Устройство для управления движениями протеза

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 971311(23) Приоритет по делам изобретений и открытий(7 ) Заявитель 4) УСТРойСтЕО ДЛ ДВИЖЕНИЯКИ П Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и мьжет быть использовано для управления протезами нижних конечностей при высоких ампутациях.5Известно устройство для управления движениями протеза, содержащее последовательно соединенные тактильный датчик, первую муфту и коленный шарнир, последовательно соединенные привод, вторую 1 о муфту, аккумулятор, третью муфту и тазобедренный шарнир, а также соединен ные между собой датчик накопленной энергии, подключенный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и второй муфтой, и программирующий блок ( 11 ок щ Белью изобретения является с ра ение силовых затрат на передвижение иснижение утомляемости.Эта цель достигается тем, что в устройство для управления движениями протеза, содержащее и следовательно соединенные тактильный датчик, .первуюмуфту и коленный шарнир, последовательносоединенные привод, вторую муфту, аккумулятор, третью муфту и тазобедренныйшарнир, а также соединенные между собой датчик накопленной энергии, подключенный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и второй муфтой,и программирующий блок, введены датчикугла и датчик угловой скорости, подключенные входами к тазобедренному шарниОднако известное устройство не йозво- ру, последовательно соединенные вторая ляет осуществлять автоматическое регули- схема сравнения, связанная с выходом рование основными параметрами движения 20 программирующего блока и выходом дат протеза синхронно со здоровой конечнос чика угла, первая схема управления и тью, что приводит к значительным сило- первый запоминающий блок, выход котовым затратам на передвижение инвалида рого подключен к блоку программ, а на таком протезе и к его утомляемости. вход - к датчику угловой скорости, по следовательно соединенные вторая схемауправления, второй запоминающий блоки формирователь сигнала управления угловыми перемещениями, выход которогосоединен с третьей муфтой, при этом так-тильный датчик связан с первой и второй схемами управления, а вход запоминающего блока - с датчиком угла.Кроме того, программирующий блоксодержит узел уровня срабатывания и 1 осоединенные между собой задатчик минимальной скорости и суммирующий усилитель.На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства для управления движениями протеза; на фиг. 2 - структурнаясхема программирующего блока,Устройство содержит последовательносоедипенпые тактильный датчик 1, первуюмуфту 2 и коленный шарнир 3, последовательно соединенные привод 4, вторуюмуфту 5, аккумулятор 6, третью муфту7 и тазобедренный шарнир 8, а такжесоединенные между собой датчик 9 накопленной энергии, подключенный к приводу 254, схему 10 сравнения, соединенную сприводом 4 и второй муфтой 5, и программирующий блок 11, содержащий узел 12уровня срабатывания и соединенные между собой задатчик 13 минимальной скорос зоти и суммирующий усилитель 14 иатчик15 угла и датчик,16 угловой скорости,подключенные входами к тазобедренномушарниру 8, последовательно соединенныевторую схему 17 сравнения, связаннуюс выходом программирующего блока 11и выходом датчика 15 угла, первую схему 18 управления и первый запоминающий блок 19, выход которого подключенк блоку 11 программ, а вход - к датчику 16 угловой скорости, последовательносоединенные вторую схему0 управле-.ния, второй запоминающий блок 21 иформирователь 22 сигнала управленияугловыми перемещениями, выход которого соединен с третьей муфтой 7. Приэтом тактильный дат 1 ик 1 свьван с первой и второй схемами 18 и 20 управления, а вход запоминающего блока 19с датчиком 15 угла.50Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии энергии аккумулятора 6 равна нулю. На выходе датчика У накопленной энергии сигнал равен ну лю, а значит ца выходе схемы 10 сравнения появляется сигнал, который включает электропривоц 4 и электромагнитную 11 фмуфту 5. Так как в этот период на схему 10 сравнения из программирующего блока 11 поступает сигнал минимальной скорости, то аккумулятор 6 накапливает энергию, необходимую для переноса протезас минимальной скоростью. В этот период протез находится в фазе опоры и по мере переноса тела вперед в тазобедренном шарнире 8 протеза происходит перемещение, которое воспринимается датчиком 16 угловой скорости и датчиком 15 угла. При достижении датчиком 15 определенного угла, заданного углом 12 уровня срабатывания, вторая схема 17 сравнения, на которую передается информация с датчика 15, через схему 18 управления дает разрешение на поступление информации сдатчика 16 в запоминающий блок 19, с выхода которого сигнал передается на первый вход суммирующего усилителя 14 программирующего блока 11, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 13 минимальной скорости, С выхода усилителя 14 программирующего блока 11 сигнал передается в схему 10 сравнения. В результате происходит подзаряд аккумулятора 6 на величину, пропорциональную сигналу угловой скорости, что определяет скорость переноса протеза. При достижении сигналом, поступающим с датчика 9, величины сигнала, поступающего с программирующего блока 11, на выходе схемы 10 сравнения появляется нулевой сигнал, который отключает электропривод 4 и электромагнитную муфту 5, В конечный момент опорной фазы протеза, то есть когда угол в тазобедренном шарнире 8 протеза соответствует длине шага второй конечности, срабатывает тактильный датчик 1, сигнал которого поступает на вторую схему 20 управления, которая дает разрешение на передачу информации, пропорциональной углу переноса второй конечности, Одновременно с датчика 15 угла сигнал передается в запоминающий блок 21, с выхода которого сигнал поступает в формирователь 22 сигнала управления угловыми перемеш пиями, где формируется импульс, длительность которого попорциональна входному сигналу, а значит длине переноса здоровой конечности. Этот импульс включает электромагнитную муфту 7, которая подключает аккумулятор 6 к тазобедренному шарниру 8 на время, равное длительности импульса, обеспечивая тем самым длину шага протеза, близкую к длине шага второй конечности. Следовательно. ско5 971 рость переноса и длина шага протеза определяются скоростью переноса и длиной шага второй конечности, В начале опоры на протез срабатывает тактильный датчик 1. По сигналу с датчика 1 вы- ю ключается электромагнитная муфта 7, В результате коленный шарнир 3 фиксирует коленный узел, а через схемы 18 и 20 управления передается сигнал сброса в запоминающие блоки 19 и 21. Описан ный процесс повторяется. Накопление энергии в аккумуляторе 6 происходит в один прием и даже при самом медленном темпе ходьбы до поступления сигнала коррекции со схемы 10 сравнения 1 З аккумулятор 6 не получает заданного минимального объема энергии.Предложенное устройство позволяет посредством автоматического регулирования скорости и длины шага протеза в 26 соответствии со скоростью переноса и длиной шага здоровой ноги обеспечить синхронное перемещение протеза в соответствии с движением здоровой конечности. Это расширяет бласть назначения 5 протезов нижних коненностей, а именно появляется возможность протезирования инвалида с более высоким уровнем ампутации. Использование системы управления с внешним источником энергии по зволяет частично заменить мускульную энергию инвалида, затрачиваемую на перенос протезированной конечности и управление протезом. Это позволит сократить энергозатраты инвалида в 1,3 раза и у проводить более полную реабилитацию ин,валидов с высокими ампутациями нижних конечностей.Формула изобретения1. Устройство для управления движениями протеза, содержащее последователь 311 6но соединенные тактильный датчик, первую муфту и коленный шарнир, последовательно соединенные привод, вторую щ, аккумулятор, третью муфту и тазобедренный шарнир, а также соединенные между собой датчик накопленной энергии, подключенный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и второй муфтой, и программирующий блок, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью сокрашения силовых затрат на передвижение и снижения утомляемости инвалида, в него введены датчик угла и датчик угловой скорости, подключенные входами к тазобедренному шарниру, последовательно соединенные вторая схема сравнения, связанная с выходом программирующего блока и выходом датчика угла, первая схема управления и первый запоминающий блок, выход которого подключен к блоку программ, а вход - к датчику угловой скорости, последовательно соединенные вторая схема управления, второй запоминающий блок и формирователь сигнала управления угловыми перемещениями, выход которого соединен с третьей муфтой, при этом тактильный датчик связан с первой и второй схемами управления, а вход запоминающего блока - с датчиком угла.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что програмируюший блок содержит узел уровня:рабатывания и соедененные ме кду собой зацатчик , минимальной скорости и суммирующий усилитель. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР