Використання нітинолових штучних м’язів у протезуванні

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКолнаузов, Іліан Олександрович
dc.contributor.authorБілошицька, Оксана Констянтинівна
dc.date.accessioned2026-03-06T14:35:37Z
dc.date.available2026-03-06T14:35:37Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractУ роботі представлено дослідження створення штучного м’яза на основі матеріалу з ефектом пам’яті форми −нітинолу. Цей матеріал має здатність повертатися до заздалегідь визначеної форми після нагрівання, що відкриває широкі можливості для використання його у біомедичній інженерії, зокрема у створенні протезів та роботизованих систем. Було проведено ряд експериментальних досліджень, у ході яких вивчались оптимальні параметри роботи нітинолу, зокрема напруга, сила струму, час реакції та тягове зусилля. Встановлено, що оптимальним для нагрівання дроту є значення струму близько 1 А та напруга 5 В. При перевищенні цих параметрів спостерігається перегрівання матеріалу, що може призвести до пошкодження системи.Для практичної реалізації управління штучним м’язом було розроблено схему з використанням мікроконтролера Arduino Uno Rev3. Блок керування включає сенсори м’язової активності (AD8231), тиску (FSR 400) та згину, які подають сигнал на мікроконтролер у разі активації. Контроль за подачею струму до нітинолового м’яза здійснюється за допомогою N-канального mosFET транзистора IRLR8743, здатного витримувати високі навантаження без перегріву. Для зменшення ризику пошкодження передбачено імпульсний режим подачі струму: одна секунда активності та три секунди паузи.Макет було реалізовано на безпечній платі, де відбувалася перевірка роботи у демонстраційному режимі. Результати експериментів свідчать про працездатність запропонованої системи та можливість її використання у майбутньому при розробці протезів нового покоління. Отримані результати можуть бути корисними для розробників у сфері біомедичних технологій та інженерії, а також слугувати основою для подальших досліджень
dc.description.abstractotherThe paper presents a study of the creation of an artificial muscle based on a material with a shape memory effect -nitinol. This material has the ability to return to a predetermined shape after heating, which opens up wide opportunities for its usein biomedical engineering, in particular in the creation of prostheses and robotic systems. A number of experimental studies were conducted, during which the optimal parameters of nitinol operation were studied, in particular voltage, current strength, response time and traction force. It was found that the optimal current for heating the wire is about 1 A and a voltage of 5V. If these parameters are exceeded, overheating of the material is observed, which can lead to damage to the system.For the practical implementation of artificial muscle control, a circuit was developed using the Arduino Uno Rev3 microcontroller. The control unit includes muscle activity sensors (AD8231), pressure (FSR 400) and bending, which send a signal to the microcontroller in case of activation. The control of the current supply to the nitinol muscle is carried out using the N-channel mosFET transistor IRLR8743, which is capable of withstanding high loads without overheating. To reduce the risk of damage, a pulsed current supply mode is provided: one second of activity and three seconds of pause.The layout was implemented on a solderless board, where the operation was checked in demonstration mode. The results of the experiments indicate the operability of the proposed system and the possibility of its use in the future in the development of new generation prostheses. The results obtained may be useful for developers in the field of biomedical technologies and engineering, as well as serve as the basis for further research.
dc.format.pagerangeС. 13-22
dc.identifier.citationКолнаузов, І. О. Використання нітинолових штучних м’язів у протезуванні / Колнаузов І. О., Білошицька О. К. // Біомедична інженерія і технологія. – 2025. – № 19. – С. 13-22. – Бібліогр.: 10 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/.2025.19.344105
dc.identifier.orcid0009-0003-4586-5577
dc.identifier.orcid0000-0002-2901-9667
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79294
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 19, 2025
dc.subjectнітинол
dc.subjectштучні м’язи
dc.subjectпротез
dc.subjectверхня кінцівка
dc.subjectnitinol
dc.subjectartificial muscles
dc.subjectprosthesis
dc.subjectupper limb
dc.subject.udc617.57-77
dc.titleВикористання нітинолових штучних м’язів у протезуванні
dc.title.alternativeUse of nitinol artificial muscles in prosthesis
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
13-22.pdf
Розмір:
883.31 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, Том 4, № 19