Шагопед
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к медицинской кибернетике и может быть использовано для ходьбы и перенесения тяжести с использованием усилия мышц ног и рук. Цель изобретения - повышение усилий мышц рук для перемещения ног при сохранении подвижности позвоночника, а также повышение надежности функционирования. Устройство выполнено в виде шарнирно соединенных опорных стоек 5. 6 седла 7, ремней , валов 13 и барабана 32 с тросом,закрепленного на опорной стойке 5. механизма регулирования подвижности коленного сустава в виде пары колес с храповым зубчатым зацеплением, кинематически связанным с подвижной опорой 25, при этом одна стойка 25 выполнена с возможностью перемещения . 1 з.п. ф-лы, 16 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gg>q А 63 В 25/00
ГосудАРст BE нное пАтГ нтное
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,:00
О й
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775458/14 (22),27,12.89 ,(46) 15,05.93. Бюл. N. 18 (71) Институт кибернетики им. В.М.ГлушкоВа (72) Е,А.Осадчий (56) Авторское свидетельство СССР
N. 1669108, кл, А 63 В 25/10, 1988, (54) ШАГОПЕД (57) Изобретение относится к медицинской кибернетике и может быть использовано для ходьбы и перенесения тяжести с использованием усилия мышц ног и рук. Цель изо„„БЦ „„1814911 А1 бретения — повышение усилий мышц рукдля перемещения ног при сохранении подвижности позвоночника, а также повышение надежности функционирования. Устройство выполнено в виде шарнирно соединенных опорных стоек 5, б седла 7, ремней, валов 13 и барабана 32 с тросом, закрепленного на опорной стойке 5. механизма регулирования подвижности коленного сустава в виде пары колес с храповым зубчатым зацеплением, кинематически связанным с подвижной опорой 25, при этом одна стойка
25 выполнена с возможностью перемещения. 1 з.п, ф-лы, 1б ил.
1814911
Изобретение относится к спорту и медицине.
Целью изобретения является обеспечение возможности использования усилий рук для перемещения иог при сохранении подвижности позвоночника, а также повышение надежности функционирования.
На фиг.1 3 изображена конструкция устройства, закрепленного на теле человека, вид спереди, сбоку и сзади соответственно; на фиг.4-6 — кинематическая схема устройства автоматического регулирования подвижности шарнирного соединения; на фиг.7-10 — храповой механизм; íà фиг.11, 12 — элементы крепления шагопеда; на фиг.13 и 14 — опорные стойки с креплением в зоне шарниров коленного сустава; иа фиг.15 и 16 — опорная платформа с элементами крепления к стойкам, Устройство содержит поясной ремень 1 с корпусами редуктора 2 полусферической зубчатой передачи, паховую планку 3 с шарнирами 4, наружные 5 и внутренние 6 верхние опорные стойки каркаса, велосипедное седло 7 с раэьемными ремнями 8. внутренние 9 и наружные 10 широкие опорные стойки, храповой механизм шарнира верхних и нижних стоек, состоящий из зубчатого колеса 11 с осевым отверстием многогранного поперечного профиля 12 и вала 13, располо женного на выступе 14 корпуса нижней опорной стойки на внутренней стороне 15 которого расположены зубчатые колеса 16 с цилиндрическим осевым отверстием 17, механизм автоматического храпового зацепления, состоящий из цилиндрической пружины 18; обжимной валик 19, тоннеля
20, в корпусе шарнира, планки жесткости
21, ремни 22, нижние концы 23 опорных стоек содержат шарнир 24, подвижная часть опорной платформы 25 с шарниром
26, тоннель 27 нижних опорных стоек, гибкие валы 28 с зубчатыми полусферическими шкивами 29, 30, 31 и барабаном 32 с тросом . 33, цилиндрические углубления 34 в подвижной части опорной платформы, в которых расположены стержни 35 с подставкой под каблук 36, пружина 37 с.фиксатором.
Работает устройство следующим образом.
Тело человека подвешивается в тазобедренной области иа седле 7, прикреплен . ное шарнирами 4 в паховой области к верхним участкам стоек 6, а ремнями 8 — к ремня 1, в зоне расположения шарниров стоек 5. Жесткость конструкции обеспечивают паховые планки 3, являющиеся связующим звеном шарниров 4 стоек 5, 6 и планки жесткости 21, 27. Нижние конечности человека фиксируются неподвижно относител ьно опорных стоек 5, 6, 9, 10 поддерживающими ремнями 22, количество которых на каждой конечности должно быть не менее 2. Кроме того, для фиксации верхней части опорных стоек 5, 6, в местах крепления ремней 8, используется поясной ремень 1, На поясном ремне 1, в зоне позвоночника, расположены редукторы 21 с полусферическими шкивами 31 с зубчатым
"0 зацеплением Новикова, которые вместе с гибкими валами 28 и аналогичными шкивами 30, 29 образуют механизм управления подвижностью опорных стоек усилием мышц рук. Неподвижность шарнирного со15 единения обеспечивается, с одной стороны взаимодействием верхних и нижних выступов 14, 15 опорных стоек 5. 10 и 6, 9, а с другой — храповым зацеплением колес 11, . 16, за счет воздействия обжимной вилки 19 на конусную поверхность колеса 11: перемещаемой по тоннелю 20 корпуса шарнира . под действием усилия, передаваемого подвижной частью опорной платформы через шарниры 24 на стойки 9, 10, под действием массы тела и груза. т.к, она опирается в поверхность дорожного покрытия.
Таким образом; в статическом положе- . нии. масса тела человека поддерживается в тазобедренной и паховой областях на пря30 молинейных (адаптированных к боковой поверхности . ног) опорных стойках, представляющих собой выпрямленные вдоль осевой линии в шарнирном соединении двух пар стоек 5, 10, и 6, 9. При этом, 35 остаются ненагруженными из мышц только мышцы спины и живота, которые свои усилия направляют на удержание туловища че- . ловека от опрокидывания относительно тазобедренных (паховых) 4 шарнирных сое40 динений. Если имеется дополнительная опора (костыли), то возможно освобождение и этих мышц, эа счет поддержания в вертикальном положении тела человека на уровне подмышечных впадин.
45 Работа устройства в динамике отличается тем, что перемещение нижних конечностей человека обеспечивается путем перенесения центра тяжести на одну из ног (пару опорных стоек 5. 10 и 6, 9) и освобож50 дении, за счет этого, подвижной части опорной платформы в шарнирах 24, расположенных на стойках 9, 10 другой конечности, т.к. на иее ие воздействуют массы тела и груза. Освобожденная подвижная
55 часть опорной платформы через шарниры
24, под действуем пружин 18, воздействующих через конусную поверхность колеса 11, вилку 19, перемещаемую вдоль тоннеля 20, стойки 9, 10 передвигают их по тоннелям 20 планок жесткости 21, 27, Тем самым, ïî1814911 движная часть платформы отходит от подошвы обуви и освобождает храповое зацепление колес 11, 16. В результате
13 стойки 5, 10, и 6, 9. Таким образом, конечность человека приобретает в коленном суставе требуемую подвижность. В данном случае, под действием усилия мышц руки(от- 10 в водящейся назад) происходит преобразование поступательного движения конечности колесами (шкивами) 29, 30, 31 передается на относительно туловища человека, проворачиваясь в шарнирах 4. Под действием гравитационной составляющей и своей массы нижние опорные стойки будут стремиться
25 человека наклоняется вперед, центр тяжести смещается на выдвинутую конечность, которая под действием усилий мышц ног, шарнира 13, выпрямляется, что характерно для последующей фазы шагового перемещения. При этом, масса тела человека по прежнему поддерживается стойками 5, 10, и 6, 9 опорной ноги, т,к. продолжается фиксация неподвижности шарнирного соединения стоек 5, 10 и 6, 9 опорной конечности.
При дальнейшем перенесении центра тяжести на выдвигаемую ногу и наличии твердой поверхности (дорожного покрытия) под опорной платформой происходит перемещение подвижной части опорной платформы, а значит и шарниров 24. расположенных на стойках 9, 10 к поверхности подошвы обуви и соответственно фиксируется шарнирное соединение со смежными стойками
5,6 на опорной ноге, Дальнейшее обратное перемещение руки в плечевом суставе освобождает натяжение троса на барабан 32, позволяя, тем самым, с помощью мышц но; ги либо туловища распрямить стойки и поменять опорную ногу. В дальнейшем работа устройства не отличается от приведенной. 55 массы тела и груза. В данном случае, шарнирные соединения опорной ноги стопорятся от перемещения в сторону дальнейшего освобождаются шарнирные соединения, сгибания, взаимного смещения стоек 5, 10 и расположенные в области коленного суста- 5 6, 9, храповым механизмом, т.е. зацепленива, т.е. могут взаимно перемещаться на оси ем колес 11, 16. За счет наклона зубьев этих колес остается возможность свободногорасправления в коленном суставе (в сторону совпадения продольных осей стоек 5, 10 и
6, 9). Это расправление может происходить как за счет усилия мышц рук, так и за счет усилия мышц ног, но see равно в последнем через вал 28 во вращательное, которое че- случае, экономия мышечных усилий увелирез редуктор 2 со сферическими зубчатыми чивается при использовании дополнитель15 ных опорных устройств (костылей, поручней барабан 32, В результате наматывается и т.п,). Тем самым усилия мышц опорной трос 33 и стойки 5, 6 перемещаются вверх ноги частично освобождаются от поддержания массы тела и груза, но используется для усиления инерционности движения конеч20 настей. Для быстродействия блокирования храпового механизма, например, в случае сохранить вертикальное положение, сво- его заклинивания или поломки, используетбодно поворачиваясь в шарнире 13, В дан- ся подставка под каблук 36, Для этого, кабном случае, под действием усилия мышц рук лук неопорной ноги должен быть приподнят происходит естественное движение подь- относительно подвижной части опорной ема, сгибания нижней конечности, что ха-: платформы 25. В результате, подставка 36, рактерно при выполнении первой фазы путем упора ее в препятствие, утапливается шагового движения. Одновременно. тело (перемещается) под каблук неопорной ноги.
При этом, стержни 35 сжимают пружину 37
30 и при обратном. движении каблука относительно платформы происходит заклинивалибо инерции движения стоек 9, 10, вокруг ние подставки 36 между платформой и подошвой обуви. Тем самым стойки 9, 10 смещаются вниз и выводят из зацепления
35 храповой механизм. Для обратного включения — достаточно более энергичное подвижной части платформы относительно носка обуви, т,е, освобождение подставки 36 от удержания ее платформой.
40 Формула изобретения
1. Шагопед, содержащий опорные стойки, шарнирно соединенные одним концом с опорой для туловища, а другим — с подошвой для обуви, поясной и поддерживаю45 щие ремни, опорную платформу, механизм фиксации коленного сустава с храповым зубчатым зацеплением, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью обеспечения возможности использования усилий мышц рук для
50 перемещения ног при сохраненной подвижности позвоночника, а также повышения надежности функционирования, в него введены кинематически связанные между собой полусферические зубчатые колеса, валы и барабан с тросом, закрепленным к опорной стойке. а механизм регулирования подвижности коленного сустава, выполнен в виде пары колес с храповым зубчатым зацеплением, кинематически связанным с суставЕ в мамент восприятия конечностьЮ подаижнои опорои, при этом одна стоика
1814911
3 выполнена с возможностью перемещения и связана с опорной платформой, 2, Шагопед по п.1, отличающийся тем, что в подвижной части опорной плат78 формы установлены подставка для каблука, выполненная с возможностью перемещения при помощи пружинных стержней, 181 4911
1814911
Составитель В. Баганов
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Папп
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 1600 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5