Система управления двигательными действиями биологического объекта

,кое свидА 61 В 5 ельство О, 1978 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА по авт.св. У,71 1715, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени обучения и снятия адаптации к стимулирующим воздействиям, в нее введены последовательФно соединенные блок оценки.работоспособности и меры утомления мышц двигательного аппарата, состоящийиз устройства возбуждения мышц и соединенных между собой измерителяхарактеристик индуцированных ме- .ханических колебаний биомеханическогозвена 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 мышцдвигательного аппарата соединеныс биологическим объектом и вторымвыходом блока измерения биомеханического и медико-биологических параметров объекта управления, а выход -с четвертым входом внешнего управляющего устройства,Изобретение относится к системам управления двигательными действиями и функциональным состоянием человека, может быть использовано, в частности, в тренировочном процессе. 5По основному авт.св. 9 7 11715, 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 тенциальной энергии биологического объекта, причем выходы блока измерения биомеханических и медико-биологических параметров биологического объекта и блока согласования внутрен 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 Г 11.В этой системе отсутствует компенсация эффекта адаптации человека к управляемым воздействиям, что увеличивает время обучения двигательным действиям.40Цель 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 объектом, 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 мьпдц двигательного аппарата человека связан с биологическим объектом и с блоком измерений 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 элемента12, измеритель характеристик индуцированных механических колебаний биомеханического звена 13 и анализатор,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 1 О параметров окружающей среды 2 и программы для управления работой исполнительных механизмов 6, изменяющих величины физических параметров окружающей среды, исполнительных ме ханизмов 7 управления измерением биопотенциальной энергии объекта и блоков 8 я 9 согласования.Отклонение характеристик биомеханического состояния объекта 1 от 20 заданных для данного процесса значений приводит к автоматическому воздействию на объект 1 исполнительными механизмами 7 управления изменением биопотенциальной энергии биологичес кого 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 режима 35 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 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 го объекта.Информация с блока 10 о начальных и текущих состояниях мышц поступает на вход внешнего управляющего устройства.Дальнейшая обработка этой информа 1 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 двигательного 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 нарастанияи 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 АВМ, позволяет периодически проводить детальный контроль состояния двигательного аппарата человека и в соот1 134184 ставитель Н.Карамышевхред М.Надь,ктор М.Товтин Корректор А,Иль Подписно 5/4 Тираж 722 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 3035, Москва, Ж, Раушская наб."Пате ил ветствии с результатами этих измерений блок коррекции режимов работы исполнительных механизмов, в качестве которого может быть использована также АВМ , обеспечивает по соот 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.