Аппарат помощи при ходьбе пользователю с нарушением опорно-двигательных функций

Аппарат помощи при ходьбе пользователю с нарушением опорно-двигательных функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к аппаратам помощи при ходьбе пользователю с нарушением опорно-двигательных функций, не имеющему возможности к самостоятельному передвижению, с ограниченной подвижностью или полной неподвижностью нижних конечностей при нормальном функционировании верхних конечностей и верхней части корпуса. Аппарат обеспечивает возможность самостоятельного передвижения человека по ровной и неровной горизонтальной и наклонной опорной поверхности, а также по лестничным маршам и переход через препятствия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен аппарат для передвижения человека с нарушением опорно-двигательных функций, содержащий левую и правую ручные опоры и активный экзоскелетон нижних конечностей, выполненный с возможностью крепления его к ножным конечностям и корпусу тела человека. Ручные опоры снабжены органами управления, обеспечивающими управление приводами звеньев экзоскелетона и коленными тормозами [US 7998096 В1, опубл. 16.08.2011].

В данном устройстве ручные опоры соединены с экзоскелетоном проводными каналами обмена данными. В нем невозможно обеспечить согласованное движение всех приводов, а само оно может обеспечить движение пользователя только в пошаговом режиме и не может обеспечить ходьбу пользователя близкую к естественной. Указанные факторы отрицательно влияют на эргономические характеристики устройства в целом. Кроме того, данное устройство не позволяет обеспечить безопасность пользователя при падении.

Известно устройство содействия движению, содержащее левую и правую ручные опоры и активный экзоскелетон нижних конечностей, выполненный с возможностью крепления его к ножным конечностям и корпусу тела человека и пультом управления режимами, размещенным на кисти пользователя [US 20100094188 А1, опубл. 15.04.2010]. Данное устройство не позволяет осуществлять движение в автоматическом режиме по опорной поверхности с препятствиями с заранее неизвестными параметрами - высотой и длиной, а также по лестницам с заранее неизвестной высотой и глубиной ступеней. Данное устройство также не позволяет обеспечить безопасность пользователя при падении.

Известно устройство помощи при ходьбе, включающее активный экзоскелетон нижних конечностей и две ручные опоры [US 20140005577 А1, опубл. 02.01.2014]. Данное устройство снабжено техническими средствами, позволяющими зафиксировать момент потери равновесия пользователем и управляющими подушками безопасности, позволяющими уменьшить травматизм пользователя при падении. Но данное устройство не способно предотвратить сам факт падения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат помощи при ходьбе человеку с нарушением опорно-двигательных функций по заявке США [US 2013/0245512 А1, опубл. 19.09.2013], содержащий левую и правую ручные опоры и экзоскелет нижних конечностей. Экзоскелетон содержит тазовое звено, левую и правую ножные опоры, каждая из которых в свою очередь содержит бедренное звено, голенное звено и нижнее звено в виде стопы; тазобедренные, коленные и голеностопные шарнирные соединения, предназначенные для соединения между собой соответствующих смежных звеньев аппарата. При этом тазобедренные и коленные шарнирные соединения обеспечивают возможность вращения соответствующих звеньев в сагиттальной плоскости при помощи электродвигателей для каждого шарнирного соединения, работающих от системы питания. Аппарат содержит элементы крепления к частям тела пользователя, установленные на каждом из звеньев, по крайней мере, один датчик угла поворота каждого из шарнирных соединений, обеспечивающий информацию об относительных поворотах звеньев аппарата и датчик угла наклона торса, обеспечивающий информацию о наклоне торса пользователя относительно вертикальной оси, посредством измерения угла наклона в сагиттальной плоскости; по крайней мере, один датчик силы реакции стопы каждой ножной опоры в вертикальном направлении. Передвижение аппарата обеспечивает блок управления аппаратом с пультом задания режимов работы, предназначенный для сбора измеренных сигналов со всех упомянутых выше датчиков и формирования сигналов управления для выполнения движения, выбранного пользователем из набора заранее предопределенных действий с пульта задания режимов работы аппарата.

Аппарат, раскрытый в наиболее близком аналоге, как и в других, перечисленных выше аналогов, не позволяет пользователю осуществлять ходьбу по опорной поверхности, наклонной во фронтальной плоскости, перешагивать через препятствия с заранее неизвестными высотой и длиной и подниматься и спускаться по лестницам с заранее неизвестными высотой и глубиной ступеней.

Кроме того, конструктивные особенности этого, как и других вышеупомянутых аппаратов, не позволяют обеспечить пользователю близкую к естественной и комфортабельную для пользователя походку, так как данных от используемых в этих аппаратах датчиков недостаточно для формирования сигналов управления приводами, учитывающими масс-инерционные характеристики бедер и голеней нижних конечностей и торса и тела пользователя и всех звеньев экзоскелетона.

Кроме того, в данном аппарате невозможно зафиксировать момент потери равновесия пользователем и предотвратить сам факт падения. Не предусмотрены в этом аппарате и технические средства, препятствующие возникновению потертостей кожи пользователя в местах контакта тела пользователя с элементами экзоскелетона и с элементами крепления экзоскелетона к телу пользователя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка аппарата помощи при ходьбе пользователю с нарушением опорно-двигательных функций, позволяющего обеспечить пользователю, близкую к естественной и комфортабельную для пользователя походку.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности пользователя, расширение функциональных возможностей аппарата и улучшение эргономических характеристик аппарата.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного аппарата помощи при ходьбе, содержащего левую и правую ручные опоры и экзоскелет нижних конечностей, содержащий тазовое звено, левую и правую ножные опоры, каждая из которых в свою очередь содержит бедренное звено, голенное звено и нижнее звено в виде стопы, тазобедренные, коленные и голеностопные шарнирные соединения, предназначенные для соединения между собой соответствующих смежных звеньев аппарата, при этом тазобедренные и коленные шарнирные соединения обеспечивают возможность вращения соответствующих звеньев в сагиттальной плоскости, а также аппарат содержит элементы крепления к частям тела пользователя, установленные на каждом из звеньев, датчики угла поворота каждого из шарнирных соединений, обеспечивающий информацию об относительных поворотах звеньев аппарата, датчик угла наклона торса, обеспечивающий информацию о наклоне торса пользователя относительно вертикальной оси, посредством измерения угла наклона в сагиттальной плоскости, по крайней мере, двумя датчиками силы реакции стопы каждой ножной опоры в вертикальном направлении, блок управления аппаратом с пультом задания режимов работы, предназначенный для сбора измеренных сигналов со всех упомянутых выше датчиков и формирования сигналов управления для выполнения движения, выбранного пользователем из набора заранее предопределенных действий с пульта задания режимов работы аппарата и систему питания, в предложенном аппарате помощи при ходьбе, каждое из голеностопных шарнирных соединений выполнено с возможностью вращения стопы вокруг трех осей координат, датчик угла наклона торса выполнен с возможностью измерения угла наклона дополнительно во фронтальной плоскости, датчики силы реакции стопы каждой ножной опоры выполнены с возможностью измерения силы реакции стопы каждой ножной опоры дополнительно в продольном направлении, при этом блок управления аппаратом выполнен с возможностью сбора измеренных сигналов и формирования сигналов управления для выполнения движения на основе полученных данных с датчиков об угле наклона торса во фронтальной плоскости и силе реакции стопы каждой ножной опоры в продольном направлении, а также формирования сигналов управления для выполнения движения с учетом масс-инерционных характеристик бедер и голеней нижних конечностей и торса тела пользователя и всех звеньев экзоскелета.

Покрытия элементов крепления в местах их контакта с телом пользователя выполнены из упругого материала, оказывающего комплексное - фиксирующее, микромассажное и компрессионное воздействие на организм пользователя.

Элементы крепления выполнены в виде камер, заполненных воздухом или жидкостью.

В качестве упругого материала оказывающего комплексное - фиксирующее, микромассажное и компрессионное воздействие на организм пользователя, использован материал, не пропускающий воздух и жидкость.

Аппарат содержит четыре датчика углов поворота шарнирных соединений, соединенные с блоком управления аппаратом.

Датчики углов поворота шарнирных соединений установлены в бедренных звеньях.

Датчик угла наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом, установлен на торсе пользователя.

Аппарат дополнительно содержит датчик угловой скорости наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом.

Датчик угловой скорости наклона торса смонтирован на торсе пользователя и выполнен с возможностью измерения соответствующих параметров в сагиттальной и фронтальных плоскостях.

Аппарат дополнительно содержит датчик углового ускорения наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом.

Датчик углового ускорения наклона торса смонтирован на торсе пользователя и выполнен с возможностью измерения соответствующих параметров в сагиттальной и фронтальных плоскостях.

Каждое из тазобедренных и коленных шарнирных соединений выполнено с возможностью вращения соответствующих звеньев при помощи соответствующих им электродвигателей, управляющие входы которых соединены с блоком управления аппаратом.

Каждый электродвигатель снабжен соответствующим ему датчиком тока, подключенным к блоку управления аппаратом.

Тазобедренные и коленные шарниры выполнены с возможностью регулирования величины ограничения их угла поворота.

Тазобедренные и коленные шарнирные соединения выполнены с возможностью регулирования величины ограничения их угла поворота при помощи программы.

Аппарат дополнительно содержит второй пульт задания режимов работы аппарата.

Первый и второй пульты задания режимов работы аппарата связаны с блоком управления аппаратом и установлены на рукоятке левой и правой ручных опор, соответственно.

Аппарат содержит восемь датчиков силы реакции стопы, соединенных с блоком управления аппаратом.

Первый датчик силы реакции стопы установлен в латеральной части пятки левой стопы, второй датчик силы реакции стопы - в латеральной части носка левой стопы, третий датчик силы реакции стопы - в медиальной части пятки левой стопы, четвертый датчик силы реакции стопы - в медиальной части носка левой стопы, пятый датчик силы реакции стопы - в медиальной части пятки правой стопы, шестой датчик силы реакции стопы - в медиальной части носка правой стопы, седьмой датчик силы реакции стопы - в латеральной части пятки правой стопы, а восьмой датчик силы реакции стопы - в латеральной части носка правой стопы.

Бедренные и голенные звенья выполнены с возможностью регулировки их продольных размеров.

Система питания содержит четыре аккумулятора, обеспечивающие работу электродвигателей, причем два из них установлены в корпусах левого и правого бедренных звеньев, а остальные два - в левой и правой ручных опорах.

Аппарат содержит блок управления подушкой безопасности, связанный с блоком управления аппаратом.

Блок управления подушкой безопасности содержит элементы подушки безопасности, выполненные из газонепроницаемого материала.

Элементы подушки безопасности выполнены в виде «жилета», расположенного на торсе пользователя и связанного с ним «воротника-капюшона», и «пояса-юбки-колокола», расположенного на тазовом звене вокруг туловища пользователя, при этом элементы жилет и воротник-капюшон выполнены с возможностью обеспечивать защиту верхней части туловища пользователя при заполнении воздухом, а элемент «юбка-колокол» выполнена с возможностью в развернутом состоянии обеспечивать защиту нижней части туловища пользователя и дополнительную опору в случае потери равновесия пользователем.

Аппарат содержит систему определения профиля препятствий и опорной поверхности в сагиттальной плоскости по курсу движения аппарата, состоящую из первого и второго блоков сбора данных о дальности до препятствий, соединенных с блоком управления аппаратом.

Первый блок сбора данных о дальности до препятствий содержит первый и второй блоки определения дальности до препятствий, а второй блок определения дальности до препятствий - третий и четвертый блоки определения дальности до препятствий, соединенные с выходами соответствующих блоков сбора данных о дальности до препятствий.

Первый блок определения дальности до препятствий содержит первый коммутатор, соединенный с первой линейкой дальномеров, а второй блок определения дальности до препятствий содержит второй коммутатор, соединенный со второй линейкой дальномеров, при этом каждая из линеек дальномеров содержит, по меньшей мере, два оптических датчика определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата.

Третий блок определения дальности до препятствий содержит третий коммутатор, соединенный с третьей линейкой дальномеров, а четвертый блок определения дальности до препятствий содержит четвертый коммутатор, соединенный с четвертой линейкой дальномеров, при этом каждая из линеек содержит, по меньшей мере, два оптических датчика определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата.

Первый блок сбора данных о дальности до препятствий содержит пятый и шестой блоки определения дальности до препятствий, а второй блок сбора данных о дальности до препятствий - седьмой и восьмой блоки определения дальности до препятствий, соединенные с выходами соответствующих блоков сбора данных о дальности до препятствий.

Пятый блок определения дальности до препятствий содержит пятый коммутатор, соединенный с параллельно расположенными пятой, шестой и седьмой линейками дальномеров, а шестой блок определения дальности до препятствий содержит шестой коммутатор, соединенный с параллельно расположенными восьмой, девятой и десятой линейками дальномеров, при этом каждая из линеек содержит, по меньшей мере, два оптических датчика определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата.

Седьмой блок определения дальности до препятствий содержит седьмой коммутатор, соединенный с параллельно расположенными одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой линейками дальномеров, а восьмой блок определения дальности до препятствий содержит восьмой коммутатор, соединенный с параллельно расположенными четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой линейками дальномеров, при этом каждая из линеек дальномеров содержит, по меньшей мере, два оптических датчика определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата.

Оптические оси датчиков определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата в каждой линейке дальномеров лежат в одной плоскости, проходящей через продольную ось датчиков определения расстояния до препятствий и параллельны друг другу.

Оптические оси датчиков определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата первой, второй, третьей, четвертой, шестой, девятой, двенадцатой и пятнадцатой линеек дальномеров перпендикулярны продольным осям соответствующих линеек дальномеров.

Оптические оси датчиков определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата пятой, восьмой, одиннадцатой и четырнадцатой линеек дальномеров лежат под острым углом к продольным осям соответствующих линеек дальномеров.

Оптические оси датчиков определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата седьмой, десятой, тринадцатой и шестнадцатой линеек дальномеров лежат под тупым углом к продольным осям соответствующих линеек дальномеров.

Первый и второй блоки определения дальности до препятствий смонтированы на левом голенном звене и откидном кронштейне левого голенного звена, соответственно, и выполнены с возможностью обзора пространства по курсу движения аппарата в сагиттальной плоскости.

Третий и четвертый блоки определения дальности до препятствий смонтированы на правом голенном звене и откидном кронштейне правого голенного звена, соответственно, выполнены с возможностью обзора пространства по курсу движения аппарата в сагиттальной плоскости.

Пятый и шестой блоки определения дальности до препятствий смонтированы на левом голенном звене и откидном кронштейне левого голенного звена, соответственно, и выполнены с возможностью обзора пространства по курсу движения аппарата в сагиттальной плоскости.

Седьмой и восьмой блоки определения дальности до препятствий смонтированы на правом голенном звене и откидном кронштейне правого голенного звена, соответственно, и выполнены с возможностью обзора пространства по курсу движения аппарата в сагиттальной плоскости.

Откидные кронштейны, выполнены в виде планок, один конец которых шарнирно смонтирован в верхних частях соответствующих голенных звеньев.

Откидные кронштейны выполнены с возможностью поворота в сагиттальной плоскости относительно соответствующих голенных звеньев, по крайней мере, на 90°.

Блок управления аппаратом выполнен с возможностью сбора измеренных сигналов, а при формировании сигналов управления для выполнения движения, выбранного пользователем из набора заранее предопределенных действий с первого и второго пультов задания режимов работы аппарата дополнительно использованы данные с датчиков угловой скорости наклона торса в сагиттальной и фронтальных плоскостях, углового ускорения наклона торса в сагиттальной и фронтальных плоскостях, тока в электродвигателях и определения расстояния до препятствий в сагиттальной плоскости ножных опор по курсу движения аппарата.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - общий вид аппарата помощи при ходьбе, прикрепленного к пользователю.

Фиг. 2 - кинематическая схема данного аппарата.

На фиг. 3 - схема режимов работы аппарата и указаны номера элементов управления - кнопок, обеспечивающих переходы из одного режима в другой.

Фиг. 4 - функциональная схема блока управления аппаратом, выполненная в виде бортовой вычислительной сети с подключенными к ней элементами.

Фиг. 5 и 6 - функциональные схемы первого и второго блоков сбора данных об углах поворота шарнирных соединений, соответственно.

Фиг. 7 и 8 - функциональные схемы первого и второго блоков сбора данных о силах реакции стопы в ножных опорах, соответственно.

Фиг. 9 - функциональная схема блока сбора данных о наклоне торса.

Фиг. 10 и 11 - функциональные схемы первого и второго блоков сбора данных о токах электродвигателей, соответственно.

Фиг. 12 - функциональная схема блока управления подушкой безопасности.

Фиг. 13 - внешний вид пользователя со сработавшей подушкой безопасности.

Фиг 14 и 15 - функциональные схемы первого и второго блоков задания режимов, включающих первый и второй пульты задания режимов, соответственно.

Фиг. 16 и 17 - размещение элементов управления и индикации первого пульта задания режимов на рукоятке левой ручной опоры.

Фиг. 18 и 19 - размещение элементов управления и индикации второго пульта задания режимов на рукоятке правой ручной опоры.

Фиг. 20-23 - функциональные схемы первого, второго, третьего и четвертого блоков определения дальности, соответственно.

Фиг. 24 - функциональная схема первого блока сбора данных о дальности до препятствий, содержащие первый и второй блоки определения дальности.

Фиг. 25 - функциональная схема второго блока сбора данных о дальности до препятствий, содержащие третий и четвертый блоки определения дальности.

Фиг. 26 - размещение первого и второго блоков определения дальности до препятствий на левом голенном звене экзоскелетона.

Фиг. 27 - размещение третьего и четвертого блоков определения дальности до препятствий на правом голенном звене экзоскелетона.

Фиг. 28 - функциональные схемы первого блока сбора данных о дальности до препятствий, содержащие пятый и шестой блоки определения дальности.

Фиг. 29 - размещение пятого и шестого блоков определения дальности до препятствий на левом голенном звене экзоскелетона.

Фиг. 30-33 - размещение пятой, шестой и седьмой линеек дальномеров на левом голенном звене.

Фиг. 34-37 - размещение восьмой, девятой и десятой линеек дальномеров на откидном кронштейне левого голенного звена.

Фиг. 38 - функциональная схема первого блока сбора данных о дальности до препятствий, содержащие пятый и шестой блоки определения дальности.

Фиг. 39 - размещение седьмого и восьмого блоков определения дальности до препятствий на левом голенном звене экзоскелетона.

Фиг. 40-43 - размещение одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой линеек дальномеров на правом голенном звене.

Фиг. 44-47 - размещение четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой линеек дальномеров на откидном кронштейне правого голенного звена.

На фиг. 48 и 49 - конструктивные особенности выполнения левого и правого бедренных звеньев, соответственно.

На фиг. 1-49 обозначены: 1, 2 - левая и правая ручные опоры, соответственно; 3 - тазовое звено; 4, 5 - левое и правое бедренные звенья, соответственно; 6, 7 - левое и правое голенные звенья, соответственно; 8, 9 - левая и правая стопы, соответственно; 10, 11 - левый и правый тазобедренные шарнирные соединения, соответственно; 12, 13 - левый и правый коленные шарнирные соединения, соответственно; 14, 15 - первая и вторая, платформы бедренных звенев; 18, 19, 20, 21 - первый, второй, третий и четвертый электродвигатели, соответственно; 22, 23, 24, 25 - первая, вторая, третья и четвертая ременные передачи, соответственно; 26, 27, 28, 29 - первый, второй, третий и четвертый механизмы передачи движения, соответственно; 30 - подшипник шарико-винтовой передачи; 34, 35, 36, 37 - первая, вторая, третья и четвертая шарико-винтовые передачи, соответственно; 38 - винт шарико-винтовых передач; 42 - гайка шарико-винтовых передач; 46 - каретка шарико-винтовой передачи; 50, 51 - первая и вторая направляющие; 55 - шатуны; 59 - кривошипы; 63 -подшипники соответствующих шарнирных соединений; 68, 69 - левый и правый голеностопные шарнирные соединения, соответственно; 70, 71 - корпусы левого и правого бедренных звеньев, соответственно; 72, 73, 74, 75 - первый, второй, третий и четвертый датчики углов поворота соответствующих шарнирных соединений, соответственно; 76 - прорезь бедренных звеньев; 78, 79 - третий и четвертый канал обмена данными, соответственно; 80, 81, 82, 83 - первый, второй, третий и четвертый датчики силы реакции стопы соответствующей ножной опоры, соответственно; 84, 85, 86, 87 - пятый, шестой, седьмой и восьмой датчики силы реакции стопы соответствующей ножной опоры, соответственно; 88 - таз человека; 89 - торс человека; 90, 91 - левое и правое плечо, соответственно; 92, 93 - левое и правое предплечье, соответственно; 94 и 95 - кисть левой и, соответственно, правой руки; 96, 97 - элементы крепления бедренных и голенных звеньев, соответственно; 100, 102 - элементы крепления тазового звена и ручных опор, соответственно; 103 - блок элементов подушки безопасности; 104 - элемент подушки безопасности «пояс-юбка-«колокол»; 105 - элемент подушки безопасности жилет; 106 - элемент подушки безопасности «воротник-капюшон»; 107 - датчик угла наклона торса; 108 - датчик угловой скорости наклона торса; 109 - датчик углового ускорения наклона торса; 110, 111, 112,113 -первый, второй, третий и четвертый датчики тока соответствующих электродвигателей, соответственно; 123, 124, 125, 126 - первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, соответственно; 127, 128, 129, 130 - первая, вторая, третья и четвертая линейки дальномеров, соответственно; 127.1, 127.2-127.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий первой линейки дальномеров; 128.1, 128.2-128.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий второй линейки дальномеров; 129.1, 129.2-129.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий третьей линейки дальномеров; 130.1, 130.2-130.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий четвертой линейки дальномеров; 131 - блок управления; 132 - первая часть блока управления; 133 - вторая часть блока управления; 134 - третья часть блока управления; 135 - головной контроллер; 136 - контроллер первого блока задания режимов; 137 - контроллер второго блока задания режимов; 138, 139 - первый и второй беспроводные каналы обмена данными, соответственно; 140, 141,142, 143 - первый, второй, третий и четвертый приемопередатчики, соответственно; 144 и 145 - контроллер первого и, соответственно, контроллер второго пультов задания режимов; 146 - контроллер блока управления подушкой безопасности пользователя; 147 - исполнительный механизм системы безопасности; 148, 149, 150, 151 - первый, второй, третий и четвертый блоки определения дальности, соответственно; 152 и 153 - первый и второй контроллеры системы определения профиля препятствия и опорной поверхности; 154 - контроллер блока сбора данных о наклоне торса пользователя; 155, 156 - контроллеры датчиков силы реакции левой и правой стоп, соответственно; 157 - первый контроллер датчиков углов поворота левых тазобедренного и коленного шарнирных соединений, соответственно; 158 - второй контроллер датчиков углов поворота правых тазобедренного и коленного шарнирных соединений, соответственно; 159 - первый контроллер управления электродвигателями; 160 - второй контроллер управления электродвигателями; 161 - контроллер первого блока сбора данных о токах в электродвигателях; 162 - контроллер второго блоков сбора данных о токах в электродвигателях; 163 - общая шина; 164 - первая кнопка «STOP»; 165 - кнопка «СТОЯТЬ ВЕРТИКАЛЬНО С ВЫПРЯМЛЕННЫМИ НОГАМИ»; 166 - кнопка «ИДТИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ»; 167 - кнопка «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВВЕРХ»; 168 - кнопка «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВНИЗ»; 169 - кнопка «ИДТИ ЧЕРЕЗ ПРЕПЯТСТВИЕ»; 170 - кнопка «СЕСТЬ НА ОПОРУ; 171 - кнопка «ВСТАТЬ ВЕРТИКАЛЬНО ИЗ ПОЛОЖЕНИЯ «СИДЯ НА ОПОРЕ»; 172 - первый элемент индикации «STOP»; 173 - элемент индикации «СТОЯТЬ ВЕРТИКАЛЬНО С ВЫПРЯМЛЕННЫМИ НОГАМИ»; 174 - элемент индикации «ИДТИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ»; 175 - элемент индикации «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВВЕРХ»; 176 - элемент индикации «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВНИЗ»; 177 - элемент индикации «ИДТИ ЧЕРЕЗ ПРЕПЯТСТВИЕ»; 178 - элемент индикации «СЕСТЬ НА ОПОРУ»; 179 элемент индикации «ВСТАТЬ ВЕРТИКАЛЬНО ИЗ ПОЛОЖЕНИЯ «СИДЯ НА ОПОРЕ»; 182 - миниатюрный пиропатрон; 183 - клапан; 203 - кнопка «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВВЕРХ»; 204 - элемент индикации «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВВЕРХ»; 205 - кнопка «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВНИЗ»; 206 - элемент индикации «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВНИЗ»; 207 - режим «STOP»; 208 - режим «СТОЯТЬ ВЕРТИКАЛЬНО С ВЫПРЯМЛЕННЫМИ НОГАМИ»; 209 - режим «ИДТИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ»; 210 - режим «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВВЕРХ»; 211 - режим «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВНИЗ»; 212 - режим «ИДТИ ЧЕРЕЗ ПРЕПЯТСТВИЕ»; 213 - режим «СИДЕТЬ НА ОПОРЕ»; 214 - вторая кнопка «STOP»; 215 - режим «Идти по наклонной поверхности вверх»; 216 - режим «Идти по наклонной поверхности вниз»; 217 - рукоятка левой ручной опоры; 218 - рукоятка правой ручной опоры; 219 - система определения профиля препятствия и опорной поверхности в сагиттальной плоскости по курсу движения аппарата; 220 - откидной кронштейн левого голенного звена; 221 - первый пульт задания режимов, 222 - второй пульт задания режимов, 223 - первое словесное обозначение «STOP»; 224 - пиктограмма «ВСТАТЬ ВЕРТИКАЛЬНО ИЗ ПОЛОЖЕНИЯ «СИДЯ НА ОПОРЕ»; 225 - пиктограмма «СИДЕТЬ НА ОПОРЕ»; 226 - пиктограмма «СТОЯТЬ ВЕРТИКАЛЬНО С ВЫПРЯМЛЕННЫМИ НОГАМИ»; 227 - второе словесное обозначения «STOP»; 228 - пиктограмма «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВВЕРХ»; 229 - пиктограмма «ИДТИ ПО ЛЕСТНИЦЕ ВНИЗ»; 230 - пиктограмма «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВВЕРХ»; 231 - пиктограмма «ИДТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВНИЗ»; 232 - пиктограмма «ИДТИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ»; 233 - пиктограмма «ИДТИ ЧЕРЕЗ ПРЕПЯТСТВИЕ»; 250, 251 - пятый и шестой блоки определения дальности, соответственно; 252 - откидной кронштейн правого голенного звена; 264 - переключатель выбора режима управления аппаратом; 264.1 - кнопка «Ручной режим»; 264.2 - кнопка «Нейтральный режим»; 264.3 - кнопка «Автоматический режим»; 265 - блок элементов индикации выбора режима управления аппаратом; 265.1 - элемент индикации «Ручной режим»; 265.2 - элемент индикации «Нейтральный режим»; 265.3 - элемент индикации «Автоматический режим»; 266 -кнопка включения питания аппарата; 267 - элемент индикации кнопки включения питания аппарата; 268 - словесное обозначение «ВКЛ» кнопки включения питания аппарата; 269 - буквенное обозначение «Р» кнопки «Ручной режим»; 270 - буквенное обозначение «Н» кнопки «Нейтральный режим»; 271 - буквенное обозначение «А» кнопки «Автоматический режим»; 273 - блок сбора данных о наклоне торса; 274, 275 - первый и второй блоки сбора данных об углах поворота шарнирных соединений, соответственно; 276, 277 - первый и второй блоки сбора данных о силах реакции стопы в ножных опорах, соответственно; 278, 279 - первый и второй блоки сбора данных о токах электродвигателей, соответственно; 280, 281 - первый и второй блоки сбора данных о дальности до препятствий, соответственно; 282, 283 - левая и правая ножные опоры, соответственно; 284, 285 - первый и второй блоки задания режимов, соответственно; 286 - система задания режимов работы; 287 - блок управления подушкой безопасности; 300, 301 - левая и правая голени, соответственно; 302, 303 - левый и правый башмаки; соответственно; 305 -элементы крепления стопы пользователя в башмаках; 306 - второй элемент индикации «STOP»; 308, 309, 310 - пятая, шестая и седьмая линейки дальномеров, соответственно; 311, 312, 313 - восьмая девятая и десятая линейки дальномеров, соответственно; 314, 315 - пятый и шестой коммутаторы, соответственно; 316, 317, 318 - одиннадцатая, двенадцатая и тринадцатая линейки дальномеров, соответственно; 316.1, 316.2-316.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий одиннадцатой линейки дальномеров; 317.1, 317.2-317.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий двенадцатой линейки дальномеров; 318.1, 318.2-318.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий тринадцатой линейки дальномеров; 319, 320, 321 - четырнадцатая, пятнадцатая и шестнадцатая линейки дальномеров, соответственно; 319.1, 319.2-319.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий четырнадцатой линейки дальномеров; 320.1, 320.2-320.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий пятнадцатой линейки дальномеров; 321.1, 321.2-321.к - оптические датчики определения расстояния до препятствий шестнадцатой линейки дальномеров; 322, 323 - седьмой и восьмой коммутаторы, соответственно; 324, 325 - седьмой и восьмой блоки определения дальности, соответственно.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аппарат помощи при ходьбе содержит левую 1 и правую 2 ручные опоры, экзоскелет нижних конечностей, содержащий тазовое звено 3, левую и правую ножные опоры, каждая из которых в свою очередь содержит бедренное звено 4, 5, голенное звено 6, 7 и нижнее звено в виде стопы 8, 9, тазобедренные 10, 11, коленные 12, 13 и голеностопные 68, 69 шарнирные соединения, предназначенные для соединения между собой соответствующих смежных звеньев аппарата, при этом тазобедренные 10, 11 и коленные 12, 13 шарнирные соединения обеспечивают возможность вращения соответствующих звеньев в сагиттальной плоскости, а каждое из голеностопных 68, 69 шарнирных соединений выполнено с возможностью вращения стопы вокруг трех осей координат. Аппарат снабжен, датчиками 72-75 угла поворота каждого из шарнирных соединений, обеспечивающий информацию об относительных поворотах звеньев аппарата, датчиком 107 угла наклона торса, обеспечивающий информацию о наклоне торса пользователя относительно вертикальной оси, посредством измерения угла наклона в сагиттальной и во фронтальной плоскостях, по крайней мере, двумя датчиками 80, 81, 86, 87 силы реакции стопы каждой ножной опоры в вертикальном и в продольном направлениях, и блоком управления 131 аппаратом, выполненным в виде бортовой вычислительной сети, с пультами 221, 222 задания режимов работы, предназначенным для сбора измеренных сигналов со всех упомянутых выше датчиков и формирования сигналов управления для выполнения движения, выбранного пользователем из набора заранее предопределенных действий с пультов 221, 222 задания режимов работы аппарата, а также формирования сигналов управления для выполнения движения с учетом масс-инерционных характеристик бедер и голеней нижних конечностей и торса тела пользователя и всех звеньев экзоскелета, и систему питания (на фиг. не показана). При этом ручные опоры 1, 2 и экзоскелетон нижних конечностей закреплены на соответствующих частях тела пользователя при помощи элементов крепления 96, 97, 100, 102, 305, установленных на каждом из звеньев, а именно: элемент крепления 96 - на бедренных звеньях 4, 5; элемент крепления 97 - на голенных звеньях 6, 7; элемент крепления 305 - на стопах 8, 9; элемент крепления 100 - на тазовом звене 3, элемент крепления 102 - на ручных опорах 1, 2, обеспечивающий их фиксацию на предплечьях пользователя.

Покрытия элементов крепления 96, 97, 100, 102, 305 в местах их контакта с телом пользователя выполнены из упругого материала, оказывающего комплексное - фиксирующее, микромассажное и компрессионное воздействие на организм пользователя.

Элементы крепления 96, 97, 100, 102, 305 выполнены в виде камер, заполненных воздухом или жидкостью.

В качестве упругого материала оказывающего комплексное - фиксирующее, микромассажное и компрессионное воздействие на организм пользователя, использован материал, не пропускающий воздух и жидкость.

Аппарат содержит четыре датчика 72-75 углов поворота шарнирных соединений, соединенные с блоком управления аппаратом.

Датчики 72-75 углов поворота шарнирных соединений установлены в бедренных звеньях.

Датчик 107 угла наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом, установлен на торсе пользователя.

Аппарат дополнительно содержит датчик 108 угловой скорости наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом.

Датчик 108 угловой скорости наклона торса смонтирован на торсе пользователя и выполнен с возможностью измерения соответствующих параметров в сагиттальной и фронтальных плоскостях.

Аппарат дополнительно содержит датчик 109 углового ускорения наклона торса, соединенный с блоком управления аппаратом.

Датчик 109 углового ускорения наклона торса смонтирован на торсе пользователя и выполнен с возможностью измерения соответствующих параметров в сагиттальной и фронтальных плоскостях.

Каждое из тазобедренных 10, 11 и коленных 12, 13 шарнирных соединений выполнено с возможностью вращения соответствующих звеньев при помощи соответствующих им электродвигателей 18-21, управляющие входы которых соединены с блоком 131 управления аппаратом.

Каждый электродвигатель 18-21 снабжен соответствующим ему датчиком тока, подключенным к блоку 131 управления аппаратом.

Тазобедренные 10, 11 и коленные 12, 13 шарниры выполнены с возможностью регулирования величины ограничения их угла поворота.

Тазобедренные 10, 11 и коленные 12, 13 шарнирные соединения выполнены с возможностью регулирования величины ограничения их угла поворота при помощи программы.

Первый 221 и второй 222 пульты задания режимов работы аппарата связаны с блоком 131 управления аппаратом и установлены на рукоятке левой 1 и правой 2 ручных опор, соответственно.

Аппарат содержит восемь датчиков 80-87 силы реакции стопы, соединенных с блоком управления аппа