Устройство управления движением экзоскелетона

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспублик и 94235по делам нзаоретеннй и открытий(72) Авторы изобретения А.В.Зинковский, А.Д.Саблин, И.А.Трофимова и,В.А.Чистяков Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, М.И.Калинина(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭКЗОСКЕЛЕТОНА1Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления и построения движений экэоскелетонов, и может быть использовано для анализа движений человека и для построения технически новых спортивных движений.Известно устройство управления движением экэоскелетона, содержащее связанные между собой блок датчиково и блок регистрации усилий и приводы Г 1,Однако это устройство сложно в эксплуатации и имеет большие энер- . гоэат раты.15Цель изобретения - снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления Движением экэоскелетона, соДеРжаЩем о связанные. между собой блок датчиков й блок регистрации усилий, и приводы, введены последовательно соединенные фильтр, блок вычисления шар 2нирных моментов и блок стабилизации,подключенный к приводам, и соединенные между собой интегратор, связанный с блоком вычисления шарнирныхмоментов, и блэк сравнения; при этомпервый выход блока регистрации усилий подключен к фильтру, а второйвыход - к входу блока сравнения, выход которого связан с фильтром.На чертеже изображена блок-схемаустройства,Устройство содержит блок 1 регистрации усилий, фильтр 2., блок 3 вычисления шарнирных моментов, интегра"тор 4, блок 5 сравнения, блок б стабилиэации, приводы 7 и блок датчиков 8.Устройство работает следующим об"разом.Блок 1 регистрирувт кинематику иопорные .усилия при выполнении движения экэоскелетона. Исходные пока-,эатели движения - координаты - регистрируются устройством, куда пред"варительно вводятся данные о весе,Формула изобретения аказ 493 Тираж 71 одписное Патент", г, Ужгород, ул. Проектна иа 3 94273размерах и моментах инерции звеньевэкзоскелетона. В устройстве экспериментальные данные, определенные в дискретные моменты времени, пропускаются через фильтр 2, где производитсяфильтрация ошибок измерения и численное вычисление производных обобщенныхкоординат. В блоке 3 вычисления шарнирных моментов. решается прямая задача динамики: вычисляются шарнирные мо менты, реализующие данное. движение.С целью контроля точности аппроксимации синтезированных моментов, винтеграторе 4 решается обратная задача динамики." численное интегрирование системы дифференциальных уравнений. В блоке 5 сравнения обобщенные координаты, полученные при решении обратной задацй, сравниваются сзаданным движением и формируется аб 20солютная погрешность рассогласования. Введенная обратная связь позволяет снизить ошибки в точностизадания исходного движения и уменьшить вычислительные погрешности,Синтезированные шарнирные моментыпоступают в блок 6 стабилизации,где решаются задачи оптимальностии стабилизации движений. Результаты,полученные в этом блоке, выводятся30на дисплей, определяются велчиныскоростей, ускорений и усилий, которые возникают при выполнении движенияэкзоскелетоном. При работе с экзоскелетоном выходы блока б стабилизации подключаются через преобразовательное устройство к силовым приводам 7 экзоскелетона, и описаннаяпроцедура повторяется для контроля 54за правильностью выполнения движения.Устройство позволяет с большой точностью синтезировать шарнирные моменты для экзоскелетонов, а также дает возможность для изучения и анализа всевозможных движений человека, позволяет в реальном масштабе времени управлять движением экзоскелетонов.Наличие блока оптимизации обеспецивает экономию энергии приводов. Устройство управления движениемэкзоскелетона, содержащее связанныемежду собой блок датчиков и блок регистрации усилий, и приводы, о тл и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, в устройство введены последовательно соединенные фильтр, блок вычисленияшарнирных моментов и блок стабилизации, подключенный к приводам, и соединенные между собой интегратор, связанный с блоком вычисления шарнирныхмоментов, и блок сравнения, при этомпервый выход блока регистрации усилий подключен к фильтру, а второйвыход - к входу блока сравнения,выход которого связан с фильтром.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Проскуряков В.Б. и др. Принципы построения и действия опорно-двигательного аппарата биотехническойсистемы типа экзоскелетон, - "Биомеханика", Рига, "Наука", 1975,с. 615-619.