Устройство для управления протезами нижних конечностей

Устройство для управления протезами нижних конечностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство для управления протезами нижних конечностей относится к протезированию и протезостроению. Устройство содержит протез 1 с тазобедренным шарниром 2, первый тактильный датчик 3, датчик 4 угла перемещения, блок 5 сравнения, блок 6. памяти , формирователь 7 сигнала, привод 8, второй датчик 9 угла перемещения, блок 10 дифференцирования, дешифратор II, цифроаналоговый преобразователь 12, аналогоцифровой преобразователь 13, компаратор 14, второй тактильный датчик 15, модулятор 16, усилитель 17 мощности, переключатель 18 режима. Сущностью устройства является моделирование в блоке 6 памяти характеристики функциональной взаимосвязи суставов опорно-двигательного аппарата. С помощью датчика 9 угла сохранившегося сустава, сигнала о знаке угловой скорости, получаемого с блока 10 дифференцирования , сигнала о знаке моделируемой характеристики , получаемого с помощью компаратора 14, сигнала с дешифратора 11 для распознавания участков характеристики функциорнальной взаимосвязи в блоке 5 сравнения выделяется сигнал рассогласования по отношению к угловым перемещениям в тазобедренном шарнире 2. В результате осуществляется коррекция движения тазобедренного шарнира. 2 ил., 1 табл. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А 61 F 2 62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3860405/28-14 (22) 04.03.85 (46) 30.12.88. Бюл. № 48 (71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (72) А. Н. Ситенко, Л. П. Пасичнык, Е. В. Коновалов и Е. В. Рыбка (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 971311, кл. А 61 F 1/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОТЕЗАМИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ (57) Устройство для управления протезами нижних конечностей относится к протезированию и протезостроению. Устройство со. держит протез 1 с тазобедренным шарниром

2, первый тактильный датчик 3, датчик 4 угла перемещения, блок 5 сравнения, блок 6 памяти, формирователь 7 сигнала, привод 8, второй датчик 9 угла перемещения, блок 10

„„Я0„„1447366 А 1 дифференцирования, дешифратор 11, цифроаналоговый преобразователь 12, аналогоцифровой преобразователь 13, компаратор !

4, второй тактильный датчик 15, модулятор 16, усилитель 17 мощности, переключатель 18 режима. Сущностью устройства является моделирование в блоке 6 памяти характеристики функциональной взаимосвязи суставов опорно-двигательного аппарата.

С помощью датчика 9 угла сохранившегося сустава, сигнала о знаке угловой скорости, получаемого с блока 10 дифференцирования, сигнала о знаке моделируемой характеристики, получаемого с помощью компаратора 14, сигнала с дешифратора l l для распознавания участков характеристики функциорнальной взаимосвязи в блоке 5 сравнения выделяется сигнал рассогласования по отношению к угловым перемещениям в тазобедренном шарнире 2. В результате осуществляется коррекция движения тазобедренного шарнира. 2 ил., 1 табл.

1447366

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в протезострое н и и.

Цель изобретения — приближение ходьбы на протезе к естественной ходьбе человека.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — характеристика функциональной взаимосвязи тазобедренных суставов.

Устройство для управления протезами нижних конечностей содержит протез с тазобедренным шарниром 2, первый тактильный датчик 3, датчик 4 угла перемещения, блок 5 сравнения, блок 6 памяти, формирователь 7 сигнала, привод 8, второй датчик 9 угла перемещения, блок 10 дифференцирования, дешифратор 11, цифроаналоговый преобразователь 12, аналого-цифровой преобразователь 13, компаратор 14, второй тактильный датчик 15, модулятор 16, усилитель 17 мощности, переключатель 18 режима.

Процесс ходьбы с управляемым протезом обеспечивается использованием сигнала об угловом движении в неповрежденном тазобедренном суставе в соответствии с знакомерностью взаимосвязи суставов при нормальной ходьбе по моделируемой характеристике функциональной взаимосвязи (ФВС) в норме и в соответствии с темпом ходьбы инвалида. Сравнивая параметры характеристики ФВС в норме с реальными перемещения в шарнире, формируется сигнал рассогласования, используемый для управления приводом протеза.

Устройство работает следующим образом.

С началом ходьбы непрерывные сигналы с второго датчика 9 угла перемещения тазобедренного сустава здоровой конечности поступают в аналого-цифровой преобразователь 13, где преобразуются в дискретные. Этот же сигнал поступает в блок 10 дифференцирования, предназначенный для определения знака угловой скорости, и в компаратор 14 для определения знака характеристик ФВС. В блоке 10 дифференцирования выделяется производная угловой скорости q>i. В компараторе 14, служащем для определения знака характеристики, формируется положительный или отрицательный сигнал в зависимости от значения cpi.

Сигналы с тактильных датчиков 3 и 15 (Х4, Хз), а также с блока 10 дифференцирования (Х ) и компаратора 14 (Xi) передаются в дешифратор 11, который может быть собран на логических элементах таким образом, что на его выходах в зависимости от входных сигналов появляются сигналы Yi u Yg в комбинациях согласно таблице.

Выходные сигналы с дешифратора 11 соответствуют участку моделируемой характеристики функциональной взаимосвязи в зависимости от сигналов датчиков 3, 15 и 16.

Дискретный сигнал о величине угла q>i в сус5 ка 6 памяти, в котором смоделирована характеристика функциональной взаимосвязи в

Формула изобретения

2 таве здоровой конечности с аналого-цифро.вого преобразователя 13 в виде цифрового кода, а также сигнал с дешифратора 11 об участке характеристики ФВС в виде двухразрядного кода поступают на входы блонорме, выполненного в виде постоянного запоминающего устройства. Информация, заложенная в нем, считывается в виде сигнала цифрового кода. Далее сигнал после преобразования в цифроаналоговом преобразователе 12 в аналоговом виде передается в блок 5 сравнения, выполненный, например, в виде сумматора с инвертором, на второй вход которого поступает сигнал с первого датчика 4 угла перемещения. Разностный непрерывный сигнал с блока 5 сравнения передается в модулятор 16, выполненный, например, в виде частотно-импульсного преобразователя. С выхода модулятора 16 импульсы, частота которых пропорциональна амплитуде входного сигнала, передаются через усилитель 17 мощности на привод 8 в виде исполнительного механизма. Привод 8 обеспечивает заданную скорость перемещения в тазобедренном шарнире 2 протеза 1 при ходьбе. В результате этого первый датчик 4 угла перемещения, установленный в тазобедренном шарнире 2, также приходит в движение и сигнал ср об угловом перемещении тазобедренного шарнира 2 снова передается на вход блока 5 сравнения, на первый вход которого аналогично описанному поступает управляющий сигнал с блока 6 памяти.

В режимах, отличных от ходьбы (посадка, стояние и т. п.), в устройстве предусматривается подача сигналов через блок 5 сравнения на привод 8, приводящий шарнир 2 протеза в крайнее открытое или крайнее закрытое состояние, например, с помощью переключателя 18 режима.

Устройство для управления протезами нижних конечностей, содержащее протез с тазобедренным шарниром, тактильный датчик, датчик угла перемещения, соединенный с входом блока сравнения, блок памяти, формирователь сигнала и привод, отличаюигееся тем, что, с целью приближения ходьбы на протезе к естественной ходьбе человека, в него введены последовательно соединенные второй датчик угла перемещения, блок дифференцирования и дешифратор, выходом подключенный к входу блока памяти, цифроаналоговый преобразователь, входом подключенный к выходу блока памяти, а выходом — к блоку сравнения, аналого-цифровой преобразователь, и компаратор входами подключенные к первому датчику угла перемещения, а выходами соответствен!

447366

Х1 Х Х з Х4 У„Y z Распознаваемый участок кривой а Ь"

Ь с

/11 с Ь!

lf у! а а Ь

Ь а

* — любой сигнал.

Составитель В. Аниськин

Редактор Е. Конча Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 6711/4 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 но к вторым входам блока памяти и дешифратора, второй тактильный датчик, подключенный к третьему входу дешифратора, четвертый вход которого подключен к первому тактильному датчику, а формирователь сигнала содержит последовательно соединенные

1 0 0 0 0

0 0 " 0 0

0 1 " 0 1

1 1 1 0 0 1

1 0 1 " 1 0

1 1 1 1 1 1

4 модулятор и усилитель мощности, выходом подключенный к входу привода, а вход модулятора подключен к выходу блока сравнения, переключатель режима, выходом подключенный к третьему входу блока сравнения.