Устройство для управления многофункциональным протезом

Устройство для управления многофункциональным протезом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицине, к протезированию и протезостроению. Устройство содержит блок 1 переключения исполнительных механизмов с контактным блоком 16, связанным с блоком 21 коммутации, блок 2 управления исполнительными механизмами и информационный блок 31. За счет выполнения блока 1 переключения в виде двухконтактного выключателя 3, связанного с электроприводом 12 через блок 4 реверса, и блока 2 управления исполнительного механизма в виде второго двухконтактного выключателя 3, соединенного через второй блок 4 реверса с исполнительными механизмами, и элементов связи блоков между собой, а также схемного решения блока 4 реверса устройство позволяет механизировать процесс выбора и исключить ошибки при подключении исполнительного механизма к системе управления, что повышает надежность подключения и эффективность управления протезом. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1475 52

А1 (51)4 А б! F 2/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4270346/28-14 (22) 27.05.87 (46) 30.04.89. Бюл. и 16 (71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (72) В.П.Черньппев, Л. Л.Цымбал, Е.А.Яровой и А.В.Богдан (53) 617. 572 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1333331, кл. А б! F 2/72, 985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПРОТЕЗОМ (57) Изобретение относится к медицине, к протезированию и протезостроению. Устройство содержит блок 1 пе реключення исполнительных механизмов с контактным блоком 16, связан1 ным с блоком 21 коммутации, блок 2 управления исполнительными механизмами и информационный блок 31. За счет выполнения блока переключения в виде двухконтактного выключателя 3, связанного с электроприводом 12 через блок 4 реверса, и блока 2 управления исполнительного механизма в виде второго двухконтактного выключателя 3, соединенного через второй блок

4 реверса с исполнительными механизмами, и элементов связи блоков между собой, а также схемного решения блока 4 реверса, устройство позволяет. механизировать процесс выбора и исключить ошибки при подключении исЮ полнительного механизма к системе управления, что повышает надежность подключения и эффективность управления протезом. 9 пл.

1475652

Изобретение относится к протезированию и протезостроению и может быть использовано в многофункциональных протезах верхних конечностей.

Цель изобретения — обеспечение уп5 равления многофункциональным протезом на короткую культю и вычленение плеча, На фиг.l приведена блок-схема уст- lð ройства; на фиг.2 — схема мостового усилителя мощности; на фиг.3 — вариант выполнения контактного блока; на фиг.4 — вариант схемы формирователя импульса определенной длительности; 15 на фиг.5 — вариант схемы генератора звуковой частоты; на фиг.6 и 7 — варианты выполнения схемы блока реверса шагового двигателя; на фиг.8 и 9— варианты выполнения схемы блока pe, — 20 верса на реле.

Устройство (фиг.!) содержит блок

1 переключения исполнительных механизмов и блок 2 управления ими.Входные каскады блоков 1 и 2 вы- 25 полнены аналогично и включают двухконтактный выключатель 3 на три положения и схему реверса 4.

Схема реверса 4 содержит первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5,, первый 30 вход которого через времязадающую

RC-цепочку 6 соединен с первым контактом выключателя 3, замыкающий контакт котороro соединен с + шиной источника питания 7, второй элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента 5, а второй вход через делитель 9 связан со вторым контактом выключателя 3. Выходы элементов 5 и 40

8 соответственно подключены к R u Sвходам RS-триггера 10, S-вход триггера связан при этом со вторым входом первого элемента 5, а выход триггера

l0 подключен ко входу усилителя мощ- 45 ности 11 (фиг.2). При этом в блоке 1 переключения исполнительных механизмов "+" шина питания усилителя мощности 11, выполненного, например, по мостовой схеме, соединена с первым контактом выключателя 3.

Блок реверса 4 блока 1 переключения исполнительных механизмов соединен с электроприводом с маломощным малогабаритным двигателем 12, на ре«55 дукторе 13 которого закреплена неподвижно изолирующая планка 14 (фиг.3), на которой установлен подпружиненный. контакт 15, связанный с "+" шиной источника питания 7, выполненного, например, в виде батареи аккумуляторов.

Редуктор 13 связан с контактным блоком 16, выполненным в виде отдельных контактных элементов 17, например на текстолите в виде вертикальных полос фольги, каждая из которых свазана с соответствующим каскадом 18 из блока релейных ключей 19, нагрузкой которых являются реле 20 из блока 21 коммутации, контактами 20 которых в блоке 2 управления подключаются соот-. ветствующие исполнительные механизмы 22 из блока 23 исполнительных механизмов. Контактные элементы 17 блока 16 связаны также со входами элемента ИЛИ 24.

Выход элемента ИЛИ 24 связан со входом формирователя 25 длительности импульса, выполненного, например, на элементах ИЛИ-HE (фиг.4). Вьход формирователя 25 подключен к генератору

26 звуковой частоты, выполненному в виде ждущего мультивибратора, например, на микросхемах И-НЕ (фиг.5), нагрузкой которого являются малогабаритный телефонный капсуль 27, например от слухового аппарата, установленный в гильзе надплечья.

Шина питания генератора 26 соединена со вторым контактом выключате- ля 3 блока 1.

В блоке 2 управления исполнительными механизмами усилитель мощности

11 из схемы реверса 4 первым своим выходом связан с общим приводом всех коммутирующих элементов реле 20, посредством которых отдельные исполнительные механизмы 22 блока 23, выполненные в виде электроприводов:

1 (схвата-раскрытия пальцев кисти), 2 (ротации кисти), 3 (сгибания-разгибания кисти), 4 (сгибания-разгибания локтя), 5 (отведения-приведения локтя), 6 (сгибания-разгибания плеча), 7 (отведения-приведения плеча), последовательно подключаются к усителю мощности 11 блока 2, второй выход усилителя мощности 11 соединен с общим проводом исполнительных механизмов 22 блока 23.

Выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

5 и 8 блока 2 подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 28, выход которого связан, со входом ключевого релейного каскада 29, нагрузкой которого является реле 30, коммутирующий элемент кото1475652 рого соединяет "+ шину источника питания 7 с "+" шинами питания всех репейных ключевых каскадов 18 блока !9.

Усилители мошности (фиг,2) построены на транзисторах 32-37 по тра5 диционной схеме.

Элемент 24 ИЛИ, формирователь 25, генератор 26 (фиг.5) звуковой частоты и телефонный капсуль 27 образуют информационный блок 31. Телефонный капсуль 27 подключен к генератору.26 через транзисторный каскад на транзисторах 38 и 39 (фиг.5).

Двухконтактнь»е выключатели.3 (бло ка 1 и блока 2) установлены на теле инвалида по его выбору в любом удобном для управления месте, например, на гильзе плеча или надплечья, под здоровой конечностью, в межлопаточной области спины, на груди, или даже на животе при управлении тягой.

В качестве маломощного малогабаритного двигателя блока 1 переключения, движением редуктора KoToporo осуществляется выбор требуемого исполнительного механизма, может быть использован маломощный шаговый реверсивный двигатель, в этом случае схемы реверса могут быть выполнены, как

30 показано на фиг. 6 и 7, а контактный блок 16 может быть значительно упрощен.

Схема реверса в блоке 1 может быть выполнена на двух реле по схемам, показанным на фиг. 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии когда кон- 40 такты выключателей 3 блоков 1 и 2 (фиг.l) находятся в разомкнутом состоянии, на первых входах элементов

ИСКЛЮЧАЮ!! ЕЕ ИЛИ 5 и 8 — "0" потенциал, на вторых входах элементов 8 — 45

"0" потенциал, следовательно, на выходах элементов 8 — также "0"-.й сигнал, который, поступая на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮ!1!ЕЕ ИЛИ 5, блока 1 и блока 2, устанавливает .на их

50 выходах "0" потенциал. RS-триггеры

10 обоих блоков сохраняют при этом прежнее состояние, усилитель мощности 11 блока 1 отключен от источника питания 7, а в усилителе мощности 11 блока 2 разомкнута диагональ, так как контактные элементы 20 блока 21 разомкнуты. Таким образом электропривод двигателя 12 блока 1 и электроприводы 22 блока 23 не раГ>отают, редукторы двигателей неподвижны.

При воздействии на выключатель 3 блока 1 (слабым нажатием сохранившейся культи или другого органа, либо слабым натяжением тяги ) срабатывает первый контакт выключателя 3 и на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 5 и 8 схемы реверса 4 поступает

l сигнал. 1!а втором входе элеме»»- . та 8 сохраняется "0", тогда на выходе этого элемента устанавливается "1" потенциал, который, поступая на второй вход элемента 5, устанавливает его в "0" состояние. Таким образом, на

Р. входе RS-триггера 10 блока 1 — "0", на S-входе — "1", триггер устанавливается в "1" состояние, которому со ответствует работа диагонали моста на транзисторах 34-36 усилителя 11 мощности (фиг.2), что вызывает движе— ние редуктора 13 двигателя 12 в направлении исходного состояния. Напряжение питания на генератор 26 звуковой частоты при этом »е подано и звуковая индикация отсутствует.

При более сильном воздействии на

BbIKJIt ÷àòåëü 3 блока 1 (либо, более сильном натяжении соот".е г ствующей тяги) срабатывает второй кочт акт выключателя 3, подавая напряже»»пе питания на генератор 26 и "1" сигнал —. на второй вход эл емент а I СКЛРЧАЮИ1ЕЕ ИЛИ

8 схемы реверса 4 блока 1. Состояние элемента ИСКЛЮЧАЮ IEF. ИЛИ 8 изменяется с "1" на "0". На выходе элемента

5 появляется "1", таким образом, на

Š— вход триггера 10 поступает "1" сигнал, на S-вход — "0 сигнал. Триггер 10 устанавливается в "0" состояние, которому соответствует работа транзисторов 32, 33, 37 диагонали моста — усилителя 1 1, что вызывает движение редуктора 13 г противоположном направлении. Редуктор 13 перемещает планку 14 (фиг.2) с контактом

15, передавая поочередно "+" потенциал источника питания 7 к контактным элементам 17 контактного блока 16. Образующиеся при этом импульсы положительной полярности через элемент ИЛИ 24 поступают на вход формирователя 25, который по переднему фронту входного сигнала формирует им- пульс положительной полярности строго определенной длительности. Этот импульс поступает на вход генератора

26, определяя длительно ст» звукового

5 147 сигнала. В телефонном капсуле 27 слышен звуковой сигнал или сигналы, количество которых соответствует числу пройденных редуктором 13 контактных элементов 1 7. Например, при выборе электропривода сгибания-разгибания локтя, инвалид, усльппав четвертый звуковой сигнал, должен прекратить воздействие на выключатель 3 блока 1, при этом редуктор 13 остановится на четвертом контактном элементе 17 и через контакт 15 "+" потенциал от источника питания 7 через делитель будет подан на вход соответствующего четвертого ключевого каскада 18 из блока 19 ° .

Для управления выбранным исполнительным механизмом 22 из блока 23 инвалид воздействует на выключатель 3 блока 2 слабым нажатием (либо слабым натяжением тяги этого выключателя ), для срабатывания первого контакта, сигнал от которого устанавливает RSтриггер 10 блока 2 в "1" состояние, аналогично работе блока 1 выключается диагональ моста — усилителя 11 на транзисторах 34, 35 и 36 и одновременно появляется "1" сигнал на выхо.-. де элемента ИЛИ 28, которым открывается ключевой каскад 29. Через контакт 31 реле 30 "+" источника питания поступает на "+" шины всех релейных каскадов 18 блока 19.

Реле 20 срабатывает лишь в четвертом каскаде 18, на вход которого подан "+" источника питания 7 через контактный элемент 17 и контакт 15 (посредством остановки редуктора 13), подключая своим контактом 20 из блока 21 соответствующий электропривод

22 (в данном примере — электропривод сгибания-разгибания локтя).

Для изменения направления движения исполнительного механизма 22 инвалиду необходимо аналогично блоку 1 увеличить нажатие.на выключатель 3 блока 2 (либо увеличить натяжение тяги этого выключателя), чтобы сработали вторые контакты выключателя 3 ..

Выбор следующего исполнительного механизма начинается со слабого воздействия на выключатель 3 блока 1, при котором редуктор 13 двигателя 2 устанавливается в исходное состояние.

5652

Устройство позволяет повысить надежность подключения исполнительных механизмов и эффективность управления протезом за счет механизации процесса выбора исполнительного механизма, а также повысить функциональность протеза за счет увеличения количества исполнительных механизмов.

Формула изобретения

1. Устройство для управления мно гофункциональным протезом, содержащее блок переключения исполнительных механизмов с контактным блоком; связанным с блоком коммутации, блок управления исполнительными механизмами, информационный блок, включающий генератор и датчик обратной связи, и блок исполнительных механизмов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения управления многофункциональным протезом на короткую культю и вычленение плеча, в нем блок переключения выполнен в виде двухконтактного выключателя, который через блок реверса связан с электроприводом выбора исполнительного механизма, редуктор которого связан с контактным блоком, подключенным через последовательно соединенные элемент ИЛИ и формирователь к генератору информационного блока, а блок управления исполнительными механизмами выполнен в виде второго двухконтактного выключателя, соединенного с вторым блоком реверса, первый выход которого подключен к коммутирующим элементам блока коммутации, второй выход — к исполнительным механизмам, а третий и четвертый выходы связаны через элемент

ИЛИ с релейным ключевым каскадом, контакты которого соединены с блоком коммутации. °

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок реверса его выполнен в виде RC-цепочки, соединенной с первым и вторым элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами RS-триггера, подключенного к усилителю мощности, второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ соединен с делителем напряжения, а выход его — с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮШЕ1 ИЛИ.

Ю ие боиу Контакту!

475652

1475б52

Составитель А.Новиков

Редактор Н. Горват Техред М. Коданич Корректор Н Король

Заказ 2098/8 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101