RU2734565C1 - Exoskeleton - Google Patents
Exoskeleton Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734565C1 RU2734565C1 RU2020120519A RU2020120519A RU2734565C1 RU 2734565 C1 RU2734565 C1 RU 2734565C1 RU 2020120519 A RU2020120519 A RU 2020120519A RU 2020120519 A RU2020120519 A RU 2020120519A RU 2734565 C1 RU2734565 C1 RU 2734565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- movable
- structures
- foot
- thigh
- cable
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
- A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
- A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
- A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
- A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
- A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
- A63B23/08—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs for ankle joints
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системе для оказания человеку помощи для поддержки и передачи нагрузки, а именно к экзоскелету, который выполнен, в частности, с возможностью поддерживать пользователя, страдающего дефицитом подвижности.The invention relates to a system for assisting a person to support and transfer a load, namely to an exoskeleton, which is configured, in particular, with the ability to support a user suffering from a mobility deficit.
Известен патент РФ №164649, от 10.09.2016 в котором раскрыт экзоскелетон, включающий в себя основание и приводы поступательного движения, основание выполнено в виде трех звеньев, причем стойка шарнирно соединена с бедренным звеном, а бедренное звено шарнирно соединено с голенным звеном, которое шарнирно соединено со стопой. При этом привод поступательного движения выполнен в виде двух независимых шарико-винтовых передач, кинематически связанных через ременную передачу со шкивами, жестко установленными на стойке и голенном звене, а шарико-винтовая передача дополнительно содержит упругий элемент, установленный между гайкой и упором винтов. Недостатком данного устройства является сложность конструкции.Known RF patent No. 164649, dated 09/10/2016, which discloses an exoskeleton, which includes a base and drives of translational motion, the base is made in the form of three links, and the stand is hingedly connected to the femoral link, and the femoral link is hingedly connected to the shin link, which is hinged connected to the foot. In this case, the translational drive is made in the form of two independent ball-screw drives, kinematically connected through a belt drive with pulleys rigidly mounted on the rack and shin link, and the ball-screw drive additionally contains an elastic element installed between the nut and the screw stop. The disadvantage of this device is the complexity of the design.
Наиболее близким техническим решением является патент РФ №2721543 от 19.05.2020, в котором раскрыт экзоскелет, содержащий конструкцию таза, две верхние и две нижние конструкции ноги, две конструкции ступни, две конструкции бедер, располагаемые, каждая, напротив соответствующих частей тела пользователя, при этом указанные конструкции соединены между собой посредством механических сочленений и выполнены с возможностью приведения в действие при помощи, по меньшей мере, одного привода, установленного на каждой из указанных конструкций. При этом:The closest technical solution is RF patent No. 2721543 dated 05/19/2020, which discloses an exoskeleton containing a pelvic structure, two upper and two lower leg structures, two foot structures, two thigh structures, each located opposite the corresponding parts of the user's body, when the said structures are connected to each other by means of mechanical joints and are made with the possibility of being actuated by means of at least one actuator installed on each of said structures. Wherein:
- конструкция ступни содержит опорную плоскость, выполненную с возможностью опоры на нее ступни пользователя,- the foot structure contains a support plane made with the possibility of supporting the user's feet on it,
- нижняя конструкция ноги выполнена с возможностью размещения в ней нижней части ноги пользователя,- the lower leg structure is designed to accommodate the lower part of the user's leg,
- механическое сочленение колена выполнено с возможностью соединять нижнюю конструкцию ноги с верхней конструкцией ноги, выполненной с возможностью размещения в ней верхней части ноги пользователя, при этом механическое сочленение колена имеет поворотную ось, и- the mechanical knee joint is configured to connect the lower leg structure to the upper leg structure configured to accommodate the user's upper leg therein, the mechanical knee joint has a pivot axis, and
- механическое сочленение лодыжки соединяет конструкцию ступни с нижней конструкцией ноги, при этом механическое сочленение лодыжки содержит первое поворотное сочленение, имеющее первую поворотную ось, причем указанная первая поворотная ось и поворотная ось механического сочленения колена образуют угол, заключенный между 0° и 15°,- a mechanical ankle joint connects the foot structure to the lower leg structure, the mechanical ankle joint comprises a first pivot joint having a first pivot axis, said first pivot axis and the mechanical knee joint pivot axis form an angle between 0 ° and 15 °,
также механическое сочленение лодыжки содержит второе поворотное сочленение, имеющее вторую поворотную ось, при этом вторая поворотная ось расположена в плоскости, перпендикулярной к первой поворотной оси, и образует с опорной плоскостью угол, заключенный между 30° и 60°, когда экзоскелет стоит вертикально и находится в состоянии покоя. Недостатком данного устройства является необходимость использование достаточно мощных приводов, обеспечивающих подвижность конструкции.also the mechanical articulation of the ankle contains a second pivot joint having a second pivot axis, while the second pivot axis is located in a plane perpendicular to the first pivot axis, and forms an angle with the reference plane between 30 ° and 60 ° when the exoskeleton is standing upright and located at rest. The disadvantage of this device is the need to use sufficiently powerful drives to ensure the mobility of the structure.
Технический результат предлагаемого устройства – снижение нагрузки на двигатели во время движения.The technical result of the proposed device is to reduce the load on the engines while driving.
Технический результат достигается тем, что экзоскелет содержит конструкцию таза, две подвижные конструкции бедер, две подвижные конструкции голени, две подвижные конструкции ступни, располагаемые, каждая, напротив соответствующих частей тела пользователя. Где указанные конструкции соединены между собой посредством механических сочленений и выполнены с возможностью приведения в действие при помощи, по меньшей мере, одного привода. А конструкция таза, две подвижные конструкции бедер, две подвижные конструкции голени, две подвижные конструкции ступни содержат средства для закрепления в них соответствующих частей пользователя. Также каждая из подвижных конструкций включает неподвижный блок и поворачивается посредством подвижного троса, проходящего через данный неподвижный блок. При этом подвижный трос прикреплен своими концами к двум подвижным блокам, каждый из которых приводится в действие приводом, через, по меньшей мере, один неподвижный блок и трос, образующие вместе силовой полиспаст.The technical result is achieved in that the exoskeleton contains a pelvis structure, two movable thigh structures, two movable lower leg structures, two movable foot structures, each located opposite the corresponding parts of the user's body. Where these structures are interconnected by means of mechanical joints and made with the possibility of being actuated by means of at least one actuator. And the structure of the pelvis, two movable structures of the thighs, two movable structures of the lower leg, two movable structures of the foot contain means for fixing the corresponding parts of the user in them. Also, each of the movable structures includes a fixed block and pivots by means of a movable cable passing through this fixed block. In this case, the movable cable is attached at its ends to two movable blocks, each of which is driven by a drive, through at least one fixed block and a cable, which together form a power pulley block.
Кроме того сочленения конструкции таза и каждой конструкции бедра, каждой конструкции бедра и соответствующей ей конструкции голени, каждой конструкции голени и соответствующей ей конструкции стопы выполнены посредством подшипника, расположенного соосно неподвижному блоку соответствующей конструкции бедра или голени или стопы.In addition, the articulations of the pelvic structure and each thigh structure, each thigh structure and the corresponding lower leg structure, each lower leg structure and the corresponding foot structure are made by means of a bearing located coaxially with the fixed block of the corresponding thigh or lower leg or foot structure.
Трос, по меньшей мере, один подвижный блок и, по меньшей мере, один неподвижный блок расположены внутри пластины образующей соответствующую конструкцию бедра или конструкцию голени или конструкции таза.The cable, at least one movable block and at least one fixed block are located inside the plate forming the corresponding thigh structure or lower leg structure or pelvic structure.
Конструкция устройства приведена на фиг. 1-6, где:The design of the device is shown in Fig. 1-6, where:
- на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства вид спереди;- in Fig. 1 shows a general view of the proposed device front view;
- на фиг. 2 показан общий вид предлагаемого устройства вид сзади;- in Fig. 2 shows a general view of the proposed device, rear view;
- на фиг. 3 показан общий вид предлагаемого устройства вид спереди;- in Fig. 3 shows a general view of the proposed device front view;
- на фиг. 4 схематично показана работа устройства при повороте стопы;- in Fig. 4 schematically shows the operation of the device when the foot is turned;
- на фиг. 5 схематично показана конструкция голени со всеми основными элементами;- in Fig. 5 is a schematic illustration of the shin structure with all the main elements;
- на фиг. 6 схематично показана работа устройства, где подвижные блоки полиспаста в крайних положениях, нога полностью разогнута.- in Fig. 6 schematically shows the operation of the device, where the movable blocks of the chain hoist are in extreme positions, the leg is fully extended.
На чертежах изображены:The drawings show:
1 - конструкция таза;1 - the design of the pelvis;
2 - конструкция бедра;2 - thigh construction;
3 - конструкция голени;3 - shin construction;
4 - конструкция стопы;4 - foot construction;
5 - средства для закрепления тела пользователя;5 - means for securing the user's body;
6 - приводы;6 - drives;
7 - трос полиспаста;7 - chain hoist cable;
8 - трос поворота конструкции;8 - structure rotation cable;
9.1-9.3 - неподвижные блоки полиспаста;9.1-9.3 - fixed pulley blocks;
10 - подвижные блоки полиспаста;10 - movable blocks of the chain hoist;
11 - неподвижный блок поворотной конструкции экзоскелета.11 - fixed block of the exoskeleton rotary structure.
Устройство, показанное на фиг.1-6, состоит из подвижных, а точнее поворотных конструкций бедра, голени и стопы.The device shown in Figures 1-6 consists of movable, or rather rotatable, structures of the thigh, lower leg and foot.
На фиг.4 показано схематичная работа поворота стопы 4 предлагаемого устройства. Поворот стопы осуществляется посредством силовой системы полиспаст (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%B0%D1%81%D1%82) При этом сама система блоков и тросов полиспаст расположена в пазах конструкции голени 3, выполненной в виде плоской пластины и сочлененной с конструкцией стопы 4 посредством подшипника качения. Система блоков и тросов полиспаст, расположенная в пазах конструкции голени 3, содержит симметрично расположенные друг относительно друга 2 секции, каждая из которых содержит: неподвижный блок 9.1, неподвижный блок 9.2, подвижный блок 10, неподвижный блок 9.3, трос 7 и общий трос поворота конструкции 8, в данном случае стопы 4, пропущенный через неподвижный блок 11 поворачиваемой конструкции экзоскелета. Подшипник качения закреплен внешним кольцом в конструкции стопы 4, а внутренним кольцом в конструкции голени 3.Figure 4 shows a schematic operation of the rotation of the
Для поворота голени используется аналогичная система блоков и тросов полиспаст, как описана выше, расположенная в пазах конструкции бедра 2, также выполненной в виде плоской пластины и сочлененной с конструкцией голени 3 посредством подшипника качения.To rotate the lower leg, a similar system of pulleys and pulley cables is used, as described above, located in the grooves of the
Для поворота каждого бедра также может использоваться аналогичная система блоков и тросов полиспаст, как описана выше, расположенная в пазах конструкции таза 1, также выполненной в виде плоской пластины и сочлененной с конструкцией бедра 2 посредством подшипника качения, либо же тросы двигателя напрямую поворачивают неподвижный блок каждой конструкции бедра 2.To turn each hip, a similar system of pulleys and pulley cables can also be used, as described above, located in the grooves of the
Поворот стопы (голени, бедра) 4 осуществляется следующим образом.The rotation of the foot (lower leg, thigh) 4 is carried out as follows.
Трос полиспаста 7 в первой секции приводом 6 перемешается вверх, как показано на фиг.4 стрелкой вверх, трос полиспаста 7 проходит через неподвижный блок полиспаста 9.1, затем неподвижный блок 9.2, и смещает подвижные блоки полиспаста 10. Конец троса полиспаста 7 проходит неподвижный блок 9.3, подвижные блоки полиспаста 10 и закреплен в конструкции паза голени 3. При этом соответственно во второй симметричной секции трос полиспаста 7 расположен аналогично и движется в противоположном направлении, аналогично, как в первой секции. К подвижным блокам полиспаста 10 каждой секции жестко прикреплен трос поворота конструкции 8, в данном случае стопы, который пропущен через неподвижный блок 11 стопы, располагаемый соосно с подшипником стопы. И таким образом при перемещении подвижных блоков полиспаста 10 в одной секции вверх, а в другой секции вниз трос поворота конструкции 8 поворачивает стопу 4. При этом трос поворота конструкции 8 выполняют большей толщины чем трос полиспаста 7 (может использоваться звездочка и цепь). Работа привода осуществляется в зависимости от пользователя, т.е. пока пользователь прилагает усилие в ту или иную сторону привод работает и помогает пользователю.The
Аналогичным образом осуществляется поворот второй стопы, а также обеих конструкций голени и обеих конструкций бедер. При этом для работы используют, по крайней мере, шесть приводов, каждый для поворота своего сочленения.Similarly, the rotation of the second foot, as well as both lower leg and both thigh structures, is performed. In this case, for work, at least six drives are used, each for turning its own joint.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120519A RU2734565C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Exoskeleton |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120519A RU2734565C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Exoskeleton |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734565C1 true RU2734565C1 (en) | 2020-10-20 |
Family
ID=72940529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120519A RU2734565C1 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Exoskeleton |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734565C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2362598C2 (en) * | 2007-09-10 | 2009-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Транспортные шагающие системы" | Passive cargo exoskeleton, knee hinge for passive cargo exoskeleton, compensator for passive cargo exoskeleton |
US9545353B2 (en) * | 2011-07-29 | 2017-01-17 | Leonis Medical Corporation | Methods of operating an exoskeleton for gait assistance and rehabilitation |
EA031367B1 (en) * | 2016-12-05 | 2018-12-28 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственный Центр "Огонек" | Rotation and correction apparatus for lower extremities |
EP3280374B1 (en) * | 2015-04-07 | 2020-01-08 | Wandercraft | Exoskeleton including a mechanical ankle link having two pivot axes |
RU2725288C2 (en) * | 2018-12-26 | 2020-06-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Cargo passive exoskeleton with adjustment for anthropometric parameters of user |
-
2020
- 2020-06-19 RU RU2020120519A patent/RU2734565C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2362598C2 (en) * | 2007-09-10 | 2009-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Транспортные шагающие системы" | Passive cargo exoskeleton, knee hinge for passive cargo exoskeleton, compensator for passive cargo exoskeleton |
US9545353B2 (en) * | 2011-07-29 | 2017-01-17 | Leonis Medical Corporation | Methods of operating an exoskeleton for gait assistance and rehabilitation |
EP3280374B1 (en) * | 2015-04-07 | 2020-01-08 | Wandercraft | Exoskeleton including a mechanical ankle link having two pivot axes |
EA031367B1 (en) * | 2016-12-05 | 2018-12-28 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственный Центр "Огонек" | Rotation and correction apparatus for lower extremities |
RU2725288C2 (en) * | 2018-12-26 | 2020-06-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Cargo passive exoskeleton with adjustment for anthropometric parameters of user |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11432988B2 (en) | Actuation system for hip orthosis | |
CN108542703B (en) | Ankle joint rehabilitation device | |
AU2017387839B2 (en) | Linking device for an exoskeleton structure, facilitating the carrying of loads while walking or running | |
CN102499854B (en) | Parallel structure type ankle joint rehabilitation training device | |
KR100580971B1 (en) | Rehabilitation Medicine Device for Compound Joint Motion | |
CN105997441A (en) | An exoskeleton-based wearable lower limb rehabilitation robot | |
CN102846448A (en) | Portable and wearable exoskeleton robot for lower limb rehabilitation and walk aid | |
RU2734565C1 (en) | Exoskeleton | |
CN112022618B (en) | Rigid-flexible coupling wearable walking assisting exoskeleton system | |
CN112137842A (en) | Parallel three-degree-of-freedom ankle joint rehabilitation robot | |
CN111888186A (en) | Three-degree-of-freedom bedside exoskeleton lower limb rehabilitation robot and use method thereof | |
KR102633470B1 (en) | Wearable Assistance Device | |
CN109875837A (en) | A kind of platform-type lower limb rehabilitation robot in vola based on parallel institution | |
CN114571439A (en) | Compact type joint braking lower limb assistance exoskeleton device | |
SU1443900A1 (en) | Apparatus for developing joints of the lower extremities | |
CN117462371B (en) | Two-degree-of-freedom motion-assisted knee joint exoskeleton robot | |
JP2012065704A (en) | Walking assistance device, walking assistance method, walking assistance program, and the like | |
RU136336U1 (en) | HIP JOINT OF EXOSCELETON | |
CN109925165A (en) | " 4+2 " formula lower limb rehabilitation robot based on rope driving | |
SU1690752A1 (en) | Massaging device | |
KR20220035302A (en) | Rehabilitation exercise device for complex joint exercise for recovery of walking ability | |
CN115415997A (en) | Antagonistic pneumatic muscle lower limb power exoskeleton | |
RU2281077C1 (en) | Device for restoration of capacity for work of human's knee- and hip-joints | |
CN116785646A (en) | Passive training appearance of cerebral apoplexy | |
CN116945138A (en) | Exoskeleton for grounding work of high-voltage electric equipment |