Устройство для управления многофункциональным протезом

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИХ 1475 52 19) 72(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ лок 2 ммутации тельными ный блок механиз 31. Заеключенияючателя 3,капеого выкл роприводом 12 че и блока 2 управ го механизма в в(57) Изобне, к пронию. Устрреключени ия протезом, 9 пл. мов с к ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов(56) Авторское свидетельствоР 1333331, кл. А 61 Р 2/72,ИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГО ЬНЫМ ПРОТЕЗОМетение относится к медициезированию и протезостроейство содержит блокпеисполнительных механизактным блоком 16, связанным с блоком 2 к управления исполн мами и информацио счет выполнения б в виде двухконтак связанного с эле рез блок 4 реверс ления исполнитель де второго двухконтактного выключателя 3, соединенного через второй блок4 реверса с исполнительными механизмами, и элементов связи блоков междусобой, а также схемного решения блока 4 реверса, устройство позволяетмеханизировать процесс выбора и исключить ошибки при подключении исполнительного механизма к системе управления, что повышает надежностьподключения и эФФективность управлеИзобретение относится к протезированию и протезостроению и может бытьиспользовано в многофункциональныхпротезах верХних конечностей.Цель изобретения - обеспечение уп 5равления многофункциональным протезом на короткую культю и вычленениеплеча,На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема мостовогоусилителя мощности; на фиг.З - вариант выполнения контактного блока; нафиг.4 - вариант схемы формирователяимпульса определенной длительности; 15на фиг.5 - вариант схемы генераторазвуковой частоты; на фиг,6 и 7 - варианты выполнения схемы блока реверса шагового двигателя; на фиг.8 и 9 -варианты выполнения схемы блока реверса на реле.Устройство (фиг.) содержит блок1 переключения исполнительных механизмов и блок 2 управления имиВходные каскады блоков 1 и 2 выполнены аналогично и включают двухконтактный выключатель 3 на три положения и схему реверса 4.Схема реверса 4 содержит первыйэлемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 первый 30вход которого через времязадающуюКС-цепочку 6 соединен с первым контактом выключателя 3, замыкающий контакт которого соединен с+ шинойисточника питания 7, второй элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента 5, а второй вход черезделитель 9 связан со вторым контактомвыключателя 3. Выходы элементов 5 и 408 соответственно подключены к К и Явходам КЯ-триггера 10, 8-вход триггера связан при этом со вторым входомпервого элемента 5, а выход триггера10 подключен ко входу усилителя мощности 11 (фиг,2). При этом в блокепереключения исполнительных механизмов "+" шина питания усилителя мощности 11, выполненного, например,по мостовой схеме, соединена с первым контактом выключателя 3.50Блок реверса 4 блока 1 переключения исполнительных механизмов соединен с электроприводом с маломощныммалогабаритным двигателем 12, на ре 55дукторе 13 которого закреплена неподвижно изолирующая планка 14 (фиг.З),на которой установлен подпружиненный.контакт 15, связанный с "+" шиной источника питания 7, выполненного, например, в виде батареи аккумуляторов. Редуктор 13 связан с контактным блоком 16, выполненным в виде отдельных контактных элементов 17, например на текстолите в виде вертикальных полос фольги, каждая из которых свазана с соответствующим каскадом 18 из блока релейных ключей 19, нагрузкой которых являются реле 20 из блока 21 коммутации, контактами 20 которых в блоке 2 управления подключаются соот-. ветствующие исполнительные механизмы 22 из блока 23 исполнительных механизмов. Контактные элементы 17 блока 16 связаны также со входами элемента ИЛИ 24.Выход элемента ИЛИ 24 связан со входом формирователя 25 длительности импульса, выполненного, например, на элементах ИЛИ-НЕ (фиг.4). Вьход формирователя 25 подключен к генератору 26 звуковой частоты, выполненному в виде ждущего мультивибратора, например, на микросхемах И-НЕ (фиг.5), нагрузкой которого являются малогабаритный телефонный капсуль 27, например от слухового аппарата, установленный в гильзе надплечья.Шина питания генератора 26 соединена со вторым контактом выключате- ля 3 блока 1.В блоке 2 управления исполнительными механизмами усилитель мощности 11 из схемы реверса 4 первым своим выходом связан с общим приводом всех коммутирующих элементов реле 20, посредством которых отдельные исполнительные механизмы 22 блока 23, выполненные в виде электроприводов: 1 (схвата-раскрытия пальцев кисти), 2 (ротации кисти), 3 (сгибания-разгибания кисти), 4 (сгибания-разгибания локтя), 5 (отведения-приведения локтя), 6 (сгибания-разгибания плеча), 7 (отведения-приведения плеча), последовательно подключаются к усителю мощности 11 блока 2, второй выход усилителя мощности 11 соединен с общим проводом исполнительных механизмов 22 блока 23.Выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и 8 блока 2 подключены соответственно к первому и второму входам эле" мента ИЛИ 28, выход которого связан, со входом ключевого релейного каскада 29, нагрузкой которого являетсяреле 30, коммутирующий элемент кото 1475652рого соединяет "+ шину источника питания 7 с "+" шинами питания всех репейных ключевых каскадов 18 блока 19.Усилители мошности (фиг,2) построены на транзисторах 32-37 по тра 5диционной схеме,Элемент 24 ИЛИ, формирователь 25,генератор 26 (фиг.5) звуковой частоты и телефонный капсуль 27 образуютинформационный блок 31. Телефонныйкапсуль 27 подключен к генератору.26через транзисторный каскад на транзисторах 38 и 39 (фиг,5).Двухконтактные выключатели 3 (бло ка 1 и блока 2) установлены на телеинвалида по его выбору в любом удобном для управления месте, например,на гильзе плеча или надплечья, подздоровой конечностью, в межлопаточной области спины на груди, или даже на животе при управлении тягой.В качестве маломощного малогабаритного двигателя блока 1 переключения, движением редуктора котОРОГО 25осуществляется выбор требуемого исполнительного механизма, может бытьиспользован маломощный шаговый реверсивный двигатель, в этом случае схемы реверса могут быть выполнены, какЗСпоказано на фиг. 6 и 7, а контактныйблок 16 может быть значительно упрощен.Схема реверса в блоке 1 может быть выполнена на двух реле по схемам, показанным на фиг. 8 и 9.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии когда кон такты выключателей 3 блоков 1 и 2 (фиг.1) находятся в разомкнутом состоянии, на первых входах элементов ИСКЛЮЧАЮГЕЕ ИЛИ 5 и 8 - "0" потенциал, на вторых входах элементов 8 - 45 "0 потенциал, следовательно, на выходах элементов 8 - также "0"-,й сигнал, который, поступая на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, блока 1 и блока 2, устанавливает .на их50 выходах "0" потенциал, КБ-триггеры 10 обоих блоков сохраняют при этом прежнее состояние, усилитель мощности 11 блока 1 отключен от источника питания 7, а в усилителе мощности 11 блока 2 разомкнута диагональ, так как контактные элементы 20 блока 21 разомкнуты. Таким образом электропривод двигателя 12 блока 1 и электроприводы 22 блока 23 не работают, редукторь 1 двигателей неподвижны.При воздействии на выключатель 3блока 1 (слабым нажатием сохранившейся культи или другого органа, либо слабым натяжением тяги) срабатывает первый контакт выключателя 3 и на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и 8 схемы реверса 4 поступает1 сигнал. На втором входе элемен- .та 8 сохраняется "0", тогда на выходе этого элемента устанавливается "1" потенциал, который, поступая на второй вход элемента 5, устанавливает его в "0" состояние. Таким образом, на К входе К 8-триггера 10 блока 1 - "0", на Б-входе - "1", триггер устанавливается в "1" состояние, которому соответствует работа диагонали моста на транзисторах 34-36 усилителя 11 мощности (фиг.2), что вызывает движение редуктора 13 двигателя 12 в направлении исходного состояния. Напряжение питания нг генератор 26 звуковой частоты прп этом пе подано извуковая индикация отсутствует,При более сильном воздействии навыключатель 3 блока 1 (либо,болеесильном натяжении соот: егствующей тяги) срабатывает второй кочтгкт выключателя 3, подавая напряжение питания на Генератор 26 и "1" сигнал в ,навторой вход элемента ИСКЛЮЧАЮЕ 1 ЕЕ ИЛИ8 схемы реверса 4 блока . Состохниеэлемента ИСКЛЮЧАЮ 1 ЕЕ ИЛИ 8 изменяется с "1" на "О", На выходе элемента5 появляется "1", таким образом, наК в вх триггера 1 О поступает "1" сигнал, на Б-вход - 0 сигнал. Триггер 10 устанавливается в "0" состояние, которому соответствует работа транзисторов 32, 33, 37 диагонали моста - усилителя 11, что вызывает движение редуктора 13 Г. противоположном направлении. Редуктср 13 перемещает планку 14 (фиг.2) с контактом 15, передавая поочередно "+" потенциал источника питания 7 к контактным элементам 17 контактного блока 16. Образующиеся при этом импульсы положительной полярности через элемент ИЛИ 24 поступают нг вход формирователя 25, который по переднему фронту входного сигнала формирует им-пульс положительной полярности строго определенной длительности. Этот импульс поступает на вход генератора 26, определял длптельност звукового5 147 сигнала. В телефонном капсуле 27 слышен звуковой сигнал или сигналы, количество которых соответствует числу пройденных редуктором 13 контактных элементов 1 7. Например, при выборе электропривода сгибания-разгибания локтя, инвалид, усльппав четвертый звуковой сигнал, должен прекратить воздействие на выключатель 3 блока 1, при этом редуктор 13 остановится на четвертом контактном элементе 17 и через контакт 15 "+" потенциал от источника питания 7 через делитель будет подан на вход соответствующего четвертого ключевого каскада 18 из блока 19Для управления выбранным исполнительным механизмом 22 из блока 23 инвалид воздействует на выключатель 3 блока 2 слабым нажатием (либо слабым натяжением тяги этого выключателя ), для срабатывания первого контакта, сигнал от которого устанавливает КБ- триггер 10 блока 2 в "1" состояние, аналогично работе блока 1 выключается диагональ моста - усилителя 11 на транзисторах 34, 35 и 36 и одновременно появляется "1" сигнал на выхо.-. де элемента ИЛИ 28, которым открывается ключевой каскад 29. Через контакт 31 реле 30 "+" источника питания поступает на "+" шины всех релейных каскадов 18 блока 19.Реле 20 срабатывает лишь в четвертом каскаде 18, на вход которого подан "+" источника питания 7 через контактный элемент 17 и контакт 15(посредством остановки редуктора 13), подключая своим контактом 20 из блока 21 соответствующий электропривод 22 (в данном примере - электропривод сгибания-разгибания локтя).Для изменения направления движения исполнительного механизма 22 инвалиду необходимо аналогично блоку 1 увеличить нажатие.на выключатель 3 блока 2 (либо увеличить натяжение тяги 1 этого выключателя), чтобы сработали вторые контакты выключателя 3. Выбор следующего исполнительного механизма начинается со слабого воздействия на выключатель 3 блока 1, при котором редуктор 13 двигателя 12 устанавливается в исходное состояние.5652Устройство позволяет повысить надежность подключения исполнительныхмеханизмов и эффективность управления протезом за счет механизации процесса выбора исполнительного механизма, а также повысить функциональность протеза за счет увеличения количества исполнительных механизмов.10формула изобретения 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Устройство для управления мно гофункциональным протезом, содержащее блок переключения исполнительных механизмов с контактным блоком; связанным с блоком коммутации, блок управления исполнительными механизмами, информационный блок, включающий генератор и датчик обратной связи, и блок исполнительных механизмов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения управления многофункциональным протезом на короткую культю и вычленение плеча,в нем блок переключения выполнен в виде двухконтактного выключателя, который через блок реверса связан с электроприводом выбора исполнительного механизма, редуктор которого связан с контактным блоком, подключенным через последовательно соединенные элемент ИЛИ и формирователь к генератору информационного блока, а блок управления исполнительными механизмами выполнен в виде второго двухконтактного выключателя, соединенного с вторым блоком реверса, первый выход которого подключен к коммутирующим элементам блока коммутации, второй выход - к исполнительным механизмам, а третий и четвертый выходы связаны через элемент ИЛИ с релейным ключевым каскадом, контакты которого соединены с блоком коммутации.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок реверса его выполнен в виде КС-цепочки, соединенной с первым и вторым элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами КБ-триггера, подключенного к усилителю мощности, второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с делителем напряжения, а выход его - с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮШЕ 11. ИЛИ.475652 Ф юрану нонщакеу Фиг 2иг,1475 б 52 Составитель А.НовиковоРват ТехРед М, Ходанич Корректор Н. Король Реда кто з 2098/8 Тираж 644 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1.13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5