В данной статье описывается процесс разработки наиболее эффективной для применения в робототехнике конструкции искусственного шарового шарнирного сустава. Критерием эффективности является отношение числа степеней свобод к энергозатратам на движение. Приводится анализ существующих искусственных и естественных суставов, а именно: суставов млекопитающих, эндопротезов и применяемых в робототехнике различных типов шарниров (одноосных, двуосных). В результате анализа были выявлены достоинства и недостатки существующих конструкций. Было решено создать такой сустав, который сочетал бы в себе основные преимущества всех рассмотренных вариантов. За основу был взят эндопротез, применяемый в медицине. Медицинский сустав обладает наибольшей подвижностью и имеет три степени свободы. Такие эндопротезы изготавливаются из дорогостоящих материалов, поэтому экономически нецелесообразно использовать их в робототехнике. Чтобы минимизировать затраты, для производства деталей использовалась технология послойной 3D-печати ABS-пластиком. Для обеспечения износостойкости пластиковых деталей в процессе эксплуатации сустава было решено заполнить сустав веществом, подобным синовиальной жидкости. Разработанный прототип обладает высокой подвижностью и простотой актуации, что делает его пригодным для выполнения широкого круга задач.

1. Степени свободы (механика) [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Степени_свободы_(механика) (дата обращения: 10.11.2017).

2. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники. В 2 кн. Кн. 2. – М.: Наука, 2006. – 376 с.

3. Максимов А.Л., Горбач Е.Н., Каминский А.В. Анализ причин асептической нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава компании «Алтимед» // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5.

4. Асептическая нестабильность эндопротеза [Электронный ресурс]. – URL: https://femurhead.ru/asepticheskaya-nestabilnost-endoproteza/ (дата обращения: 18.11.2017).

5. Эндопротезирование суставов [Электронный ресурс]. – URL: http://present5.com/endoprotezirovanie-sustavov-protez-iskusstvennoe-prisposoblenie/ (дата обращения: 14.11.2017).

6. Курепина М.М., Ожигова А.П., Никитина А.А. Анатомия человека. – М.: Владос, 2010. – 383 с.

7. Гайворонский И.В., Ничипорук Г.И., Гайворонский А.И. Анатомия и физиология человека: учебник. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Академия, 2011. – 496 с.

8. Бекурин М. Карданная передача [Электронный ресурс]. – URL: http://inoschool.ru/item/208-17-kardannaya-peredacha (дата обращения: 25.11.2017).

9. Суставы скелета человека [Электронный ресурс]. – URL: http://house-massage.ru/sustavy_skeleta_cheloveka.html (дата обращения: 19.11.2017).

10. Булгаков А.Г., Воробьев В.А. Промышленные роботы: кинематика, динамика, контроль и управление. – М.: Солон-Пресс, 2007. – 488 с.

11. Глазков В.А., Яхричев В.В. Основы робототехники. – Вологда: ВоГУ, 2014. – 31 с.

12. Бекетов П.О. Разработка роботизированной искусственной кисти с помощью технологии 3d прототипирования / науч. рук. В.И. Гужов // Наука. Технологии. Инновации: сборник научных трудов, Новосибирск, 1–5 декабря 2015 г.: в 9 ч. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – Ч. 6. – С. 43–44.