Система управления двигательными действиями биологического объекта

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА по авт.св. № 711715, о т л ичающа . яся тем, что, с целью сокращения времени обучения и снятий адаптации к стимулир тощим воздействиям , в нее введены последовательно соединенные блок оценки.работоспособности и меры утомления мьшц двигательного аппарата, состоящий из устройства возбуждения мышц и соединенных между собой измерителя характеристик индуцированных ме- . ханических колебаний биомеханического звена и анализатора, а также блок .коррекции режимов работы исполнительных механизмов, выход которого под-, ключен к исполнительным механизмам, при этом-входы блока оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата соединены с биологическим объектом и вторьм выходом блока измерения биомеханического и медико-биологических параме .тров объекта управления, а выход с четвертым входом внешнего управляО ) ющего устройства. со 4 00 4:;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09> (И) 4(51) А 61 В 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 711715 (21) 2936485/28-13 (22) 26 .03 .80 (46) 15.01.85, Бюл. № 2 (72) В.В.Кузнецов (53) 615.471(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 711715, кл. А 61 В 5/10, 1978. (54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ БИОЛОГИЧЕСКОГО

ОБЪЕКТА по авт.св ° №,.711715, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени обучения и снятия адаптации к стимулирующим воздействиям, в нее введены последовательФ но соединенные блок оценки.работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата, состоящий из устройства возбуждения мышц и соединенных между собой измерителя характеристик индуцированных ме- . ханических колебаний биомеханического звена и анализатора, а также блок ,коррекции режимов работы исполнительных механизмов, выход которого под-, ключен к исполнительным механизмам, при этом-входы блока оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата соединены с биологическим объектом и вторым выходом блока измерения биомеханического и медико-биологических параметров объекта управления, а выход — @ с четвертым входом внешнего управляющего устройства, 1134184

Изобретение относится к системам управления двигательными действиями и функциональным состоянием человека, может быть использовано, в частности, в тренировочном процессе. 5

По основному авт.св. Р 711715, известна система управления двигательными действиями биологического объекта, содержащая блок измерения физических параметров окружающей сре ды, блок измерений биомеханических и медикобиологических параметров биологического объекта, внешнее управляющее устройство, исполнительные органы для изменения физических 15 параметров окружающей среды, блоки согласования внутренней управляющей системы с внешней и внешней управляющей системы с внутренней, исполнительные органы для измерения биопо- 20 тенциальной энергии биологического объекта, причем выходы блока измерения биомеханических и медико-биологических параметров биологического объекта и блока согласования внутрен- 25 ней управляющей системы с внешней подключены к входам внешнего управляющего устройства, выходы которого подключены к входу блока согласования внешней управляющей системы с внутренней и входом исполнительных органов для изменения биопотенциальной энергии биологического объекта и физических параметров окружающеи среды Е/J.

В этой системе отсутствует компенсация эффекта адаптации человека к управляемым воздействиям, что увеличивает время обучения двигательным действиям.

Цель изобретения — сокращение времени обучения и снятие адаптации к стимулирующим воздействиям.

Цель достигается тем, что в систему управления двигательными действиями биологического объекта введены последовательно соединенные блок оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата, состоящий из устройства возбуждения мышц и соединенных между собой измерителя характеристик индуцированных механических колебаний биомеханического звена и анализатора, а также блок коррекции режимов работы исполнительных механизмов, выход которого подключен к исполнительным механизмам, при этом входы блока оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата соединены с биологическим объектом и вторым выходом блока измерения биомеханического и медико-биологических параметров объекта управления, а выход — с четвертым входом внешнего управляющего устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема системы; на фиг.2 — схема блока оценки работоспособности двигательного аппарата.

Система управления двигательными действиями биологического объекта содержит биологический объект 1 управления с внутренней системой управления, окружающую среду 2, взаимодействующую с биологическим объ— ектом, блок 3 измерения биомеханических и медико-биологических параметров объекта управления, блок 4 из— мерения физических параметров окружающей среды, внешнее управляющее устройство 5, исполнительные механизмы 6 для изменения физических параметров окружающей среды, исполнительные механизмы 7 изменения биопотенциальной энергии биологического объекта, блок 8 согласования внутренней управляющей системы с внешней, блок 9 согласования внешней управляющей системы с внутренней, блок 10 оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата и блок 11 коррекции режимов работы исполнительных механизмов, при этом вход блока оценки работоспособности и меры утомления мьппц двигательного аппарата человека связан с биологическим объектом и с блоком измерений

I биомеханических и медико-биологических параметров биологического объекта, а его выход соединен со входом внешнего управляющего устройства и со входом устройства коррекции режимов работы исполнительных механизмов, выход которого соединен со входом исполнительных механизмов изменения бипотенциальной энергии биологического объекта. Блок оценки работоспособности и меры утомления мышц содержит устройство возбуждения мышц, выполненное в виде упругого элемента

12, измеритель характеристик индуцированных механических колебаний биомеханического звена 13 и анализатор, 1134184

Устройство работает следующим образом.

До начала процесса изменения состояния биологического объекта 1 во внешнее управляющее устройство 5 вводятся программы обработки поступающей в нее информации с блока 3 измерения биомеханических и медико-биологических параметров объекта управления и блока 4 измерения физических 10 параметров окружающей среды 2 и программы для управления работой исполнительных механизмов 6, изменяющих величины физических параметров окружающей среды, исполнительных ме- 15 ханизмов 7 управления измерением биопотенциальной энергии объекта и блоков 8 я 9 согласования.

Отклонение характеристик биомеханического состояния объекта 1 от заданных для данного процесса значений приводит к автоматическому воздействию на объект 1 исполнительными механизмами 7 управления изменением биопотенциальной энергии биологического объекта и блока 9 рассогласования внещней управляющей системы с внутренней. Кроме того, данное отклонение приводит в действие исполнительные механизмы 6, меняющие физические параметры окружающей среды. в соответствии с целями процесса изменения биомеханического состоя.ния.

В зависимости от выбранного режима35 работы одна из управляющих систем является ведущей, выполняющей основные функции управления, другая корректирующей, устраняющей неточности управления ведущей системы, что, 40 в частности, дает возможность поддерживать оптимальный режим двигательных действий спортсмена.

Для обеспечения управления дви- 45 гательными действиями биологического объекта 1, обладающего. внутренней системой управления, в реальном масштабе времени информация о текущем состоянии биологического объекта 50 и окружающей среды поступает в устройство 5 и при соответствующем согласовании устройство 5 производит управление механизмами изменения двигательной активности биологическо- 55 го объекта.

Информация с блока 10 о начальных и текущих состояниях мышц поступает на вход внешнего управляющего устройства.

Дальнейшая обработка этой информа1 ции внешним управляющим устройством аналогична обработке информации, поступающей с блоков изменения биомеханических параметров биологического объекта и физических параметров окружающей среды.

Взаимосвязь блока 10 работоспособности меры утомления мьппц с бло- . ком коррекции режимов работы исполнительных механизмов осуществляется следующим образом. До начала процесса управления и коррекции движений проводятся тестовые оценки работоспособности мышц и состояния двигатель= ного аппарата. Электрические сигналы, соответствующие пдлученной информации, поступают на вход блока коррекции режимов работы исполнительных механизмов 11, который в соответствии с первоначально заданной программой изменения режима работы исполнительных механизмов 6 и 7 в процессе управляемого движения биологического объекта обеспечивает измене— ние выходных параметров исполнительных механизмов по заданному временному закону. При использовании электростимуляторов или вибростимуляторов в качестве исполнительных механизмов изменение амплитуды импульсов или дозы воздействия может быть задано линейно возрастающей- функцией времени в заданном интервале значений, что позволяет компенсировать адаптацию мышц к воздействиям. Граничные значения амплитуд, скорость их нарастания и время эффективной работы системы определяется по результа там измерений параметров механических колебаний соответствующих биомеханических звеньев во время тестовых оценок, Блок оценки работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата, состоящий из устройства возбуждения мышц, которое может быть выполнено в виде пружин, измерителя характеристик индуцированных механических колебаний биомеханических звеньев, который может быть выполнен в виде акселерометров с усилителями, и анализатора, выполненного в виде

АВИ, позволяет периодически проводить детальный контроль состояния двигательного аппарата человека и в соот1134184

Составитель Н. Карамышева

Редактор М.Товтин Техред М.Надь

Корректор А.Ильин

Заказ 9975/4 Тираж 722

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4!5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород", ул. Проектная, 4 ветствии с результатами этих измерений блок коррекции режимов работы исполнительных механизмов, в качестве которого может быть использована также АВМ, обеспечивает по соот- 5 ветствующему закону изменение режима работы исполнительных меха— нйзмов в процессе управления движениями. с

Устройство позволяет повысить надежность и эффективность работы всей системы, использовать в качестве внешнего управляющего устройства

ЭВМ с меньшей памятью и быстродействием, сократить объем перерабатываемой информации, что, в свою очередь, приводит к снижению стоимости всей системы.