Проведенные клинические испытания аппарата выявили ряд недостатков, устранение которых потребовало наряду со структурной модернизацией, направленной на улучшение его качественных показателей – массогабаритных, жесткостных и точностных, решения задачи оптимального проектирования. С этой целью разработана математическая модель мехатронной системы аппарата, представляющая собой совокупную модель его функциональных частей: механической шарнирно-стержневой системы, шагового электродвигателя и микропроцессорной системы управления. Проведенный динамический анализ показал, что определяющее влияние на качественные показатели аппарата оказывают жесткости связи отломков кости с кольцами, жесткости сопряжений роликов с гайками в планетарной роликовинтовой передаче, ее коэффициент полезного действия, средний диаметр резьбы опорной гайки и масса блока винта с роликами. Полученные результаты позволили обоснованно сформулировать целевую функцию и допустимую область изменения варьируемых параметров, назначить функциональные ограничения и сформулировать математическую задачу оптимизации.
The clinical trials unit identified a number of shortcomings the removal of which, along with the required structural modernization, aimed at improving their quality parameters - weight and size, rigidity and accuracy, the problem of optimal design. For this purpose, a mathematical model of the mechatronic system unit, which is a model of its total functional parts: a mechanical hinge-rod system, stepper motor and microprocessor control system. The dynamic analysis showed that a decisive influence on its quality indicators have a rigidity of bone fragments due to the rigidity of the cartilaginous rings, hardness of interfaces rolls with nuts planetary roller screw, its efficiency to applicable, the average diameter of the thread bearing nut and weight screw unit with rollers. The results obtained allowed to choose the objective function and the acceptable range of the variable parameters, assign functional limitations and to formulate a mathematical optimization problem.
1. Автономный ортопедический аппарат автоматизированного остеосинтеза для реабилитации инвалидов / В.В. Козырев, О.И. Алборов, О.В. Федотов, С.М. Воробьев, С.Л. Тихомиров, И.М. Мамаев // Мед. техника. – 2011. – № 4. – С. 30-33. – ISSN 0025-8075.
2. Аттетков А.В. Методы оптимизации : учеб. для вузов / А.В. Аттетков, С.В. Галкин, В.С. Зарубин. – 5-е изд., стереотип. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 440 с. – ISBN 5-7038-1270-4.
3. Мамаев И.М. Доработка конструкции электромеханического привода ортопедического аппарата автоматизированного остеосинтеза / И.М. Мамаев, О.В. Федотов, А.В. Кириллов // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. – 2011. – № 2. – С. 62-65. – ISSN 2222-5285.
4. Мамаев И.М. Математическая модель мехатронной системы ортопедического аппарата автоматизированного остеосинтеза / И.М. Мамаев, В.Н. Филимонов, О.В. Федотов // Фундаментальные исследования. – 2013. - № 6. – С. 46-50. – ISSN 1812-7339.
5. Патент на полезную модель № 125838 Российская Федерация. Аппарат для остеосинтеза / Мамаев И.М., Крылов А.В., Федотов О.В., Филимонов В.Н.; поступ. 22.02.12; опубл. 20.03.13, бюл. № 8 (П.ч.).
6. Патент на полезную модель № 127148 Российская Федерация. Электромеханический привод / Мамаев И.М., Крылов А.В., Филимонов В.Н., Шаталов В.А.; поступ. 26.10.2012; опубл. 20.04.2013, бюл. № 8 (П.ч.).
7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011610101 Российская Федерация. Управление приводами ортопедического аппарата автоматизированного остеосинтеза / Мишулин Ю.Е., Федотов О.В., Филимонов В.Н., Мамаев И.М.; поступ. 8.10.10; зарег. 11.01.12, бюл. № 1.
8. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления / пер. с англ. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 200 с.