Modeling of an automatic control system for a multipurpose mobile robot’s spatial motion

Modeling of an automatic control system for a multipurpose mobile robot’s spatial motion = Моделювання системи автоматичного керування просторовим рухом мобільного робота багатоцільового призначення / O. V. Kozlov, G. V. Kondratenko, O. S. Gerasin, H. Mingxin // Електротехнічні та комп’ютерні системи. – 2018. – № 28 (104). – С. 248–256.Анотація. В роботі представлена імітаційна модель системи автоматичного керування багатоцільовим гусеничним мобільним роботом з окремими основними притискними магнітами для переміщення та виконання заданих різнотипних (двох і більше) технологічних операцій на похилих та вертикальних феромагнітних поверхнях в складних або небезпечних для людського життя та здоров’я умовах. Розроблена функціональна схема системи автоматичного керування, яка враховує взаємний вплив параметрів позиціонування мобільного робота, а саме: значення курсу (кута повороту) і лінійної швидкості переміщення по похилій поверхні. Крім того, розглянуті основні властивості керованого тиристорного перетворювача, сенсорної частини, регуляторів та мобільного робота в цілому для дослідження поведінки робота в різних умовах. Виконано налаштування регуляторів швидкості та кута повороту методом параметричної оптимізації основних показників якості керування за допомогою сучасного програмного забезпечення. Отримані перехідні процеси системи керування кутом та швидкістю мобільного робота з урахуванням взаємовпливу контурів управління швидкістю та кутом, а також без урахування їх взаємного впливу. Результати комп’ютерного моделювання показують наявність суттєвого впливу контуру керування курсом на характер перехідного процесу за швидкістю, в той же час, контур керування швидкістю має незначний вплив на характер перехідного процесу за курсом. Отримані характеристики показують високу адекватність поведінки розробленої моделі системи автоматичного керування просторовим рухом мобільного робота існуючим зразкам подібного обладнання та високі показники якості керування, зокрема для керованих координат проводиться аналіз часу перехідного процесу, перерегулювання, статичної помилки та коливальності.Abstract. The paper presents the simulation model of the automatic control system (ACS) for a caterpillar mobile robot (MR) with separate main clamping magnets intended for moving on ferromagnetic surfaces. The developed model accounts for the mutual influence of the MR positioning parameters, as well as the main properties of the ACS’s elements

Геморрагические риски чрескожной дилатационной трахеотомии в условиях тромбоцитопении

The objective: to assess the incidence and influence of platelets level on the hemorrhagic complications during percutaneous dilated tracheotomy (PDT) in patients with thrombocytopenia.Subjects and Methods. The study included 85 consecutive patients with varying degrees of thrombocytopenia at the stages of hematopoietic stem cell transplantation. The control group included 56 patients who underwent classical tracheotomy. The study group included 29 patients who underwent PDT (Griggs method). The operations were performed for prolonged artificial pulmonary ventilation. When the platelets level was below 20 × 109/L, platelet concentrate transfusion was performed before the operation.Results. The incidence of hemorrhagic complications in patients with thrombocytopenia during PDT was 13.8% (95% CI 9.13–18.45%). In open tracheotomy, the bleeding rate was 3.8% (95% CI 2.65–4.49%). These results are comparable to the incidence of hemorrhagic complications in patients with normal platelet counts. The influence of the platelet level on the presence of hemorrhagic complications in both groups was not established.Conclusion. Thrombocytopenia is not a contraindication to performing PDT. However, platelet concentrate transfusion should be performed in patients with platelet counts less than 20 × 109/L. An experienced team of anesthesiologists and endoscopists can reduce the incidence of other complications.Цель исследования: оценка частоты геморрагических осложнений при проведении чрескожной дилатационной трахеотомии (ЧДТ) у пациентов с тромбоцитопенией, изучение влияния уровня тромбоцитов на развитие геморрагических осложнений при проведении ЧДТ.Материал и методы. В исследование включено 85 пациентов, находящихся на этапах трансплантации гемопоэтических стволовых клеток и имеющих разную степень тромбоцитопении. Основную группу составили 29 пациентов, которым выполнена ЧДТ (по методике Griggs), контрольную – 56 пациентов с классической трахеотомией. Операции выполняли с целью проведения длительной искусственной вентиляции легких. При уровне тромбоцитов менее 20 × 109/л перед операцией проводили переливание тромбоцитарного концентрата.Результаты. Частота возникновения геморрагических осложнений у пациентов с тромбоцитопенией при выполнении ЧДТ составила 13,8% (95%-ный ДИ 9,13–18,45). При проведении трахеотомии открытым способом частота кровотечений составила 3,8% (95%-ный ДИ 2,65–4,49). Эти результаты сопоставимы с частотой геморрагических осложнений у пациентов с нормальным уровнем тромбоцитов. Не установлено влияния уровня тромбоцитов на развитие геморрагических осложнений в обеих группах.Заключение. Тромбоцитопения любой степени тяжести не является противопоказанием к выполнению ЧДТ при условии переливания терапевтической дозы тромбоцитарного концентрата пациентам с уровнем тромбоцитов менее 20 × 109/л. Привлечение квалифицированной бригады анестезиологов и эндоскопистов позволяет снизить частоту прочих осложнений

Анестезиологическое обеспечение циркулярной резекции трахеи без ее интубации

Introduction. Currently, there is a tendency for a number of post-intubation patients to develop post-tracheostomic cicatricial stenosis of the trachea. This dictates a need for the improvement of surgical and anaesthesiologic approaches to intubation management. Objective: Analysis of the specific parameters of anesthesia for cervical tracheal resection in patients with stenosis of the trachea without its intubation.Subjects and methods. We analyzed 12 cases of circular resection of the trachea due to benign stenosis. The degree of anesthetic risk was as follows: 11 patients – ASA 3, 1 patient – ASA 4. Tracheal stenosis persisted for 14±6 months before it was resected (Me 4, Min 1, Max 67). The length of the resected part of the trachea was 27±3 mm (Me 25, Min 15, Max 40), duration of surgery – 159±9 min (Me 160, Min 65, Max 240). The anesthesia strategy included the insertion of the I-Gel supraglottic airway device with a jet ventilation catheter put through the I-Gel. Temporary stenting of the stenosis zone of the trachea before surgery (if necessary) instead of bougienate was an important component of the anesthesia strategy. Mandatory use of sedation (dexmedetomidine) is suggested before and within 12 hours after surgery.Results. This strategy can be successfully implemented if the minimum diameter of the tracheal stenosis exceeds 7 mm (the jet ventilation catheter is necessary to be applied through this lumen and a fine bronchoscope used to monitor the state of the catheter tip). Preliminary stenting with metal stents was performed in 5 patients. The I-Gel lumen was wide enough to manipulate a flexible endoscope, a catheter guide was inserted for jet ventilation, and then the catheter itself was placed. The use of high-frequency ventilation mask it advisable to ensure adequate gas exchange at all stages of the surgery. Sedation with dexmedetomidine reduced the patient’s discomfort after the surgery due to the fixation of the patient’s head with stitches in a “nodding” position, which reduced anastomosis tension. In all 12 patients, this anesthesia strategy was successful and provided a more favorable environment for surgeons compared to the classical approach with the use of an endotracheal tube. In all patients, anastomosis healed by primary tension with no complications.Conclusion. The use of a supraglottic airway device, dexmedetomidine, and temporary stenting of the stenotic part of the trachea allow the surgeon to avoid tracheal intubation during circular resection and expand the range of anesthesiological tools during tracheal surgery.Введение. В настоящее время имеется отчетливая тенденция к увеличению числа пациентов с постинтубационным, посттрахеостомическим рубцовым стенозом трахеи, что обусловливает необходимость совершенствовать не только хирургические, но и анестезиологические подходы при их устранении.Цель: проанализировать особенности анестезии без интубации трахеи при циркулярной резекции трахеи при ее стенозах в шейном отделе.Материалы и методы. Проанализировано 12 случаев циркулярной резекции шейного отдела трахеи в связи с ее стенозом. Степень анестезиологического риска: 11 больных ‒ ASA 3, 1 ‒ ASA 4. Длительность существования стеноза трахеи до ее резекции ‒ 14 ± 6 мес. (Me 4; Min 1; Max 67), протяженность резецированного участка трахеи ‒ 27 ± 3 мм (Me 25; Min 15; Max 40), продолжительность операций ‒ 159 ± 9 мин (Me = 160, Min = 65, Max = 240). Тактика анестезии предполагала замену интубации трахеи установкой надгортанного воздуховода I-Gel с проведением через него катетера для струйной высокочастотной вентиляции легких (ВЧ ИВЛ). Важными составляющими подхода являлись стентирование зоны стеноза (при необходимости) вместо ее бужирования перед операцией, а также обязательное использование седации (дексмедетомидин) при выполнении инвазивных процедур непосредственно перед операцией, а также в течение 12 ч после нее.Результаты. Успешная реализация подхода возможна при минимальном диаметре стеноза трахеи 7 мм (из расчета возможности проведения сквозь этот просвет как катетера для ВЧ ИВЛ, так и тонкого бронхоскопа для контроля стояния кончика катетера). Предварительное стентирование трахеи металлическими стентами выполнено 5 пациентам. Через просвет I-Gel было достаточно легко манипулировать гибким эндоскопом, заводить проводник для катетера для струйной вентиляции, а затем и сам катетер. Применение ВЧ ИВЛ позволяло обеспечить адекватный газообмен на всех этапах операции. Седация дексмедетомидином уменьшала чувство дискомфорта после операции из-за фиксации головы больного швами в «кивательном» положении и уменьшала вероятность натяжения анастомоза. Менять тактику анестезии не потребовалось ни в одном из 12 случаев. Использованный подход обеспечил более благоприятные условия для оперирования по сравнению с классическим подходом, предполагающим использование эндотрахеальной трубки. Во всех случаях анастомоз заживал первичным натяжением, без осложнений.Вывод. Использование современных надгортанных воздуховодов, дексмедетомидина и стентирования суженного участка трахеи позволяет обойтись без интубации трахеи при ее циркулярной резекции и расширяет возможности анестезиологического обеспечения хирургических вмешательств на трахее.

Millaisia tavoitteita iäkäs kotihoidon tai ympärivuorokautisen hoidon asiakas asettaa hoidolleen?

Tässä tutkimuksessa selvitettiin kotihoidon ja ympärivuorokautisen hoidon asiakkaiden tavoitteita omalle hoidolleen. Lisäksi selvitettiin, miten tavoitteiden määrä oli yhteydessä asiakkaan kognitiiviseen suoriutumiseen. Vastaukset tavoitteisiin saatiin osana asiakkaan RAI-arviointia. Tutkimusaineistoon kuului 1 101 kotihoidon lomakkeella arvioitua asiakasta ja 509 ympärivuorokautisen hoidon lomakkeella arvioitua asiakasta. Ympärivuorokautisen hoidon asiakkaat olivat arkitoiminnoista suoriutumisen (ADL) ja kognition (CPS) perusteella toimintakyvyltään keskimäärin selkeästi heikompia kuin kotihoidon asiakkaat. Ympärivuorokautisen hoidon lomakkeella arvioiduista asiakkaista 31 prosenttia ei maininnut yhtäkään tavoitetta. Kotihoidon lomakkeella arvioiduilla asiakkailla vastaava osuus oli 15 prosenttia. Ympärivuorokautisen hoidon asiakkailla kuntoon (15 %) ja mielihyvää tuoviin asioihin (13 %) liittyvät tavoitteet olivat yleisimpiä. Kotihoidon asiakkailla arkiaskareiden sujuminen (24 %), kunnon paraneminen tai ylläpitäminen (22 %) ja asumisjärjestelyt (19 %) olivat muita tavoitteita yleisempiä. Vastausten määrä laski voimakkaasti kognition heikentyessä, mutta kaikilla kognition tasoilla oli tavoitteita. Iäkkäät asiakkaat asettivat hoidolleen konkreettisia tavoitteita, jos niitä tiedusteltiin systemaattisesti

General approach to structures and models building of IoT-based industrial systems

General approach to structures and models building of IoT-based industrial systems / Yu. P. Kondratenko, O. V. Kozlov, O. V. Korobko, O. S. Gerasin, A. M. Topalov // Internet of Things for Industry and Human Application. In Vol. 1–3. Vol. 3. Assessment and Implementation / V. S. Kharchenko (ed.). – Kharkiv : National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, 2019. – P. 740–771.Three-volume book contains theoretical materials for lectures and training modules developed in frameworks of project “Internet of Things: Emerging Curriculum for Industry and Human Applications /ALIOT” (Project Number: 573818-EPP-1-2016-1-UK-EPPKA2-CBHE-JP, 2016-2019) funded by EU Program ERASMUS+. Volume 3 describes techniques and tools for creation, assessment and implementation of Internet of Things (IoT) in different industry and human domains. The book consists of 6 parts for corresponding training courses: IoT for smart energy grid(sections 32-35), IoT for smart buildings and cities (sections 36-39), IoT for intelligent transportation systems (sections 40-43), IoT for healthcare systems (sections 44-47), IoT for ecology, safety and security monitoring systems (sections 48-51), IoT for industrial systems (sections 52-56). The book prepared by Ukrainian university teams with support of EU academic colleagues of the ALIOT consortium. The book is intended for MSc and PhD students studying IoT technologies, software and computer engineering and science, cyber security. It could be useful for lecturers of universities and training centers, researchers and developers of IoT systems

Підвищення ефективності датчика вихрових струмів, що вимірює товщину термостійкої металевої плівки лопатей турбіни під час її осадження у вакуумі

The article analyzes the design features and general modeling of an eddy current sensor for measuring thickness of a metal film. The main tasks of the work are formulated to improve the accuracy and efficiency of the eddy current sensor based on the analysis of different solutions in the turbine industry. The purpose of the research is to study the peculiarities of the sensitive element (coil) of the eddy current sensor measuring the thickness of the heat-resistant metal film of the turbine blades in a vacuum chamber, followed by computer simulation of its functioning to identify the optimal parameters of the oscillatory circuit. The set goal is achieved by solving the following problems. Firstly, a constructive implementation of the eddy current sensor of the measuring transducer for working in a vacuum chamber at a temperature of 300°C is proposed. Secondly, the calculation of the sensitive element of the sensor (inductance coil) is performed for operation at elevated temperatures. Thirdly, corrections for the intrinsic and mutual inductance of the turns, as well as the inductance correction from temperature are studied in detail and taken into account when calculating the inductance. Finally, computer simulation of the developed measuring transducer is performed based on the oscillatory circuit and the quality factor conception of the simulation models. The most significant important results of the work are the following: a) the proposed methodology makes it possible to develop an optimal sensitive element for operation in vacuum and at elevated temperatures, and b) the simulation model helps to determine the best electrical parameters of the measuring transducer elements. The significance of the obtained results lies in the possibility of improving the accuracy and, accordingly, the efficiency of measuring the thickness of the heat-resistant metal film of the turbine blades.У статті аналізуються конструктивні особливості та загальне моделювання вихрострумового датчика для вимірювання товщини металевої плівки. Сформульовані основні завдання роботи щодо підвищення точності та ефективності вихрострумового датчика на основі аналізу різних рішень у турбобудуванні. Мета дослідження — вивчення особливостей роботи чутливого елемента (котушки) вихрострумового датчика вимірювання товщини плівки жароміцного металу лопаток турбіни у вакуумній камері з подальшим комп'ютерним моделюванням його функціонування для виявлення оптимальних параметрів коливального контуру. Поставлена мета досягається вирішенням наступних завдань. По-перше, запропоновано конструктивну реалізацію вихрострумового датчика вимірювального перетворювача для роботи у вакуумній камері при температурі 300°С. По-друге, виконаний розрахунок чутливого елемента датчика (котушки індуктивності) для роботи за підвищених температур. По-третє, при розрахунку індуктивності докладно вивчені та враховані поправки на власну та взаємну індуктивності витків, а також виправлення індуктивності від температури. На останок, проведено комп'ютерне моделювання розробленого вимірювального перетворювача, виконаного на основі коливального контуру, та визначено добротність імітаційних моделей. Найбільш значущі важливі результати роботи полягають у наступному: а) запропонована методика дозволяє розробити оптимальний чутливий елемент для роботи у вакуумі та при підвищених температурах, та б) імітаційна модель дозволяє визначити найкращі електричні параметри елементів вимірювального перетворювача. Значимість отриманих результатів полягає у можливості підвищення точності та, відповідно, оперативності вимірювання товщини термостійкої металевої плівки лопаток турбіни

Training 1 Main stages of industrial iot-based system development

Training 1 Main stages of industrial iot-based system development / Yu. P. Kondratenko, G. V. Kondratenko, O. V. Kozlov, A. M. Topalov, O. S. Gerasin // Internet of Things for Industrial Systems / Yu. P. Kondratenko, V. S. Kharchenko (еds.). – Kharkiv : Petro Mohyla Black Sea National University : Zaporizhzhia National Technical University : National Aerospace University “Kharkiv Аviation Іnstitute”, 2019. – P. 7–83.The materials of the training part of the study course ITM6 “IoT for industrial systems”, developed in the framework of the ERASMUS+ ALIOT project “Internet of Things: Emerging Curriculum for Industry and Human Applications” (573818-EPP-12016-1-UK-EPPKA2-CBHE-JP). The structure of work on verification of residual knowledge in the discipline, the corresponding training material, examples of tasks and criteria of evaluation are given. In the learning process, the theoretical aspects of IoT for industrial systems are presented. The structures, models and technologies for development of industrial IoT-based systems, advanced techniques and means for design, modernization and implementation of industrial IoT-based systems, application of IoT technologies in engineering, and development and hardware optimization of control units for IoT devices in industry systems are examined. It is intended for engineers, developers and scientists engaged in the IoT for industrial systems, for postgraduate students of universities studying in area of IoT-based systems, as well as for lecturers of relevant courses. Ref. – 117 items, figures – 106, tables – 7

Complex of tasks for monitoring and automatic control of mobile robots for vertical movement = Комплекс задач мониторинга и автоматического управления мобильными роботами для вертикального перемещения

Kozlov, O. V. Complex of tasks for monitoring and automatic control of mobile robots for vertical movement / O. V. Kozlov, O. S. Gerasin, G. V. Kondratenko // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2017. – № 2(8). – P. 77–87.There have been analyzed and formalized the tasks of monitoring and automatic control of mobile robots (MR) for their movement and execution of various types of technological operations on inclined and vertical ferromagnetic surfaces. Generalized structure of a mobile robotic complex is shown with consideration to its main subsystems. The paper presents critical analysis of the current state of the problem of development of universal structures of MRs for the various types of technological operations and elaboration of computerized systems for monitoring and control of MR movement. In particular, there is provided a review of wheeled, walking and tracked MRs with pneumatic, vacuum-propeller, magnetic and magnetically operated clamping devices to grip vertical and ceiling surfaces. The constructive features of the crawler MR with a magnetic clamping device capable of moving along inclined ferromagnetic surfaces are considered. The basic technical parameters of the MR are shown for the further synthesis of computerized monitoring and automatic control systems. Formalization of monitoring and control of the MR positioning at the processing of large ferromagnetic surfaces is considered from the point of view of the control theory = В работе проведен анализ и формализация комплекса задач мониторинга и автоматического управления мобильными роботами (МР) для перемещения и выполнения различных технологических операций на наклонных и вертикальных ферромагнитных поверхностях большой площади. Определены основные управляемые координаты гусеничного МР с магнитными прижимными устройствами для дальнейшего синтеза компьютеризированной системы мониторинга и автоматического управления

Автоматизація процесів моніторингу та керування мобільним роботом для обробки похилих поверхонь великої площі

Automation of the monitoring and control processes of a mobile robot for processing of large inclined surfaces = Автоматизація процесів моніторингу та керування мобільним роботом для обробки похилих поверхонь великої площі / O. V. Kozlov, O. S. Gerasin, Yu. P. Kondratenko, V. O. Kushnir // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2018. – № 1 (9). – P. 59–67.The article renders special features of the design of a tracked mobile robot (MR) for moving over inclined ferromagnetic surfaces while performing specified technological operations. There is conducted a synthesis of the functional structure and selective technological parameters (such as control coordinates) of the computerized monitoring and control system (CMCS) intended for use with this MR. Application of the CMCS with the proposed functional structure allows substantially increasing the accuracy of the MR monitoring and control, which in turn provides for a considerable enhancement in the quality and economic efficiency of the operations on processing of large ferromagnetic surfaces.В статті розглянуто особливості конструктивної побудови гусеничного мобільного робота (МР) для переміщення по похилих феромагнітних поверхнях з одночасним виконанням заданих технологічних операцій. Здійснено синтез функціональної структури та селективних технологічних параметрів (як керованих координат) комп’ютеризованої системи моніторингу і керування (КСМК) даним мобільним роботом. Застосування КСМК із запропонованою функціональною структурою дає змогу значно підвищити точність процесів моніторингу і керування МР, що, в свою чергу, дозволяє суттєво підвищити якість та економічну ефективність виконуваних операцій обробки феромагнітних поверхонь великої площі

Anesthesia for resection of the trachea without its intubation

Introduction. Currently, there is a tendency for a number of post-intubation patients to develop post-tracheostomic cicatricial stenosis of the trachea. This dictates a need for the improvement of surgical and anaesthesiologic approaches to intubation management. Objective: Analysis of the specific parameters of anesthesia for cervical tracheal resection in patients with stenosis of the trachea without its intubation.Subjects and methods. We analyzed 12 cases of circular resection of the trachea due to benign stenosis. The degree of anesthetic risk was as follows: 11 patients – ASA 3, 1 patient – ASA 4. Tracheal stenosis persisted for 14±6 months before it was resected (Me 4, Min 1, Max 67). The length of the resected part of the trachea was 27±3 mm (Me 25, Min 15, Max 40), duration of surgery – 159±9 min (Me 160, Min 65, Max 240). The anesthesia strategy included the insertion of the I-Gel supraglottic airway device with a jet ventilation catheter put through the I-Gel. Temporary stenting of the stenosis zone of the trachea before surgery (if necessary) instead of bougienate was an important component of the anesthesia strategy. Mandatory use of sedation (dexmedetomidine) is suggested before and within 12 hours after surgery.Results. This strategy can be successfully implemented if the minimum diameter of the tracheal stenosis exceeds 7 mm (the jet ventilation catheter is necessary to be applied through this lumen and a fine bronchoscope used to monitor the state of the catheter tip). Preliminary stenting with metal stents was performed in 5 patients. The I-Gel lumen was wide enough to manipulate a flexible endoscope, a catheter guide was inserted for jet ventilation, and then the catheter itself was placed. The use of high-frequency ventilation mask it advisable to ensure adequate gas exchange at all stages of the surgery. Sedation with dexmedetomidine reduced the patient’s discomfort after the surgery due to the fixation of the patient’s head with stitches in a “nodding” position, which reduced anastomosis tension. In all 12 patients, this anesthesia strategy was successful and provided a more favorable environment for surgeons compared to the classical approach with the use of an endotracheal tube. In all patients, anastomosis healed by primary tension with no complications.Conclusion. The use of a supraglottic airway device, dexmedetomidine, and temporary stenting of the stenotic part of the trachea allow the surgeon to avoid tracheal intubation during circular resection and expand the range of anesthesiological tools during tracheal surgery