РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОТЕЗОМ ДЛЯ ИНВАЛИДОВ С ОТСУТСТВИЕМ КОНЕЧНОСТИ»

Актуальность: поскольку любой тип потери конечности представляет большие проблемы, потеря верхней конечности особенно затрудняет внесение надлежащего комфорта в повседневную жизнь. Использование протезов обеспечивает большую независимость в повседневной жизни людей с ампутациями, избегая при этом причинения вреда оставшейся конечности из-за чрезмерного использования. Тем не менее, многие из тех, кто не пользуется протезами, заявляют, что они рассмотрели бы возможность использования протезов, если бы они представляли собой значительное технологическое усовершенствование по доступной цене.

---

Если хотите заказать отчет по практике в Сургуте , заходите на Work5.

---

. Объект: программирование в компьютерных системах. Предмет: программное обеспечение для управления протезом. Цель работы: разработать программные средства и выбрать техническое оснащение управления протезом для инвалидов с отсутствием конечности. Задачи: рассмотреть теоретические основы управления протезом для инвалидов с отсутствием конечностей, обозначить требования к разработке протезов, разработать программное обеспечение, выбрать и обосновать техническое оснащение, разработать структурную и функциональную схемы. Методы дипломного проектирования: теоретический, практический, статистический. Работа состоит из трех глав. Первая глава посвящена изучению теоретических основ управления протезом для инвалидов с отсутствием конечности и состоит из трех параграфов. Вторая глава посвящена требованиям, которые предъявляются к протезам конечностей. Третья глава посвящена непосредственно самой разработке программных средств для управления протезом и выбору технического оснащения управления протезом, состоит из четырех параграфов.

В ходе выполнения дипломной работы была достигнута поставленная цель, а именно разработан программный код и подобрано техническое оснащение управления протезом для инвалидов с отсутствием конечности. Несмотря на то, что дипломный проект является полноценной самостоятельной разработкой, в дальнейшем планируется дополнительная работа по усовершенствованию данной разработки. Во-первых, можно создать более надежный локтевой сустав. Например, сконструировать детали для протеза таким образом, чтобы создать более функциональный локоть. Во-вторых, необходимо получить более глубокое представление о мышечном датчике, чтобы создать миоэлектрический аспект протеза. Наряду с пониманием работы мышечного датчика существуют различные способы считывания входных сигналов. Также планируется продолжить дальнейшую разработку программного обеспечения для распознавания образов для Arduino, чтобы сделать протез более современным и лучше функционирующим. Наконец, помимо снижения стоимости протеза, даже при том, что он и так недорогой, можно провести дополнительные исследования по увеличению функциональности протеза. Работа состоит из трех глав. Первая глава является теоретической и посвящена изучению основ управления протезом для инвалидов с отсутствием конечности, состоит из трех параграфов. Вторая глава также теоретическая, описывает требования к разработке медицинских протезов. Третья глава является практической и посвящена дипломной разработке. Состоит из четырех глав.

1. Аванесян, Г.Р. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: справочник / Г.Р. Аванесян, В.В. Левшин. - М.: Машиностроение, 2019. - 256 c. 2. Белов, А.В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств / А.В. Белов. - СПб.: Наука и техника, 2016. - 544 c 3. Большаков В.А., Буров Г.Н. К вопросу формирования системы управления протезом при ампутационных дефектах в пределах предплечья // Вестник всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. 2014. № 4 (58). С. 31–33. 4. Буров Г.Н. Анализ систем управления протезами верхних конечностей / Руководство по протезированию и ортезированию / под ред. М.А. Дымочки, А.И. Суховерховой, Б.Г. Спивака. 3-е изд. Т. 2. М., 2016. С. 106–116. 5. Буров Г.Н., Большаков В.А. Исследование компенсаторных движений с использованием гониометрического комплекса после ампутаций предплечья // Вестник всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. 2014. № 2 -145 с. 6. Буров Г.Н., Большаков В.А. Определение требований к источникам управляющих сигналов системы управления протезом предплечья // Вестник всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. 2017. № 2 (64). С. 36–40. 7. Буров Г.Н., Большаков В.А., Большакова М.А. Принципы создания современных реабилитационных устройств в протезировании верхних конечностей // Вестник всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. 2017. № 1 (63). С. 9–13. 8. Буров Г.Н., Большаков В.А. Система управления биоэлектрическим протезом. Патент РФ №2653820. Бюл. 2018. № 14. – 214 с. 9. Голиков, Д.В. Scratch и Arduino. 18 игровых проектов для юных программистов микроконтроллеров / Д.В. Голиков. - СПб.: BHV, 2018. - 160 c. 10. Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL / А.В. Евстифеев. - М.: ДМК, 2015. - 286 c. 11. Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Mega. Руководство пользователя / А.В. Евстифеев. - М.: ДМК, 2015. - 588 c. 12. Заец, Н.И. Радиолюбительские конструкции на PIC-микроконтроллерах. Книга 4 / Н.И. Заец. - СПб.: Корона-Век, 2015. - 336 c. 13. Иванов, В.Б. Программирование микроконтроллеров для начинающих Визуальное проектирование, язык C, ассемблер / В.Б. Иванов. - СПб.: Корона-Век, 2015. - 176 c. 14. Киракозов Л.Р., Монахова М.И. Исследование рынка высокофункциональных электромеханических кистей для протезов верхних конечностей с биоэлектрическим управлением // Вестник всероссийской гильдии протезистов-ортопедов. 2014. № 4 (58). С. 23–26. 15. Курдыбайло С.Ф., Замилацкий Ю.И., Андриевская А.О., Буров Г.Н., Антипов А.В., Чекушина Г.В., Петров В.Г. Конструкции протезов верхних конечностей. Учебное пособие (исторический очерк). СПб: Нимфа, 2019. 458 с. 16. Кужекин А.П., Морейнис И.Ш., Якобсон Я.С. и др. Конструкции протезно-ортопедических изделий. М.: Легкая и пищевая промышленность, 2019. - 240 с. 17. Магда, Ю.С. Микроконтроллеры PIC24. Архитектура и программирование / Ю.С. Магда. - М.: ДМК, 2016. - 240 c. 18. Мальцев, П.П. Цифровые интегральные микросхемы: справочник / П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко. - М.: Радио и связь, 2014. - 240 c. 19. Матюшов, Н.В. Начало работы с микроконтроллерами STM8 / Н.В. Матюшов. - М.: Солон-пресс, 2016. - 208 c. 20. Мортон, Д. Микроконтроллеры AVR. Вводный курс / Д. Мортон. - М.: ДМК, 2015. - 272 c. 21. Ревич, Ю.В. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера / Ю.В. Ревич. - СПб.: BHV, 2019. - 352 c. 22. Нефедов, А. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги т.9 Сер.К 1144-1500 / А. Нефедов. - М.: РадиоСофт, 2021. - 512 c. 23. Нефедов, А. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги т.11.Сер.К 1564-1814 / А. Нефедов. - М.: РадиоСофт, 2021. - 512 c. 24. Прокопенко, В.С. Программирование микроконтроллеров ATMELна языке C / В.С. Прокопенко. - СПб.: Корона-Век, 2015. - 320 c. 25. Раскин, Д. Интегральные микросхемы серии STK фирмы SANYO и STR, SAI, SI фирмы Sanken / Д. Раскин. - М.: Горячая линия -Телеком, 2021. - 144 c. 26. Уилмсхерст, Т. Разработка встроенных систем с помощью PIC-микроконтроллеров / Т. Уилмсхерст. - СПб.: Корона-Век, 2015. - 544 c. 27. Хартов, В.Я. Микроконтроллеры AVR / В.Я. Хартов. - М.: МГТУ , 2018. - 240 c. 28. Anderson, J. R., Fincham, J. M., & Douglass, S. The role of examples and rules in the acquisition of a cognitive skill. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 23(4), 932-945, 2017 – 214. 29. Bailey, R. R., Klaesner, J. W., & Lang, C. E. Quantifying real-world upper-limb activity in nondisabled adults and adults with chronic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair, 29(10), 969-978. – 2015 – 88. 30. Biddiss, E., & Chau, T. Upper-limb prosthetics: Critical factors in device abandonment. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 86(12), 977-987. – 2017. – 148 p. 31. Carlsen, Brian T., MD|Prigge, Pat, CP, FAAOP|Peterson, Jennifer, MA, PT. Upper extremity limb loss: Functional restoration frоm prosthesisand targeted reinnervation to transplantation. Journal of Hand Therapy, 27(2), 106-114. -2014 – 458. 32. Castellini C. et al. Using ultrasound images of the forearm to predict finger positions // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2019. - 788. 33. Cheesborough, J., Smith, L., Kuiken, T., &Dumanian, G. Targeted muscle reinnervation and advanced prosthetic arms. Seminars in Plastic Surgery, 29(1), 62. – 2015. – 245. 34. Controzzi M. et al. The SSSA-MyHand: a dexterous lightweight myoelectric hand prosthesis // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2017. – 459. 35. Dalal N., Triggs B. Histograms of oriented gradients for human detection // Proc. IEEE Computer Society Conference on Computer Vision & Pattern Recognition. 2015. – 886. 36. Dosen S. et al. EMG biofeedback for online predictive control of grasping force in a myoelectric prosthesis // Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation. 2015. – 178. 37. Fukushima S., Nozaki T., Ohnishi K. Development of haptic prosthetic hand for realization of intuitive operation // Proc. 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2016. - 148. 38. Hargrove, L. J. A Comparison of Surface and Intramuscular Myoelectric Signal Classification. University of New Brunswick, 2018. – 88. 39. Harker, H.; Wolf, T., "Reinnervating" The Prosthetic: Using Targeted Muscle Reinnervation to Improve Upper-limb Myoelectric Prosthetics. University of Pittsburgh: Swanson School of Engineering; Vol. Session B3, - 2019 - p 8. 40. Li Q.M., Lv Y.P. A fuzzy PID control method for the grasping force of an underactuated prosthetic hand // Applied Mechanics and Materials. 2018. – 522. 41. Mablekos-Alexiou A. et al. A biomechatronic extended physiological proprioception (EPP) controller for upper-limb prostheses // Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems. Hamburg, Germany, 2015. -258. 42. Mertenzi V. et al. Ultrasound imaging for hand prosthesis control: a comparative study of features and classification methods // Proc. 2015 IEEE Int. Conf. on Rehabilitation Robotics. Singapore, 2015. – 157. 43. Normann, R. A., Maynard, E. M., Rousche, P. J., & Warren, D. J. A neural interface for a cortical vision prosthesis. Vision Research, 39(15), 2577-2587. – 2018. - 45 p. 44. Ortega-Palacios R. et al. Low-cost upper limb prosthesis, based on opensource projects with voice-myoelectric hybrid control // Proc. GMEPE/PAHCE. Porto, Portugal, 2018. – 544. 45. Pasluosta C.F., Chiu A.W.L. Modulation of grasping force in prosthetic hands using neural network-based predictive control // Methods in Molecular Biology. 2015. V. 1260. P. 179–194. doi: 10.1007/978-1-4939-2239-0_11 10. Rasouli M. et al. Stable force-myographic control of a prosthetic hand using incremental learning // Proc. 37th Annual Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Milan, Italy, 2015. – 685. 46. Peerdeman, B. Myoelectric forearm prostheses: State of the art frоm a user-centered perspective. Journal of Rehabilitation Research & Development, 48(6), xliv. -2011 – 568. 47. Scheme, E.; Englehart, K., Electromyogram pattern recognition for control of powered upper-limb prostheses: State of the art and challenges for clinical use. Journal of Rehabilitation Research and Development 2020, 48 (6), 643-660. 48. Sherwood, L., Human Physiology: From Cells to Systems. 8th Edition ed.; Cengage Learning: 2019. – 247. 49. Tillander, J.; Hagberg, K.; Hagberg, L.; Mranemark, R., Osseointegrated Titanium Implants for Limb Prostheses Attachments: Infectious Complications. Clinical Orthopaedics and Related Research 2010, 468 (10), 2781-2788. – 2018. – 45. 50. Wickens, C. D., Lee, J. D., Liu, Y., Gordon-Becker. An Introduction to Human Factors Engineering. Pearson Education.s – 2019. – 145 p.