Устройство координации движений конечностей экзоскелетона

Устройство координации движений конечностей экзоскелетона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз .Советскнв

Социапксткческнк

Республик 759099 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая алеко 17.11.78 (21) 2580714/28 — 13 (51)M. КЖ

А 61 F 1/08 с присоединением заявки №

Гвеударственный камнтет (23 } П риоритет

Опубликовано 30.08.80 Бюллетень ¹ 32

10 делам нзабретеннй н втврытнй (53) УД К 617.58-089. .28 (088.8) Дата опубликования описания 30.08.80 (72) Авторы изобретения

В. Г, Остапчук, В. А. Богданов и В. С. Гурфинкель

Институт проблем передачи информации АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КООРДИНАЦИИ ДВИЖЕНИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ

ЭКЗОСКЕЛЕТОНА

Такое условие выполнимо, если обеспечить больному возможность. перестраивать координацию движений конечностей эа счет перевода конечностей в фазу переноса по сигналу датчи- 2О ка рецепции опоры, после того как вес тела больного переносится на другую конечность.

Кроме того, необходимо обеспечить возможность перестроения режима при переходе от поочередИзобретение относится к медицинской технике, а именно к экзоскелетонам, обеспечивающим передвижение больных, потерявших естественнуаз способность перемещения.

Известно устройство координации движений

5 конечностей экзоскелетона, содержащее блоки управления движением конечностей, блок синхронизации, датчики рецепции опоры 11).

Известны две категории больных: первые используют при передвижении почти одновременный перенос конечностей, а вторые — поочередный. Причем и те и другие больные должны иметь воэможность самостоятельно, а не по заданной программе, задавать момент отрыва конечностей и переход их в фазу переноса. ной походки к походке с одновременным переносом конечностей.

Однако известное устройство обеспечивает координацию движений конечностей за счет жесткой, неперестраиваемой программы, осуществляемой блоком синхронизации. Оно не позволяет больному непосредственно вмешиваться в процесс движения и перестраивать координацию движений конечностей.

Цель изобретения — обеспечение возможности перестроения координацин движения конечностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит переключатель режима походки, а блок синхронизации выполнен в виде двух схем, каждая из которых содержит логическую схему НЕ, триггер и логическую схему И, причем выход одного из датчиков рецепций опоры соединен со входом "0" триггера и входом логической схемы НЕ, выход которой соединен как с одним из двух входов переключателя режима походки, так и со входом

"1"того же триггера, выход которого соединен с одним из входов логической схемы И, вто3 75 рой вход которой соединен с одним из выходов переключателя режима походки, а выход— с соответствующим блоком управления движением конечности.

На чертеже изображена структурная схема устройства координации движений конечностей экзоскелетона.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 рецепции опоры, выход датчика 1 соединен со входом логической схемы 3 НЕ и входом "0" триггера 4. Выход датчика 2 соединен со входом логической схемы 5 НЕ и входом "0" триггера 6. Выход схемы 3 соединен со входом"1"триггера 4 и со входом "а" переключателя 7 режима походки, а выход схемы 5 соединен со входом "1" триггера 6 и со входом

"б" переключателя 7. Первый вход логической схемы 8 И соединен с выходом "0" триггера 4, второй вход — с выходом "в" переключателя 7, а выход — с блоком 9 управления первой конечностью. Первый вход логической схемы

10 И соединен с выходом "0" триггера 6, второй вход — с выходом "r" переключателя 7, а выход — с блоком 11 управления второй конечностью.

Причем две схемы, каждая из которых содержит логическую схему НЕ, триггер и логическую схему И, составляют блок синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Блок управления каждой конечностью обеспечивает движение в двух фазах: переноса и опоры. При движении в фазе опоры больной, опираясь на костыли, наклоняет туловище вперед, перемещая свой центр тяжести. При этом по сигналам блока 9 (11) коленный шарнир конечности экзоскелетона запирается, что обеспечивает опороспособность, а шарнир стопы отпирается. При движении в фазе переноса, которую больной сам не в состоянии обеспечить, сигнал с блока 9 (11) подается на тазобедренный шарнир экзоскелетона, обеспечивая сгибание бедра, и на шарнир стопы, поднимая ее передний край. При этом также происходит сгибание в коленном шарнире за счет сил инерции. Таким образом экзоскелетон осуществляет фазу переноса соединенной с ним ноги больного.

Блоки управления движениями конечностей могут быть реализованы и на других принципах, но так, чтобы для больного была обеспечена воэможность управлять переходом от фазы опоры к фазе переноса. Причем сигнал

"0" на входах этих блоков означает движение в фазе переноса, а сигнал "1" — в опоре.

Координация движений конечностей экзоскелетона заключается в следующем.

Предположим, что больной выбирает поочередный режим работы конечностей. Для этого переключатель 7 ставится в положение, при

9099 4. котором его вход "а" соединен с выходом

"г", а вход ™б" — с выходом "в". Пусть в начальный момент времени происходит движение на двух опорных конечностях так, что одна расположена впереди, а другая сзади. При этом датчики 1 н 2 рецепции опоры включены, и с них сигналы "0" поступают на входы схем 3 и 5, с выхода которых сигналы

"1" поступают на единичные входы. триггеров

1О 4 и 6, с выходов которых сигналы "1" поступают на первые входы логических схем 8 и 10, На вторые входы этих схем поступают также сигналы "1" с выходов "в" и "г" переключателя 7, связанных соответственно с входами "б * и "а". Поэтому на выходах схем 8 и 10 появляются сигналы "1", и блоки 9, 11 управления конечностями обеспечивают движение в фазе опоры, В процессе движения в этой фазе больной переносит вес на переднюю ногу, освобождая заднюю, При этом, например, датчик 1 задней конечности не включен, и с него поступает сигнал "1" на нулевой вход триггера 4 и далее сигнал "0" — на первый вход схемы 8. Так как датчик друтой конечности включен, то с выхода схемы 5 поступает сигнал "1" на второй вход схемы 8. Таким образом, на выходе схемы 8 формируется сигнал "0", и блок управления этой конечности переводит ее в фазу переноса. В конце переноса конечность становится на опору и ее датчик включается, обеспечивая ее переход в фазу опоры. В дальнейшем больной переносит вес иа эту ногу и цикл повторяется.

Если же больной в результате ошибки или под воздействием возмущены отрывает заднюю ногу от поверхности до того, как переносимая достигает опоры, то с выхода своей схемы И сигнал все равно остается равным единице и конечность не переходит в фазу переноса до тех.пор, пока переносимая конечность не достигнет опоры.

Если больной выбирает режим одновременного переноса конечностей, то переключатель 7 ставится в положение, при котором входы и выходы переключателя разрываются и режим работы каждой конечности становится зависимым лишь от сигналов своего датчика рецепции опоры. Тогда, перенося вес на костыли, больной с помощью аппарата одновременно

50 переносит обе конечности.

Таким образом, устройство позволяет в первом режиме в любой момент времени осуществлять перенос конечности при условии, что

55 другая находится .в фазе опоры, а во втором режиме переносить обе конечности одновременно и в любой момент времени. Это позволяет больному оперативно вмешиваться в процесс управления движением экзоскелетона и пере.

Составитель Л. Соловьев

Техред Е. Гаврилешко

Корректор И. Муска

Редактор В. Романенко

Заказ 5947/2 Тираж б73 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 759099 6 страивать координацию движений конечностей рецепций опоры соединен со входом "0" потребным ему образом. триггера и входом логической схемы НЕ, выход которой соединен как с одним из двух

Формула изобретения входов переключателя режима походки, так и со входом "1" того же триггера, выход коУстройство координации движений конечнос- торого соединен с одним иэ входов логической тей экзоскелетона, содержащее блоки управле- схемы И, второй вход которой соединен с одния движением конечностей, блок синхрониэа- ним из выходов переключателя режима походции и датчики Рецепции опоры, о т л и ч а ю ки, а выход — с соответствующим блоком щ е е с Я тем, что, с целью обеспечениЯ воз- 10 управления движением конечности. можности перестроения координации движения конечностей, оно содержит переключатель режи- Источники информации, ма походки, а блок синхронизации выполнен принятые во.внимание при экспертизе в виде двух схем, каждая из которых содержит логическую схему., НЕ, триггер и логичес- 1. Вукобратович М. Шагающие роботы g кую схему И, причем выход одного из датчиков антропоморфные механизмы. М., "Мир", 197б.