Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49075| Назва: | Протез нижньої кінцівки з програмним аналізом навантаження |
| Інші назви: | Lower limb prosthesis with software load analysis |
| Автори: | Трофімов, Станіслав Дмитрович Trofimov, Stanislav |
| Приналежність: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Бібліографічний опис: | Трофімов С. Д. Протез нижньої кінцівки з програмним аналізом навантаження : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра : спец. 163 - біомедична інженерія / кер. Л. Є. Дедів. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 80 с. |
| Дата публікації: | 25-чер-2025 |
| Дата подання: | 13-чер-2025 |
| Дата внесення: | 27-чер-2025 |
| Видавництво: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, кафедра біотехнічних систем |
| Науковий керівник: | Дедів, Леонід Євгенович Dediv, Leonid |
| Члени комітету: | Хвостівська, Лілія Володимирівна |
| УДК: | 617.58 681.5 004.94 |
| Теми: | протез біомеханіка, аналіз навантаження arduino solidworks Matlab датчик актуатор адаптивне керування feedback програмне забезпечення prosthesis biomechanics load analysis sensor actuator adaptive control software |
| Кількість сторінок: | 80 |
| Короткий огляд (реферат): | В роботі розглянуто роботу протеза нижньої кінцівки з інтегрованим програмним аналізом навантаження. Робота включає створення 3D-моделі, розробка математичних та алгоритмічних моделей. Підбір електронних компонентів. Протез має здатність автоматично реагувати на зміну навантаження, що дозволяє пристосувати поведінку протеза до руху користувача. The paper deals with the operation of a lower limb prosthesis with integrated software load analysis. The work includes the creation of a 3D model, development of mathematical and algorithmic models. Selection of electronic components. The prosthesis has the ability to automatically respond to changes in load, which allows the prosthesis to adapt its behaviour to the user's movement. |
| Зміст: | СПИСОК СКОРОЧЕНЬ 8 ВСТУП 9 РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1 Сучасність виконання заданих проблем ...10 1.2 Розвиток протезів нижніх кінцівок ..12 1.3 Розгляд існуючих розв’язків поставленого завдання.15 1.3.1 Circleg one 16 1.3.2 BIOM 17 1.3.3 Pro − Flex Pivot..19 1.3.4 Utah Bionic Leg 20 1.4 Можливості виконання заданих проблем…23 1.5 Висновок до розділу..24 РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТНА ЧАСТИНА..25 2.1 Складові компоненти протеза та обґрунтування вибору 25 2.1.1 Модель пальців….25 2.1.2 Модель пружини з кріпленням….25 2.1.3 Нижній модуль кріплення .27 2.1.4 Верхній модуль кріплення….28 2.1.5 Нижній хомут….29 2.1.6 Верхній хомут …30 2.1.7 Модель корпусу для акумулятора з елементом кріплення..31 2.1.8 Стопа…32 2.1.10. Відділ з компонентами…34 2.1.11 Амортизатор та пластина….34 2.1.12 Основне тіло, кріплення, клапан для поршня пальця.36 2.1.13 Місце з’єднання 37 2.1.14 Колінний Вузол.38 2.1.15 Рендер протеза….39 2.2 Складові компоненти.41 2.2.1 Arduino Uno….40 2.2.2 Датчик навантаження Load Cell Amplifier…40 2.2.3 Плата HX711…41 2.2.4 Акумулятор DTP1265135 − 2P(3.7 B 2000 мА год)….42 2.2.5 Контролер для акумулятора BMS 3S LiPo….44 2.2.6 Перетворювач напруги DC − DC XL4015…45 2.2.7 Розподільча плата Matek PDB XT60 з BEC 5V і 12V…45 2.3 Математичні розрахунки та властивості протеза…48 2.4 Алгоритм роботи протеза…53 2.5 Опис програми в середовищі MATLAB...55 2.6 Висновок до розділу 2…59 РОЗДІЛ 3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА...60 3.1 Вибір SolidWorks, MATLAB як середовища для розробки 60 3.2 Призначення та особливості використання протеза...61 3.3 Майбутні покращення…..62 3.4 Висновок до розділу 3…63 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ….64 4.1 Актуальність безпеки життєдіяльності людини..64 4.2 Економічне значення заходів щодо покращенню умов та охорони праці....67 4.3 Висновок до розділу 4…70 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ….71 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 72 ДОДАТКИ……78 |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49075 |
| Власник авторського права: | © Трофімов Станіслав Дмитрович, 2025 |
| Перелік літератури: | 1. Методичні рекомендації до виконання, оформлення та захисту кваліфікаційних робіт для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю 163 «Біомедична інженерія» / уклад.: Хвостівський М.О., Яворська Є.Б., Дозорський В.Г. Тернопіль: ТНТУ, 2024. 57 с. (дата звернення: 14.04.2025) 2. PubMed Central (PMC) Веб-сайт URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8189153/ (дата звернення: 15.04.2025) 3. Physiopedia Веб-сайт URL: https://www.physiopedia.com/Emotional_and_Psychological_Reactions_to_Ampu tation (дата звернення: 23.04.2025) 4. Труднощі у сфері протезування Веб-сайт URL: https://dou.ua/lenta/articles/prosthetics-in-ukraine/ (дата звернення: 15.05.2025) 5. Prosthetics for Everyone Who Needs Them: 3D Printing Reduces Costs of Prosthetics Веб-сайт URL: https://www.raise3d.com/case/prosthetics-foreveryone-who-needs-them-3d-printing-reduces-costs-of-prosthetics/ (дата звернення: 15.04.2025) 6. Sensory feedback for limb prostheses in amputees Веб-сайт URL: https://www.nature.com/articles/s41563-021-00966-9 (дата звернення: 15.04.2025) 7. Prosthetics for Everyone Who Needs Them: 3D Printing Reduces Costs of Prosthetics Веб-сайт URL: https://www.raise3d.com/case/prosthetics-foreveryone-who-needs-them-3d-printing-reduces-costs-of-prosthetics/ (дата звернення: 15.04.2025) 8. A Novel Airborne Molecular Contaminants Sensor Based on Sagnac Microfiber Structure Веб-сайт URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/4/1520 (дата звернення: 15.04.2025) 9. Combined Transoral and Endoscopic Approach for Total Maxillectomy: A Pioneering Report Веб-сайт URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3709934/ (дата звернення: 15.05.2025) 10. Como eram 16 objetos na antiguidade Веб-сайт URL: https://www.fatosdesconhecidos.com.br/como-eram-16-objetos-na-antiguidade/ (дата звернення: 15.04.2025) 11. The Perfect, 3,000-Year-Old Toe: A Brief History of Prosthetic Limbs Веб-сайт URL: https://www.theatlantic.com/technology/archive/2013/11/theperfect-3-000-year-old-toe-a-brief-history-of-prosthetic-limbs/281653/ (дата звернення: 15.04.2025) 12 Sockets and stumps Веб-сайт URL: https://wellcomecollection.org/stories/sockets-and-stumps (дата звернення: 16.04.2025) 13. A Leg to Stand On: Prosthetics from the Victorian Era Веб-сайт URL: https://queeredscience2016.wordpress.com/2016/05/10/a-leg-to-stand-onprosthetics-from-the-victorian-era/ (дата звернення: 16.04.2025) 14. File:Prosthetic foot.jpg Веб-сайт URL: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Prosthetic_foot.jpg (дата звернення: 16.05.2025) 15. Біонічний протез: сучасний засіб реабілітації Веб-сайт URL: https://www.enableme.org.ua/ua/article/bionicnij-protez-sucasnij-zasib-reabilitacii9815 (дата звернення: 16.04.2025) 16. Нове покоління протезів: як нейроінтерфейси повертають втрачені функції Веб-сайт URL: https://ukr-med.net/nove-pokolinnya-proteziv-yaknejrointerfejsy-povertayut-vtracheni-funkcziyi/ (дата звернення: 16.04.2025) 17. Editorial: Bionics limb prostheses: Advances in clinical and prosthetic care Веб-сайт URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9397676/ (дата звернення: 23.04.2025) 18. A prosthesis driven by the nervous system helps people with amputation walk naturally Веб-сайт URL: https://news.mit.edu/2024/prosthesis-helps-peoplewith-amputation-walk-naturally-0701 (дата звернення: 23.04.2025) 19. UChicago scientists develop bionic prosthetics with lifelike touch Вебсайт URL: https://cns.uchicago.edu/news-events/uchicago-scientists-developbionic-prosthetics-lifelike-touch (дата звернення: 23.04.2025) 20. Research Focus Areas Веб-сайт URL: https://bioniclab.seas.harvard.edu/ (дата звернення: 23.04.2025) 21. A new approach to myoelectric prosthetics gives amputees unprecedented, intuitive control of a robotic hand Веб-сайт URL: https://spotlight.engin.umich.edu/mind-control-prosthesis/ (дата звернення: 23.04.2025) 22. Utah Bionic Leg in Science Robotics Веб-сайт URL: https://www.mech.utah.edu/utah-bionic-leg-in-science-robotics/ (дата звернення: 25.04.2025) 23 Circleg Empowers Amputees Through Simulation Веб-сайт URL: https://www.ansys.com/blog/circleg-empowers-amputees-through-simulation (дата звернення: 23.04.2025) 24. Project Circleg – low cost prosthetic leg system Веб-сайт URL: https://www.jamesdysonaward.org/2018/project/project-circleg-low-costprosthetic-leg-system/ (дата звернення: 23.04.2025) 25. Bionic Knee Research Веб-сайт URL: https://www.elliottjrouse.com/postdoctoral-research/ (дата звернення: 23.04.2025) 26 Bionic Knee Research Веб-сайт URL: https://www.elliottjrouse.com/postdoctoral-research/ (дата звернення: 23.04.2025) 27. Variable-Stiffness Prosthesis Improves Walking, Prevents Osteoarthritis—study Веб-сайт URL: https://amputeestore.com/blogs/amputee-Osteoarthritis—study Веб-сайт URL: https://amputeestore.com/blogs/amputeelife/variable-stiffness-prosthesis-improves-walking-prevents-osteoarthritis (дата звернення: 23.04.2025) 28. Pro-Flex Pivot Веб-сайт URL: https://ossur.com.ua/project/pro-flexpivot/ (дата звернення: 23.04.2025) 29. Utah Bionic Leg Named to Time’s List of the Best Inventions of 2023 Веб-сайт URL: https://robotics.coe.utah.edu/utah-bionic-leg-named-to-times-listof-the-best-inventions-of-2023/ (дата звернення: 23.04.2025) 30. Utah Bionic Leg Веб-сайт URL: https://www.mech.utah.edu/utah-bionicleg/ (дата звернення: 23.04.2025) 31. Utah Bionic Leg in Science Robotics Веб-сайт URL: https://www.mech.utah.edu/utah-bionic-leg-in-science-robotics/ (дата звернення: 23.05.2025) 32 Programiranje z Arduino Веб-сайт URL: https://www.amazon.de/Programiranje-Arduino-Mr-Jurij-Mikeln/dp/9616680137 (дата звернення: 25.04.2025) 33. Arduino UNO R3 Веб-сайт URL: https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet.pdf (дата звернення: 25.04.2025) 34. HX711 Load Cell Amplifier Веб-сайт URL: https://forum.arduino.cc/t/hx711-load-cell-amplifier/469512 (дата звернення: 25.04.2025) 35. LOAD-CELL AMPLIFIER HX711 BOARD Веб-сайт URL: https://mm.digikey.com/Volume0/opasdata/d220001/medias/docus/5858/333005% 20Load%20cell%20amplifier%20HX711%20board%20datasheet.pdf (дата звернення: 25.04.2025) 36. Problem with air pressure sensor and HX711 Веб-сайт URL: https://forum.arduino.cc/t/problem-with-air-pressure-sensor-and-hx711/467015 (дата звернення: 25.04.2025) 37. HX711 Двоканальний модуль датчиків ваги (тензодатчиків) Веб-сайт URL: https://arduino.ua/prod1147-hx711-dual-channel-weighing-sensor-module (дата звернення: 26.04.2025) 38. 3.7V Rechargeable Li Polymer Battery Pack LP423282 2P 2800mAh With PCM and Wires Веб-сайт URL: https://li-polymer-battery.com/3-7vrechargeable-li-polymer-battery-pack-lp423282-2p-2800mah-with-pcm-and-wires/ (дата звернення: 26.04.2025) 39. Cheap Price Dtp1265135-2p 3.7V 20000mAh 20ah Rechargeable Lipo Battery Веб-сайт URL: https://dtpbattery.en.made-inchina.com/product/rNomYqRUZsWC/China-Cheap-Price-Dtp1265135-2p-3-7V20000mAh-20ah-Rechargeable-Lipo-Battery.html (дата звернення: 26.04.2025) 40. Контролер BMS 3S 10А з балансуванням для акумуляторів 18650, 26650 (po-70013) Веб-сайт URL: https://rozetka.com.ua/ua/412633257/p412633257/ (дата звернення: 26.04.2025) 41. Стабілізатор модуль знижуючий DC-DC, 5-32 В - 0.8-30 В, 5 А Вебсайт URL: https://www.mantech.co.za/datasheets/products/BMS-20A-3SS_SGT.pdf?srsltid=AfmBOorZBp5eQ0z3NZm6lBGfWANJ42GPDcSZfpQqsRf8 QiLkpYlApMIn (дата звернення: 26.04.2025) 42. 5A 180KHz 36V Buck DC to DC Converter Веб-сайт URL: https://www.elecrow.com/download/XL4015_datasheet.pdf?srsltid=AfmBOop6sw XvW9pnLNFMORyYaRNpt5IFvV57z_DgHUDyIyKrhx2E68eg (дата звернення: 26.04.2025) 43. Mateksys - PDB Manual PDF Веб-сайт URL: https://www.mateksys.com/downloads/PDBXT60_Manual_EN.pdf (дата звернення: 08.06.2025) (дата звернення: 26.04.2025) 44. Контролер розведення живлення MATEK PDB XT60, BEC 5V/12V, для мультироторних систем Веб-сайт URL: https://rozetka.com.ua/ua/450113813/p450113813/ (дата звернення: 26.04.2025) 45. Engineering Toolbox - Gravity Acceleration Веб-сайт URL: https://www.engineeringtoolbox.com/accelarationgravityd_340.html (дата звернення: 08.06.2025) (дата звернення: 26.04.2025) 46. Engineering Toolbox - Gravity Acceleration Веб-сайт URL: https://www.engineeringtoolbox.com/accelarationgravityd_340.html (дата звернення: 08.06.2025) (дата звернення: 26.04.2025) 47. Hooke's law Веб-сайт URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Hooke%27s_law (дата звернення: 26.04.2025) 48. Engineering Toolbox - Work and Torque Веб-сайт URL: https://www.engineeringtoolbox.com/work-torque-d_1377.html (дата звернення: 26.04.2025) 49. Feedback Веб-сайт URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Feedback (дата звернення: 26.04.2025) 50. PWM - Pulse-width modulation Веб-сайт URL: https://soldered.com/learn/pwm-pulse-width-modulation/ (дата звернення: 26.04.2025) 51. Online Phase Detection Using Wearable Sensors for Walking with a Robotic Prosthesis Веб-сайт URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/14/2/2776 52. Sensory feedback system for prosthetic arms Веб-сайт URL: https://www.researchgate.net/publication/289148931_Sensory_feedback_system_f or_prosthetic_arms (дата звернення: 05.04.2025) 53. Dassault Systèmes. SolidWorks Overview Веб-сайт URL: https://www.solidworks.com/product/solidworks-3d-cad (дата звернення: 05.05.2025) 54. MATLAB Support Package for Arduino Hardware Веб-сайт URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/47522-matlab-supportpackage-for-arduino-hardware (дата звернення: 05.05.2025) 55. A lightweight robotic leg prosthesis replicating the biomechanics of the knee, ankle, and toe joint Веб-сайт URL: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abo3996 (дата звернення: 05.05.2025) 56. Bosch Sensortec. BMI160 IMU Sensor Веб-сайт URL: https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi160/ (дата звернення: 05.05.2025) 57. Polymer artificial muscles Веб-сайт URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702107700482 (дата звернення: 05.05.2025) 58. Андрейчук В. І. Безпечна життєдіяльність : навч. посіб. / В. І. Андрейчук. – Тернопіль : ТНТУ, 2020. – 200 с. (дата звернення: 02.06.2025) 60. Грибан В. Г., Фоменко А. Є., Казначеєв Д. Г. Безпека життєдіяльності та охорона праці: підручник. – Дніпро: Дніпропетровський державний університет внутрішніх справ, 2022. – 388 с. (дата звернення: 02.06.2025) 61. Ткачук Р. А. Основи технології радіоелектронних апаратів : навчальний посібник / Р. А. Ткачук, В. Г. Дозорський, Л. Є. Дедів, І. Ю. Дедів. - Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2017. - 336 с. 62. Підвищення функціональності та надійності біонічних протезів кисті руки / Дозорський В. Г. та ін. // Матеріали Ⅻ НТК „ІМСТ“, Тернопіль, 18-19 грудня 2024 року. 2024. С. 210. |
| Тип вмісту: | Bachelor Thesis |
| Розташовується у зібраннях: | 163 — Біомедична інженерія (бакалаври) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| КРБ РБ-41 Трофімов Станіслав Дмитрович.pdf | 3,09 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.
Інструменти адміністратора