RU175309U1 - Educational dynamic model of a baby simulation robot - Google Patents

Educational dynamic model of a baby simulation robot Download PDF

Info

Publication number
RU175309U1
RU175309U1 RU2017109603U RU2017109603U RU175309U1 RU 175309 U1 RU175309 U1 RU 175309U1 RU 2017109603 U RU2017109603 U RU 2017109603U RU 2017109603 U RU2017109603 U RU 2017109603U RU 175309 U1 RU175309 U1 RU 175309U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
simulator
robot
model
sensors
reflex
Prior art date
Application number
RU2017109603U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU175309U9 (en
Inventor
Нина Викторовна Болотова
Наталья Юрьевна Филина
Ксения Александровна Назаренко
Петр Анатольевич Трефилов
Иван Анатольевич Деев
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2017109603U priority Critical patent/RU175309U9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU175309U1 publication Critical patent/RU175309U1/en
Publication of RU175309U9 publication Critical patent/RU175309U9/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30Anatomical models
    • G09B23/32Anatomical models with moving parts

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области биомедицинских технологий, а именно к медицинской робототехнике. Область применения разработанной полезной модели -профессиональное образование (высшее и среднее) в сфере медицины. Предполагается использование полезной модели в качестве интерактивного учебного пособия для симуляционного обучения студентов медицинских колледжей и ВУЗов в разделе: «Нервно-психическое развитие ребенка». Нами предложена модель робота Bioloid Premium Kit, в конструкцию которого дополнительно включены тактильные датчики в правой и в левой подмышечной области, а также тактильные датчики на тыльной поверхности кончиков пальцев правой и левой ноги. Все вышеуказанные датчики подключены к центральному микроконтроллеру посредством последовательной шины. Таким образом, нами впервые предложена динамическая модель робота-симулятора, способная самостоятельно, без участия в управлении специально обученного оператора, имитировать физиологический рефлекс опоры и автоматической походки. Для инициации рефлекса опоры и автоматической походки на разработанной нами модели, обучающийся должен поднять симулятор из горизонтального исходного положения за области подмышечных впадин и держать его навесу в вертикальном положении. При данном действии происходит активация сенсорных датчиков, расположенных в подмышечных областях симулятора. Активация указанных датчиков приводит к сгибанию нижних конечностей симулятора в тазобедренных, коленных суставах, а также поджатию пальцев стоп. Находясь в вертикальном положении, робот сохраняет указанную позу. Для осуществления второй фазы рефлекса, обучающийся должен опустить робота (при сохранении вертикального положения туловища) стопами на твердую поверхность. При этом происходит раздражение сенсорных датчиков, расположенных на тыльной поверхности кончиков пальцев левой и правой стоп симулятора. Активация указанных датчиков проводит к разгибанию нижних конечностей симулятора в тазобедренных и коленных суставах, и робот становится на полную стопу. Далее при небольшом наклоне туловища симулятора вперед, при сохранении давления на область подмышечных впадин, происходит активация датчика угловых положений тела робота-симулятора на изменение положения тела. В результате указанных действий симулятор совершает содружественные шаговые движения вперед. Таким образом, предложенная нами полезная модель позволяет самостоятельно вызвать и выполнить безусловный рефлекс опоры и автоматической походки новорожденного, который является важным элементом нервно-психической деятельности ребенка первых месяцев жизни. Данная характеристика позволяет использовать модель в качестве интерактивного обучающего пособия для отработки практических навыков студентами и для оценки преподавателем освоенных навыков оценки нервно-психического развития ребенка первого года жизни.The utility model relates to the field of biomedical technologies, namely to medical robotics. The scope of the developed utility model is professional education (higher and secondary) in the field of medicine. It is supposed to use the utility model as an interactive teaching aid for simulation training of students of medical colleges and universities in the section: "Neuropsychic development of the child." We have proposed a model of the Bioloid Premium Kit robot, the design of which additionally includes tactile sensors in the right and left axillary region, as well as tactile sensors on the back surface of the fingertips of the right and left legs. All of the above sensors are connected to the central microcontroller via a serial bus. Thus, for the first time, we proposed a dynamic model of a robot simulator, capable of independently simulating the physiological reflex of support and automatic gait, without participation in the control of a specially trained operator. To initiate the support reflex and automatic gait on the model we developed, the student must lift the simulator from a horizontal initial position beyond the axillary hollows and keep its canopy in a vertical position. With this action, the activation of sensory sensors located in the axillary regions of the simulator occurs. Activation of these sensors leads to bending of the lower limbs of the simulator in the hip, knee joints, as well as tightening of the toes. Being in an upright position, the robot retains the specified position. To implement the second phase of the reflex, the student must lower the robot (while maintaining the vertical position of the body) with feet on a hard surface. This causes irritation of the sensor sensors located on the back of the fingertips of the left and right feet of the simulator. Activation of these sensors leads to the extension of the lower limbs of the simulator in the hip and knee joints, and the robot becomes a full stop. Further, with a slight torso of the simulator’s body forward, while maintaining pressure on the axillary region, the sensor of the angular position of the body of the robot simulator activates to change the position of the body. As a result of these actions, the simulator makes friendly stepping forward movements. Thus, the utility model proposed by us allows us to independently invoke and execute an unconditioned reflex of support and automatic gait of the newborn, which is an important element of the neuropsychic activity of the child in the first months of life. This characteristic allows you to use the model as an interactive teaching aid for practicing students' practical skills and for assessing the teacher's acquired skills in assessing the neuropsychic development of a child of the first year of life.

Description

Полезная модель относится к области биомедицинских технологий, а именно к медицинской робототехнике. Область применения разработанной полезной модели - профессиональное образование (высшее и среднее) в сфере медицины. Сконструированная модель робота-симулятора новорожденного, имитирующая основные физиологические рефлексы младенца, может применяться в качестве интерактивного учебного пособия для симуляционного обучения студентов медицинских колледжей и ВУЗов в разделе: «Нервно-психическое развитие ребенка». В настоящее время на рынке медицинских технологий отсутствуют динамические модели-тренажеры, имитирующие безусловные рефлексы новорожденного. Поэтому предполагается использование заявленной модели с целью повышения уровня практических навыков студентов медицинских образовательных учреждений по оценке безусловно-рефлекторной деятельности новорожденного и ребенка первого года жизни.The utility model relates to the field of biomedical technologies, namely to medical robotics. The scope of the developed utility model is professional education (higher and secondary) in the field of medicine. The constructed model of a newborn baby simulator simulating the basic physiological reflexes of a baby can be used as an interactive training tool for simulation training of students of medical colleges and universities in the section: “Neuropsychic development of the child”. Currently, there are no dynamic simulator models on the medical technology market that simulate unconditioned reflexes of a newborn. Therefore, it is proposed to use the claimed model in order to increase the level of practical skills of students of medical educational institutions in assessing the unconditioned reflex activity of a newborn and a child of the first year of life.

Существующие известные аналоги являются статичными куклами-манекенами, используемые для обучения медперсонала различным узкоспециализированным манипуляциям. Например, модель для обучения студентов практическим навыкам ухода за новорожденным компании OOO «МедРескью» (главная страница: http://mirmanekenov.ru/about), (ссылка на аналог: http://mirmanekenov.ru/search/node/%E2%84%96%2012135) позволяет отработать навыки установки и ухода за трахеотомической канюлей, проведения инъекций, катетеризации уретры, постановки клизмы. Однако, эта модель статична, и, несмотря на соответствие по основным параметрам физического развития младенца, не может быть использована в практике преподавания раздела «оценка психомоторного развития» в силу отсутствия подвижности конструкции. Неподвижность модели ограничивает как элементы наглядной демонстрации рефлекторной активности, так и непосредственное взаимодействие обучающегося с целью самостоятельного овладения необходимыми навыками.Existing well-known analogues are static dolls-mannequins used to train medical personnel in various highly specialized manipulations. For example, a model for teaching students the practical skills of caring for a newborn at MedReskyu LLC (main page: http://mirmanekenov.ru/about), (link to analogue: http://mirmanekenov.ru/search/node/%E2 % 84% 96% 2012135) allows you to develop skills in installing and maintaining a tracheotomy cannula, injecting, catheterizing the urethra, and setting up an enema. However, this model is static, and despite the correspondence in basic parameters of the physical development of the infant, it cannot be used in the practice of teaching the section “assessment of psychomotor development” due to the lack of mobility of the structure. The immobility of the model limits both the elements of a visual demonstration of reflex activity and the direct interaction of the student with the goal of self-mastering the necessary skills.

Прототипом предлагаемой полезной модели может служить разработанный нами ранее робот симулятор-младенца (http://www.scholar.ru/tag.php?tag_id=50312) со встроенной программой для дистанционного управления движениями робота.The prototype of the proposed utility model may be the previously developed baby-simulator robot (http://www.scholar.ru/tag.php?tag_id=50312) with a built-in program for remote control of robot movements.

Прототип создан на основе робота Bioloid Premium (http://www.robotis.com/xe/bioloid_en)(http://www.robotis.com/index/product.php?cate_codе=121110), который позволяет демонстрировать рефлексы новорожденного в динамике, в частности рефлекс опоры и автоматической походки с помощью специально обученного оператора, приводящего симулятор в действие в соответствии с фазами рефлекса с помощью разработанной нами программы.The prototype was created on the basis of the Bioloid Premium robot (http://www.robotis.com/xe/bioloid_en)(http://www.robotis.com/index/product.php?cate_code=121110), which allows you to demonstrate newborn reflexes in dynamics, in particular the reflex of the support and the automatic gait with the help of a specially trained operator, which drives the simulator in accordance with the phases of the reflex using the program we developed.

На фиг. 1 изображен прототип, где:In FIG. 1 shows a prototype, where:

1 - пульт управления1 - control panel

2 - коммуникационный модуль робота для дистанционного управления2 - robot communication module for remote control

3 - центральный микроконтроллер3 - central microcontroller

4 - сервопривод плечевого сустава правой руки4 - servo drive of the shoulder joint of the right hand

5 - сервопривод локтевого сустава правой руки5 - servo drive of the elbow joint of the right hand

6 - сервопривод левой ладони6 - servo of the left palm

7 - сервопривод поворота левой ноги в тазобедренном суставе7 - a servo drive to turn the left leg in the hip joint

8 - сервопривод подъема бедра левой ноги8 - servo drive lifting the thigh of the left leg

9 - сервопривод коленного сустава левой ноги9 - servo of the knee joint of the left leg

10 - сервопривод стопы левой ноги10 - servo foot of the left foot

11 - сервопривод стопы правой ноги11 - servo foot of the right foot

12 - сервопривод коленного сустава правой ноги12 - servo of the knee joint of the right leg

13 - сервопривод подъема бедра правой ноги13 - servo drive lifting the thigh of the right leg

14 - сервопривод поворота правой ноги в тазобедренном суставе14 - a servo drive to turn the right leg in the hip joint

15 - сервопривод правой ладони15 - servo drive of the right palm

16 - сервопривод локтевого сустава левой руки16 - servo drive of the elbow joint of the left hand

17 - сервопривод плечевого сустава левой руки17 - servo shoulder joint of the left hand

18 - последовательная шина, соединяющая все сервоприводы с центральным микроконтроллером18 - serial bus connecting all servos with a central microcontroller

19 - датчик угловых положений тела робота - симулятора19 - the sensor of the angular positions of the body of the robot - simulator

Программно управляемый центральный микроконтроллер 3 обеспечивает контроль положения сервоприводов 4-17 и формирование управляющих команд на изменение положения выходного вала сервопривода, связанного с определенной частью конструкции симулятора (сервоприводы частично моделируют функции суставов новорожденного). Управление прототипом осуществляется дистанционно на базе стандартного пульта управления RC-100A, входящего в комплект поставки Bioloid Premium Kit.The program-controlled central microcontroller 3 provides control of the position of the servos 4-17 and the formation of control commands to change the position of the output shaft of the servo associated with a specific part of the simulator design (servos partially model the functions of the joints of the newborn). The prototype is controlled remotely on the basis of the standard RC-100A control panel, which is included with the Bioloid Premium Kit.

С целью придания прототипу сходства с ребенком 1 года жизни на него была одета оболочка. На фиг.2 показан внешний вид симулятора (робот-кукла) в одежде.In order to give the prototype resemblance to a child of 1 year of age, she was dressed in a shell. Figure 2 shows the appearance of the simulator (robot doll) in clothes.

Симулятор, с помощью специально обученного оператора, способен имитировать выполнение физиологического рефлекса опоры и автоматической походки. Рефлекс осуществляется следующим образом: исходное положение: флексорная поза - ребенок лежит на спине, голова приведена к груди, руки согнуты в локтевых суставах и прижаты к боковой поверхности грудной клетки, кисти сжаты в кулачки, нижние конечности разведены в тазобедренных суставах в стороны, слегка согнуты в коленных суставах. При осуществлении рефлекса ребенок, поднятый из исходного положения за подмышки, максимально сгибает ноги во всех суставах, поджимает пальцы ног (смотри фиг. 3А), а поставленный на твердую опору, выпрямляет ноги и стоит на полной стопе (смотри фиг. 3Б), при дальнейшем наклоне туловища вперед совершает содружественные шаговые движения.The simulator, using a specially trained operator, is able to simulate the physiological reflex of support and automatic gait. The reflex is carried out as follows: starting position: flexor posture - the child lies on his back, his head is brought to his chest, his arms are bent at the elbow joints and pressed to the lateral surface of the chest, the hands are clenched into fists, the lower limbs are apart in the hip joints to the sides, slightly bent in the knee joints. When carrying out the reflex, the child, raised from the starting position by the armpits, bends the legs in all joints as much as possible, squeezes the toes (see Fig. 3A), and placed on a firm support, straightens the legs and stands on a full foot (see Fig. 3B), further torso forward makes friendly stepping movements.

Для демонстрации рефлекса опоры и автоматической походки на прототипе специально обученный оператор должен выполнить следующие действия: переключить программу симулятора на пульте в исходное положение (флексорная поза на спине), затем подняв робота в вертикальное положение, нажать кнопку пульта «Рефлекс опоры и автоматической походки». После нажатия кнопки робот начинает воспроизводить записанный по времени алгоритм движений, при этом оператор должен в определенный момент успеть опустить робота стопами на твердую поверхность и наклонить корпус робота для демонстрации последней фазы автоматической походки. Таким образом, с помощью робота-симулятора возможно воспроизведение рефлекса опоры и автоматической походки, но только в варианте демонстрации с обязательным участием специально обученного оператора.To demonstrate the reflex of support and automatic gait on the prototype, a specially trained operator must perform the following steps: switch the simulator program on the remote control to its original position (flexor position on the back), then lifting the robot to a vertical position, press the button of the “Support and automatic gait reflex” remote control. After pressing the button, the robot starts to play the motion algorithm recorded over time, while the operator must at some point have time to lower the robot in feet on a hard surface and tilt the robot body to demonstrate the last phase of the automatic gait. Thus, with the help of a robot simulator, it is possible to reproduce the reflex of the support and automatic gait, but only in the version of the demonstration with the mandatory participation of a specially trained operator.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности воспроизведения рефлекса самостоятельно, то есть без участия специально обученного оператора, что не позволяет использовать данную модель в качестве интерактивного обучающего пособия для отработки практических навыков студентами и для оценки преподавателем освоенных навыков. Являясь одним из базовых физиологических безусловных рефлексов, рефлекс опоры и автоматической походки свидетельствует о состоянии неврологического статуса ребенка первых месяцев жизни. Это требует от будущего специалиста не только теоретических знаний, но и овладение профессиональным навыком проведения подобного осмотра, куда входит способность вызывать и сопровождать рефлекс, оценивать адекватность каждой фазы стимулированного ответа младенца. Обучение и отработка навыков оценки рефлексов на живых младенцах невозможны в силу этических и законодательных причин. Использование неподвижных кукол-муляжей младенцев или симуляторов с заранее записанным алгоритмом движений, который реализуется независимо от действий самого обучающегося, не способствует формированию навыка самостоятельной оценки рефлекторной активности малыша.The disadvantage of the prototype is the inability to reproduce the reflex on its own, that is, without the participation of a specially trained operator, which does not allow the use of this model as an interactive teaching aid for students to practice practical skills and for teachers to evaluate acquired skills. Being one of the basic physiological unconditioned reflexes, the reflex of support and automatic gait indicates the state of the neurological status of the child in the first months of life. This requires the future specialist not only theoretical knowledge, but also mastery of the professional skill of conducting such an examination, which includes the ability to cause and accompany the reflex, to assess the adequacy of each phase of the stimulated response of the infant. The training and development of skills for evaluating reflexes in living babies is impossible for ethical and legislative reasons. The use of motionless dolls-dummies of infants or simulators with a pre-recorded algorithm of movements, which is implemented regardless of the actions of the student, does not contribute to the formation of the ability to independently evaluate the baby's reflex activity.

Нами впервые предложена динамическая модель робота-симулятора, способная самостоятельно, без участия в управлении специально обученного оператора, имитировать физиологический рефлекс опоры и автоматической походки. Для реализации самостоятельной имитации рефлекса опоры и автоматической походки в схему Bioloid Premium Kit введены следующие дополнительные элементы: позиция 20, 21, 22, 23. Полное описание схемы приведено на фиг. 4, где:We were the first to propose a dynamic model of a robot simulator, capable of independently simulating the physiological reflex of a support and automatic gait without participation in the control of a specially trained operator. To implement an independent simulation of the support reflex and automatic gait, the following additional elements are introduced into the Bioloid Premium Kit circuit: position 20, 21, 22, 23. A full description of the circuit is shown in FIG. 4, where:

3. центральный микроконтроллер3. central microcontroller

4. сервопривод плечевого сустава правой руки4. servo drive of the shoulder joint of the right hand

5. сервопривод локтевого сустава правой руки5. servo drive of the elbow joint of the right hand

6. сервопривод левой ладони6. servo left palm

7. сервопривод поворота левой ноги в тазобедренном суставе7. servo for turning the left leg in the hip joint

8. сервопривод подъема бедра левой ноги8. servo lift thigh left leg

9. сервопривод коленного сустава левой ноги9. servo of the knee of the left leg

10. сервопривод стопы левой ноги10. servo foot of the left foot

11. сервопривод стопы правой ноги11. servo foot of the right foot

12. сервопривод коленного сустава правой ноги12. servo of the knee joint of the right leg

13. сервопривод подъема бедра правой ноги13. servo lift thigh right leg

14. сервопривод поворота правой ноги в тазобедренном суставе14. servo drive to rotate the right leg in the hip joint

15. сервопривод правой ладони15. servo right palm

16. сервопривод локтевого сустава левой руки16. servo drive of the elbow joint of the left hand

17. сервопривод плечевого сустава левой руки17. servo drive of the shoulder joint of the left hand

18. последовательная шина18. serial bus

19. датчик угловых положений тела робота-симулятора19. angle sensor of the body of the robot simulator

20. тактильный датчик правой подмышечной области20. tactile sensor of the right axillary region

21. тактильный датчик левой подмышечной области21. tactile sensor of the left axillary region

22. блок тактильных датчиков тыльной поверхности кончиков пальцев правой стопы22. block of tactile sensors of the back surface of the tips of the fingers of the right foot

23. блок тактильных датчиков тыльной поверхности кончиков пальцев левой стопы23. block of tactile sensors of the back surface of the fingertips of the left foot

Как видно из фиг. 4, для самостоятельной имитации рефлекса опоры и автоматической походки, без участия в управлении специально обученного оператора, в конструкцию робота дополнительно включены тактильные датчики в правой подмышечной области 20 и в левой подмышечной области 21, а также блоки тактильных датчиков на тыльной поверхности кончиков пальцев правой ноги 22 и на тыльной поверхности кончиков пальцев левой ноги 23, имеющие в своем составе необходимые интерфейсы для подключения к последовательной шине 18, используемой для передачи данных, полученных с сенсоров, к центральному микроконтроллеру 3.As can be seen from FIG. 4, to independently simulate the support reflex and automatic gait, without the participation of a specially trained operator, the robot design additionally includes tactile sensors in the right axillary region 20 and in the left axillary region 21, as well as tactile sensor blocks on the back surface of the right fingertips 22 and on the back surface of the fingertips of the left foot 23, incorporating the necessary interfaces for connecting to the serial bus 18 used to transfer data received from nsorov, to the central microcontroller 3.

Для реализации второго этапа рефлекса опоры и автоматической походки используется датчик угловых положений тела робота-симулятора 19.To implement the second stage of the support reflex and automatic gait, a sensor of the angular positions of the body of the robot simulator 19 is used.

Разработанная нами новая программа, обеспечивает координацию движения сервоприводов 4-17 при выполнении движений, соответствующих рефлексу опоры и автоматической походки.Our new program provides coordination of the movement of servos 4-17 when performing movements corresponding to the reflex of the support and automatic gait.

Согласно разработанной нами программе при активации сенсорных датчиков подмышечных впадин 20 и 21 сигнал, преобразованный интерфейсной частью датчиков через последовательную шину 18, передается в центральный микроконтроллер 3, в котором в период опроса датчиков происходит запись значений во внутренние регистры микроконтроллера. Обработанные на этапе формирования управляющих воздействий значения датчиков положения сервоприводов 7-14 суставов симулятора и сенсорных датчиков подмышечных впадин 20, 21 преобразуются центральным микроконтроллером 3 в управляющие команды на изменение взаимного положения суставов симулятора, которые по последовательной шине 18 передаются к сервоприводам 7-14, что технически отражается сгибанием нижних конечностей по всем суставам.According to the program developed by us, when the sensor sensors of the axillary cavities 20 and 21 are activated, the signal converted by the interface of the sensors through the serial bus 18 is transmitted to the central microcontroller 3, in which, during the sensor interrogation, values are recorded in the internal registers of the microcontroller. The values of the position sensors of the servos 7-14 joints of the simulator and the sensors of the axillary cavities 20, 21 processed at the stage of formation of the control actions are converted by the central microcontroller 3 into control commands for changing the mutual position of the joints of the simulator, which are transmitted via the serial bus 18 to the servos 7-14, which technically reflected by flexion of the lower extremities across all joints.

При постановке симулятора на твердую опору, происходит активация блоков сенсорных датчиков 22, 23, которые преобразуются их интерфейсной частью в сигналы передаваемые через последовательную шину 18 центральному микроконтроллеру 3, в котором в период опроса датчиков происходит запись значений во внутренние регистры микроконтроллера. Обработанные на этапе формирования управляющих воздействий значения датчиков положения сервоприводов 7-14 суставов симулятора с учетом выполненной ранее команды на сгибание нижних конечностей, преобразуются центральным микроконтроллером 3 в управляющие команды на изменение взаимного положения суставов симулятора, которые по последовательной шине 18 передаются к сервоприводам 7-14, что технически отражается разгибанием нижних конечностей по всем суставам и постановкой симулятора на полную стопу. В дальнейшем при наклоне корпуса симулятора вперед происходит активация датчика угловых положений тела 19, который передает сигнал центральному микроконтроллеру, формирующему циклически управляющие команды на изменение положения выходных валов сервоприводов 7-14, что технически отражается содружественными шаговыми движениями симулятора.When the simulator is placed on a solid support, the blocks of sensor sensors 22, 23 are activated, which are converted by their interface part into signals transmitted through the serial bus 18 to the central microcontroller 3, in which during the polling of sensors the values are recorded in the internal registers of the microcontroller. The values of the position sensors of the servos of 7-14 joints of the simulator processed at the stage of forming the control actions, taking into account the previously executed command to bend the lower extremities, are converted by the central microcontroller 3 into control commands to change the mutual position of the joints of the simulator, which are transmitted via serial bus 18 to the servos 7-14 , which is technically reflected by the extension of the lower extremities across all joints and the setting of the simulator on a full foot. Subsequently, when the simulator case is tilted forward, the angular position sensor of the body 19 is activated, which transmits a signal to the central microcontroller, which cyclically generates control commands to change the position of the output shafts of the servos 7-14, which is technically reflected by the simulator's friendly stepping movements.

Демонстрация рефлекса: для инициации рефлекса опоры и автоматической походки на разработанной нами модели, обучающийся должен поднять симулятор из горизонтального исходного положения за области подмышечных впадин и держать его навесу в вертикальном положении. При данном действии происходит активация сенсорных датчиков 20 и 21, расположенных в подмышечных областях симулятора. Активация указанных датчиков приводит к сгибанию нижних конечностей симулятора в тазобедренных, коленных суставах, а также поджатию пальцев стоп. Находясь в вертикальном положении, робот сохраняет указанную позу. Для осуществления второй фазы рефлекса, обучающийся должен опустить робота (при сохранении вертикального положения туловища) стопами на твердую поверхность. При этом происходит раздражение сенсорных датчиков 22 и 23, расположенных на тыльной поверхности кончиков пальцев левой и правой стоп симулятора. Активация указанных датчиков приводит к разгибанию нижних конечностей симулятора в тазобедренных и коленных суставах и стопах, и робот становится на полную стопу. Далее при небольшом наклоне туловища симулятора вперед, при сохранении давления на область подмышечных впадин, происходит активация датчика угловых положений тела робота-симулятора 19 на изменение положения тела. В результате указанных действий симулятор совершает содружественные шаговые движения вперед самостоятельно.Reflex demonstration: in order to initiate a support reflex and an automatic gait on the model we developed, the student must lift the simulator from a horizontal starting position beyond the axillary hollows and keep its canopy in a vertical position. With this action, the activation of the sensor sensors 20 and 21 located in the axillary regions of the simulator takes place. Activation of these sensors leads to bending of the lower limbs of the simulator in the hip, knee joints, as well as tightening of the toes. Being in an upright position, the robot retains the specified position. To implement the second phase of the reflex, the student must lower the robot (while maintaining the vertical position of the body) with feet on a hard surface. This causes irritation of the sensor sensors 22 and 23 located on the back surface of the fingertips of the left and right feet of the simulator. Activation of these sensors leads to the extension of the lower limbs of the simulator in the hip and knee joints and feet, and the robot becomes a full foot. Further, with a slight inclination of the torso of the simulator forward, while maintaining pressure on the axillary region, the sensor of the angular positions of the body of the robot simulator 19 is activated to change the position of the body. As a result of these actions, the simulator makes friendly stepping forward movements independently.

Таким образом, как видно из описания, предложенное нами устройство позволяет самостоятельно вызвать и выполнить рефлекс опоры и автоматической походки, что дает возможность использования данной модели в качестве интерактивного обучающего пособия для отработки практических навыков студентами и для оценки преподавателем освоенных навыков оценки нервно-психического развития ребенка первого года жизни.Thus, as can be seen from the description, the device we proposed allows us to independently call up and perform support and automatic gait reflexes, which makes it possible to use this model as an interactive teaching aid for students to practice practical skills and for teachers to evaluate the acquired skills for assessing the child’s psychological development first year of life.

Claims (1)

Обучающая динамическая модель робота-симулятора младенца, представляющая собой человекоподобного робота, содержащая последовательно соединенные сервоприводы плечевого сустава, сервоприводы локтевого сустава и сервоприводы ладоней левой и правой верхних конечностей робота, а также последовательно соединенные сервоприводы поворота ноги в тазобедренном суставе, сервоприводы подъема бедра, сервоприводы коленного сустава и сервоприводы стопы левой и правой нижних конечностей робота, соединенные через последовательную шину с центральным микроконтроллером, к которому подключен датчик угловых положений тела, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тактильный датчик, расположенный в правой подмышечной области, тактильный датчик, расположенный в левой подмышечной области, а также блок тактильных датчиков, расположенных на тыльной поверхности кончиков пальцев правой стопы, блок тактильных датчиков, расположенных на тыльной поверхности кончиков пальцев левой стопы, каждый из которых подключен через последовательную шину к центральному микроконтроллеру.Educational dynamic model of a baby simulator robot, which is a humanoid robot, containing serially connected servos of the shoulder joint, servos of the elbow joint and servos of the palms of the left and right upper limbs of the robot, as well as serially connected servos of turning the legs in the hip joint, servos of the thigh lift, joints and servos of the foot of the left and right lower extremities of the robot, connected through a serial bus to the central microcontroller, which is connected to a sensor of angular position of the body, characterized in that it further comprises a tactile sensor located in the right axillary region, a tactile sensor located in the left axillary region, as well as a block of tactile sensors located on the back surface of the tips of the fingers of the right foot , a block of tactile sensors located on the back surface of the fingertips of the left foot, each of which is connected through a serial bus to the central microcontroller.
RU2017109603U 2017-03-22 2017-03-22 Educational dynamic model of a baby simulation robot RU175309U9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109603U RU175309U9 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Educational dynamic model of a baby simulation robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109603U RU175309U9 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Educational dynamic model of a baby simulation robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU175309U1 true RU175309U1 (en) 2017-11-29
RU175309U9 RU175309U9 (en) 2018-01-31

Family

ID=60581838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109603U RU175309U9 (en) 2017-03-22 2017-03-22 Educational dynamic model of a baby simulation robot

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175309U9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11436470B2 (en) 2019-09-13 2022-09-06 Kyndryl, Inc. Generating simulated image training data

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994018657A1 (en) * 1993-02-04 1994-08-18 Rofeh Simulations Ltd. Interactive neonatal resuscitation training simulator and method
RU2189640C1 (en) * 2001-04-16 2002-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "НПО ЭЛТЭК" Exerciser for teaching practices of rendering first and resuscitation aid to children
WO2004030599A2 (en) * 2002-08-23 2004-04-15 University Of South Florida Robotic mannequin training simulator system
WO2017021284A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-09 Chryso Process for creating patterns on the surface of a composition based on hydraulic binder by printing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994018657A1 (en) * 1993-02-04 1994-08-18 Rofeh Simulations Ltd. Interactive neonatal resuscitation training simulator and method
RU2189640C1 (en) * 2001-04-16 2002-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "НПО ЭЛТЭК" Exerciser for teaching practices of rendering first and resuscitation aid to children
WO2004030599A2 (en) * 2002-08-23 2004-04-15 University Of South Florida Robotic mannequin training simulator system
WO2017021284A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-09 Chryso Process for creating patterns on the surface of a composition based on hydraulic binder by printing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Назаренко К.А., Дубинина Е.С., Чередников А.А. Модель робота-симулятора безусловных рефлексов новорожденного // Бюллетень медицинских Интернет-конференций, Vol. 4, Issue 5, 2014, pp. 692-692. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11436470B2 (en) 2019-09-13 2022-09-06 Kyndryl, Inc. Generating simulated image training data

Also Published As

Publication number Publication date
RU175309U9 (en) 2018-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102154320B1 (en) Equipment for motor rehabilitation of upper and lower limbs
Resnik et al. Using virtual reality environment to facilitate training with advanced upper-limb prosthesis.
Buck Development of simulators in medical education
Cook et al. School-based use of a robotic arm system by children with disabilities
US20100261530A1 (en) Game controller simulating parts of the human anatomy
Ginsburg Body-image, movement and consciousness: Examples from a somatic practice in the Feldenkrais Method
Everson et al. Virtual reality and haptic cardiopulmonary resuscitation training approaches: A review
Hiramatsu et al. Development of dementia care training system based on augmented reality and whole body wearable tactile sensor
RU175309U1 (en) Educational dynamic model of a baby simulation robot
CN206331712U (en) A kind of human fracture's model
Mattern et al. Mimo: A multi-modal infant model for studying cognitive development in humans and ais
Murata et al. Elderly care training robot for quantitative evaluation of care operation—Development of robotic elbow joint to imitate elderly people's elbow
WO2004030599A2 (en) Robotic mannequin training simulator system
Calderita et al. Rehabilitation for Children while Playing with a Robotic Assistant in a Serious Game.
WO2020167207A1 (en) Arrangement and system for cardiac care training
RU2799123C1 (en) Method of learning using interaction with physical objects in virtual reality
RU2798405C1 (en) Simulation complex for abdominal cavity examination using vr simulation based on integrated tactile tracking technology
de Sousa et al. Development of immersive virtual reality interface for lower-limb robotic rehabilitation
WO2020088430A1 (en) Training apparatus and method for fracture reduction
NL2018230B1 (en) Structural composition of a manikin
Ferreira Smartphone Based Tele-Rehabilitation
Lauer et al. Humanoid Animatronic Learning Simulator for Medical Interactive Training (HALSMIT)
Roosth Addition of Humeral Rotation to Increase the Range-of-Motion of the Socially Assistive Robot Arms and Improve Functionality
Aoki et al. Nursing care teaching system based on mixed reality for effective caregiver-patient interaction
RU2761717C1 (en) Method for correcting mental development and brain activity of children with neurosyndrome - dysfunction of the diencephalon and midbrain - through the correction of the "self-image"

Legal Events

Date Code Title Description
TK9K Obvious and technical errors in the register or in publications corrected via the gazette [utility model]

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4K- IN JOURNAL 34-2017 FOR INID CODE(S) (73)

TH91 Specification republication (utility model)
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180817

Effective date: 20180817

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190323