Устройство для управления протезами нижних конечностей

 

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.

Устройство для управления протезами нижних конечностей Устройство для управления протезами нижних конечностей Устройство для управления протезами нижних конечностей 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к наружному протезированию нижней конечности и к протезостроению

Изобретение относится к медицине

Изобретение относится к машиностроению в области медицинской техники, а именно к протезированию нижних конечностей

Изобретение относится к медицинской технике и позволяет приблизить движения инвалида с двух или односторонней ампутацией бедра к естественным и облегчить ходьбу за счет использования инерции системы бедро - протез

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для протезирования нижних конечностей, преимущественно бедер

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию, в частности к способам и системам для управления интеллектуальной бионической конечности. Способ управления интеллектуальной бионической конечностью содержит этапы, на которых: получают по меньшей мере один ЭМГ-сигнал пациента посредством миоэлектрического устройства считывания; осуществляют обработку по меньшей мере одного ЭМГ-сигнала пациента посредством неперекрывающейся сегментации ЭМГ-сигнала; для каждого сегмента, полученного на предыдущем шаге, формируют набор признаков ЭМГ-сигнала на основе амплитуды ЭМГ-сигнала для классификации жестов; передают набор признаков ЭМГ-сигнала каждого сегмента по каналу передачи данных в систему управления интеллектуальной бионической конечностью; определяют тип жеста на основании набора признаков ЭМГ сигнала посредством использования искусственной нейронной сети; формируют управляющий сигнал на основании определенного типа жеста; передают сформированный управляющий сигнал на двигатели, приводящие в движение пальцы бионической конечности; получают обратную связь от системы управления интеллектуальной бионической конечностью посредством получения информации от внешних датчиков. Изобретение позволяет повысить точность позиционирования и принятия решения о захвате предмета. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники и применяется совместно с моторизованным экзоскелетом, выполненным с возможностью крепления к ногам пользователя экзоскелета и предназначенным для оказания помощи при ходьбе людям с ограниченными двигательными возможностями, не имеющим возможности к самостоятельному передвижению, с ограниченной подвижностью или полной неподвижностью нижних конечностей. Защитный чехол ножной опоры экзоскелета включает верхний чулок, нижний чулок и бедренную часть чехла, верхняя кромка которой соединена с нижней кромкой верхнего чулка, а нижняя кромка - с верхней кромкой нижнего чулка. Чехол выполнен трубчатым и из водонепроницаемых и/или водоотталкивающих материалов. Бедренная часть чехла выполнена с возможностью изменения ее длины - размера в продольном направлении. Верхняя кромка верхнего чулка выполнена с возможностью плотного прилегания к тазовому звену экзоскелета. Нижняя кромка нижнего чулка выполнена с возможностью плотного прилегания к голенному звену экзоскелета. Чехол выполнен разъемным по меньшей мере на части его длины. Кроме того, чехол выполнен с возможностью обеспечения доступа с наружной стороны чехла к имеющимся элементам настройки и регулирования положения поперечных осей вращения тазобедренного и коленного шарниров экзоскелета в соответствии с положением поперечных осей вращения соответственно тазобедренного и коленного суставов пользователя экзоскелета, с возможностью вывода наружу чехла элементов крепления бедренного звена экзоскелета к бедру пользователя экзоскелета и чувствительных элементов датчиков локационной информационной системы в случае их размещения на ножной опоре экзоскелета. Техническим результатом на достижение, которого направлено данное изобретение, является создание защитного чехла, предназначенного для защиты ножной опоры экзоскелета в процессе его эксплуатации от влаги, пыли и грязи, а также для предотвращения цепляния мелких выступающих элементов ножных опор экзоскелета за окружающие предметы при одновременном обеспечении возможности вывода наружу чехла элементов крепления звеньев экзоскелета к соответствующим сегментам ног пользователя экзоскелета и чувствительных элементов датчиков локационной информационной системы в случае их размещения на ножной опоре экзоскелета, а также доступа к элементам настройки и регулирования положения поперечных осей вращения тазобедренных и коленных шарниров экзоскелета в соответствии с антропометрическими параметрами пользователя экзоскелета. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх