Устройство регистрации параметров перераспределения массы носимого груза биомеханических антропоморфных средств (пассивных экзоскелетов)

Изобретение относится к области средств и методов опытных, испытательных и экспериментальных исследований по определению параметров эффективности биомеханических антропоморфных средств перераспределения массы носимого груза (пассивных экзоскелетов), технический результат которого направлен на снижение числа экспериментальных опытов, с одновременным получением объективных и достоверных данных, характеризующих работу конструкции экзоскелета по перераспределению массы носимого груза с оператора экзоскелета на его опорную часть. Сущность изобретения состоит в регистрации сигналов с тензодатчиков, расположенных на гибких платформах, закрепленных на экзоскелете. При движении оператора экзоскелета определяются исходные данные для расчета перераспределения массы носимого груза на каркас экзоскелета. Гибкие платформы состоят из двух уровней, где первый уровень расположен под опорными элементами рычагов экзоскелета, а второй уровень расположен между стопой оператора экзоскелета и верхней частью его опорных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области средств и методов опытных, испытательных и экспериментальных исследований по определению параметров эффективности биомеханических антропоморфных средств перераспределения массы носимого груза (пассивных экзоскелетов).

Современные тенденции развития бионических средств по увеличению мышечной силы человека или сокращению энергозатрат при выполнении задач, требующих больших мышечных напряжений, воплотили в жизнь множество технических решений, именуемых экзоскелетами, примерами которых являются № JP 2011143243, № US 2013231595, № NZ 20080586912, JP 2013082065. Одним из классов таких устройств являются экзоскелеты, предназначенные для перераспределения массы носимого груза с тела оператора на точку опоры самой конструкции экзоскелета, примером которого является RU 2563209. Данный класс является наиболее востребованным средством в различных отраслях жизнедеятельности, в том числе и в Вооруженных Силах Российской Федерации. При внедрении экзоскелетов указанного класса существует проблема отсутствия измерительных и региструющих устройств и способа определения параметров их эффективности по перераспределению массы носимого груза. Существуют патенты RU 2271145 (Устройство для определения положения центра тяжести человека), RU 2344757С (Устройство для определения центра давления человека в спортивной обуви) и RU 2270603 (Платформа для исследования опорных реакций) которые основаны на фиксации данных перераспределения нагрузки тела человека на точку опоры с помощью тензодатчиков и аппаратуры обрабатывающей сигнал, что позволяет определять моменты отклонения тела и оптимальный центр массы человека. Основной недостаток данных устройств и методики их применения заключается в статичном расположении измерительной платформы, что не обеспечивает возможности измерения перераспределения нагрузки на стопы человека, находящегося в экзоскелете при движении. Наиболее близким прототипом к применяемому устройству регистрации параметров перераспределения массы носимого груза является изобретение 862912 (Тензостелька, опубл. 15.09.81 г., бюллетень №34), которое содержит эластичную платформу с установленными на ней кассетами с тензодатчиками, регистрирующую аппаратуру, соединительный кабель, что позволяет фиксировать параметры нагрузки на стопу при ходьбе. Общим недостатком данных устройств, препятствующим получению технического результата является отсутствие второго уровня тензодатчиков для фиксации нагрузки опорных платформ самого экзоскелета, что делает невозможным расчета разницы показателей нагрузки действующей на стопы человека в экзоскелете и нагрузкой, действующей на платформы экзоскелета.

Предлагаемое устройство регистрации параметров перераспределения массы носимого груза пассивными экзоскелетами состоит из двухуровневых съемных платформ с расположенными на них тензодатчиками передающими сигнал по проводам на радиопередатчик, который в свою очередь передает данные на регистрирующую аппаратуру. Каждая платформа крепится на опорный элемент рычагов экзоскелета левой и правой ноги и состоит из двух уровней. Первый уровень платформы имеет прямоугольную форму с длинами сторон в пропорции 4/10 и выполнен из эластичного полимерного материала со средней жесткостью. В теле первого уровня платформы вклеены не менее 6 тензодатчиков, распределенных по площади платформы на равном расстоянии, по 3 тензодатчика параллельно большим сторонам уровня. Первый уровень платформы крепится с помощью двухсторонней клейкой ленты или клея к опорной поверхности опорного элемента рычагов ног экзоскелета. Второй уровень платформы имеет прямоугольную форму с длинами сторон в пропорции 4/10 и выполнен из эластичного полимерного материала со средней жесткостью. В теле второго уровня по углам вклеены не менее 4 тензодатчиков. Второй уровень платформы крепится к верхней части опорного элемента рычагов ног экзоскелета аналогично первому уровню. Каждый тензодатчик соединяется электрическими проводами с многоканальным обработчиком сигналов, который модулирует и кодирует поступающие аналоговые электрические импульсы в цифровой код в виде потока данных, поступающих на запоминающие устройство и радиопередатчик. Провода от тензодатчиков проходят в теле первого и второго уровня платформ и крепятся при помощи клейкой ленты к каркасу экзоскелета. Обработчик сигналов, запоминающее устройство и радиопередатчик укладываются в тканевый подсумок, который навешивается на каркас экзоскелета при помощи гибких ремней. Обработчик сигналов, запоминающее устройство и радиопередатчик, являются единой конструкцией, работающей от аккумуляторных элементов.

Технический результат изобретения направлен на снижение числа экспериментальных опытов, с одновременным получением объективных и достоверных данных, характеризующих работу конструкции экзоскелета по перераспределению массы носимого груза с оператора экзоскелета на его опорную часть.

На фиг. 1 изображена схема размещения двухуровневых съемных платформ для осуществления способа определения параметров эффективности биомеханических антропоморфных средств перераспределения массы носимого груза (пассивных экзоскелетов), где первый уровень платформы правой ноги 1 и первый уровень платформы левой ноги 2 прикреплены с помощью двухсторонней клейкой ленты или клея к опорной поверхности опорных элементов рычагов ног экзоскелета 3, а второй уровень платформы правой ноги 4 и второй уровень платформы левой ноги 5 прикреплен аналогично первым уровням к верхней части опорных элементов рычагов ног экзоскелета. В теле каждого уровня платформы расположены тензодатчики 6, от которых отходят электрические провода 7.

Осуществление устройства определения параметров перераспределения массы носимого груза пассивных экзоскелетов может быть произведено в следующем примере. Производится установка двухуровневых съемных платформ с помощью двухсторонней клейкой ленты или клея на опорные элементы рычагов экзоскелета левой и правой ноги, как представлено на фиг. 1. Прибор, включающий многоканальный обработчик сигналов, запоминающее устройство и радиопередатчик, укладывается в тканевый подсумок, который навешивается на каркас экзоскелета при помощи гибких ремней. Провода, подсоединенные к тензодатчикам двухуровневых платформ, закрепляют при помощи клейкой ленты на каркас экзоскелета и подсоединяют к прибору, включающему многоканальный обработчик сигналов, запоминающее устройство и радиопередатчик. Затем устанавливается связь между радиопередатчиком и приемником цифрового сигнала, подключенным к ЭВМ. После отладки регистрирующего и обрабатывающего оборудования оператор одевает экзоскелет на себя. После этого оператор осуществляет крепление носимой тары с грузом максимальной заданной массы на экзоскелет и начинает движение. Во время каждого шага электрические импульсы с каждого тензодатчика двухуровневых платформ, поступают на многоканальный обработчик сигналов, который модулирует и кодирует поступающие аналоговые электрические импульсы в цифровой код в виде потока данных, поступающих на запоминающие устройство и радиопередатчик. С радиопередатчика данные передаются на приемник и поступают на запоминающие устройство ЭВМ, где подлежат последующей обработке.

1. Устройство регистрации параметров перераспределения массы носимого груза биомеханических антропоморфных средств (пассивных экзоскелетов), состоящее из эластичных платформ с установленными на них тензодатчиками, регистрирующей аппаратуры и соединительных кабелей, отличающееся тем, что платформы состоят из двух уровней, где первый уровень установлен под опорными элементами рычагов экзоскелета, а второй уровень установлен между стопой оператора экзоскелета и верхней частью его опорных элементов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в тело первого уровня платформ вклеены не менее 6 тензодатчиков, распределенных по площади платформы на равном расстоянии по 3 тензодатчика параллельно большим сторонам уровня.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в теле второго уровня платформ вклеены не менее 4 тензодатчиков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для дистанционного контроля движения поверхности объекта. Осуществляют генерирование электромагнитного СВЧ-сигнала и его излучение.

Изобретения относятся к медицине. Способ мониторинга для мониторинга физиологического сигнала осуществляют с помощью устройства мониторинга физиологического сигнала.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к измерению показателей жизнедеятельности, таких как частота дыхательных движений или частота сердечных сокращений.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам отслеживания перемещения и ориентации. Устройство для отслеживания перемещения и ориентации субъекта содержит блок формирования изображений, удерживающее средство для удерживания блока формирования изображений, причем удерживающее средство содержит держатель для размещения блока формирования изображений на субъекте таким образом, что блок формирования изображений обращен от субъекта, устройство также содержит блок обработки для обнаружения перемещения и ориентации субъекта.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам мониторинга движений и дыхания двух или более субъектов, занимающих общую постель. Способ мониторинга движений содержит этапы формирования изображения постели посредством оптического датчика, осуществления оценки движений посредством получения векторов движения, отражающих локальное смещение соответствующих блоков изображения между последовательными изображениями или изображениями, отстоящими на несколько кадров, которые принимают от оптического датчика, вычисления кластеров движений посредством измерения пространственных и временных корреляций векторов движения, сегментирования вычисляемых кластеров движений посредством присвоения каждого кластера движений соответствующему субъекту, основанное на пространственном и/или временном сходстве кластеров движений между собой и на предыдущих результатах сегментации.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам идентификации дыхательных сигналов в контексте компьютерной томографии. Способ идентификации фаз движения из сигнала нерегулярного циклического движения содержит этапы, на которых получают сигнал движения из монитора движения, включающий в себя множество циклов, и формируют соответствие, которое устанавливает соответствие фазы движения сигналу движения на основании и амплитуды и наклона сигнала движения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам мониторинга физиологических данных. Способ содержит этапы, на которых располагают, по меньшей мере, два датчика ускорения на заранее определенных местоположениях на теле таким образом, что изменение угла, индуцированное сигналами жизнедеятельности организма, отличается, по меньшей мере, между двумя упомянутыми датчиками ускорения, используют датчики ускорения для измерения вектора ускорения и получают сигналы жизнедеятельности организма.

Группа изобретений относится к медицине. Способ определения дыхания и/или сердечной деятельности человека реализуют устройством определения движения.

Изобретение относится средствам для бесконтактного мониторинга дыхания пациента. Способ обнаружения изменения от выдоха до вдоха пациента или наоборот включающий этапы излучения электромагнитного сигнала в сторону пациента и приема отраженного от пациента сигнала, преобразования отраженного сигнала с получением первого сигнала, сдвига по фазе отраженного электромагнитного сигнала и преобразования его с получением второго сигнала, обнаружение с помощью вычислительного блока одновременных первых переходов через ноль во временной производной первого сигнала и во временной производной второго сигнала, одновременных вторых переходов через ноль во временной производной первого сигнала и во временной производной второго сигнала, и одновременных третьих переходов через ноль во временной производной первого сигнала и во временной производной второго сигнала, определения первого и второго векторов и вычисления их скалярного произведения в качестве индикаторного значения для изменения от выдоха до вдоха пациента или наоборот, сравнения индикаторного значения с предварительно определенным пороговым значением и указания изменения от выдоха до вдоха пациента или наоборот, если индикаторное значение является меньшим, чем пороговое значение.

Группа изобретений относится к медицине. Респираторный монитор содержит первый датчик, выполненный с возможностью генерирования сигнала мониторинга респираторно-связанных движений, указывающего на респираторно-связанные движения; второй датчик, выполненный с возможностью генерирования сигнала мониторинга шумов, указывающего на респираторно-связанные шумы; а также синтезатор сигналов, выполненный с возможностью синтеза сигнала респираторного монитора на основе сигнала мониторинга респираторно-связанных движений и сигнала мониторинга респираторно-связанных шумов.

Изобретение относится к области средств и методов опытных, испытательных и экспериментальных исследований по определению параметров эффективности биомеханических антропоморфных средств перераспределения массы носимого груза, технический результат которого направлен на снижение числа экспериментальных опытов, с одновременным получением объективных и достоверных данных, характеризующих работу конструкции экзоскелета по перераспределению массы носимого груза с оператора экзоскелета на его опорную часть. Сущность изобретения состоит в регистрации сигналов с тензодатчиков, расположенных на гибких платформах, закрепленных на экзоскелете. При движении оператора экзоскелета определяются исходные данные для расчета перераспределения массы носимого груза на каркас экзоскелета. Гибкие платформы состоят из двух уровней, где первый уровень расположен под опорными элементами рычагов экзоскелета, а второй уровень расположен между стопой оператора экзоскелета и верхней частью его опорных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх