Общая информация

Деятельность международной научной лаборатории "Биомехатроники и энергоэффективной робототехники"  направлена на реализацию на конкурентном мировом уровне и совместно с зарубежными партнерами научно-исследовательских работ и образовательных программ в области биомехатронных и энергоэффективных робототехнических манипуляционных и локомоционных систем.

Разработка интеллектуальных реабилитационных систем и коллаборативных роботов крайне актуальна как для медицины, так и для промышленности. Ключевыми вопросами здесь являются обеспечение безопасного физического взаимодействия с человеком и оптимизация соотношения развиваемых сил и интегральных затрат энергии на движение. В этом контексте перспективно использование в роботах эластичных элементов регулируемой жесткости, однако для реализации полного потенциала подхода необходимо решить нетривиальные научно-технические задачи как с точки зрения дизайна конструкций, так и при синтезе алгоритмов планирования и управления движением. Этой тематике посвящен ряд масштабных зарубежных проектов, но остаются открытыми проблемы функционала, надежности и стоимости известных прототипов и продуктов. Для успешного преодоления этих барьеров необходим интердисциплинарный подход и внедрение методов со-дизайна конструкции, аппаратного, программного и алгоритмического обеспечения, что является основополагающим принципом при создании киберфизических систем.

Направления исследований:

  • моделирование движения верхних и нижних конечностей человека, включая моделирование контактного взаимодействия элементов опорно-двигательного аппарата; 
  • разработка моделей контактного взаимодействия биомехатронных систем с человеком;
  • разработка методики сбора и алгоритмов обработки информации с использованием технологий оптического и инерциального захвата движения, а также электромиографии и электроэнцефалографии и создание электронной база данных о состоянии опорно-двигательного аппарата человека;
  • разработка методов и алгоритмов компьютерного моделирования, планирования оптимальных траекторий и адаптивного и робастного управления робототехническими системами с эластичными элементами;
  • разработка алгоритмического и программного обеспечения биомехатронных систем очувствления и человеко-машинного взаимодействия, включая «soft sensing» и интеграцию с нервной и мышечной системами человека;
  • разработка методов со-дизайна аппаратной и программной подсистем биомехатронных устройств с учетом индивидуальных параметров человека;
  • разработка методики проектирования энергоэффективных робототехнических устройств на основе принципа рекуперации энергии;
  • разработка методов оптимизации процессов реабилитации конечностей после травмирования;
  • разработка методик, корректирующих техники выполнения спортивных упражнений как для лечебной, так и для классической направленности, для уменьшения степени травматичности и увеличения уровня спортивных достижений.

Основные партнеры лаборатории:

  • Университет Твенте, Нидерладны;
  • Университет Тарту, Институт спортивных наук и физиотерапии, Эстония;
  • Университет Агдера, Норвегия;
  • Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта;
  • Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт имени профессора А. Л. Поленова;
  • Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта.