Устройство для управления многофункциональным протезом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 61 коммумаци22 и йнг Фиг ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГННТ СССР(71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов(56) Авторское свидетельство СССР .У 326955, кл. А 61 Р 1/06, 1979,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПРОТЕЗОМ(57) Изобретение относится к областимедицины, точнее к протезированию ипротезостроению, Цель изобретенияупрощение управления протезом дляинвалидов с высокими уровнями ампутации верхних конечностей. Устройстводля управления многофункциональнымпротезом содержит блок переключенияисполнительных механизмов 1 с контактным блоком 8, связанным с блоком 801475653 тации, блок управления 2, инфоронный блок, включающий генераторблок исполнительных механизмов 25, связанный с блоком коммутации и с блоком управления 2. Блок переключения 1 включает электропривсд выбора исполнительного механизма 3, редуктор которого связан с контактным блоком 8, кнопку 10 выбора исполнительного механизма, соединенную с полюсом источника 5 питания и с блоком реверса 12, входом триггера 6 и инвертором 16, подключенным к первому 15 и второму 21 элементам И. Выход триггера 6 подключен к релейному каскаду 14, контакты реле которого соединены с полюсом источника питания и с шиной питания блока реверса, выходы которого соединены с электроприводом выборе ислалнителннага менвннв- С, ма 25. Контакт исходного положения контактного блока механически связан второй кнопкой 10, выход которой соединен с входом триггера 6, Нулевой р1475653 контакт контактного блока соединенчерез второй инвертор с первым 15элементом И, выход которого черезтретий инвертор соединен с первымивходами счетных триггеров 18. Блокуправления 2 выполнен в виде двухконтактного выключателя 29, первыйконтакт которого подключен к КС-цепочке 34 и к первым входам третьегои четвертого элементов И и второгоэлемента ИЛИ 33. Второй контакт двухконтактного выключателя 29 через делитель подключен к вторым входам одного из элементов И и элемента ИЛИ,Изобретение относится к медицинской технике, а именно к области протезирования и протезостроения, и может быть использовано в многофункциональных протезах верхних конечностей.Цель изобретения - упрощение управления протезом для инвалида с вы"сокими уровнями ампутации верхнихконечностей.На фиг.1 представлена блок-схемапереключения исполнительных механизмов; на фиг.2 - блок-схема блока управления исполнительными механизмами; на фиг.З - контактный блок привода переключения; на фиг.4 - блокреверса; на фиг,5 - усилитель мощности,Устройство содержит блок 1 переключения исполнительных механизмов(фиг.2).Блок 1 переключения исполнительных механизмов включает электропривод 3 переключения исполнительныхмеханизмов, редуктор 4 которого механически связан с кнопкой 5 начального состояния, подключенной к источнику 6 питания и к первому входутриггера 7. На редукторе 4 электропривода 3 переключения установлендвижок 8 (фиг.З) контактного блока 9,связанный с источником 6 питания иконтактирующий с контактами 1 О "0 и", закрепленными на основании 11,например на текстолитовой планке. выход которого через усилитель мощности и релейный каскад 42 связан сшиной питания релейного блока, входящего в блок переключения. Выходтретьего элемента И через второй инвертор связан с вторым входом четвертого элемента И и с первым генерато-.ром импульсов, а выход четвертогоэлемента И через третий инвертор подключен к второму генератору импульсов 38. Выходы генераторов соединеныс усилителем мощности, связанным сисполнительными механизмами. 3 ил,2Электропривод 3 может быть выполненна основе шагового двигателя, замыкающего последовательно контакты"О"-"и" выбора исполнительных меха низмов. Кнопка 12 (фиг.1) выбора исполнительного механизма подключенако второму входу триггера 7, к первому инвертору 13, ко входу блока14 реверса (фиг.4) и через согласую О щий резистор 15 - к полюсу источни"ка питания. Выход триггера 7 подключен к релейному каскаду 16, контактыреле которого соединяют полюс источника 6 питания с шиной питания бло ка 14 реверса.Выход инвертора 13 соединен с пер-вым входом первого элемента 17 И. Нулевой контакт контактного блока 9 через второй инвертор 18 подключен ковторому входу элемента 17 И, выходкоторого через третий ннвертор 19подключен к первым входам счетныхтриггеров блока 20 счетных триггеров2 бВторые входы счетных триггеров соеди-.нены соответственно с "1"- "и" контактами контактного блока 9, которыеподключены также ко входам элемента21 ИЛИ и к первым входам блока 22"1"-"и" элементов И.Выход первого инвертора 13, а также выход элемента 21 ИЛИ соединенысо входами второго элемента 23 И,выход которого подключен к генератору 24 частоты, выход которого соеди нен со вторыми входайи блока 22 элементов И, выходы которых подключенык блоку 25 -"и" датчиков положения, выполненных в виде вибрационных датчиков или в виде электродатчиков, установленных на теле инвалида в удобном для него месте. Выход третье 5 го инвертора 19 подключен ко вторым входам блока 20 "1" - "и" счетных триггеров, выходы которых подключены соответственнок к "1"-"и" релейным1 О каскадам блока 26, контакты реле которых подключены соответственно к исполнительным механизмам блока 27 "1"-"и" исполнительных механизмов (фиг.5).5Блок 14 реверса (фиг.4) содержит двухкаскадный усилитель на транзис, торах 28 и 29, нагрузкой которого является реле 30, контакты которого соединены с полюсами источника 6 питания и с электроприводом 3. Аналогично построены релейные каскады 16,44 и блока 26.Блок 2 управления исполнительными механизмами (фиг.2) содержит двухконтактный выключатель 31 на три положения и блок 32 реверса, который вклю. чает первый и второй элементы 33, 34 И и элемент 35 ИГИ, первые входы ко- торых через времязадающую КС-цепочку 36 соединены с первым контактом выключателя 31, замыкающий контакт которого соединен с источником 6 питания. Второй контакт выключателя 31 через. делитель 37 подключен ко второму входу элемента 34 И и ко второму входу элемента 35 ИЛИ. Выходы элементов 33, 34 И через инверторы 38 и 39 подключены соответственно к генераторам 40 и 41, выходы которых соединены с уси лителем 42 мощности ( фиг,5 ), выполненным по мостовой схеме. Выход инвертора 39 подключен ко второму входу элемента 33 И, а выход элемента 35 ИЛИ подключен ко второму усилите лю 43 мощности, нагрузкой которого является реле 44, контакты которого соединяют полюс источника питания с шинами питания всех реле блока 26 реле (фиг.1). В диагональ мостовой схемы усилителя 42 мощности (фиг.5) через контакты реле блока 26 подключены соответственные электроприводы блока 27 исполнительных механизмов.Устройство работает следующим об.разом.В исходном состоянии при включенном питании движок 8 контактного блока 9 находится в исходном, выключен ном со стоянии, кнопка 5 з амкнута, исполнительные механизмы 27 в блоке 2 управления отключены. Контакты реле 16 разомкнуты. При нажатии на кнопку 12 выбора исполнительного механизма сигнал передается на триггер 7, который опрокидывается, в результате реле 16 срабатывает и питание передается на блок 14 реверса, ключевой каскад которого также срабатывает. Контакты реле 30 (фиг.4) подключают электропривоц 3 переключения к источнику питания. Двигатель электропривода 3 приводится в движение и редуктор 4 его начинает перемещать по контактам блока 9 (фиг.3) движок 8, который находился в исходном состоянии. При этом кнопка 5 размыкается, а движок 8 перемещается на "нулевой" контакт блока 9, при замыкании которого через инвертор 18 на первый элемент 17 И поступает сигнал. Кроме того, сигнал от нажатой кнопки 12 выбора исполнительного механизма через инвертор 13 также поступает на второй вход элемента 17 И, который срабатывает и затем через инвертор 19 передает.ся на входы счетных триггеров, которье устанавливаются в исходное состояние.При прохождении движка 8 через контакты "1" в "п" блока 9 сигналы поочередно пе 1(едаются на элемент 21 ИЛИ, на входы соответственных триггеров "1" в "и" блока 20 счетных триггеров и на входы элементов "1"-"и" И блока 22. С выхода элемента 21 ИЛИ сигналы передаются на элемент 23 И, на второй вход которого поступает сигнал с инвертора 13. Элемент 23 И срабатывает и передает сигналы на генератор 24 звуковой частоты, с выхода которого сигналы передаются на вторые входы элементов "1"-"и" И блока 22, которые поочередно по мере поступления сигналов с контактного блока 9 срабатывают и передают сигналы на информационные датчики "1"-"и" блока 25 датчиков положения, которые в виде вибрационных сигналов или электроимпульсов передаются на тело инвалида, информируя его о прохождении сигналов на подключение исполнительных механизмов. Например, первое положение контактного блока 9 подключает механизм "схватка-раскрытие кисти, второе - ротации кисти, 1475653третье - "сгибания-разгибания" локтя, четвертое - "отведения-приведения" плеча и т.д, При получении информации о подключении нужного исполни 5 тельного механизма инвалид прекращает нажатие кнопки 12 выбора исполнительного механизма. При этом соответственный счетный триггер нз блока 20 устанавливается в единичное состоя ние.и передает сигнал на соответственный релейный каскад блока 26. Ключевой каскад блока 14 реверса (фиг.4) прекращает подачу сигнала на реле 30. ,Контакты его возвращаются в исходное 16 состояние переключая электропривод 3 на противоположные полюса источника 6 питания. Редуктор 4 электропривода 3 возвращается в исходное начальное состояние, сбрасывая при 2011 1этом в 0 состояние соответственные триггеры блока 20 , кнопка 5 замыкается и передает сигнал на триггер 7 , который срабатывает . С его выхода сигнал передается на р елейный каскад 25 1 6 . Реле каскада срабатывает и е го контакты от ключ ают шину питания блока 1 4 реверса , подготавливая его т ем самым к следующему циклу работы . Процес с подготовки подключения исполни тельного механизма к блоку 2 управления закончен .При воздействии н а двухконт актный выключатель 31 слабым нажатием сохранившейся культи или другого органа, либо слабым натяжением тяги, срабатывает его первый контакт и на первые входы элементов 33, 34 И и 35 ИЛИ блока 32 реверса передаются сигналы. При этом элемент 34 И не сраба тывает. С его выхода низкий потенциал передается через инвертор 39 на второй вход элемента 33 И, который через инвертор 38 передает сигнал на генератор 40 импульсов, а с его выхо да - на первую диагональ усилителя 42 мощности, выполненного по мостовой схеме, Одновременно с выхода элемента 35 ИЛИ сигнал передается на второй усилитель 43 мощности и релей ный каскад 44, реле которого срабатывает и контакты его подключают питание к блоку 26 релейных каскадов. На вход одного из них в соответствии с выбранным исполнительным механизмом поступает сигнал с выбранного счетного триггера блока 20 счетных триггеров. Реле этого блока срабатывает н его контакты подключают выбранный из блока 27 исполнительныймеханизм протеза в диагональ мостовой схемы усилителя 42 мощности, Исполнительный механизм начинает выполнять движение, например, при подключении первого исполнительного механизма - схват кистью. Для выполненияпротивоположного движения исполнительного механизма протеза - раскрытия кисти, инвалид осуществляет более сильное (натяжение) нажатие надвухконтактный выключатель 31, Приэтом сигналы поступают на первые входы элементов 33,34 И 35 ИЛИ и на делитель 37. В результате элемент 34И срабатывает и с инвертора 39 наэлемент 33 И поступает сигнал запрета, а на генератор 41 - запускающийего сигнал, который передается навторой вход усилителя 42 мощности,выполненного по мостовок схеме, т.е.на вторую его диагональДвигательисполнительного механизма кз блока27 работает в противоположном направлении, осуществляя раскрытиекисти,Аналогичным образом инвалид осуществляет выбор другого исполнительного . механизма и реализацию движения им,Устройство упрощает управлениемногофункциональным протезом верхнейконечности, что особенно важно дляинвалидов с высокими уровнями ампутации или с вычленением плеча, так какмеханизирует процесс выбора исполнительного органа. Выбор исполнительного механизма и реализация движенияим сводится для инвалида к нажатиюна две кнопки, установленные в удобном для него месте. При этом первойкнопкой 12 инвалид осуществляет выбор исполнительного механизма протеза, ориентируясь на вибро- или электросигналы датчиков. Реверс исполнительного механизма электропривода 3осуществляется автоматически безучастия инвалида. Реализаций прямого и обратного движения выбранногоисполнительного органа осуществляется более слабым и более сильным нажатием на второй кнопочный выключатель 31.Таким образом, устройство упрощает для инвалида процесс управлениямногофункциональным протезом, таккак за счет механизации процесса выбора исполнительного органа управле 1475653ние многофункциональным протезом сводится к нажатию на две кнопки. Это позволяет повысить уровень реабилитации наиболее сложных для протези 5 рования инвалидов с высокими уровнями ампутации верхней конечности или с вычленением плеча. формула изобретения 10Устройство для управления многофункциональным протезом, содержащее блок переключения исполнительных механизмов с контактным блоком, связанным с блоком коммутации, блок управ ления, информационный блок, включающий генератор и датчик обратной связи и блок исполнительных механизмов, связанный с блоком коммутации и блоком управления, и источник питания, 20 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения управления протезом для инвалида с высокими уровнями ампутации верхних конечностей, в нем блок переключения исполнительных ме 25 ханизмов выполнен в виде электропривода выбора исполнительного механизма, редуктор которого связан с контактным блоком, кнопки выбора исполнительного механизма, соединенной с источником питания, с блоком реверса, входом триггера и инвертором, подключенным к первому и второму элементам И, причем выход триггера подключен к релейному каскаду, контакты реле 35 которого соединены с источником питания и с шиной питания блока реверса, выходы которого соединены с электроприводом выбора исполнительного механизма, а контакт исходного поло жения контактного блока механически связан с второй кнопкой, соединенной с входом триггера, нулевой контакт контактного блока соединен через второй инвертор с первым элементом И, выход которого через третий инвертор соединен с первыми входами счетных триггеров, первый и последующие контакты подключены к вторым входам соответственных счетных триггеров, к первым входам соответственных элементов И, соединенных с соответственными информационными датчиками, и.к входам элемента ИЛИ, подключенного к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с генератором звуковой частоты, подключенным к вторым входам элементов И, выходы счетных триггеров подключены к релейным каскадам, а блок управления выполнен в виде двухконтактного выключателя, первый контакт которого подключен к БС-цепочке и первым входам двух элементов И и элемента ИЛИ, второй контакт через делитель подключен к второму входу одного иэ элементов И и элемента ИЛИ, выход которого через первый усилитель мощности и релейный каскад связан с шиной питания релейного блока, входящего в блок переключения, выход третьего элемента И через инвертор связан с вторым входом четвертого элемента И и с первым генератором импульсов, а выход четвертого элемента И через инвертор подключен к второму генератору импульсов, выходы генераторов соединены с вторым усилителем мощности, связанным с исполнительными механизмами.1475653 г.Ю Редактор Н,Горват Техред М.Ходанич Корректор М,Васильев оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 / Заказ 2098/8ВНИИПИ Госуда Фиг. 5оставитель А,Новиков Тираж 644 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5