Modeling of a human lumbar intervertebral joint mechanism : doctoral thesis = Modelowanie mechanizmu triady kręgosłupa lędźwiowego człowieka : praca doktorska / Adam Ciszkiewicz. – Cracow, 2016. ... więcej

Modeling of a human lumbar intervertebral joint mechanism : doctoral thesis = Modelowanie mechanizmu triady kręgosłupa lędźwiowego człowieka : praca doktorska / Adam Ciszkiewicz. – Cracow, 2016. – [7] k., 126 s. : rys., tab., wykr. – Politechnika Krakowska. Wydział Mechaniczny. – Promotor: dr hab. inż. Grzegorz Milewski. – Bibliogr. s. 73-83, Abstr., Summ. – Extended summary in Polish

Nowadays, a growing interest in spine-segment mechanisms for humanoid robots can be observed. The ones currently avaiiable are mostly inspired by an intervertebral joint but rarely use its structure and ... więcej

Nowadays, a growing interest in spine-segment mechanisms for humanoid robots can be observed. The ones currently avaiiable are mostly inspired by an intervertebral joint but rarely use its structure and behavior as input data. The aim of this study was to obtain a simple novel spine-segment mechanism directly from an actual intervertebral joint structure. The mechanism was to accurately represent the static behavior of the joint in selected aspects. A ligament system of a lumbar L4-L5 intervertebral joint was assumed to be the reference structure of the mechanism. The system was optimized with two approaches using Genetic Algorithm. In the first one the structure was optimized separately from parameters, while in the second one both optimizations were synchronous. The geometrical and stiffness parameters were constrained by the lumbar intervertebral joint reference data. The obtained mechanisms were able to accurately reproduce the elastostatic behavior of the intervertebral joint under moment loads. In conclusion, the simple spine-segment mechanism can be obtained from the geometrical and materiał data of the lumbar interyertebrai joint. Despite applications in humanoid robots, these results may aiso serve as an initial step in the design of prosthetic and orthotic devices for a human spine.

W dzisiejszych czasach można zauważa się rosnące zainteresowanie mechanizmami kręgosłupowymi dla robotów humanoidalnych. Układy dostępne w literaturze inspirowane są rzeczywistą triadą kręgosłupa, ... więcej

W dzisiejszych czasach można zauważa się rosnące zainteresowanie mechanizmami kręgosłupowymi dla robotów humanoidalnych. Układy dostępne w literaturze inspirowane są rzeczywistą triadą kręgosłupa, ale rzadko wykorzystują jej własności geometryczne i materiałowe w procesie modelowania. Celem pracy było otrzymanie nowego mechanizmu zastępującego triadę kręgosłupa lędźwiowego w robocie humanoidainym z wykorzystaniem struktury i geometrii rzeczywistego układu. Założono, że mechanizm powinien dobrze odzworowywać wybrane aspekty statycznego zachowania triady L4-L5 kręgosłupa lędźwiowego człowieka. Przyjęto, że układ więzadeł triady będzie strukturą odniesienia w procesie modelowania. Dalej, wykorzystując algorytm genetyczny, poszukiwano struktur, które spełniają założone wymagania. Geometria i własności materiałowe triady rzeczywistej ograniczały zakres poszukiwań. W efekcie uzyskano mechanizmy o zbliżonych charakterystykach sztywności kątowych oraz geometrii do triady kręgosłupa lędźwiowego L4-L5, Mechanizmy mogą zostać użyte do projektowania systemów kręgosłupa dla robotów humanoidalnych, a także do projektowania układów ortotycznych.