Устройство управления движениями конечностей шагающего аппарата

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1) 644479 Саюз Фвветвак Социалистическо Республик(45) Дата опубликования описания 30.01.7(72) Авторы изобретени инкель и А. Ю,чук,Заявитель облем передачи информации А тит 4) УСТРОЙСТВО КОНЕЧНОСТЕЙ РАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯМИАГАЮЩЕГО АППАРАТА Изобретение относится к области шагающих аппаратов, способных перемещать, в частности, больных, потерявших естественную возможность передвижения. Управление таким аппаратом осуществляется оператором посредством минимального числа управляющих сигналов.Известно устройство управления движениями конечностей шагающего аппарата, содержащее пульт управления, блоки независимого управления движением суставов конечностей, блоки синхронизации и коррекции, а также блоки датчиков углового перемещения суставов и рецепции опоры 1.Однако известное устройство не обеспечивает как одновременное, так и независимое регулирование типа походки и скорости движения аппарата и не поддерживает заданных оператором кинематических параметров движения,Целью настоящего изобретения является одновременное и независимое регулирование типа походки и скорости движения аппарата, а также сохранение заданных кинематических параметров движения.Указанная цель достигается тем, что устройство содержит блоки торможения и возбуждения, последовательно соединенные с блоками формирования последовательностей возбуждения и торможения, выходы которых соединены со входами блоков независимого управления движениями суставов конечностей, причем входы блоков торможения и возбуждения соединены с бло ком датчиков рецепции опоры, а блок коррекции дополнительно имеет блок памяти, соединенный с выходом блока датчиков рецепции опоры, и блок вычисления скорости движения в фазе переноса конечности, свя занной с блоками независимого управлениядвижениями суставов конечностей и блоком памяти.На фиг. 1 показана возможность перехода от походки трешками до галопа, на пример, для шестиногого аппарата; на фиг,2 - блок-схема устройства управления движениями конечностей шага 1 ощего аппарата.Устройство содержит блоки 1 независимого управления суставайи конечностей, на входы которых поступают сигналы с блоков 2 синхронизации, на входы которых поступают, в свою очередь, сигналы с блоков 3, 4 датчиков углового положения суставов и рецепции опоры соответственно; блоки 5, 6 торможения и возбуждения, на входы которых поступают сигналы с блоков 4 датчиков рецепции опоры, а выходы соединены со входамп блоков 7, 8 формирования последовательностей возбуждения и торможения, причем выходы блоков 7 и 8 соедпне5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 60 65 3ны со входами блоков 1; блок 9 коррекции, состоящий из последовательно соединенных блоков 10 сравнения, блоков 11 памяти и блоков 12 вычисления скорости движения в фазе переноса, выход которого соединен со входом блоков 1, причем вторые входы блоков 10 и 12 соединены с выходом пульта 13 управления, соединенного также со входами блоков 1, 7 и 8.Устройство работает следуощим образом. По сигналу с пульта 13 управления формируются необходимые последовательности возбугкдения и торможения на блоках 5, 6. Причем вид последовательностей зависит как от числа конечностей, так и от заданных типов походок. Например, для шестиногого аппарата с симметрично расположеннымн конечностями и основными походками типа: поочередная, когда в кагкдый момент времени переносится одна конечность, а пять остальных движутся в фазе опоры, галоп, когда переносятся одновременно две симметрично расположенных конечности, а остальные на опоре, и трешка, когда переносятся три конечности, - можно выбрать последовательность возбуждения вида 1 - 2 - 3 4 5 - 6 и торможения 6 - 5 4 3 - 2 - 1, где 16 - номера конечностей, Причем, номера конечностям могут быть присвоены, например, следующим образом: конечностям правой стороны - 1, 2, 3 в направлении движения аппарата и конечностям левой - 4, 5, 6, Далее на пульте 13 управления выбирают значения точек переднего а+ и заднего а - выносов конечностей и скорости фазы переноса. Определяют необходимый тип походки и соответствующее ему значение скорости фазы опоры - оПусть в начальнып момент времени параметры выбраны таким образом, что конечности движутся в режиме походки трешками. Изменяют на пульте 13 скорость опоры (К,) таким образом, чтобы она соответствовала новой скорости движения при походке галоп (момент Л на фиг, 1).В этом случае конечность 1 продолжает двигаться в фазе переноса и, дойдя до точки а+, по сигналу с блока 3 датчиков углового положения или блока 4 датчиков рецепции опоры (прп достижении поверхности) изменит свою фазу на противоположную, т. е. на опору, одновременно подавая сигнал па блок 6 возбуждения. С выхода данного блока сигнал через блок 7 формирования последовательности возбуждения поступает на блоки 1 независимого управления (т. е. на конечность 2), переводя ее в фазу переноса. Лналогичное взаимодействие производится и для конечностей 3 - 6. При этом, в момент времсни 1, конечность 3 сместилась дальше точки а - на величину Лхз. При этом текущее значение углового положения с блоков 3 поступает на вход блоков 10 сравнения, где сравнивает 4ся с программным значением, поступающим с пульта 13. И если разность значений не равна пулю (как в данном случае), то она запоминается в блоках 11 и поступает на вход блоков 12 вычисления скорости движения в фазе переноса, где вычисляется необходимое значение скорости для поддержания заданной длины шага (увеличение крутизны на ветке а, фиг. 1). По окончании фазы переноса сигнал с блока 4 обнуляет запомненное значение блока 11,Одновременно сигнал с конечности 5 (с выхода блока 4) поступает на вход блока 5 торможения и через блок 8 поступает на вход блоков 1 (на конечность 4), переводя ее в режим фазы опоры (ветвь б), Спустя два цикла, движения конечности переводят в режим походки галоп с программными параметрами.Проверка работоспособности данного устройства показала, что оно позволяет однопараметрически (изменением скорости фазы опоры - ,) осуществлять плавное изменение типа походки, а путем изменения скоростей фаз переноса и опоры, при постоянном соотношении мегкду ними, изменять скорость движения аппарата при заданном типе походки. Причем, изменение типа походки производится при поддержании заданных кипематических параметров движения. Указанные отличия обеспечивают устройству простоту и эффективность управления со стороны оператора и позволяют рскомсндовать для включения в систему управления шагаощим аппаратом,Формула изобретения 1. Устройство управления движениями конечностей шагающего аппарата, содержащее пульт управления, блоки независимого управления двпгкением суставов конечностей, блоки синхронизации и коррекции, а также блоки датчиков углового перемещения суставов и рецепции опоры, о т л и ч а ющсеся тем, что, с целью одновременного и независимого регулирования типа походки и скорости движения аппарата, оно содержит блоки торможения и возбуждения, последовательно соединенные с блоками формирования последовательностей возбуждения и торможения, выходы которых соединены с входами блоков независимого управления движениями суставов конечностей, причем входы блоков торможения и возбуждения соединены с блоком датчиков рецепции опоры,2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью сохранения заданных кинематических параметров движения, блок коррекции дополнительно имеет блок памяти, соединенный с выходом блока датчиков рецепции опоры, п блок вычисления скорости двигкения в фазе переноса конечности, связанный с блоками независимого управ644479 5 д фаза дюра Составитель С. Малютина дактор Н. Грязнова Техрсд С. Антипенко Корректор Л, Орлказ 2470/5 Изд.101 Тираж 680 Подписно НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, К.35, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова ления движениями суставов конечностей иблоком памяти.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 61, В. А. Васенин и др. Макет шагающего аппарата и его система управления Изв, АН СССР Техническая кибернетика,6, 1974, с. 65 - 69.