CZ2017220A3 - Kognitivní robot pro rehabilitaci a transport - Google Patents

Abstract

Kognitivní robot pro institucionální i domácí využití, v prostředí indoor i outdoor je unikátní robotickou technologií, sdružující v jediném robotickém monobloku diametrálně odlišné funkce zajišťující jeho rekonfigurovatelnost – řízenou rehabilitaci dolních končetin chůzí, jízdu ve stoje, jízdu vsedě, vynesení uživatele z prostoru robotu bez asistenta, funkci všesměrové manévrovací schopnosti, s vysoce sofistikovaným nadřazeným řídicím systémem, se schopností časoprostorové programovatelnosti robotických funkcí a automatické centra při průjezdu dveřmi, včetně ovládání transportních procesů uživatelem, dálkově asistentem a se schopností bezobslužného transportu. Kognitivní robot (1) pro rehabilitaci a transport se skládá ze dvou hlavních podsestav, jimiž jsou podvozek (2) a víceúčelová nástavba (3), kde podvozek (2) je tvořen rámem (4) podvozku půdorysného tvaru písmene U, v jehož přední části, v jeho letmých zakončeních jsou pružicí a tlumicí torzní jednotky (5) s pryžovými elementy jako zakončení kyvných vidlic (6) pro přední kolové jednotky (7). Zdvih přední kyvné vidlice (6) zadní je omezen pryžovým dorazem (8), který je součástí podélníků (9) rámu (4) podvozku, kde na podélnících (9) jsou uloženy elektrické akumulátory (10) a vedle nich jsou s rámem (4) podvozku pevně propojeny teleskopické sloupy (11). V zadní části rámu podvozku (4) je příčník (12), na kterém jsou uloženy ovládače (13) elektromotorů, a vedle nich je nabíječka (14) akumulátorů. Alternativou podvozku (2) kognitivního robotu (1) pro hladší a rovnější povrchy, zejména uvnitř budov, může být podvozek (2) se všesměrovými koly s elektromotorem.

Description

Oblast techniky

Cognitive robot pro rehablitaci a transport, je z oblasti všestranných a víceúčelových léčebných a rehabilitačních zařízení, určených pro zajišťování rehabilitačních procesů a současně transportu a podpoře tělesných aktivit částečně imobilních pacientů, pro podporu bezasistenčního života a udržování tělesné kondice seniorů.

Dosavadní stav

M současné době ve světě neexistuje průlomový COGNITIVE ROBOT podle vynálezu rekonfigurovatelný, fyzioterapeutický a současně transportní robotická technologie, pro využití indoor i outdoor, s vysokou manévrovací schopností ve stísněných prostorách i v nezpevněném terénu, pro využití k bezasistenční nebo asistenční fyzioterapii řízenou chůzí pacientů, současně se schopností změny funkce fyzioterapie chůzí na funkci jízdy ve stoje (čtyřkolová analogie segveje), změny funkce jízdy ve stoje na funkci jízdy vsedě, s funkcí vysunutí uživatele robotu z polohy vsedě do polohy ve stoje bez asistenta, mimo prostor robotu. S vysoce sofistikovaným nadřazeným řídícím systémem, se schopností časoprostorové programovatelnosti robotických funkcí, automatické centrace při průjezdu dveřmi, s výhodou využitelnosti v ústavním i domácím prostředí, s alternativou využití outdoor i indoor. Dále s výhodou využití modularity elektronicky řízených kolových jednotek - všesměrových kolových jednotek s pohony a převodovým mechanizmem umístěným přímo v jejich nábojích, zaměnitelných za kolové jednotky s klasickými bantamovými koly, rovněž se zabudovaným elektropohonem a převodovým mechanizmem přímo v jejich náboji.

V současné době existují vysoce sofistikovaná robotická zařízení, zajišťující řízenou rehabilitaci chůzí, s řadou kognitivních prvků. Žádné z těchto zařízení ale nesdružuje více diametrálně odlišných robotických funkcí v jednom robotickém monobloku. Jde o jednoúčelové technologie na vysoké technologické i robotické úrovni, které slouží pouze pro zajišťování fyzioterapeutických procesů zejména v institucionálním prostředí. Tyto technologie nejsou současně využitelné k zajišťování těchto rehabilitačních procesů při běžných úkonech denního života, mimo institucionální prostředí a ústavní léčbu, k podpoře bezasistenčního života a současně k plnohodnotnému transportu uživatelů - jak v poloze ve stoje (analogie čtyřkolového segveje), tak v případě únavy uživatele v poloze vsedě, s možností návratu k pokračování v rehabilitaci dolních končetin řízenou chůzí, když jsou automaticky vyřazeny technologické prvky pro jízdu ve stoje a vsedě. Například firmou HOCOMA, ANDAGO (patent EP 158629 1 B1), nebo firmou OTTO BOCK XENO - vertikalizační vozík, nebo CHASSWHEEL OY (Finsko) a řada dalších výrobců, disponuje pouze s jednoúčelovými zařízeními - využití k rehabilitačním procesům, nebo k využití k transportním procesům, i když se sofistikovanými technologiemi jejich polohování. Prostřednictvím široké světové rešerše nebyla nalezena robotická technologie, sdružující funkce rehabilitačních procesů s vysoce sofistikovanými kognitivními prvky a funkce transportu uživatele v poloze ve stoje, vsedě a současně se schopností podpory výstupu uživatele z polohy vsedě do polohy ve stoje mimo prostor robotu, současně se všesměrovou manévrovací schopností s využitím implementace pohonů a převodových mechanizmů přímo do nábojů kolových jednotek robotu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody řeší cognitive robot pro rehabilitaci a transport, skládající se ze dvou hlavních podsestav, jimiž jsou podvozek a víceúčelová nástavba, jehož podstata je v tom, že podvozek je tvořen rámem podvozku půdorysného tvaru písmene U, v jehož přední části, v jeho letmých zakončeních jsou pružící a tlumicí torzní jednotky s pryžovými elementy jako zakončení kyvných vidlic pro přední kolové jednotky, přičemž zdvih přední kyvné vidlice je omezen pryžovým dorazem, který je součástí podélníků rámu podvozku, kde na podélnících jsou uloženy elektrické akumulátory a vedle nich jsou s rámem podvozku pevně propojeny teleskopické sloupy, přičemž v zadní části rámu podvozku je příčník, na kterém jsou uloženy ovládače elektromotorů, a vedle nich je nabíječka akumulátorů, přičemž v zadní části rámu je dále napojen přes příčník zadní kolový systém se zadními kolovými jednotkami, přičemž do každého z podélníků rámu podvozku jsou z vnitřní strany vetknuta oka, ve kterých je kyvně uložena stupačka propojená s rotačním pohonem stupaček přes pružný hřídel stupaček a s hřídelem rotačního pohonu, spojeným propojovací spojku doplněnou hadicovou svěrkou, kde na opačném konci je pružný hřídel stupaček, jdoucí středem dutého prodlouženého čepu stupačky zakončen nalísovanou objímkou, propojenou se stupačkou tvarovým výstupkem, zapadajícím do tvarového vybrání stupačky, přičemž v rámu podvozku nad úrovní stupaček jsou v podélnících pevné dorazy, přičemž na výsuvnou část teleskopických sloupů je pevně navázána víceúčelová nástavba prostřednictvím rámu nástavby tvaru písmene U, do kterého je rovnoběžně s příčníkem zabudováno osové složení jako součást sedačky, přičemž dále jsou do každého z podélníků rámu nástavby zabudovány paralelogramy, jako nosné prvky loketních opěrek, doplněných nástavci zakončenými ovládacími panely, přičemž jedno z ramen paralelogramuje ve spodní části doplněno pákou ramena, na jejímž konci je kyvně uložena pohybová matice, do které zapadá pohybový šroub poháněný rotačním pohonem s vyrovnávací spojkou, které je kyvně uchycené k rámu nástavby v čepech nástavců, přičemž pohybový šroub je uložen v radiálním ložisku a v axiálním ložisku využívajícím opěrné plochy vyrovnávací spojky a na protilehlé straně vložený kroužek, přičemž dále jsou ramena paralelogramu propojena vahadlem, s jehož zadní částí je pevně propojen vertikální dutý čep, na němž je kyvné, v radiaxiálním ložisku /-β uložen nástavec loketní opěrky, kde loketní opěrka je dále v omezeném rozsahu uložena kyvně kolem vodorovného čepu nástavce loketní opěrky, přičemž v páce loketní opěrky je uložen kyvný čep propojující táhlem polohovací kužel s vloženou tlačnou pružinou, přičemž polohovací kužel je uložen ve vedení nástavce loketní opěrky a polohovací kužel zapadá do tvarové desky pevně propojené s dutým čepem, přičemž sedačka se skládá ze sedáku a zádové opěry vzájemně propojených osovým složením, přičemž osové složení tvoří pevný čep uložený v rámu nástavby prostřednictvím vložených úchytů, kde ve středové části pevného čepu je kyvně uložená zádová opěra, jejíž axiální uložení je vymezeno vidlicí sedáku, která je na pevném čepu uložena opět kyvně v pouzdrech s dorazy na vnitřním průměru dosedající na páky s dorazy na vnějším průměru, zároveň kyvně uložených na pevném čepu a ovládaných lineárními aktuátory sedáku, přičemž druhý systém ovládání polohy sedáku je tvořen rotačním pohonem polohování, na jehož výstupní hřídel navazuje svěrná spojka pružného hřídele sedáku zakončená nalisovanou objímkou s unášečem, přičemž unášeč prochází přes tvarové vybrání pevného čepu a je pevně uchycen k pouzdru s dorazy, které je součástí každého z ramen vidlice sedáku, přičemž zádová opěra je polohována lineárním aktuátorem polohování kyvně uloženém v rámu nástavby.

Dále je výhodné, když zadní kolový systém obsahuje v ose příčníku podélně a pevně vetknut letmý čep se čtvercovým průřezem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky s pryžovými elementy, na níž je kyvně uložena zadní náprava, kde tato přední náprava se skládá z příčného nosníku, na jehož koncích jsou svislá pouzdra, ve kterých jsou v ložiskách otočně uloženy nástavce se svislým čepem, kde každý z těchto nástavců se svislým čepem je zakončen čtvercovým profilem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky s pryžovými elementy, na níž navazuje kyvná vidlice, v níž je uložena zadní kolová jednotka.

Dále je výhodné, když zadní kolový systém obsahuje zadní kolové jednotky, které jsou uloženy v letmých zakončeních pružících a tlumicích kyvných jednotek jako zakončení kyvných vidlic v úchytech před svislicemi rámu podvozku, vedle nichž jsou umístěny teleskopické sloupy.

Dále je výhodné, když přední kolové jednotky jsou tvořeny všesměrovými koly s elektromotory.

Dále je výhodné, že zadní kolové jednotky jsou tvořeny všesměrovými koly s elektromotory.

Dále je výhodné, když zadní kolové jednotky jsou tvořeny nepoháněnými zadními koly. Dále je výhodné, když je cognitive robot pro rehabilitaci a transport opatřen kryty.

Dále je výhodné, když každý nástavec loketní opěrky je na svém prodloužení směrem k dopřední části cognitive robotu spojen s madlem, a madla jsou zakončena malými ovládacími panely se zabudovanými směrovými a rychlostními ovládači.

Cognitive robot pro institucionální i domácí využití, v prostředí indoor i outdoor, je unikátní robotickou technologií, sdružující v jediném robotickém monobloku diametrálně odlišné funkce zajišťující jeho rekonfigurovatelnost - řízenou rehabilitaci dolních končetin chůzí, jízdu ve stoje, jízdu vsedě, vynesení uživatele z prostoru robotu bez asistenta, funkci všesměrové manévrovací schopnosti, s vysoce sofistikovaným nadřazeným řídicím systémem, se schopností časoprostorové programovatelnosti robotických funkcí a automatické centrace při průjezdu dveřmi - včetně ovládání transportních procesů uživatelem, dálkově asistentem a se schopností bezobslužného transportu.

Výraznou výhodou navrhovaného multirobotu podle vynálezu je jeho vysoká multifunkčnost, daná jeho schopností sdružovat několik diametrálně odlišných funkcí v jednom robotickém monobloku. Funkci řízené rehabilitace dolních končetin řízenou chůzí s oporou, s možností využití systému distanční medicíny/.

-PřehŤMUbTázktma výkresech

Na přiložených obrázcích jsou znázorněny příklady provedení dle vynálezu, kde na obr. 1 je přední a zadní celkový axonometrický pohled na Cognitive robot pro rehabilitaci a transport ve variantě s předními koly s elektromotorem a nepoháněnými zadními koly, na obr. 2 nahoře je řez konstrukčním uzlem zadního kolového systému s nepoháněným zadním kolem, na obr. 2 dole je řez konstrukčním uzlem přední kolové jednotky tvořené koly s elektromotory, na obr. 3 jsou konstrukční sestavy s uložením rotačního pohonu a stupaček, na obr. 4 sestavy na víceúčelové nástavbě, na obr. 5 jsou detaily sedačky a ovládání polohy prvků na ní, na obr. 6 je alternativa podvozku Cognitive robotu pro hladší a rovnější povrch se všesměrovými koly s elektromotorem.

···· · ·’ *

Příklad provedení vynálezu

Cognitive robot 1 pro rehabilitaci a transport se skládá ze dvou hlavních podsestav, jimiž jsou podvozek 2 a víceúčelová nástavba 3.

U provedení na obr. 1 hlavním dílem podvozku 2 je rám 4 podvozku půdorysného tvaru písmene U. V přední části, v jeho letmých zakončeních, jsou pružící a tlumicí torzní jednotky 5 s pryžovými elementy jako zakončení kyvných vidlic 6 kol s vloženým elektromotorem 7, přičemž zdvih kyvné vidlice 6 přední je omezen pryžovým dorazem 8, který je součástí podélníků 9 rámu 4 podvozku. Na podélnících 9 jsou uloženy elektrické akumulátory 10 a vedle nich jsou s rámem podvozku 4 pevně propojeny teleskopické sloupy 11. V zadní části rámu 4 podvozku je příčník 12, na kterém jsou uloženy ovládače 13 elektromotorů, a vedle nich je nabíječka 14 akumulátorů.

V ose příčníku 12 je podélně a pevně vetknut letmý čep se čtvercovým průřezem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky_5 s pryžovými elementy, na níž je kyvné uložena zadní náprava 15.

Zadní náprava 15 se skládá z příčného nosníku 16, na jehož koncích jsou svislá pouzdra 17, ve kterých jsou v ložiskách 18 otočně uloženy nástavce 19 se svislým čepem. Každý z nástavců 19 se svislým čepem je zakončen čtvercovým profilem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky 5 s pryžovými elementy, na níž navazuje kyvná vidlice 6. V každé kyvné vidlici 6 je uloženo nepoháněné zadní kolo 20.

Do každého z podélníků 9 rámu 4 podvozku jsou z vnitřní strany vetknuta oka 21, ve kterých je kyvné uložena stupačka 22 propojená s rotačním pohonem 23 stupaček přes pružný hřídel 24 stupaček a s hřídelem 25 rotačního pohonu, spojeným propojovací spojku 26 doplněnou hadicovou svěrkou 27. Na opačném konci je pružný hřídel 24 stupaček, jdoucí středem dutého prodlouženého čepu 28 stupačky 22 zakončen nalisovanou objímkou 29, propojenou se stupačkou tvarovým výstupkem 30, zapadajícím do tvarového vybrání stupačky 22, přičemž v rámu 4 podvozku nad úrovní stupaček 22 jsou v podélnících 9 pevné dorazy 31.

Na výsuvnou část teleskopických sloupů 11 je pevně navázána víceúčelová nástavba 3 prostřednictvím rámu 32 nástavby tvaru písmene U, do kterého je rovnoběžně s příčníkem zabudováno osové složení 33 jako součást sedačky 34.

Dále jsou do každého z podélníků rámu 32 nástavby zabudovány paralelogramy 35, jako nosné prvky loketních opěrek 36, doplněných nástavci zakončenými ovládacími panely 37. Jedno z ramen paralelogramu 35 je ve spodní části doplněno pákou 38 ramena, na jejímž konci je kyvné uložena pohybová matice 39, do které zapadá pohybový šroub 40 poháněný rotačním pohonem 41 s vyrovnávací spojkou kyvné uchyceným k rámu 32 nástavby v čepech 42 nástavců, přičemž pohybový šroub 40 je uložen v radiálním ložisku 43 a v axiálním ložisku 44 využívajícím opěrné plochy vyrovnávací spojky a na protilehlé straně vložený kroužek 45.

Ramena paralelogramu 35 jsou propojena vahadlem 46, s jehož zadní částí je pevně propojen vertikální dutý čep 47, na němž je kyvné, v radiaxiálním ložisku 48 uložen nástavec 49 loketní opěrky. Loketní opěrka 36 je dále v omezeném rozsahu uložena kyvné kolem vodorovného čepu 50 nástavce 49 loketní opěrky, přičemž v páce 51 loketní opěrky je uložen kyvný čep 52 propojující táhlem 53 polohovací kužel 54 s vloženou tlačnou pružinou 55. Polohovací kužel 54 je uložen ve vedení nástavce 49 loketní opěrky a polohovací kužel 53 zapadá do tvarové desky 55 pevně propojené s dutým čepem 47.

Sedačka 34 se skládá ze sedáku 57 a zádové opěry 58 vzájemně propojených osovým složením 33, přičemž osové složení 33 tvoří pevný čep 58 uložený v rámu 32 nástavby prostřednictvím vložených úchytů 60. Ve středové části 59 pevného čepu je kyvné uložená zádová opěra 58, jejíž axiální uložení je vymezeno vidlicí 61 sedáku, která je na pevném čepu 59 uložena opět kyvné v pouzdrech 62 s dorazy na vnitřním průměru dosedající na páky 63 s dorazy na vnějším průměru, zároveň kyvné uložených na pevném čepu 59 a ovládaných lineárními aktuátory 64 sedáku. Druhý systém ovládání polohy sedáku 57 je tvořen rotačním pohonem 65 polohování, na jehož výstupní hřídel navazuje svěrná spojka 66 pružného hřídele 67 sedáku zakončenou nalisovanou objímkou 68 s unášečem, přičemž unášeč prochází přes tvarové vybrání 69 pevného čepu 59 a je pevně uchycen k pouzdru 62 s dorazy, které je součástí každého z ramen vidlice 61 sedáku.

Zádová opěra 58 je polohována lineárním aktuátorem 70 polohování kyvné uloženém v rámu 32 nástavby.

Celé zařízení je vhodně, podle potřeb funkčních i designových opatřeno kryty 71..

Alternativou podle obr. 2 je provedení cognitive robotu 1 se všesměrovými koly s elektromotory. Odlišnosti vůči kolovému provedení jsou především v zadní části podvozku 2.

s

Zde odpadá příčný nosník 16 sloužící pro uložení nepoháněných zadních kol 20 a pro uložení zadních všesměrových kol s elektromotory stačí stejné závěsy jako u kol předních, s tím, že stejně tak jako v přední části, jsou vzadu všesměrová kola s elektromotory uložena v letmých zakončeních pružících a tlumicích kyvných jednotkách 5 jako zakončení kyvných vidlic 6 v úchytech před svislicemi rámu podvozku 4, vedle nichž jsou umístěny teleskopické sloupy U.

Každý nástavec loketní opěrky 49 je na svém prodloužení vpřed madlem 73, a madla 73 jsou zakončena malými ovládacími panely 37 se zabudovanými směrovými a rychlostními ovládači 74.

Funkce

Cognitive robot 1 je určen pro rehabilitační procesy řízenou chůzí a současně pro komfortní transport v poloze ve stoje, v sedě, se schopností vynesení uživatele z prostoru robotu do polohy v sedě, současně pro podporu bezasistenčního života s výhodou využití všesměrového pohybu a vysoce sofistikovaných kognitivních prvků, výrazně rozšiřujících základní funkce robotu. Výsledné funkce robotu jsou sdruženy v jednom robotickém monobloku:

Mobilita uživatele je zajištěna poháněným podvozkem 2, ostatní funkce zajišťuje víceúčelová nástavba 3.

První podsestava - podvozek 2 je určen pro pohyb transportního a rehabilitačního chodítka 1 s tím, že uživatel se může pohybovat uvnitř po vlastních nohou, nebo využije možnosti jízdy ve stoje na stupačkách 22.

Druhá podsestava - víceúčelová nástavba 3 slouží k polohování a udržení uživatele ve stoji, včetně rehabilitační nebo rekreační podporu tělesně postiženého.

Nosným dílem podvozku 2 je rám 4 podvozku půdorysně ve tvaru písmene U, na nějž jsou navázány různé funkční nástavce.

V podvozku 2 jsou na různých místech využity pružící a tlumicí torzní jednotky 5 s pryžovými elementy a řízení je umožněno dvěma hnanými koly 7 s vloženým elektromotorem s tím, že podvozek je doplněn vlečnými nepoháněnými zadními koly 20.

V přední části rámu podvozku 4 jsou v koncových částech jeho podélníků 9 úchyty pro uložení pružících a tlumicích torzních jednotek 5 s pryžovými elementy, jejichž součástí jsou přední kyvné vidlice 6, do nichž jsou uložena hnaná kola_7

s vloženým elektromotorem, přičemž jejich zdvih je u každého kola omezen pryžovým dorazem 8 uchyceným k rámu 4 podvozku.

Dále jsou na podélnících 9 rámu 4 podvozku umístěny akumulátory 10, vedle nichž jsou pevně uchyceny teleskopické sloupy 11 sloužící k polohování víceúčelové nástavby 3 a na příčníku 12 rámu 4 podvozku jsou vedle sebe uloženy ovládače 13 elektromotorů a nabíječka 14 akumulátorů.

Skřížitelnost náprav je umožněna kyvnou zadní nápravou 15 reprezentovanou příčným nosníkem 16 navázanou kyvné prostřednictvím vodorovného čepu uprostřed příčníku 12 přes pružící a tlumicí torzní jednotku 5 s pryžovými elementy. Na koncích příčného nosníku 16 jsou svislá pouzdra 17, přičemž do každého z nich je uložen svislý cep 19 prostřednictvím ložisek 18, který je součástí vlečného závěsu zadního kola zahrnujícího pružící a tlumicí torzní jednotku 5 s pryžovými elementy, včetně kyvné vidlice 6, do které je vloženo nepoháněné zadní kolo 20.

Toto řešení příčně kyvnou zadní nápravou 15 je umožňuje přejíždět větší nerovnosti, aniž by nastal problém se záběrem předních, poháněných kol 7 s vloženým elektromotorem a dále nepoháněné zadní kolo 20 uložené otočně ve svislém čepu 19 s excentricitou vůči němu, umožňuje samovolné natáčení podle směru jízdy, přičemž směr a rychlost jízdy jsou určovány pouze předními koly 7 s vloženým elektromotorem.

Dva režimy - třetím je posed v sedačce - transportu umožňují stupačky 22, svou možností polohování v rozsahu 90 stupňů, alternativně při pohybu uživatele v chůzi, dále vstoje nebo vsedě s využitím stupaček 22. Stupačky 22 jsou zavěšené v okách 21, které jsou součástí podélníků 9 rámu 4_podvozku, a osou otáčení je dutý prodloužený čep 28, ve kterém je uložen pružný hřídel 24 propojující rotační pohon 23 stupaček se stupačkou 22, přičemž pružný hřídel 24 stupaček je propojen hřídelem 25 rotačního pohonu propojovací spojkou 26 s hadicovou svěrkou 27 a se stupačkou 22 je propojen prostřednictvím nalisované objímky 29 s tvarovým výstupkem 30 zapadajícím do tvarového výstupku stupačky 22. Pružný hřídel 24 je použit pro ovládání stupačky 22 z uživatelských a bezpečnostních důvodů. Ve spodní poloze je stupačka polohována dorazem 31 na podélnících 9 rámu 4 podvozku.

Třetí funkcí transportu uživatele, již výše uvedenou, je posez v sedačce 34, která je součástí víceúčelové nástavby 3, jejímž nosným dílem je rám 32 nástavby, do kterého je zabudováno osové složení 33 tvořící kyvné a stavitelné propojení sedáku 57 a zádové opěry 58 sloužící k polohování uživatele. Nosnou částí osového složení 33 je : *·ϊ · pevný čep 59, na jehož koncích jsou úchyty 60 pevně propojené s rámem 32 nástavby a ve středové části je kyvné uložena zádová opěra 58, která je axiálně vymezena vidlicí 61 sedáku. Do každého ramene vidlice 61 sedáku vloženo pouzdro 62 s dorazy, jehož polohu je možno měnit kyvným pohybem páky 63 s dorazy ovládané lineárním aktuátorem 64 sedáku, čímž je možno nezávisle měnit spodní - sedovou polohu sedáku 57, přičemž polohu zádové opěry 58 je možno nezávisle měnit lineárním aktuátorem 70 polohování, kyvné uloženým mezi zádovou opěrou 58 a rámem 32 nástavby.

Při chůzi nebo při stání uživatele na stupačkách 22 je nutno, aby sedák 57 byl zvednutý. Toto pootočení o 90 stupňů umožňuje rotační pohon 65 polohování uložený uvnitř pevného čepu 58 a s ním propojený, přičemž pohon 65 polohování ovládá polohu jednoho z pouzder 62 s dorazy uloženého ve vidlici 61 sedáku, a to prostřednictvím pružného hřídele 67 sedáku působícího momentem na objímku 68 s unášečem pevně propojeným s pouzdrem 62 s dorazy a procházejícím přes tvarové vybrání 69 pevného čepu 59. Pružný hřídel 67 sedáku je přitom s výstupním hřídelem rotačního pohonu polohování 65 propojen svěrnou spojkou 66 a do objímky s unášečem 68 je nalisován.

Cognitive robot 1 pro rehabilitaci a transport umožňuje i podporu při vztyčení uživatele ze sedu do stoje na stupačkách 22, příp. chůze. K tomuto úkonu slouží především nastavení teleskopických sloupů 11 podvozku 2, čímž je určena výchozí poloha uživatele v sedu. Jako podpůrný systém pro přechod uživatele ze sedu do stoje jsou určeny postranní paralelogramy 35 uložené v bočnicích rámu 32 nástavby tvaru písmene U, přičemž paralelogramy 35 jsou určeny k polohování loketních opěrek 36. Pohyb paralelogramu 35 uskutečňuje rotační pohon 41 s vyrovnávací spojkou, je kyvné uložen v rámu 32 nástavby a prostřednictvím čepu 42 nástavce pevně s ním propojeným je uložen v bočnicích rámu 32 nástavby. Kroutící moment je přenášen na pohybový šroub 40, na který navazuje pohybová matice 39, kyvné uložená v páce 38 ramena paralelogramu, přičemž loketní opěrka 36 je kyvně s omezením zdvihu uložena v nástavci 49 loketní opěrky, na jehož konci je zakomponován ovládací panel 37 sloužící ke kontrole stavu a ovládání robotického modulárního smart walkeru 1. Pohybový šroub 40 je uložen v radiálním ložisku 43 a v axiálním ložisku 44, kde je využita opěrná plocha spojky rotačního pohonu s vyrovnávací spojkou 41 a v opačném směru se axiální ložisko 44 opírá o vložený kroužek 45. Na konci ramen paralelogramu 35 je kyvně uloženo vahadlo 46, v jehož zadní letmé části je pevně navázán svislý dutý čep 47, nesoucí přes radiaxiální ložisko 48 nástavec 49 loketní opěrky. Kyvný pohyb kolem dutého čepu 47 umožňuje přizpůsobit polohu loketních opěrek 36 uživateli, přičemž odpolohování a zapolohování se provádí přizvednutím příslušné loketní opěrky 36 kolem kyvného čepu 52 nástavce 49 loketní opěrky, přitom při odpovídajícím pohybu páky 51 loketní opěrky dochází k pohybu vodorovného čepu 50, na který je navázáno táhlo 53 mající na opačném konci polohovací kužel 54 zapadající silou tlačné pružiny 55 do vybrání tvarové desky 56 pevně propojené s rámem 32 nástavby.

Z funkčních a designových důvodů je cognitive robot 1 pro rehabilitaci a transport opatřeno kryty 71.

Alternativou podvozku 2 cognitive robotu 1 pro hladší a rovnější povrchy, zejména uvnitř budov, může být podvozek 2 se všesměrovými koly s elektromotorem. V tomto případě u podvozku 2 odpadá zadní náprava 15, vpředu zůstává kyvná vidlice 6, pouze na místo nepoháněných zadních kol 20 jsou zabudována všesměrová kola s elektromotorem. V zadní části podélníků 9 jsou kyvné vidlice 6 navázány na rám 4 podvozku v místě vertikálního nosníku a zavěšení kol kyvnou vidlicí 6 i zabudovaná všesměrová kola s elektromotorem jsou stejná jako v přední části podvozku 2.

Obě alternativy cognitive robotu 1 umožňují ovládání uživatelem ovládacími panely 37 doplněnými směrovými a rychlostními ovládači 74, které jsou umístěny vpředu, na konci madel 73, které jsou zakončeními obou nástavců 49 loketních opěrek.

Průmyslová využitelnost

Cognitive robot pro institucionální i domácí využití, v prostředí indoor i outdoor je unikátní robotickou technologií, sdružující v jediném robotickém monobloku diametrálně odlišné funkce zajišťující jeho rekonfigurovatelnost - řízenou rehabilitaci dolních končetin chůzí, jízdu ve stoje, jízduv sedě, vynesení uživatele z prostoru robotu bez asistenta, funkci všesměrové manévrovací schopnosti, s vysoce sofistikovaným nadřazeným řídicím systémem, se schopností časoprostorové programovatelnosti robotických funkcí a automatické centra při průjezdu dveřmi - včetně ovládání transportních procesů uživatelem, dálkově asistentem a se schopností bezobslužného transportu.

Claims (73)

1. Patentové nároky

   1. -Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport skládající se ze dvou hlavních podsestav, jimiž jsou podvozek (2) a víceúčelová nástavba (3), vyznačující se tím, že podvozek (2) je tvořen rámem (4) podvozku půdorysného tvaru písmene U, v jehož přední části, v jeho letmých zakončeních jsou pružící a tlumicí torzní jednotky (5) s pryžovými elementy jako zakončení kyvných vidlic (6) pro přední kolové jednotky (7), přičemž zdvih přední kyvné vidlice (6) zadní je omezen pryžovým dorazem (8), který je součástí podélníků (9) rámu (4) podvozku, kde na podélnících (9) jsou uloženy elektrické akumulátory (10) a vedle nich jsou s rámem (4) podvozku pevně propojeny teleskopické sloupy (11), přičemž v zadní části rámu podvozku (4) je příčník (12), na kterém jsou uloženy ovládače (13) elektromotorů, a vedle nich je nabíječka (14) akumulátorů, přičemž v zadní části rámu (4) je dále napojen přes příčník (12) zadní kolový systém (100) se zadními kolovými jednotkami (7'), přičemž do každého z podélníků (9) rámu (4) podvozku jsou z vnitřní strany vetknuta oka (21), ve kterých je kyvné uložena stupačka (22) propojená s rotačním pohonem (23) stupaček přes pružný hřídel (24) stupaček a s hřídelem (25) rotačního pohonu, spojeným propojovací spojku (26) doplněnou hadicovou svěrkou (27), kde na opačném konci je pružný hřídel (24) stupaček, jdoucí středem dutého prodlouženého čepu (28) stupačky (22) zakončen nalisovanou objímkou (29), propojenou se stupačkou tvarovým výstupkem (30), zapadajícím do tvarového vybrání stupačky (22), přičemž v rámu (4) podvozku nad úrovní stupaček (22) jsou v podélnících (9) pevné dorazy (31), přičemž na výsuvnou část teleskopických sloupů (11) je pevně navázána víceúčelová nástavba (3) prostřednictvím rámu (32) nástavby tvaru písmene U, do kterého je rovnoběžně s příčníkem (12) zabudováno osové složení (33) jako součást sedačky (34), přičemž dále jsou do každého z podélníků rámu (32) nástavby zabudovány paralelogramy (35), jako nosné prvky loketních opěrek (36), doplněných nástavci zakončenými ovládacími panely (37), přičemž jedno z ramen paralelogramu (35) je ve spodní části doplněno pákou (38) ramena, na jejímž konci je kyvné uložena pohybová matice (39), do které zapadá pohybový šroub (40) poháněný rotačním pohonem (41) s vyrovnávací spojkou, které je kyvně uchycené k rámu (32) nástavby v čepech (42) nástavců, přičemž pohybový šroub (40) je uložen v radiálním ložisku (43) a v axiálním ložisku (44) využívajícím opěrné plochy vyrovnávací spojky a na protilehlé straně vložený kroužek (45), přičemž dále jsou ramena paralelogramu propojena vahadlem (46), s jehož zadní částí je pevně propojen vertikální dutý čep (47), na němž je kyvně, v radiaxiálním ložisku (48) uložen nástavec (49) loketní opěrky, kde loketní opěrka (36) je dále v omezeném rozsahu uložena kyvně kolem vodorovného čepu (50) nástavce (49) loketní opěrky, přičemž v páce (51) loketní opěrky je uložen kyvný čep (52) propojující táhlem (53) polohovací kužel (54) s vloženou tlačnou pružinou (55), přičemž polohovací kužel (54) je uložen ve vedení nástavce (49) loketní opěrky a polohovací kužel (53) zapadá do tvarové desky (55) pevně propojené s dutým čepem (47), přičemž sedačka (34) se skládá ze sedáku (57) a zádové opěry (58) vzájemně propojených osovým složením (33), přičemž osové složení (33) tvoří pevný čep (59) uložený v rámu (32) nástavby prostřednictvím vložených úchytů (60), kde ve středové části pevného čepu (59) je kyvně uložená zádová opěra (58), jejíž axiální uložení je vymezeno vidlicí (61) sedáku, která je na pevném čepu (59) uložena opět kyvně v pouzdrech s dorazy (62) na vnitřním průměru dosedající na páky s dorazy (63) na vnějším průměru, zároveň kyvně uložených na pevném čepu (59) a ovládaných lineárními aktuátory (64) sedáku, přičemž další systém ovládání polohy sedáku (57) je tvořen rotačním pohonem (65) polohování, na jehož výstupní hřídel navazuje svěrná spojka (66) pružného hřídele (67) sedáku zakončená nalisovanou objímkou s unášečem (68), přičemž unášeč (68) prochází přes tvarové vybrání (69) pevného čepu (59) a je pevně uchycen k pouzdru (62) s dorazy, které je součástí každého z ramen vidlice (61) sedáku, přičemž zádová opěra (58) je polohována lineárním aktuátorem (70) polohování kyvně uloženém v rámu (32) nástavby.

   2. Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že zadní kolový systém (100) obsahuje v ose příčníku (12) podélně a pevně vetknut letmý čep se čtvercovým průřezem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky (5) s pryžovými elementy, na níž je kyvně uložena zadní náprava (15), kde tato přední náprava (15) se skládá z příčného nosníku (16), na jehož koncích jsou svislá pouzdra (17), ve kterých jsou v ložiskách (18) otočně uloženy nástavce (19) se svislým čepem, kde každý z těchto nástavců (19) se svislým čepem je zakončen čtvercovým profilem, který je součástí pružící a tlumicí torzní jednotky (5) s pryžovými elementy, na níž navazuje kyvná vidlice (6), v níž je uložena zadní kolová jednotka (7 ).

   7/2^7/7/1 ť 2/7

   3. -<jognittve robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že zadní kolový systém (100) obsahuje zadní kolové jednotky (7'), které jsou uloženy v letmých zakončeních pružících a tlumicích kyvných jednotek (5) jako zakončení kyvných vidlic (6) v úchytech před svislicemi rámu (4) podvozku, vedle nichž jsou umístěny teleskopické sloupy (11).

   //2^7/7/7/277

   4. ^gnitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že přední kolové jednotky (7) jsou tvořeny všesměrovými koly s elektromotory ///a/O/ / 2/77

   5. -Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že přední kolové jednotky (7) jsou tvořeny koly s elektromotory.

   z š /7 2277

   6. -Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 a 3 vyznačující se tím, že zadní kolové jednotky (7') jsou tvořeny všesměrovými koly s elektromotory.

   /

   7. -Cognitive robot pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 a 2 vyznačující se tím, že zadní kolové jednotky (7 ) jsou tvořeny nepoháněnými zadními koly (20).

   8. -Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že je opatřeno kryty (71).

   9. -Cognitive robot (1) pro rehabilitaci a transport podle nároku 1 vyznačující se tím, že je každý nástavec loketní opěrky (49) je na svém prodloužení směrem k dopřední části chodítka spojen s madlem (73), a madla (73) jsou zakončena malými ovládacími panely (37) se zabudovanými směrovými a rychlostními ovládači (74).

   Seznam použitých pozic

   1) cognitive robot pro rehabilitaci a transport
2. 2) podvozek
3. 3) víceúčelová nástavba
4. 4) rám podvozku
5. 5) pružící a tlumicí torzní jednotka s pryžovými elementy
6. 6) kyvná vidlice
7. 7) přední kolová jednotka a 7') zadní kolová jednotka
8. 8) pryžový doraz
9. 9) podélník
10. 10) akumulátor
11. 11) teleskopický sloup
12. 12) příčník
13. 13) ovládače elektromotorů
14. 14) nabíječka akumulátorů
15. 15) přední náprava
16. 16) příčný nosník
17. 17) svislé pouzdro
18. 18) ložisko
19. 19) svislý čep
20. 20) nepoháněné přední kolo
21. 21) oko
22. 22) stupačka
23. 23) rotační pohon stupaček
24. 24) pružný hřídel stupaček
25. 25) hřídel rotačního pohonu
26. 26) propojovací spojka
27. 27) hadicová svěrka
28. 28) dutý prodloužený čep
29. 29) nalisovaná objímka
30. 30) tvarový výstupek
31. 31) doraz
32. 32) rám nástavby
33. 33) osové složení
34. 34) sedačka
35. 35) paralelogram
36. 36) loketní opěrka
37. 37) ovládací panel
38. 38) páka ramena
39. 39) pohybová matice
40. 40) pohybový šroub
41. 41) rotační pohon s vyrovnávací spojkou
42. 42) čep nástavce
43. 43) radiální ložisko
44. 44) axiální ložisko
45. 45) vložený kroužek
46. 46) vahadlo
47. 47) dutý čep
48. 48) radiaxiální ložisko
49. 49) nástavec loketní opěrky
50. 50) vodorovný čep
51. 51) páka loketní opěrky
52. 52) kyvný čep
53. 53) táhlo
54. 54) polohovací kužel
55. 55) tlačná pružina
56. 56) tvarová deska
57. 57)sedák
58. 58) zádová opěra
59. 59) pevný čep
60. 60) úchyt
61. 61) vidlice sedáku
62. 62) pouzdro s dorazy
63. 63) páka s dorazy
64. 64) lineární aktuátor sedáku
65. 65) rotační pohon polohování
66. 66) svěrná spojka
67. 67) pružný hřídel sedáku
68. 68) objímka s unášečem
69. 69) tvarové vybrání
70. 70) lineární aktuátor polohování
71. 71) kryty
72. 72) madlo
73. 73) směrový a rychlostní ovládač

    100) Zadní kolový systém