Розроблення і дослідження екзоскелета для підтримки та руху нижньої частини тіла людини
Автор: Черней Аліна Романівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У магістерській кваліфікаційній роботі спроєктовано екзоскелет для підтримки та забезпечення руху нижньої частини тіла людини. У межах роботи виконано аналіз сучасних конструкцій і технологій екзоскелетів, розглянуто їх класифікацію та призначення, проаналізовано промислові зразки, визначено вимоги до ергономіки та біомеханічних характеристик конструкції. На основі технічних вимог зібрано вихідні дані для проєктування. У розрахунково-конструкторській частині виконано детальні інженерні розрахунки та створено конструктивну модель екзоскелета. Проведено динамічне та кінематичне моделювання нижніх кінцівок людини, побудована розрахункова модель, визначено параметри приводів. Розроблено основні вузли із врахуванням визначених критеріїв оптимізації конструкції. Досліджено напружено-деформований стан деталей під дією робочих навантажень, визначено критичні зони та проведено топологічну оптимізацію для зменшення маси без втрати міцності. Результати аналізу дозволили сформувати оптимізовану конструкцію екзоскелета, що відповідає вимогам міцності, надійності та функціональності при промисловій експлуатації. Актуальність роботи. Багато виробничих операцій, зокрема підйом та переміщення важких вантажів, тривала робота у незручних позах або виконання монотонних циклічних рухів, спричиняють перевтому, мікротравми та довгострокові порушення опорно-рухового апарату. Тому виникає пріоритетне завдання зниження фізичного навантаження на працівників та мінімізації виробничих травм. Екзоскелети є перспективним технічним рішенням, що здатне суттєво зменшити навантаження на суглоби та м’язи, стабілізувати положення тіла та підвищити витривалість працівника у складних умовах виробництва. Попри зростання інтересу до таких технологій, актуальною залишається проблема створення екзоскелетів, які водночас мають відповідати вимогам промислової безпеки, мати компактну і надійну конструкцію, забезпечувати відповідність біомеханічним вимогам та не створювати надмірної відбитої інерції при русі. У даній роботі визначено технічні вимоги, сформовано критерії оптимізації, виконано кінематичний та статичний аналіз вузлів, а також розроблено конструкцію екзоскелета для промислового застосування. Таким чином представлено комплексне інженерне рішення, спрямоване на підвищення безпеки, зниження фізичного навантаження та покращення умов праці працівників у виробничому середовищі. Мета роботи – розроблення конструкції та дослідження функціональних параметрів екзоскелета нижньої частини тіла. Досягнення визначеної мети вимагає опрацювання наступних питань: - визначення технічних вимог до конструкції екзоскелета; - прийняття розрахункової моделі; - проведення динамічних та кінематичних розрахунків; - встановлення оптимізаційних рішень; - моделювання та аналіз конструкції. Ключові слова: екзоскелет, біомеханіка, підтримка руху, оптимізація, кінематичний розрахунок.