Научный архив: статьи

Анализ состояния исследований показал, что в настоящее время восстановительная механотерапия широко применяется для реабилитации больных с функциональными нарушениями опорно-двигательной системы, вызванными последствиями сосудистых заболеваний, нарушений нейрорегуляции двигательной активности, травм и патологии опорно-двигательного аппарата. В восстановительной механотерапии чаще всего использую роботы последовательной структуры, которые обладают необходимой рабочей областью, но при этом имеют низкую грузоподъёмность, в результате чего приходится масштабировать систему. Отличным решением для реализации механотерапии на основе робототехнических средств являются роботы параллельной структуры. В статье представлены структура и модель в двух вариантах исполнения: одномодульный роботизированный комплекс (РТК) для реабилитации одной конечности и двухмодульный роботизированный комплекс для реабилитации обеих конечностей. Каждый модуль включает активный 3-PRRR манипулятор для перемещения стопы пациента и пассивный ортез на базе RRR механизма для поддержки нижней конечности. На основе клинических аспектов в области реабилитации сформулированы требования к разрабатываемому РТК для реабилитации нижних конечностей с учетом антропометрических данных пациентов. Разработана математическая модель, описывающая зависимость положений звеньев активных и пассивных механизмов двух модулей от углов в шарнирах пассивного ортеза с учётом вариантов креплений кинематических цепей активных манипуляторов к подвижным платформам и их конфигураций. Разработан метод параметрического синтеза гибридной робототехнической системы модульной структуры с учётом сформированных уровней параметрических ограничений в зависимости от эргономичности и технологичности конструкции на основе критерия в виде свёртки, включающей два компонента, один из которых основан на минимизации недостижимых точек траектории с учётом особенностей антропометрических данных, а другой - на компактности конструкции. Разработан цифровой двойник РТК и подвесной предохранительный механизм в составе РТК с использованием средств CAD/CAE системы NX. Проектирование пассивного RRR механизма выполнено путем реверсивного инжиниринга с использованием 3D сканирования. Представлены результаты математического моделирования, а также результаты анализа.

Метод автоматизированного проектирования экзоскелета нижних конечностей с применением параметрического дизайна предназначен для создания медицинских экзоскелетов нижних конечностей под антропометрические параметры оператора, что позволяет снизить погрешность совмещения осей движения суставов экзоскелета и осей движения суставов оператора. Метод основывается на перестроении эталонной модели экзоскелета нижних конечностей под антропометрические данные оператора и включает в себя следующие проектные процедуры: процедуру снятия мерок с оператора, снятие изображения, полученного в результате 3D-сканирования, заполнение формы приложения, учитывающего эксплуатационные требования, вывод перестроенной модели экзоскелета и сопутствующей документации. Для определения элементной базы экзоскелета используется база данных электрорадиокомпонентов, подбираемых под эксплуатационные требования. Для построения каркаса, соответствующего антропометрическим данным, используется предварительно созданная эталонная модель экзоскелета нижних конечностей. Для апробации модели метод также включает в себя виртуальную симуляцию работы через наложение перестроенной модели экзоскелета на 3D-модель оператора, полученную в результате 3D-сканирования, с последующей проверкой анимации движений и совмещения коллизий моделей. Для проверки эффективности было произведено тестирование построения экзоскелетов под антропометрические данные пользователя ручным и автоматическим способами.

В статье представлены алгоритмы реконструкции, расчета параметров камней и визуализации трехмерных объектов почек и камней по данным, полученным после детектирования нейросетью 2D-объектов на медицинских изображениях, полученных в результате компьютерной томографии внутренних органов человека. Алгоритмы позволяют выполнить восстановление (сборку) объектов почек и камней, расчет физических параметров камней, выполнить плоскую и трёхмерную визуализацию камней. Программная реализация алгоритмов позволяет получить размеры найденных конкрементов в почках, визуализировать распределение плотности внутри камня, визуализировать расположение найденных камней в почке, что упрощает поддержку принятия врачебных решений при постановке диагноза и последующего планирования оперативного вмешательства при проведении процедуры дробления камней с применением лазерной установки. Предложенные алгоритмы и модели были реализованы в прототипе системы поддержки принятия врачебных решений в хирургии и урологии с использованием технологий компьютерного зрения в составе программных модулей. Использование разработанных алгоритмов послойной сборки камней и почек в прототипе системы поддержки принятия врачебных решений в хирургии и урологии с применением компьютерного зрения сокращает время на постановку диагноза и планирование операции по дроблению камней, а также помогает избежать ошибок в определении расположения камней внутри почки и, тем самым, уменьшить вероятность травмирования пациента.

Компьютерные технологии играют важную роль в совершенствовании диагностики, процесса лечения и влияют на течение восстановительного периода. Применение интеллектуальных методов информатики и цифровых технологий в клинической ортопедии открывает новые возможности в медицине. Их сочетание привело к появлению современной тенденции, получившей название «цифровой ортопедии»

В работе обсуждаются проблемы внедрения новейших подходов в методологию и технологию производства технико-криминалистических экспертиз по разным категориям дел. Цель исследования - рассмотреть современные методы установления последовательности выполнения пересекающихся штрихов реквизитов документов, определить эффективность применения метода трехмерного моделирования и разработать методические рекомендации производства технико-криминалистической экспертизы документов. Исследование базируется на применении метода трехмерного моделирования для решения указанных задач, которые недостаточно разработаны и нуждаются в подробном изучении.

Проведена модернизация системы управления для 3D-принтеров повышенной производительности, и представлена структурная схема полученной автоматизированной системы.

Для автоматического контроля износа сопла FDM 3D-принтеров во время печати предложено устройство, способное контрактным образом измерять фактический диаметр сопла в диапазоне от 0,2 до 1,2 мм.

Предложен способ автоматической калибровки рабочей платформы FDM 3D-принтера на основе тензодатчика, интегрированного в печатающую головку, разработаны устройство, реализующее данный способ, и система управления этим устройством. Данный способ по сравнению с ручным позволяет повысить точность калибровки и сократить время подготовки аддитивного производства.

Описан способ многосопельной 3D-печати изделия, позволяющий повысить производительность 3D-принтеров, представлена методика и результаты исследования устройства, реализующего данный способ, подтверждающие повышение производительности.

Рассмотрено применение 3D-MID-технологий в качестве конструктивного и технологического факторов обеспечения эргономичности заушных слуховых аппаратов. Приведены конструктивные и функциональные особенности заушных слуховых аппаратов, позволяющие рассматривать применение 3D-MID-технологий к конструированию и изготовлению подобных устройств. Показана возможность и целесообразность применения 3D-MID-технологий для изготовления рассматриваемых устройств. Приведена последовательность конструкторских и технологических этапов производства аппаратной части заушного слухового аппарата с применением 3D-MID-технологий.

В данной статье рассматриваются интегральные исчисления и его роль в современной науке. Проведен перекрестный и сравнительный анализ влияния интегральных исчислений в математике. Практическое применение интегральных исчислений открывает возможности для оценивания рисков разнообразных инвестиционных портфелей, также актуально при разработке рыночных стратегий, поскольку для вычисления оптимального времени для осуществления купли-продажи, учитывая прогнозирование и анализирование интегралов волатильности стоимости

В этой исследовательской статье мы применяем метод обобщенного проективного уравнения Риккати для построения решений бегущей волны 3D кубического фокусирующего нелинейного уравнения Шрдингера с потенциалом Вудса - Саксона. Обобщенный проективный метод Риккати является мощным и эффективным математическим инструментом для получения точных решений нелинейных уравнений в частных производных и позволяет получить множество решений бегущей волны трехмерного кубического фокусирующего нелинейного уравнения Шрдингера с потенциалом Вудса - Саксона. Эти решения содержат периодические волновые решения, светлые и темные солитонные решения. Исследование многих физических систем, таких как конденсаты Бозе - Эйнштейна и систем нелинейной оптики, приводят к нелинейному уравнению Шредингера. В статье дается подробное описание обобщенного проективного метода Риккати и демонстрируется его полезность в решение нелинейного уравнения Шрдингера с потенциалом Вудса - Саксона. В статье представлены различные графические представления полученных решений с помощью программного обеспечения MATLAB и проанализированы их характеристики. Представленные результаты дают новое представление о поведении трехмерного кубического фокусирующего нелинейного уравнения Шредингера с потенциалом Вудса - Саксона и имеют потенциальные приложения во многих областях физики, а также в нелинейной оптике и физике конденсированного состояния.