ushbu maqolaning postural nazorat simulyatsiyalarida qo‘llangan, old–orqa harakatni o‘rganadigan yanada soddalashtirilgan tuzilma.

Tadqiqotchilar matematik formulatsiyani umumiy olti aktuatorli modeldan keltirib chiqargan, biroq maqoladagi barcha muvozanat simulyatsiyalarini 2c-rasmdagi soddalashtirilgan old–orqa model bilan bajargan.

Mushaklar bevosita modellashtirilganmi?

Yo‘q. Bu tadqiqotning eng muhim modellashtirish farazlaridan biridir.

Tadqiqotchilar ixtiyoriy mushak faolligini batafsil nerv-mushak modeli bilan ifodalash o‘rniga son, tizza va to‘piq bo‘g‘imlariga ekvivalent bo‘g‘im qattiqligi va so‘nish elementlarini qo‘shgan. Maqsad ixtiyoriy mushak boshqaruvisiz ham passiv yoki ixtiyorsiz mushak–pay qarshiligining muvozanatga taʼsirini taxminan ifodalashdir.

ParametrSimulyatsiya qiymati
Son bo‘g‘imi qattiqligi, kH335 Nm/rad
Tizza qattiqligi, kK275 Nm/rad
To‘piq qattiqligi, kA338 Nm/rad
Son/tizza/to‘piq bo‘g‘imi so‘nishi573 Nms/rad

Mualliflar natijalar bo‘limida bu yondashuvni ochiqchasiga kuchli faraz deb taʼriflaydi. Shu sababli model haqiqiy inson nerv-mushak boshqaruvining aynan nusxasi emas.

Postural nazoratning asosiy matematik g‘oyasi nima?

Nazorat strategiyasining asosiy maqsadi massa markazining gorizontal yo‘nalishdagi mutlaq holatini imkon qadar nolga yaqin ushlab turishdir:

\[ P_{YCOM}\approx0 \]

Manbada inson tanasi segmentlari, platforma harakati va oyoq sirpanishidan foydalanib massa markazining gorizontal va vertikal mutlaq koordinatalari \(P_{YCOM}\) va \(P_{ZCOM}\) hisoblanadi.

Massa markazining mutlaq burchagi:

\[ \theta_{COM} = \tan^{-1} \left( \frac{P_{YCOM}}{P_{ZCOM}} \right) \]

va harakatlanuvchi platformaga nisbatan mahalliy burchak:

\[ \theta_{RCOM} = \tan^{-1} \left( \frac{P_{YRCOM}}{P_{ZRCOM}} \right) \]

shaklida taʼriflangan.

Nazoratlagichning maqsadi \(P_{YCOM}=0\) shartini taxminan taʼminlaydigan maqsad son burchagi \(\theta_H^*\)ni hisoblashdir. Maqoladagi (22)-tenglama platforma burchagi \(\theta_p\), tizza burchagi \(\theta_K\), to‘piq burchagi \(\theta_A\), oyoq–platforma nisbiy harakati \(u_p\) va tana segmentlari geometriyasidan foydalanib ushbu maqsad burchakni hosil qiladi.

So‘ng motor buyrug‘i:

\[ \theta_M=G\theta_H^* \]

bilan aniqlanadi. Bu yerdagi \(G\) maqsad son harakatini aktuator harakatiga aylantiruvchi doimiy kattalikdir.

Haqiqiy qurilmada boshqaruv tizimi qaysi sensorlarga tayanishi mumkin?

Tadqiqotning simulyatsiya modelida platforma, tizza va to‘piq burchaklari hamda oyoq–platforma nisbiy harakati to‘g‘ridan-to‘g‘ri model o‘zgaruvchilaridan olinadi. Mualliflar haqiqiy qo‘llashda burchaklarni IMUga o‘xshash kiyiladigan sensorlar bilan, motor va kabel tizimi o‘zgaruvchilarini esa enkoder va boshqa qurilma sensorlari bilan o‘lchash mumkinligini taʼkidlaydi.

Manbada taqdim etilgan boshqaruv arxitekturasida kirish platforma burchagi \(\theta_p\)dir. Postural algoritm shuningdek \(\theta_K\), \(\theta_A\) va \(u_p\) maʼlumotlaridan foydalanib \(\theta_H^*\) maqsadini hosil qiladi; \(G\) kuchaytirish koeffitsiyenti orqali motor burchagi \(\theta_M\) shakllantiriladi.

Simulyatsiyaning asosiy parametrlari qanday edi?

ParametrManbada qo‘llangan qiymat
Inson tanasi massasi72,162 kg
WAD massasi5 kg
Inson bo‘yi1,69 m
Simulyatsiya davomiyligi2 s
Statik oyoq–platforma ishqalanish koeffitsiyenti0,9
Dinamik oyoq–platforma ishqalanish koeffitsiyenti0,6
Son bo‘g‘imi qattiqligi335 Nm/rad
Tizza qattiqligi275 Nm/rad
To‘piq qattiqligi338 Nm/rad
Bo‘g‘im so‘nishi573 Nms/rad
Aktuator qadam radiusi30 mm
Shkiv qadam radiusi20 mm
Gravitatsiya9,81 m/s²
Solver tolerantlik koeffitsiyenti0,001
Vaqt qadami0,1 s
Tahlil buzuvchi burchagi6°
Tahlil buzuvchi tezligi10°/s

Faol ekzoskelet statik muvozanatni qanday o‘zgartirdi?

Tadqiqotning 13-sahifasidagi 8-rasm uch sharoit uchun massa markazining gorizontal holatini taqqoslaydi:

  • WAD yo‘q,
  • WAD bor, ammo o‘chirilgan,
  • WAD faol.

Faol WAD qo‘llanganda normallashtirilgan \(P_{YCOM}\) qiymati butun 6° buzuvchi harakat davomida nol atrofida qoladi. Aksincha, ekzoskeletsiz va passiv WAD holatlarida platforma burchagi ortgani sari massa markazining gorizontal holati sezilarli ravishda uzoqlashadi.

Rasm: Manba tadqiqotining 13-sahifasidagi 8-rasmning ilmiy talqiniga asoslanib Verianla uchun tayyorlangan izohli tasvir. Manba grafigi faol WAD holatida massa markazining gorizontal og‘ishi nolga yaqin ushlab turilganini, boshqa ikki holatda esa katta og‘ish rivojlanganini ko‘rsatadi. Tasvirda manba grafikdan taxminiy oraliq qiymatlar hosil qilinmagan.

Dinamik muvozanat nuqtayi nazaridan natija qanday bo‘ldi?

Tadqiqotning 14-sahifasidagi 10-rasm yanada muhim tahlilni taqdim etadi. Bu yerda massa markazining holati va tezligi birgalikda baholanib, tizimning dinamik holati Feasible Stability Region (FSR) bilan taqqoslangan.

Faol WAD bilan bajarilgan simulyatsiyaning yakuniy nuqtasi FSR ichida qoladi. Bu model buzuvchi harakatdan keyin muvozanatni qayta tiklaganini ko‘rsatadi.

WAD o‘chirilganda yoki umuman qo‘llanmaganda esa trayektoriyalar FSRga qayta olmaydi va manbada Backward Balance Loss (BBL) deb taʼriflangan hududga o‘tadi.

Rasm: Manba tadqiqotining 14-sahifasidagi dinamik barqarorlik natijasining Verianla uchun o‘zbekchalashtirilgan izohli ko‘rsatilishi. Manbada faqat faol WAD trayektoriyasining yakuniy holati FSR ichida joylashadi; passiv va ekzoskeletsiz holatlar BBL hududida tugaydi.

Aktuator qanchalik aralashadi?

9-rasmda tadqiqotchilar WAD aktuatori momentini inson + WAD jami massasiga nisbatan normallashtirib ko‘rsatadi. Platforma burchagi ortgani sari aktuator momentining yo‘nalishi va kattaligi muvozanatga aralashuvga qarab o‘zgaradi.

Grafikda normallashtirilgan moment taxminan −0,15 Nm/kg darajasiga tomon borayotgani ko‘rinadi. Biroq manba bu grafikni dizayn uchun bitta aniq motor momenti talabiga aylantirmaydi. Shu sababli uni bevosita muayyan motorning zarur minimal nominal momenti sifatida talqin qilmaslik kerak.

Oyoq platforma ustida sirpanadimi?

Tadqiqotning 15-sahifasidagi 11-rasm faol WAD holatida oyoq bilan harakatlanuvchi platforma o‘rtasidagi chiziqli nisbiy siljishni ham ko‘rsatadi.

Tadqiqotchilar bu siljishning juda kichik ekanini va mahalliy/mutlaq koordinata tizimlari o‘rtasida mazmunli farq tug‘dirmasligini taʼkidlaydi. Shuningdek, siljish ishorasi harakat ekzoskeletning gavdani tortishidan ko‘ra gravitatsiyaga bog‘liq sirpanish bilan ko‘proq aloqador ekaniga ishora qilishi aytiladi.

Manba grafikda 6° buzuvchi harakat oxirida qiymat taxminan −15 mm atrofida bo‘ladi; biroq tadqiqotchilar buni model miqyosida kichik oyoq–platforma siljishi deb baholaydi.

Nega ekzoskelet faqat son bo‘g‘imini faol boshqaradi?

Modelda tizza va to‘piq passiv qattiqlik hamda so‘nish bilan ifodalangan, faol boshqaruv esa son bo‘g‘imi orqali amalga oshiriladi. Buning sababi tadqiqot strategiyasi gavda tebranishidan foydalanib massa markazini qayta joylashtirishidir.

Boshqacha aytganda, tizim to‘piq yoki tizzani motor bilan bevosita boshqarish o‘rniga kabel kuchlari orqali yuqori gavdani egib, butun tana massa markazining holatini o‘zgartirishga urinadi.

Xulosa bo‘limida mualliflar simulyatsiyalarda gavda tebranishlari asosiy barqarorlashtirish mexanizmi sifatida namoyon bo‘lganini taʼkidlaydi.

Faol, passiv va ekzoskeletsiz sharoitlar o‘rtasidagi farq nima?

SharoitManba simulyatsiyasidagi natija
WAD yo‘qMassa markazi sezilarli darajada og‘adi; 6°/10°/s buzuvchi ssenariyda BBL yuz beradi.
WAD taqilgan, passivMuvozanat qayta tiklanmaydi; oyoq kontakti yo‘qoladi va BBL yuz beradi.
WAD faolPYCOM nolga yaqin ushlab turiladi; dinamik yakuniy holat FSR ichida qoladi va juda kichik oyoq sirpanishi/ajralishi kuzatiladi.

Tadqiqot aytayotgan asosiy narsa nima?

Tadqiqot kabel yuritmali son ekzoskeleti insonning ko‘p jismli modeli bilan integratsiyalanganda, massa markazining gorizontal holatini nishonga oluvchi nisbatan sodda postural nazorat algoritmi muayyan simulyatsiya sharoitlarida muvozanat yo‘qotilishini oldini olishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Bu natija, shuningdek, boshqaruv tizimi motor momenti, kabel kuchlari va bo‘g‘im yuklari kabi dizayn o‘zgaruvchilarini hisoblash uchun qo‘llanishi mumkin bo‘lgan simulyatsiya infratuzilmasini taʼminlashini ko‘rsatadi.

Tadqiqot isbotlamagan natijalar

  • WAD haqiqiy keksa odamlarda yiqilish darajasini kamaytirishi ko‘rsatilmagan.
  • Boshqaruv algoritmi inson ishtirokchilari bilan eksperimental ravishda tasdiqlanmagan.
  • Tizimning klinik reabilitatsiya samaradorligi o‘rganilmagan.
  • 6° va 10°/s dan yuqori barcha buzuvchi harakatlarda muvozanatni kafolatlashi ko‘rsatilmagan.
  • Turli bo‘y, vazn va antropometrik xususiyatlarga ega barcha foydalanuvchilarda bir xil ishlashni taʼminlashi ko‘rsatilmagan.
  • Haqiqiy mushak faolligi modellashtirilmagan.
  • Keksa yoki nevrologik kasalligi bo‘lgan haqiqiy odamlarning nerv-mushak kechikishlari bevosita o‘lchanmagan.
  • Fleksiya–ekstensiyadan tashqari barcha uch o‘lchamli buzuvchilar ushbu maqoladagi asosiy natijalar bilan eksperimental ravishda tasdiqlanmagan.
  • Muqobil boshqaruvchilarning ushbu usulga nisbatan yaxshiroq yoki yomonroq ekani taqqoslama tarzda ko‘rsatilmagan.

Tadqiqotning muhim cheklovlari nimalar?

Birinchi va eng muhim cheklov inson tajribasi mavjud emasligidir. Jismoniy WAD prototipi mavjud bo‘lsa-da, maqolada taqdim etilgan muvozanat natijalari ko‘p jismli simulyatsiyalarga asoslanadi.

Ikkinchi cheklov mushak boshqaruvidir. Haqiqiy nerv-mushak faolligi o‘rniga doimiy bo‘g‘im qattiqligi va so‘nish qo‘llangan. Mualliflar buni ongli, ammo kuchli faraz sifatida qabul qiladi.

Uchinchi cheklov sezgirlik tahlilidir. Tadqiqotchilar ayrim muqobil parametr to‘plamlarini sinaganini bildiradi, biroq keng qamrovli sezgirlik tahlilini eʼlon qilmagan. Uni haqiqiy eksperimental maʼlumotlar olingandan keyin bajarish rejalashtirilgan.

To‘rtinchi cheklov boshqaruv arxitekturasidir. Tadqiqot ataylab sodda postural nazorat usulidan foydalanadi. Tezlik nazorati va kuch nazorati kabi muqobil yoki to‘ldiruvchi boshqaruvchilar taqqoslanmagan.

Beshinchi cheklov simulyatsiyada inson harakati ongli mushak reaksiyalaridan katta darajada xoli qilinganidir. Haqiqiy foydalanuvchi ekzoskelet bilan birgalikda faol javob berishi mumkin; bu o‘zaro taʼsir tadqiqotda hali tasdiqlanmagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Tadqiqot yondashuvi

Tadqiqot uchta asosiy muhandislik tarkibiy qismini birlashtiradi:

  1. Kabel yuritmali gibrid son ekzoskeleti WADning mexanik dizayni,
  2. Inson–ekzoskelet ko‘p jismli va analitik modelini yaratish,
  3. Massa markazi holatini nishonga oluvchi postural nazorat strategiyasini simulyatsiya orqali sinash.

Shu sababli tadqiqot faqat ekzoskelet dizayni yoki faqat boshqaruv algoritmi emas; mexanik dizayn, inson biomexanikasi va boshqaruv bir model doirasida ko‘rib chiqiladi.

Mexanik model

Umumiy modelda fleksiya va ekstensiya uchun alohida kabel kuchlari \(F_{pf}\) va \(F_{pe}\), motor momentlari \(M_{pf}\) va \(M_{pe}\), shkiv inertsiya momentlari hamda WAD/gavda massalari birgalikda modellashtirilgan.

Masalan, fleksiya tomoni uchun motor momenti:

\[ M_{pf}=F_{pf}r_p+I_{pf}\ddot{\omega}_{pf} \]

sifatida taʼriflanadi. Bu yerda \(r_p\) shkiv radiusi, \(I_{pf}\) motor/shkiv inertsiya momenti va \(\ddot{\omega}_{pf}\) burchak tezlanishidir.

Kabel kuchi esa gavda burchagi, burchak tezligi va burchak tezlanishining funksiyasi sifatida:

\[ F_{pf} = f(\ddot{\gamma}_f,\dot{\gamma}_f,\gamma_f) \]

ko‘rinishida olinadi. Ushbu munosabat mexanizm geometriyasi bilan birgalikda motor uchun zarur momentni hisoblash imkonini beradi.

Postural algoritm

Massa markazining gorizontal mutlaq holati \(P_{YCOM}\) barcha tana segmentlarining massalari, uzunliklari, bo‘g‘im burchaklari va harakatlanuvchi platforma holati orqali hisoblanadi.

Algoritm kichik oyoq–platforma harakati farazi ostida:

\[ P_{YCOM}=0 \]

shartini yechib maqsad son burchagi \(\theta_H^*\)ni aniqlaydi.

So‘ng:

\[ \theta_M=G\theta_H^* \]

munosabati orqali aktuator holati hosil qilinadi. Shunday qilib, boshqaruv bevosita “odamni tik tut” buyrug‘ini berish o‘rniga fizik maʼnoga ega o‘zgaruvchi — massa markazi holatini nishonga oladi.

Simulyatsiya ssenariylari

Ayni 6° va 10°/s buzuvchi harakat uch sharoitga qo‘llangan:

  1. MBDHM ekzoskeletsiz,
  2. MBDHMda WAD bor, ammo o‘chirilgan,
  3. MBDHMda faol WAD va postural nazorat.

Shu tariqa ekzoskeletning faqat mexanik ravishda tanaga qo‘shilishi bilan faol boshqaruv taʼminlashi bir-biridan ajratilgan.

Statik barqarorlik natijasi

Faol WAD normallashtirilgan gorizontal massa markazi holatini nolga yaqin ushlab turgan. Passiv va ekzoskeletsiz modellarda esa buzuvchi burchak oshgani sari og‘ish kattalashgan va muvozanat yo‘qotilishi yuz bergan.

Bu natija ekzoskeletni shunchaki tanaga taqish yetarli emasligini; simulyatsiyadagi ijobiy taʼsir faol boshqaruv aralashuvidan kelib chiqishini ko‘rsatadi.

Dinamik barqarorlik natijasi

Dinamik muvozanatni baholashda massa markazining ham holati, ham tezligi hisobga olingan. Faol WAD trayektoriyasining yakuniy nuqtasi FSR ichiga qaytgan. Qolgan ikki sharoitning yakuniy holatlari esa BBL hududida qolgan.

Manba bu natijani taklif etilgan boshqaruv algoritmining simulyatsiya muhitidagi eng muhim tasdiqlaridan biri sifatida baholaydi.

Oyoq kontaktining saqlanishi

Faol WAD modelida oyoq bilan platforma o‘rtasidagi nisbiy siljish kichik bo‘lib qolgan. Tadqiqotchilar buni gavdani kabellar orqali boshqarish oyoqda ortiqcha sirpanish yoki ajralish hosil qilmasdan muvozanatni qo‘llab-quvvatlay olishi haqidagi ijobiy belgi sifatida talqin qiladi.

Aksincha, 5-rasmda passiv va ekzoskeletsiz model buzuvchi harakat oxirida oyoq kontaktini yo‘qotgani ko‘rsatilgan.

Kelgusidagi eksperimental tasdiqlash

Mualliflar tadqiqot natijalarini haqiqiy inson tajribalari bilan taqqoslashni keyingi bosqich sifatida belgilaydi. Rejalashtirilgan tajribalar yosh va keksa kattalarni, WAD qo‘llanadigan va qo‘llanmaydigan sharoitlarni o‘z ichiga oladi.

Bu tajribalar nafaqat ekzoskeletning muvozanatga hissasini, balki mavjud ko‘p jismli inson modeli va ekvivalent bo‘g‘im qattiqligi yondashuvi haqiqiy inson xatti-harakatini qay darajada ifodalashini ham sinaydi.

Kelgusida ishlab chiqiladigan boshqaruv tizimi

Mavjud yondashuv ataylab sodda saqlangan. Tadqiqotchilar kelgusida postural nazoratga parallel ravishda:

  • Tezlik nazorati,
  • Kuch nazorati,
  • Haqiqiy vaqt sensor qayta aloqasi,
  • Turli boshqaruv strategiyalarini taqqoslash

kabi takomillashtirishlarni ko‘rib chiqishni rejalashtiradi.

Mualliflar muqobil boshqaruvchilar taqqoslanishini ushbu maqolaga kiritmaganining sababini tadqiqot doirasi avvalo ekzoskelet dizayni, asosiy boshqaruv tizimi va tizimni o‘lchamlash hisoblash doirasini ko‘rsatishga qaratilgani bilan izohlaydi.

Ilmiy xulosa chegarasi

Manba tadqiqoti qo‘llab-quvvatlaydigan eng kuchli xulosa shudir: muayyan ko‘p jismli inson modeli, ko‘rsatilgan antropometrik va mexanik parametrlar hamda 6°–10°/s platforma buzuvchisi ostida massa markazi holatiga asoslangan faol WAD boshqaruvi simulyatsiyada muvozanat yo‘qotilishini oldini olgan.

Bundan tashqariga chiqadigan, haqiqiy odamlarda yiqilishni oldini olish, klinik foyda yoki kundalik hayot samaradorligi haqidagi daʼvolar hozirgi tadqiqot tomonidan hali qo‘llab-quvvatlanmaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: A Cable-Driven Hip Exoskeleton with a Postural Control Strategy for Reinforcing Human Balance

Mualliflar: Giovanni Gerardo Muscolo; Michele Conconi; Alessandra Del Felice; Lorenzo Chiari; Nicola Sancisi.

Mualliflar tartibi: Manbada berilgan tartib aynan saqlangan.

Masʼul muallif: Giovanni Gerardo Muscolo.

Teng birinchi/teng hissa: Manbada teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti ko‘rsatilmagan.

Muassasalar:

  1. Department of Electrical, Electronic, and Information Engineering Guglielmo Marconi, Università di Bologna, Bologna, Italy.
  2. European Center for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas, Fondazione Bruno Kessler, Trento, Italy.
  3. Department of Physics, University of Trento, Trento, Italy.
  4. Department of Industrial Engineering, Università di Bologna, Bologna, Italy.
  5. Department of Neuroscience, Section of Neurology, University of Padova, Padova, Italy.
  6. Padova Neuroscience Center, University of Padova, Padova, Italy.

Jurnal: Machines.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild/son/maqola raqami: 14(5), 484.

DOI: 10.3390/machines14050484.

Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan o‘tgan asl tadqiqot maqolasi (Article).

Taqdim etilgan sana: 20 Mart 2026.

Qayta ko‘rib chiqish: 14 Nisan 2026.

Qabul: 17 Nisan 2026.

Nashr: 24 Nisan 2026.

Akademik muharrir: S. M. Mizanoor Rahman.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Moliyalashtirish: Tadqiqot qisman REBALANCE (REinforcing BALANCE with a neurally driven wearable assistive device, 2022YPK5YB 002—CUP J53D23012900006) va Next Generation EU Age-It loyihasi (Ageing well in an ageing society—PE0000015, NRRP—PE8—Mission 4, C2, Intervention 1.3) tomonidan moliyalashtirilgan.

Etika qo‘mitasi: Manbada “Not applicable” deb ko‘rsatilgan; ushbu maqolada inson ishtirokchilarida tajriba o‘tkazilmagan.

Xabardor qilingan rozilik: Manbada “Not applicable” deb ko‘rsatilgan.

Maʼlumotlarning mavjudligi: Tadqiqotning asl hissalari maqola ichida mavjudligi va qo‘shimcha savollar masʼul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligi bildirilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptualizatsiya G.G.M., N.S. va M.C.; usul G.G.M., N.S. va M.C.; dasturiy taʼminot G.G.M.; tasdiqlash G.G.M., N.S., M.C. va L.C.; formal tahlil G.G.M. va N.S.; tadqiqot G.G.M.; resurslar G.G.M., N.S., M.C. va L.C.; maʼlumotlar kuratsiyasi G.G.M., N.S. va M.C.; dastlabki qoralama G.G.M.; ko‘rib chiqish/tahrirlash G.G.M., N.S., M.C., A.D.F. va L.C.; vizualizatsiya N.S., M.C. va L.C.; nazorat N.S., M.C. va L.C.; loyiha boshqaruvi A.D.F. va L.C.; moliyalashtirishni taʼminlash A.D.F. va L.C.

Rasmiy nashr qaydi: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 484; DOI 10.3390/machines14050484.

Ushbu Verianla kontentidagi ilmiy izohlar faqat manba tadqiqotining mexanik modeli, tenglamalari, WAD dizayni va ko‘p jismli simulyatsiya natijalariga asoslanadi. Tashqi manba faqat bibliografik identifikatsiyani tekshirish uchun ishlatilgan, tadqiqot tomonidan hosil qilinmagan klinik yoki eksperimental natija qo‘shilmagan.

Muhim uslubiy cheklovlar: (1) Maqoladagi muvozanat natijalari haqiqiy inson tajribalaridan emas, ko‘p jismli simulyatsiyadan olingan. (2) Haqiqiy mushak faolligi modellashtirilmagan, bo‘g‘im qattiqligi va so‘nish bilan taxminan ifodalangan. (3) Keng qamrovli sezgirlik tahlili bajarilmagan. (4) Tadqiqotda faqat mavjud postural nazorat strategiyasining asosiy tasdiqlanishi taqdim etilgan, kuch va tezlik boshqaruvchilari bilan taqqoslash bajarilmagan. (5) Asosiy simulyatsiya old–orqa tekislikda soddalashtirilgan MBDHMdan foydalanadi. (6) Haqiqiy foydalanuvchi tajribalari va yosh/keksa ishtirokchilar taqqoslashlari kelgusi ishlarga qoldirilgan.

Manba ichidagi kichik terminologik izoh: 11-rasmni tushuntiruvchi matnda “hip (θH), knee (θK), and ankle (θK)” iborasi mavjud; jadvaldagi o‘zgaruvchi taʼriflari va grafik afsonasiga ko‘ra to‘piq o‘zgaruvchisi θA. Manba matnidagi ushbu yozuv siljishi ilmiy natijani o‘zgartiradigan tarzda qayta talqin qilinmagan.


Ulashish:

Izohlar ko‘rib chiqilgandan keyin e’lon qilinadi.Izohingiz tasdiqlash jarayoniga yuboriladi va ma’qullangach ko‘rinadi.

Izoh qoldiring

E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan

Bu saytda cookie-fayllarga ruxsat berish foydalanish tajribangizni yaxshilaydi. Cookie-fayllar siyosati