CZ26156U1 - Detection system of prosthetic replacement collisions - Google Patents

Detection system of prosthetic replacement collisions Download PDF

Info

Publication number
CZ26156U1
CZ26156U1 CZ201327989U CZ201327989U CZ26156U1 CZ 26156 U1 CZ26156 U1 CZ 26156U1 CZ 201327989 U CZ201327989 U CZ 201327989U CZ 201327989 U CZ201327989 U CZ 201327989U CZ 26156 U1 CZ26156 U1 CZ 26156U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
prosthetic
prosthesis
collision
detection system
replacement
Prior art date
Application number
CZ201327989U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Kutílek@Patrik
Socha@Vladimír
Hýbl@Ján
Hána@Karel
Original Assignee
Ceské vysoké ucení technické v Praze,
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceské vysoké ucení technické v Praze, filed Critical Ceské vysoké ucení technické v Praze,
Priority to CZ201327989U priority Critical patent/CZ26156U1/en
Publication of CZ26156U1 publication Critical patent/CZ26156U1/en

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Description

Systém detekce kolizí protetické náhradyProsthetic prosthesis collision detection system

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká systému detekce kolizí protetické náhrady pro snímání intenzity kolizí protetické náhrady nebo asistivního robotického manipulátoru s objekty v okolí protetické náhrady. Systému detekce kolizí protetické náhrady je určen k lékařskému využití. Je určen k aplikaci na protetické náhrady po úrazu v procesu rehabilitace, nebo aplikaci na protetické náhrady trvale používané.The technical solution relates to a prosthetic replacement collision detection system for sensing the intensity of a prosthetic replacement collision or an assistive robotic manipulator with objects around the prosthetic replacement. The prosthesis replacement collision detection system is intended for medical use. It is intended for application to prosthetic restorations after an injury in the rehabilitation process, or for permanent prosthetic restorations.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Systémy pro detekci kolizí protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů jsou v současnosti pouze kamerové systémy, které jsou určené k studiu koordinační schopnosti pacientů a tréningu motorických dovedností v řízení umělé paže. Kamerové systémy, využívané v lékařské praxi, se používají během procesu rehabilitace a tréningu pacientů v ovládání protetických náhrad nebo asistivních robotických manipulátorů. Kamerové systémy se používají k sledování pohybu kontrastních značek umístěných na specifických předem definovaných bodech konstrukce umělé paže protetických náhrad nebo asistivních robotických manipulátorů. Kamerové systémy sledují intenzitu kolize umělé paže s objekty v prostoru, kterých se protetická náhrada nebo asistivní robotický manipulátor řízený pacientem vědomě či nevědomě dotýká. Kamerové systémy jsou umístěny stacionárně v místnostech pro tréning a rehabilitaci pacientů používajících protetických náhrady a asistivní robotické manipulátory. V současnosti není ale používáno zařízení, které by umožňovalo kontinuální sledování kolizí protetických náhrad a asistivních robotických manipulátorů mimo prostory určených k rehabilitaci, a sloužilo pro tréning a rehabilitaci pacientů. V současnosti také není používáno takovéto zařízení pro sledování kolizí protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů po ukončení rehabilitačního procesu či tréningu v používání protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů. Dále není používáno zařízení, které by sloužilo k detekci intenzity kolizí protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů a umožňovalo odlišit bezpečné stavy od stavů nebezpečných, do kterých se umělá paže dostane v souladu se záměrem pacienta nebo náhodně. Nepoužívají se také pro detekci intenzity kolizí protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů systémy jiné než kamerové.Prosthesis replacement collision detection systems and assistive robotic manipulators are currently only camera systems designed to study patient coordination and motor skills training in artificial arm control. CCTV systems used in medical practice are used during the process of rehabilitation and training of patients in the control of prosthetic replacements or assistive robotic manipulators. CCTV systems are used to monitor the movement of contrast marks placed on specific predefined points in the design of artificial arm prosthetic replacements or assistive robotic manipulators. CCTV monitors the intensity of the artificial arm's collision with objects in the space that the prosthetic prosthesis or the assisted robotic manipulator controlled by the patient touches consciously or unconsciously. CCTV systems are located stationary in rooms for training and rehabilitation of patients using prosthetic restorations and assistive robotic manipulators. At present, however, a device that would allow continuous monitoring of collisions of prosthetic restorations and assistive robotic manipulators outside areas for rehabilitation is not used, and is used for training and rehabilitation of patients. At present, such a device is not used to monitor collisions of prosthetic prosthesis and assistive robotic manipulators after completion of the rehabilitation process or training in the use of prosthetic prosthesis and assistive robotic manipulators. Furthermore, no device is used to detect the intensity of collision of prosthetic prosthesis and assistive robotic manipulators and to distinguish safe states from those dangerous to which the artificial arm reaches the patient's intention or accidentally. They are also not used to detect collision intensity of prosthetic restorations and assistive robotic manipulators other than camera systems.

V oblasti průmyslu se pro detekci intenzity kolizních stavů robotických paží využívají také tenzometrické snímače deformací po nárazu robotické paže s okolními objekty. Tenzometrické snímače se ale nepoužívají za účelem detekce intenzity kolizí protetických náhrady a asistivních robotických manipulátorů s objekty v jejich okolí. V současnosti se gyroskopické a nebo akcelerometrické snímače umístěné na protetických náhradách a asistivních robotických manipulátorech používají pouze k detekci jejich polohy nebo orientace v dvoudimenzionálním prostoru vybrané anatomické roviny těla či třídimensionálním prostoru.In the industrial field, strain gauges are also used to detect the intensity of collision states of robotic arms after the impact of the robotic arm with surrounding objects. Strain gauge sensors, however, are not used to detect the intensity of collision of prosthetic prosthesis and assist robotic manipulators with objects in their vicinity. Currently, gyro or accelerometer sensors mounted on prosthetic restorations and assistive robotic manipulators are used only to detect their position or orientation in the two-dimensional space of the selected anatomical plane of the body or the three-dimensional space.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky řeší systém detekce kolizí protetické náhrady s jednotkou gyroskopického a akcelerometrického snímače, jehož význam spočívá ve vhodném využití gyroskopického a akcelerometrického snímače a signálu nesoucího informaci o okamžitém úhlu natočení a okamžitém zrychlení protetické náhrady, například umělé paže. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače umístěna a pevně připevněna kovovým držákem na protetickou náhradu snímá okamžité hodnoty úhlů a akcelerací protetické náhrady. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače je propojena datovým kabelem s jednotkou určení intenzity kolize protetické náhrady. Jednotka určení intenzity kolize protetické náhrady je umístěna tak, aby neomezovala pohyb protetické náhrady. Jednotka určení intenzity kolize protetické náhrady určuje okamžik kolize a intenzitu kolize protetické náhrady s okolními objekty na základě velikosti hodnot okamžitého úhlového zrychlení a zpomalení a okamžitého translačního zrychlení a zpomalení. Systém detekce kolizí protetické náhrady tudíž umožňuje určit prostřednictvím detekce kolizíThese deficiencies are solved by a system of detecting prosthetic prosthesis collisions with a unit of gyro and accelerometer, whose importance lies in the appropriate use of the gyro and accelerometer sensor and the signal bearing information about the instantaneous angle of rotation and instantaneous acceleration of the prosthesis, such as artificial arm. The gyro and accelerometer sensor unit, positioned and fixed by a metal prosthetic restraint holder, senses instantaneous angular values and acceleration of the prosthetic restoration. The gyro and accelerometer sensor unit is connected by a data cable to the unit for determining the intensity of the prosthesis replacement. The prosthesis collision intensity determination unit is positioned so as not to restrict the movement of the prosthesis. The prosthesis replacement collision determination unit determines the collision instant and the prosthesis replacement collision intensity with surrounding objects based on the magnitude of the instantaneous angular acceleration and deceleration values and the instantaneous translational acceleration and deceleration. The collision detection system of the prosthetic replacement thus makes it possible to determine by means of collision detection

-1 CZ 26156 Ul protetické náhrady a asistivního robotického manipulátoru koordinační schopnosti pacientů v řízení protetické náhrady - umělé paže a tréning motorických dovedností.Ul Prosthetic Prosthesis and Assistive Robotic Manipulator Patient Coordination Abilities in Prosthetic Prosthesis Management - Artificial Arms and Motor Skills Training.

Předmětem předkládaného řešení je tedy systém detekce kolizí protetické náhrady s jednotkou gyroskopického a akcelerometrického snímače, a jednotkou určení intenzity kolize protetické paže nebo a asistivního robotického manipulátoru. Systém umožňuje identifikovat intenzitu a směr kolize s okolními objekty pomocí gyroskopického a akcelerometrického snímače.The object of the present invention is therefore a prosthetic replacement collision detection system with a gyro and accelerometer sensor unit, and a unit for determining the intensity of a prosthetic arm or an assistive robotic manipulator. The system makes it possible to identify the intensity and direction of collision with surrounding objects using a gyro and accelerometer sensor.

Objasnění obrázků na výkresechClarification of the figures in the drawings

Systému detekce kolizí protetické náhrady podle tohoto technického řešení, bude podrobněji popsán na konkrétním řešení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je vyobrazeno schéma uspořádání systému detekce kolizí protetické náhrady. Obr. 2 zobrazuje příkladné užití systému detekce kolizí protetické náhrady na asistivním robotickém manipulátoru.The prosthesis replacement collision detection system of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a schematic diagram of the prosthesis replacement collision detection system. Giant. 2 illustrates an exemplary use of a prosthetic prosthesis collision detection system on an assisted robotic manipulator.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Systém detekce kolizí protetické náhrady je podle obr.l tvořen jednotkou gyroskopického a akcelerometrického snímače 1 propojenou datovým kabelem 2 s jednotkou 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize protetické náhrady 5, v daném případě, umělé paže. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače i je umístěna a pevně připevněna držákem 4 na umělou paži. Jednotka 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže s okolním objektem 8 je připevněna páskem 6 k tělu 7 uživatele. Příkladný systém detekce kolizí protetické náhrady dle obr. 1 získává signál nesoucí informaci o okamžitém úhlu natočení a okamžitém zrychlení umělé paže pomocí jednotky gyroskopického a akcelerometrického snímače U Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače 1 je tvořena modulem PhidgetSpatial 3/3/3 s integrovaným gyroskopem, akcelerometrem a USB rozhraním. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače 1 je umístěna a pevně připevněna kovovým držákem 4 na umělou paži a snímá s frekvencí 110 Hz okamžité hodnoty úhlů a akcelerací umělé paže. Konstrukce umělé paže dle obr. 1 je tvořena kovovou konstrukcí a motory robotické paže typu Lynxmotion AL5D. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače I je propojena datovým kabelem 2 s USB rozhraním k jednotce 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže. Jednotka 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže je tvořena minipočítačem typu ZOTAC ZBOX ID83 Barebone a upevněna páskem 6 k tělu 7 uživatele nebo rámu robotického manipulátoru, aby neomezovala pohyb umělé paže. Jednotka 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže vypočte velikosti a směry úhlového zrychlení a zpomalení a velikosti a směry translačního zrychlení a zpomalení pohybu umělé paže, ke které je jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače 1 pevně připevněna. Jednotka 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže na základě prahových hodnot úhlového zrychlení a translačního zrychlení určuje, zda-li došlo ke kolizi umělé paže s okolním objektem 8 v souladu se záměrem uživatele - pacienta nebo náhodně. Dále jednotka 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize umělé paže určuje na základě hodnot úhlového zrychlení a translačního zrychlení jakou intenzitou dojde k dotyku umělé paže s okolním objektem 8. Systém detekce kolizí protetické náhrady 5 manipulátoru dle obr. 1 tudíž umožňuje detekcí kolizí protetické náhrady 5 a asistivního robotického manipulátoru určit koordinační schopnosti pacientů v řízení protetické náhrady 5 - umělé paže a tréning motorických dovedností.The prosthetic prosthesis collision detection system according to FIG. 1 consists of a gyroscopic and accelerometer sensor unit 1 connected by a data cable 2 to a prosthetic prosthesis collision evaluation unit 5, in this case an artificial arm. The gyro and accelerometer sensor unit 1 is positioned and fixedly attached by the holder 4 to the artificial arm. The artificial arm collision evaluation and determination unit 3 with the surrounding object 8 is attached by a band 6 to the user's body 7. The exemplary prosthetic prosthesis collision detection system of Fig. 1 acquires a signal bearing information about the instantaneous angle of rotation and instantaneous acceleration of the artificial arm using a gyroscope and accelerometer sensor unit. and USB interface. The gyro and accelerometer sensor unit 1 is positioned and fixed by a metal holder 4 on the artificial arm and senses at 110 Hz the instantaneous angular values and the acceleration of the artificial arm. The artificial arm structure shown in Fig. 1 consists of a metal structure and Lynxmotion AL5D robotic arm motors. The gyro and accelerometer sensor unit 1 is connected by a data cable 2 with a USB interface to the artificial arm evaluation and determination unit 3. The Artificial Arm Collision Evaluation and Evaluation Unit 3 is made up of a ZOTAC GOODX ID83 Barebone mini-computer and fastened by a strap 6 to the user's body 7 or the robotic manipulator frame, so as not to restrict the movement of the artificial arm. The artificial arm collision evaluation and determination unit 3 calculates the magnitudes and directions of angular acceleration and deceleration, and the magnitude and directions of translational acceleration and deceleration of the artificial arm movement to which the gyro and accelerometer sensor unit 1 is fixed. The artificial arm collision evaluation and determination unit 3, based on the angular acceleration and translational acceleration thresholds, determines whether the artificial arm collision has occurred with the surrounding object 8 in accordance with the user-patient intent or randomly. Furthermore, the artificial arm collision evaluation and determination unit 3 determines, based on the angular acceleration and translational acceleration values, what intensity the artificial arm collides with the surrounding object 8. Thus, the prosthesis replacement collision detection system 5 of the manipulator of FIG. Assist robotic manipulator to determine the coordination abilities of patients in the management of prosthetic prosthesis 5 - artificial arms and motor skills training.

Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače 1 je podle obr. 2 umístěna a pevně připevněna držákem 4 na protetickou náhradu 5 - umělou paži. Jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače I je, podle obr. 2, propojena datovým kabelem 2 s jednotkou 3 vyhodnocení a určení intenzity kolize protetické náhrady - umělé paže.The gyro and accelerometer sensor unit 1 is, according to FIG. 2, placed and fixedly fixed by a holder 4 for a prosthetic replacement 5 - an artificial arm. The gyroscopic and accelerometer sensor unit 1 is, according to FIG. 2, connected by a data cable 2 to the unit 3 for evaluation and determination of the intensity of the prosthesis replacement - artificial arm.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Systém detekce kolizí protetické náhrady tvořeného jednotkou gyroskopického a akcelerometrického snímače propojenou datovým kabelem s jednotkou určení intenzity kolize umělé paže je navrženo pro detekci okamžiku a intenzity kolizí protetické náhrady a asistivního robotického manipulátoru s okolními objekty. Systém detekce kolizí protetické náhrady je určen kA prosthetic replacement collision detection system consisting of a gyro and accelerometer sensor unit connected by a data cable to the artificial arm collision intensity unit is designed to detect the moment and intensity of the prosthetic replacement collision and the assistive robotic manipulator with surrounding objects. The prosthetic prosthesis collision detection system is designed for:

-2CZ 26156 Ul hodnocení koordinační schopnosti pacientů v řízení umělé paže a tréningu motorických dovedností. Systém detekce kolizí protetické náhrady a asistivního robotického manipulátoru je určen k lékařským aplikacím v oblasti protetických a asistivních technologií, a rehabilitaci, s možnostmi využití v nemocnicích, ordinacích, léčebnách, lázních, armádě a podobně.-2EN 26156 Ul assessment of patient coordination ability in artificial arm management and motor skills training. The collision detection system of the prosthetic prosthesis and the assistive robotic manipulator is intended for medical applications in the field of prosthetic and assistive technologies, and rehabilitation, with the possibility of use in hospitals, surgeries, hospitals, spas, the army and the like.

Claims (3)

1. Systém detekce kolizí protetické náhrady, vyznačující se tím, že je tvořen jednotkou gyroskopického a akcelerometrického snímače (1) a jednotkou (3) vyhodnocení a určení intenzity kolize protetické náhrady (5) s okolním objektem (8), přičemž jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače (1) je propojena datovým kabelem (2) s jednotkou (3) io vyhodnocení a určení intenzity kolize protetické náhrady (5).A prosthetic prosthesis collision detection system comprising a gyroscopic and accelerometer sensor unit (1) and a prosthetic prosthesis replacement (5) evaluation and determination unit (3), with a gyroscopic and accelerometer unit The sensor (1) is connected by a data cable (2) to the unit (3) for evaluation and determination of the collision intensity of the prosthesis (5). 2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že jednotka gyroskopického a akcelerometrického snímače (1) je umístěna a pevně připevněna držákem (4) na protetickou náhradu (5).System according to claim 1, characterized in that the gyro and accelerometer sensor unit (1) is positioned and fixedly fixed by the holder (4) to the prosthetic prosthesis (5). 3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jednotka (3) vyhodnocení a určení intenzity kolize protetické náhrady (5) s okolním objektem (8) je připevněna páskem (6) k tělu (7) uživatele.System according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation and determination of the collision intensity of the prosthetic prosthesis (5) with the surrounding object (8) is fastened by a band (6) to the body (7) of the user.
CZ201327989U 2013-05-27 2013-05-27 Detection system of prosthetic replacement collisions CZ26156U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201327989U CZ26156U1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Detection system of prosthetic replacement collisions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201327989U CZ26156U1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Detection system of prosthetic replacement collisions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ26156U1 true CZ26156U1 (en) 2013-12-02

Family

ID=49713520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ201327989U CZ26156U1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Detection system of prosthetic replacement collisions

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ26156U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11514814B2 (en) 2020-09-15 2022-11-29 International Business Machines Corporation Wearable device enablement for visually impaired user

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11514814B2 (en) 2020-09-15 2022-11-29 International Business Machines Corporation Wearable device enablement for visually impaired user

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Trkov et al. Inertial sensor-based slip detection in human walking
Li et al. A Smart Safety Helmet using IMU and EEG sensors for worker fatigue detection
KR101398030B1 (en) Harness type safety belt
CN104428107B (en) The method that robot arranges and is used for controlling robot
EP2369993B1 (en) Method and apparatus for fall detection
TWI623399B (en) Teaching system of dual-arm robot and teaching method of dual-arm robot
US8840527B2 (en) Apparatus and method of controlling lower-limb joint moments through real-time feedback training
IN2014MN02390A (en)
WO2015106278A3 (en) Wearable robot assisting manual tasks
JP2018506352A5 (en)
JP2013195924A5 (en) Head mounted display and surgical system
JP2014520637A5 (en)
JP2012105762A5 (en)
JP2014534847A5 (en)
JP2013031538A (en) Posture balance measuring apparatus
KR102023355B1 (en) Falling risk sensing device based on the phase change of upper and lower body movement of wearer and falling risk senising method using it
CN106228753A (en) A kind of accidental falls monitoring method, system and terminal
CN113950265A (en) Power tool operator protection system and method
RU2017112698A (en) HUMAN PROTECTION SYSTEM FROM SCATTERED X-RAY RADIATION
JP2016179048A (en) Joint load visualization system
CZ26156U1 (en) Detection system of prosthetic replacement collisions
Gelmini et al. Automatic detection of human's falls from heights for airbag deployment via inertial measurements
JP6491121B2 (en) Body strain detection system
KR20150068597A (en) Apparatus for detecting an injury from a fall and equipment for protecting a body with the same
Alwasel et al. Reducing shoulder injuries among construction workers

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20131202

MK1K Utility model expired

Effective date: 20170527