GR1009888B - Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs - Google Patents

Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs Download PDF

Info

Publication number
GR1009888B
GR1009888B GR20190100137A GR20190100137A GR1009888B GR 1009888 B GR1009888 B GR 1009888B GR 20190100137 A GR20190100137 A GR 20190100137A GR 20190100137 A GR20190100137 A GR 20190100137A GR 1009888 B GR1009888 B GR 1009888B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
joint
parts
special
servo
shoe
Prior art date
Application number
GR20190100137A
Other languages
Greek (el)
Other versions
GR20190100137A (en
Inventor
Κυριακος Ευαγγελου Δεληπαρασχος
Αλεξανδρος Νικολαοy Καλαρακης
Original Assignee
Καλαρακης, Αλεξανδρος Νικολαου
Κυριακος Ευαγγελου Δεληπαρασχος
Ελκε Τει Δυτικης Ελλαδας
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 Καλαρακης, Αλεξανδρος Νικολαου, Κυριακος Ευαγγελου Δεληπαρασχος, Ελκε Τει Δυτικης Ελλαδας filed Critical Καλαρακης, Αλεξανδρος Νικολαου
Priority to GR20190100137A priority Critical patent/GR1009888B/en
Publication of GR20190100137A publication Critical patent/GR20190100137A/en
Publication of GR1009888B publication Critical patent/GR1009888B/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038Measuring plantar pressure during gait
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112Gait analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6812Orthopaedic devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/64Knee joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/70Operating or control means electrical
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL 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
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024Knee
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL 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
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about

Abstract

There is disclosed a robotic in-shoe orthosis fully automated with digital directional servomotors (5), (10) set at each articulation. Walking is regulated by sensors implanted in the shoe (27). It is manufactured by 95% 3D printing, with special biopolymer plastic characterized by low specific weight and good mechanical properties. In parallel, it is able to support recovery from injuries or the post-operative patient’s rehabilitation ("Recovery Stage") and strengthen the muscle tone. The invention is a solution to monoplegia.

Description

Ρομποτικός μηροκνημοποδικός κηδεμόνας έσω υποδήματος Robotic femoral foot insole protector

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Ρομποτικός μηρό κνημοποδικός κηδεμόνας έσω υποδήματος για την υποστήριξη ατόμων που πάσχουν από αναπηρία ή ατροφία κάτω άκρων, με αυτόματο σύστημα ελέγχου το οποίο δύναται να προγραμματιστεί κατάλληλα ανάλογα με τις επιθυμητές δυνητικές κινήσεις. Robotic femoral tibial insole to support people suffering from lower limb disability or atrophy, with an automatic control system that can be properly programmed according to the desired potential movements.

Η εφεύρεση αυτή αναφέρεται στον αυτοματοποιημένο μηροκνημοποδικό κηδεμόνα έσω υποδήματος για την εξωσκελετική υποστήριξη κάτω άκρου, των ατόμων με ειδικές ανάγκες. This invention refers to the automated femoral foot guardian insole for the exoskeletal support of the lower extremity of people with special needs.

Ο αρχικός σκοπός μιας όρθωσης είναι να βελτιώσει τη λειτουργία από τις εφαρμόσιμες ή τις αφαιρούμενες δυνάμεις σε σώμα και με έναν ελεγχόμενο τρόπο να προστατεύσει ένα μέρος του σώματός περιορίζοντας ή αλλάζοντας κίνηση για να διορθώσει μία παραμόρφωση και αντισταθμίζοντας την παραμόρφωση ή την αδυναμία. Γενικά στόχος μιας όρθωσης είναι να ασκηθεί η δύναμη σε ένα μέρος του σώματος για να περιορίσει ή να ελέγξει την ανεπιθύμητη κίνηση. Οι ορθωτικές συσκευές περιλαμβάνουν νάρθηκες και κηδεμόνες για την υποστήριξη των άκρων και της σπονδυλικής στήλης. Βοηθούν στην επούλωση των καταγμάτων καθώς προστατεύουν από την πλήρη φόρτιση το άκρο. Τα ορθοπεδικά υποδήματα διορθώνουν τυχόν εμβιομηχανικές ανωμαλίες και παραμορφώσεις του άκρου ποδός. Περιορίζουν και άλλοτε αυξάνουν την κινητικότητα μιας όρθωσης με βάση το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η τοπική ακινητοποίηση ελαττώνει την φλεγμονή και τον πόνο και προάγει τη φυσιολογική θέση της άρθρωσης, η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση ναρθήκων ή κηδεμόνων. Στην σημερινή πραγματικότητα η οποία χαρακτηρίζεται από πολυπλοκότητα στην κίνηση με ταυτόχρονες συνεχείς αλλαγές και βέλτιστη λήψη αποφάσεων για την υλοποίηση αυτών, είναι επιτακτική η αναβάθμιση και η διεύρυνση των ήδη υπαρχόντων συμβατικών κηδεμόνων-ναρθήκων με νέα καινοτόμα και ευέλικτα προϊόντα, προς όφελος του ανθρώπου. Μέχρι και σήμερα στον τομέα της ορθωτικής χρησιμοποιούνται ακόμα μηχανικές υποστηρικτικές διατάξεις κηδεμόνων - ναρθήκων, χωρίς όμως να έχουν τα επιθυμητά αποτελέσματα. Ο ρομποτικός μηροκνημοποδικός κηδεμόνας έσω υποδήματος μπορεί να καλύψει ένα μεγάλο φάσμα αναγκών των ατόμων με ειδικές ανάγκες λόγο της αυτοματοποίησης του. The primary purpose of an orthosis is to improve function from applied or removed forces to the body and in a controlled manner to protect a body part by limiting or altering movement to correct a deformity and compensate for the deformity or weakness. Generally the goal of an orthosis is to apply force to a part of the body to limit or control unwanted movement. Orthotic devices include splints and braces to support the limbs and spine. They help to heal fractures as they protect the limb from full loading. Orthopedic shoes correct any biomechanical abnormalities and deformities of the foot end. They limit and sometimes increase the mobility of an orthosis based on the desired effect. Local immobilization reduces inflammation and pain and promotes normal joint position, which is achieved by using splints or guards. In today's reality, which is characterized by complexity in the movement with simultaneous continuous changes and optimal decision-making for their implementation, it is imperative to upgrade and expand the already existing conventional guardian-splints with new innovative and flexible products, for the benefit of man. Until today, in the field of orthotics, mechanical supporting devices of guardians - splints are still used, but without having the desired results. The robotic femoral foot insole protector can cover a wide range of needs of people with special needs due to its automation.

Βασικά μειονεκτήματα των ήδη υπαρχόντων κηδεμόνων - ναρθήκων είναι: (α) Η απαραίτητη η επιβολή δύναμης από το ίδιο το άτομο για να δημιουργηθεί αντίδραση από τον μηχανισμό, ώστε να υπάρξει λειτουργία, με αποτέλεσμα στα άτομα με αδυναμία ελέγχου του κάτω άκρου (μονοπληγία, πολλαπλή - σκλήρυνση, εγκεφαλική παράλυση) αυτό να μην είναι εφικτό, λόγω του ότι δεν μπορούν να ασκήσουν την επιθυμητή δύναμη.(β) Το αυξημένο κόστος σε συνδυασμό, με τις λίγες δυνατότητες που προσφέρουν, (γ) Η περιορισμένη χρήση τους. Basic disadvantages of the already existing guardians - splints are: (a) The necessary imposition of force by the person himself to create a reaction from the mechanism, so that there is a function, resulting in people with inability to control the lower limb (monoplegia, multiple - sclerosis, cerebral palsy) this may not be possible, due to the fact that they cannot exert the desired force. (b) The increased cost combined with the few possibilities they offer, (c) Their limited use.

Η εφεύρεση διαθέτει πολλά πλεονεκτήματα καθώς «θεραπεύει» τα μειονεκτήματα των προηγουμένων τεχνικών που αναφέρονται στην προηγούμενη παράγραφο, ενώ ως μειονεκτήματα χαρακτηρίζεται η μοναδικότητα της κατασκευής του μηχανισμού για κάθε άτομο ξεχωριστά, εξαιτίας των διαφορετικών σωματότυπων. Συγκεκριμένα, η εφεύρεση χρησιμοποιεί μια αξιόπιστη αρχή μετάδοσης της ροπής από τους σερβομηχανισμούς στην άρθρωση του γονάτου με κατάλληλους οδοντωτούς τροχούς (Σχήμα 1), όπου σε συνδυασμό με τον τεντωτήρα παρουσιάζεται σταθερή και ομαλή λειτουργία ενώ έχουμε αύξηση της ροπής. Η άρθρωση του αστραγάλου (Σχήμα 3), χαρακτηρίζεται από διαφορετικό τρόπο μετάδοσης της ροπής αυτής με άξονα - βραχίονα, όπου πλέον σε συνδυασμό με τον βραχίονα σύνδεσης έχουμε την ολοκληρωμένη λειτουργία. Με την βοήθεια των αισθητήρων όπου βρίσκονται εμφυτευμένα εντός του υποδήματος, λαμβάνεται η ενεργοποίηση ως σήμα ελέγχου, η οποία περνάει από την πλακέτα του τυπωμένου κυκλώματος, όπου έπειτα αποστέλλεται στον μικροελεγκτή για την έναρξη λειτουργίας των σερβομηχανισμών. Η απαραίτητη τροφοδοσία των σερβομηχανισμών παρέχεται από μπαταρία. Ο ειδικός σχεδιασμός της άρθρωσης του γονάτου αποτρέπει την κνημιαία κάμψη, ενώ αντίστοιχα στον αστράγαλο την πελματιαία κάμψη. The invention has many advantages as it "cures" the disadvantages of the previous techniques mentioned in the previous paragraph, while the disadvantages are the uniqueness of the construction of the mechanism for each individual, due to different body types. In particular, the invention uses a reliable principle of transmission of the torque from the servo mechanisms in the knee joint with suitable gears (Figure 1), where in combination with the tensioner a stable and smooth operation is presented while we have an increase in the torque. The ankle joint (Figure 3) is characterized by a different way of transmitting this torque with a shaft - arm, where now in combination with the connecting arm we have the complete function. With the help of the sensors where they are implanted inside the shoe, the activation is received as a control signal, which passes through the printed circuit board, where it is then sent to the microcontroller to start the servos. The necessary power supply of the servos is provided by a battery. The special design of the knee joint prevents tibial flexion, while at the ankle, plantar flexion.

Ένα πρακτικό παράδειγμα της ευκαμψίας που κατέχει η εφεύρεση έγκειται στην ικανότητα να επιτρέπει μικρές παραμορφώσεις στα κυρίως τμήματα υπό την επιβολή ανωτέρων φορτίων λόγω εξωτερικών παραγόντων, ως αποτέλεσμα της επαναφοράς τους στην αρχική κατάσταση. Ταυτόχρονα η χρήση υλικών κατάλληλων πλαστικών αποτρέπει την πρόκλησηρωγμών στο εσωτερικό των τμημάτων του μηχανισμού. A practical example of the flexibility possessed by the invention lies in the ability to allow small deformations in the main parts under the imposition of superior loads due to external factors, as a result of which they are restored to the original state. At the same time, the use of suitable plastic materials prevents the occurrence of cracks inside the parts of the mechanism.

Εκτός από τα προηγούμενα χαρακτηριστικά ο μικροελεγκτής και τα άλλα ηλεκτρονικά στοιχεία βρίσκονται εντός ενός κουτιού, όπου με την βοήθεια ειδικής ζώνης περιελίσσεται γύρω από την μέση του ασθενούς. In addition to the previous features, the microcontroller and the other electronic elements are inside a box, where with the help of a special belt it is wrapped around the patient's waist.

Μπορεί λοιπόν να φανεί ότι η παρούσα εφεύρεση παρέχει ένα καινοτόμο είδος αντιμετώπισης της Μονοπληγίας, καθώς και την αποκατάσταση των ατόμων μετά από ατυχήματα. It can therefore be seen that the present invention provides an innovative type of treatment for Monoplegia, as well as the rehabilitation of individuals after accidents.

Ο πρότυπος ρομποτικός μηροκνημοποδικός κηδεμόνας έσω υποδήματος χαρακτηρίζεται από πέντε τμήματα όπου σε συνδυασμό συνεισφέρουν στην ενδυνάμωση και τον έλεγχο του κάτω δεξιού άκρου, καθώς επίσης στην υποστήριξη του άκρου λόγο απώλειας ελέγχου από τον ίδιο των ασθενή που πάσχει από αναπηρία. Η αυτοματοποίηση του μηχανισμού επιτυγχάνεται με χρήση προγραμματιζόμενου μικροελεγκτή ενώ η ενεργοποίηση του γίνεται μέσω κατάλληλων αισθητήρων. The standard robotic femoral foot protector insole is characterized by five parts which together contribute to the strengthening and control of the lower right limb, as well as to support the limb due to loss of control by the disabled patient himself. The automation of the mechanism is achieved using a programmable microcontroller while its activation is done through suitable sensors.

Τα πεδία της εφεύρεσης είναι η μηχανολογία, ηλεκτρολογία και η ιατρική. The fields of invention are mechanical engineering, electrical engineering and medicine.

Η εφεύρεση ενδείκνυται για την αντιμετώπιση της Μονοπληγίας δηλαδή την αναπηρία του κάτω άκρου, όπου οφείλεται λόγο εγκεφαλικής παράλυσης, το αποτέλεσμα αυτής είναι απώλεια μυϊκού και νευρικού ελέγχου του άκρου. Ειδικότερα, η εφεύρεση αναφέρεται σε ένα ρομποτικό μηχανισμό που τοποθετείται εξωσκελετικά του ευπαθούς άκρου. 0 μηχανισμός περιλαμβάνει πέντε τμήματα (δύο μηχανικά, τρία στατικά) (Σχήμα 5) αυτό του άνω τμήματος (μηριαίου) (23), το όποιο έχει μορφή μισοφέγγαρο και αγκαλιάζει το τμήμα (μηριαίο), σε συνδυασμό με το δεύτερο μέρος αυτό του γονάτου, όπου πρόκειται για άρθρωση (Σχήμα 1) συγκεκριμένου τύπου και εβρισκόμενα σε αυτή με κατάλληλους σερβομηχανισμούς (5), (10) επιτυγχάνεται το ένα μέρος της κίνησης του γονάτου, συνεχίζοντας στο τρίτο τμήμα αυτό της κνήμης όπου απαρτίζεται από ένα ειδικά και ενισχυμένο εξάρτημα (25), όπου και πάλι ο ρόλος είναι να αγκαλιάσει την κνήμη σε σύνδεση με την άρθρωση του γονάτου και σε συνδυασμό με το τέταρτο και πέμπτο τμήμα άρθρωσης του αστραγάλου και πέλματος (Σχήμα 3), (27) έχουν την τελική υλοποίηση του και λειτουργία του μηχανισμού αντιμετώπισης της Μονοπληγίας. The invention is indicated for the treatment of Monoplegia, i.e. the disability of the lower limb, which is due to cerebral palsy, the result of which is loss of muscle and nerve control of the limb. In particular, the invention refers to a robotic mechanism that is placed exoskeletal of the affected limb. The mechanism includes five parts (two mechanical, three static) (Figure 5) that of the upper (femoral) part (23), which has a crescent shape and embraces the (femoral) part, combined with the second part of the knee, where it is a joint (Figure 1) of a specific type and located in it with suitable servo mechanisms (5), (10) one part of the movement of the knee is achieved, continuing in the third part that of the tibia where it is made up of a special and reinforced part (25 ), where again the role is to embrace the tibia in connection with the knee joint and in combination with the fourth and fifth part of the ankle joint and foot (Figure 3), (27) have the final implementation and function of the mechanism treatment of Monoplegia.

Η εφεύρεση αναφέρεται σε έναν ρομποτικό μηχανισμό, το οποίο περιλαμβάνει το πρωτεύον σώμα (23), (25), (27) όπου είναι τα τμήματα που έρχονται σε επαφή με το κάτω άκρο του ασθενούς, ενώ υπάρχουν και τα τμήματα των αρθρώσεων άνω και κάτω (Σχήμα 1 Σχήμα 3). Ένα μέλος επαφής του πρωτεύοντος σώματος με το άκρο επιτυγχάνεται με την χρήση ειδικών αντιολισθητικών υφασμάτων. Καθένα από τα μέλη επαφής έχει ένα κυρτό τμήμα λόγο της διαμόρφωσης του άκρου και συνεπώς για την καλύτερη πρόσδεση των τμημάτων επάνω στο άκρο (Σχήμα 5). Ειδικότερα το μεσαίο τμήμα (Κνήμης) (25) και το κάτω τμήμα (Πέλμα) (27), έχουν αρκετά ενισχυμένη δομή απο την δημιουργία κατάλληλων «νεύρων», που τα καθιστά ανθεκτικά σε δυσμενείς λειτουργίες και υποβολής φορτίων. Η συνδέσεις των παραπάνω τμημάτων επιτυγχάνεται με την χρήση μεταλλικών ελασμάτων σύνδεσης, ενώ πακτώνονται μέσω κοχλιών σε ειδικές θέσεις. Η (σερβομηχανισμοί) (10), (5) εδράζονται σε ειδικές βάσεις ενισχυμένες κατάλληλα (21), (19), (2) λόγω της ανάπτυξης σημαντικών φορτίων στις αρθρώσεις που υλοποιείται η κίνηση. Τα τμήματα των αρθρώσεων (Σχήμα 1), (Σχήμα 3) έχουν κατάλληλη σχεδίαση, ώστε να αποφεύγεται η κάμψη της κνήμης και του αστραγάλου. The invention refers to a robotic mechanism, which includes the primary body (23), (25), (27) where are the parts that are in contact with the lower limb of the patient, while there are also the parts of the upper and lower joints (Figure 1 Figure 3). A contact member of the primary body with the limb is achieved by the use of special anti-slip fabrics. Each of the contact members has a curved portion due to the configuration of the tip and therefore for better attachment of the parts onto the tip (Figure 5). In particular, the middle part (Tibia) (25) and the lower part (Foot) (27), have a sufficiently reinforced structure from the creation of appropriate "nerves", which makes them resistant to adverse functions and load submission. The connection of the above sections is achieved by using metal connection plates, while they are fastened by means of screws in special positions. The (servo mechanisms) (10), (5) are based on special bases reinforced appropriately (21), (19), (2) due to the development of significant loads on the joints where the movement is implemented. The joint parts (Figure 1), (Figure 3) have an appropriate design to avoid flexion of the tibia and ankle.

ΣΧΗΜΑΤΑ: SHAPES:

ΣΧΗΜΑ1:Πλάγια εμπρόσθια πρόσοψη του μηχανισμού της αριστερής άρθρωσης χωρίς τους κοχλίες και τα περικόχλια. FIGURE 1: Side front view of the left hinge mechanism without the bolts and nuts.

ΣΧΗΜΑ2:Πλάγια εμπρόσθια πρόσοψη του μηχανισμού της αριστερής άρθρωσης χωρίς τους κοχλίες και τα περικόχλια και αναλυτική απεικόνιση των επιμέρους τμημάτων του. FIGURE 2: Side front view of the left hinge mechanism without the bolts and nuts and detailed illustration of its individual parts.

Με τον αριθμό (1): Πρώτο τμήμα άρθρωσης γονάτου. With number (1): First part of knee joint.

Με τον αριθμό (3): Δεύτερο τμήμα άρθρωσης γονάτου. With the number (3): Second part of the knee joint.

Με τον αριθμό (5): Σερβομηχανισμός γονάτου. With number (5): Knee servo.

Με τον αριθμό (7): Χαλκοσωλήνας Σύνδεσης. With the number (7): Copper Connection Pipe.

Με τον αριθμό (9): Κινούμε γρανάζι 69 δοντιών. With the number (9): We move a gear of 69 teeth.

Με τον αριθμό (11): Τεντωτήρας Ακαμψίας. With number (11): Stiffness tensioner.

Με τον αριθμό (13): Δακτυλίδι ασφαλείας. With the number (13): Safety ring.

Με τον αριθμό (15): Κινητήριο γρανάζι 17 δοντιών. With number (15): Drive gear 17 teeth.

Με τον αριθμό (17): Περόνη ασφαλείας. With the number (17): Safety pin.

Με τον αριθμό (19): Πρώτο τμήμα ειδικής βάσης. With the number (19): First part of a special base.

Με τον αριθμό (21): Δεύτερο τμήμα ειδικής βάσης. With the number (21): Second part of a special base.

ΣΧΗΜΑ3:Πλάγια εμπρόσθια πρόσοψη του μηχανισμού άρθρωσης αστραγάλου. FIGURE 3: Anterior lateral view of the ankle joint mechanism.

ΣΧΗΜΑ4:Εμπρόσθια πρόσοψη του μηχανισμού άρθρωσης αστραγάλου και αναλυτική απεικόνιση των επιμέρους τμημάτων του. FIGURE 4: Front view of the ankle joint mechanism and detailed illustration of its individual parts.

Με τον αριθμό (2): Ακίνητο τμήμα αστραγάλου. With the number (2): Immovable part of the ankle.

Με τον αριθμό (4): Οφαλός τροχού αστραγάλου ή αλλιώς κινητό τμήμα. With the number (4): Ankle wheel umbilicus or otherwise mobile part.

Με τον αριθμό (6): Αξονας βραχίονας. With the number (6): Arm shaft.

Με τον αριθμό (8): Περόνη ασφαλείας αστραγάλου - πέλματος. With the number (8): Ankle-foot safety pin.

Με τον αριθμό (10): Σερβομηχανισμός αστραγάλου. With number (10): Ankle servo.

Με τον αριθμό (12): Σερβοβραχίονας σύνδεσης σερβομηχανισμού - άξονα βραχίονα. With number (12): Servo arm connecting servo - arm shaft.

Με τον αριθμό (14): Βραχίονας σύνδεσης. With the number (14): Connecting arm.

ΣΧΗΜΑ 5:Πλάγια εμπρόσθια πρόσοψη του ολικού μηχανισμού. FIGURE 5: Side front view of the complete mechanism.

Με τον αριθμό (23): Άνω τμήμα ή τμήμα μηριαίου. With the number (23): Upper part or thigh part.

Με τον αριθμό (25): Μέσο τμήμα ή τμήμα κνήμης. By number (25): Middle part or tibia part.

Με τον αριθμό (27): Κάτω τμήμα ή τμήμα πέλματος. With the number (27): Bottom part or sole part.

Με τον αριθμό (20): Μεταλλική πλάκα σύνδεσης, από ανοξείδωτο ατσάλι, για το άνω και μέσο τμήμα. With the number (20): Metal connection plate, made of stainless steel, for the upper and middle part.

Με τον αριθμό (22): Μεταλλική πλάκα σύνδεσης, από ανοξείδωτο ατσάλι, για το μέσο τμήμα. With number (22): Metal connection plate, made of stainless steel, for the middle section.

Με τον αριθμό (24): Μεταλλική πλάκα σύνδεσης, από ανοξείδωτο ατσάλι, για το μέσο και κάτω τμήμα. With the number (24): Metal connection plate, made of stainless steel, for the middle and lower part.

Με τον αριθμό (29): Συνδετήρας τετραγωνικής πλάκας. With number (29): Square plate connector.

Αναφορικά με τα σχέδια και ειδικότερα με αναφορά στα σχήματα (Σχήμα 1), (Σχήμα 2), απεικονίζεται το σύστημα της άρθρωσης του γονάτου, όπου το ένα τμήμα της άρθρωσης (1) και δεύτερο (3) έρχονται σε επαφή μέσω του χαλκοσωλήνα (7) και όπου πλέον μπορούν να περιστραφούν τα δύο τμήματα, σε περιορισμένες μοίρες περιστροφής λόγο της ιδιαιτερότητας του σχεδιασμού. (Το κινούμενο γρανάζι (9) ακινητοποιείται με την βοήθεια της περόνης ασφαλείας (17) και του δακτυλιδιού ασφαλείας (13) στο χαλκοσωλήνα (7)). (Ο σερβομηχανισμός (5) σταθεροποιείται στο τμήμα της άρθρωσης μέσω των ειδικών βάσεων (21), (19)). ( Το κινητήριο γρανάζι (15) τοποθετείται στο σερβομηχανισμό ενώ με την βοήθεια του τεντωτήρα (11), ακινητοποιούνται η θέσης των δύο γραναζιών και συνεπώς ολοκληρώνεται το τμήμα της άρθρωσης). With reference to the drawings and in particular with reference to figures (Figure 1), (Figure 2), the system of the knee joint is depicted, where one part of the joint (1) and a second part (3) are in contact through the copper tube (7 ) and where the two sections can now be rotated, in limited degrees of rotation due to the specificity of the design. (The moving gear (9) is immobilized with the help of the safety pin (17) and the safety ring (13) on the copper pipe (7)). (The servo mechanism (5) is fixed to the joint part by means of the special bases (21), (19)). (The drive gear (15) is placed on the servo mechanism while with the help of the tensioner (11), the position of the two gears is immobilized and therefore the joint part is completed).

Η άρθρωση του αστραγάλου (Σχήμα 3), (Σχήμα 4) αποτελείται από το σταθερό σώμα (2) όπου σ'αυτό ακινητοποιείται ο (σερβομηχανισμός) (10), (το κινητό μέρος η αλλιώς «Οφαλός τροχού» περιστροφής (4)), (το οποίο σε συνδυασμό με των άξονα - βραχίονα (6), τοποθετείται στο σταθερό σώμα με την βοήθεια περόνης ασφαλείας (8)). Ο σερβοβραχίονας (12) τοποθετείται στον σερβομηχανισμό (10) και πλέον υλοποιείται η σύνδεση με τον βραχίονα σύνδεσης (14), στον άξονα - βραχίονα (6). Το άνω τμήμα αποτελείται από: το άνω μέρος μηριαίου (23), το μεσαίο τμήμα της κνήμης (25), ενώ το κάτω τμήμα, αυτό του πέλματος (27). Συνοψίζοντας ο μηροκνημοποδικός κηδεμόνας αποτελείται από 3 τμήματα όπως απεικονίζονται στο (Σχήμα 9), όπου το άνω τμήμα περιλαμβάνει τις συνδέσεις με την βοήθεια μεταλλικών ελασμάτων (20), (22), 24) με την άρθρωση του γονάτου, το μεσαίο τμήμα περιλαμβάνει την άρθρωση του αστραγάλου, και το κάτω τμήμα περιλαμβάνει το πέλμα, με το οποίο ολοκληρώνεται ο μηχανισμός. The ankle joint (Figure 3), (Figure 4) consists of the fixed body (2) in which the (servo mechanism) (10) is immobilized, (the mobile part or otherwise "wheel hub" of rotation (4)), (which, in combination with the shaft - arm (6), is placed on the fixed body with the help of a safety pin (8)). The servo arm (12) is placed on the servo mechanism (10) and now the connection with the connection arm (14) is realized, on the axis - arm (6). The upper part consists of: the upper part of the femur (23), the middle part of the tibia (25), while the lower part, that of the foot (27). Summing up, the femoral guard consists of 3 parts as shown in (Figure 9), where the upper part includes the connections with the help of metal plates (20), (22), 24) with the knee joint, the middle part includes the joint of the ankle, and the lower part includes the sole, with which the mechanism is completed.

Claims (19)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ 1. Η άρθρωση του γονάτου (Σχήμα 1) αποτελεί βασικό στοιχείο της εφεύρεσης με την βοήθεια του σερβομηχανισμού (5) και ειδικότερα των (γραναζιών (9), (15) όπου έχουμε μετάδοση της ροπής). Ειδικότερα τα δύο τμήματα της άρθρωσης (1), (3) έρχονται σε επαφή μέσω του (χαλκοσωλήνα (7) ο οποίος ασφαλίζεται μέσω περόνης ασφαλείας (17), επιτυγχάνοντας την περιστροφική κίνηση των τμημάτων. Ο σερβομηχανισμός ακινητοποιείται στις ειδικές βάσεις στήριξης (19), (21) από σύνθετο υλικό, οι οποίες είναι (βιδωμένες στο τμήμα της άρθρωσης μέσω εμφυτευμένων κοχλιών όπου η ασφάλιση γίνεται με περικόχλιο ασφαλείας. Το κινούμενο γρανάζι (9) ακινητοποιείται στον χαλκοσωλήνα (7) μέσω περόνης ασφαλείας (17) σε συνδυασμό με το δακτυλίδι πάκτωσης (13). Το κινητήριο γρανάζι (15), τοποθετείται στον σερβομηχανισμό (5) και πλέον ακινητοποιούνται η θέσεις μέσω του τεντωτήρα ακαμψίας (11)).1. The knee joint (Figure 1) is a key element of the invention with the help of the servo mechanism (5) and in particular the (gears (9), (15) where we have torque transmission). In particular, the two parts of the joint (1), (3) come into contact through the (copper tube (7) which is secured by means of a safety pin (17), achieving the rotational movement of the parts. The servo mechanism is immobilized on the special support bases (19) , (21) of composite material, which are (screwed to the joint part by means of embedded screws where the locking is done by a safety nut. The moving gear (9) is immobilized in the copper tube (7) by means of a safety fork (17) in combination with packing ring (13). The drive gear (15) is placed in the servo mechanism (5) and the positions are now immobilized by means of the stiffness tensioner (11)). 2. Η άρθρωση του γονάτου που αναφέρθηκε στην αξίωση 1 όπου τα εν λόγω τμήματα είναι προσαρμοσμένα στα τμήματα της άρθρωσης ώστε να συνδέονται στης (κεντρικές μεταλλικές πλάκες σύνδεσης (20) από ανοξείδωτο ατσάλι) και συνεπώς στα κυρίως τμήματα, αποτελεί το σύστημα στρέψης με οδοντωτούς τροχούς (15), (9) σε συνδυασμό με τον τεντωτήρα ακαμψίας (11).2. The knee joint mentioned in claim 1 wherein said parts are adapted to the joint parts to be connected to the (central metal connection plates (20) made of stainless steel) and thus to the main parts, is the torsion system with gears wheels (15), (9) in combination with the stiffness tensioner (11). 3. Η άρθρωση του γονάτου που αναφέρθηκε στην αξίωση 1 όπου τα εν λόγω τμήματα είναι προσαρμοσμένα στα τμήματα της άρθρωσης ώστε να αποτρέπεται η κάμψη της κνήμης και η αποκόλληση του γονάτου.3. The knee joint as recited in claim 1 wherein said portions are adapted to the joint portions to prevent bending of the tibia and detachment of the knee. 4. Η άρθρωση του γονάτου που αναφέρθηκε στην αξίωση 1 όπου τα εν λόγω τμήματα κατασκευάζονται από βιοσυμβατό πολυμερές υλικό.4. The knee joint as recited in claim 1 wherein said portions are made of a biocompatible polymeric material. 5. Η άρθρωση του γονάτου που αναφέρθηκε στην αξίωση 1 όπου οι εν λόγω (μεταλλικές πλάκες σύνδεσης (20) είναι πακτωμένες εντός των τμημάτων άρθρωσης (1), (3)).5. The knee joint mentioned in claim 1 wherein said (metal connection plates (20) are riveted within the joint parts (1), (3)). 6. Η άρθρωση του γονάτου που αναφέρθηκε στην αξίωση 1 όπου τα εν λόγω τμήματα της άρθρωσης επανέρχονται στην αρχική θέση μέσω του ελατηρίου επαναφοράς το οποίο τοποθετείται στην εξωτερική πλευρά μέσω το ενισχυμένων βάσεων.6. The knee joint mentioned in claim 1 wherein said parts of the joint are returned to the original position by means of the return spring which is placed on the outer side by means of the reinforced bases. 7. Η άρθρωση του αστραγάλου (Σχήμα 3) αποτελεί βασικό στοιχείο της εφεύρεσης όπου αποτελείται από (δύο τμήματα, το κινητό (4) και το ακίνητο (2), τα οποία έρχονται σε επαφή μέσω του άξονα βραχίονα (6) ασφαλιζόμενα μέσω ειδικής περόνης ασφαλείας (8). Ο σερβομηχανισμός (10) τοποθετείται στο ακίνητο τμήμα (2) της άρθρωσης σε κατάλληλες διαμορφωμένες θέσεις με κυρτό σχεδιασμό). Η σύνδεση του σερβομηχανισμού (10) με το κινητό μέρος (2) της άρθρωσης επιτυγχάνεται μέσω του βραχίονα σύνδεσης (12) από σύνθετο πολυμερές.7. The ankle joint (Figure 3) is a key element of the invention where it consists of (two parts, the mobile (4) and the stationary (2), which come into contact through the arm axis (6) secured through a special pin safety (8). The servo (10) is placed on the stationary part (2) of the joint in suitable shaped positions with convex design). The connection of the servo mechanism (10) to the movable part (2) of the joint is achieved through the connection arm (12) made of composite polymer. 8. Η άρθρωση του αστραγάλου που αναφέρθηκε στην αξίωση 7 όπου τα εν λόγω τμήματα έρχονται σε επαφή μέσω του κατάλληλου διαμορφωμένου (άξονα βραχίονα (6)).8. The ankle joint as claimed in claim 7 wherein said portions are in contact via the suitably shaped (arm shaft (6)). 9. Η άρθρωση του αστραγάλου που αναφέρθηκε στην αξίωση 7 όπου η εν λόγω σύνδεση υλοποιείται με το (βραχίονα σύνδεσης (12) σε συνδυασμό με τον σερβοβραχίονα (14) του σερβομηχανισμού (10)).9. The ankle joint mentioned in claim 7 wherein said connection is implemented with the (link arm (12) in combination with the servo arm (14) of the servo mechanism (10)). 10. Η άρθρωση του αστραγάλου που αναφέρθηκε στην αξίωση 7 όπου τα εν λόγω τμήματα της άρθρωσης είναι από βιοσυμβατόπολυμερές υλικό.10. The ankle joint as recited in claim 7 wherein said portions of the joint are of a biocompatible polymeric material. 11. Οι αισθητήρες ενεργοποίησης των σερβομηχανισμών βρίσκονται (εμφυτευμένες στο υπόδημα) σε κατάλληλες θέσεις (27) ενώ λαμβάνουν τροφοδοσία από πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με τα χαρακτηριστικά των αισθητήρων. (Η πλακέτα εδράζεται σε ειδικό κουτί το οποίο κουμπώνει στον σερβομηχανισμό (10), (2)).11. Servo activation sensors are located (implanted in the shoe) in appropriate locations (27) while receiving power from a printed circuit board with the characteristics of the sensors. (The board is located in a special box which snaps onto the servo mechanism (10), (2)). 12. Η αισθητήρες ενεργοποίησης που αναφέρθηκαν στη αξίωση 11 όπου τα εν λόγω εξαρτήματα είναι εμφυτευμένα στο υπόδημα.12. The actuation sensors recited in claim 11 wherein said components are implanted in the shoe. 13. Τα κυρίως σώματα τα οποία είναι σχεδιασμένα με ειδικές ενισχύσεις νεύρα για την (σύνδεση με της μεταλλικές πλάκες (24) σύζευξης) κατασκευασμένες από βιοσυμβατό πολυμερές πλαστικό.13. The main bodies which are designed with special reinforcements nerves for the (connection with the metal plates (24) coupling) made of biocompatible polymer plastic. 14. Οι συνδέσεις με της κεντρικές μεταλλικές πλάκες (22) υλοποιείται με τους (συνδετήρες τετραγωνικής πλάκας (29)) από σύνθετο πολυμερές με δυνατότητα ρύθμισης ύψους. 14. The connections to the central metal plates (22) are realized with the (square plate fasteners (29)) made of composite polymer with the possibility of height adjustment. 15. Οι συνδετήρες τετραγωνικής πλάκας (29) που αναφέρθηκαν στην αξίωση 14 όπου τα εν λόγω τα εν λόγω τμήματα και σε συνδυασμό με της πλάκες σύνδεσης (22), (24) από ανοξείδωτο ατσάλι.15. The square plate connectors (29) mentioned in claim 14 wherein said parts and in combination with the connecting plates (22), (24) are made of stainless steel. 16. Οι συνδετήρες τετραγωνικής πλάκας (29) που αναφέρθηκαν στην αξίωση 14 όπου το εν λόγω εξάρτημα προσφέρει δυνατότητα ρύθμισης ύψους.16. The square plate fasteners (29) recited in claim 14 wherein said component offers height adjustment. 17. Το τμήμα του πέλματος (27) με κατάλληλες ενισχύσεις νεύρα και δυνατότητα ακινητοποίησης μέσω της θέση για την περόνη ασφαλείας (8) του υποδήματος.17. The part of the sole (27) with suitable reinforcements and immobilization through the position for the safety pin (8) of the shoe. 18. Το τμήμα του πέλματος που αναφέρθηκε στη αξίωση 17 όπου το εν λόγω εξάρτημα από βιοσυμβατό πολυμερές πλαστικό φέρει σύνδεση με το (τμήμα του αφαλού τροχού (4) σε ειδική ενισχυμένη θέση).18. The part of the tread mentioned in claim 17 wherein said part of biocompatible polymer plastic has a connection with the (part of the hub wheel (4) in a special reinforced position). 19. Το τμήμα του πέλματος (27) που αναφέρθηκε στη αξίωση 17 όπου το εν λόγω εξάρτημα φέρει θέση ακινητοποίησης εντός του υποδήματος μέσω (περόνης ασφαλείας (8)).19. The part of the sole (27) referred to in claim 17 wherein said component has a stop position within the shoe by means of (safety pin (8)).
GR20190100137A 2019-03-22 2019-03-22 Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs GR1009888B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20190100137A GR1009888B (en) 2019-03-22 2019-03-22 Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20190100137A GR1009888B (en) 2019-03-22 2019-03-22 Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
GR20190100137A GR20190100137A (en) 2020-10-14
GR1009888B true GR1009888B (en) 2020-12-18

Family

ID=72884822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20190100137A GR1009888B (en) 2019-03-22 2019-03-22 Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs

Country Status (1)

Country Link
GR (1) GR1009888B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160331560A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 The Hong Kong Polytechnic University Interactive Exoskeleton Robotic Knee System

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160331560A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 The Hong Kong Polytechnic University Interactive Exoskeleton Robotic Knee System

Also Published As

Publication number Publication date
GR20190100137A (en) 2020-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shorter et al. A portable powered ankle-foot orthosis for rehabilitation.
Cullell et al. Biologically based design of an actuator system for a knee–ankle–foot orthosis
Sumiya et al. Stiffness control in posterior-type plastic ankle-foot orthoses: effect of ankle trimline Part 2: orthosis characteristics and orthosis/patient matching
US20110105969A1 (en) Method and orthotic system for rehabilitating neurologically impaired gait
EP3705104B1 (en) Ankle brace or ankle exoskeleton
KR100924843B1 (en) Active ankle foot orthosis
Do Nascimento et al. Hip orthosis powered by pneumatic artificial muscle: Voluntary activation in absence of myoelectrical signal
Pitkin Mechanical outcomes of a rolling-joint prosthetic foot and its performance in the dorsiflexion phase of transtibial amputee gait
Hwang et al. Biomechanical effect of electromechanical knee–ankle–foot-orthosis on knee joint control in patients with poliomyelitis
Uustal Prosthetics and orthotics
GR1009888B (en) Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs
Choi et al. Design of a pneumatic actuated ankle-foot orthosis which has talocrural and subtalar joint
US11612506B2 (en) Unloading knee-ankle-foot orthotic apparatus with conforming and distracting hinge
Rubin et al. The modern ankle-foot orthoses (AFOs)
Pitkin Synthesis of a cydoidal mechanism of the prosthetic ankle
Daniele Evolution of prosthetic feet and design based on gait analysis data
Hunt et al. Hindfoot pain treated by a leg-hindfoot orthosis: a case report
Hicks et al. Orthotic management of selected disorders
Hovorka et al. Material properties and application of biomechanical principles provide significant motion control performance in experimental ankle foot orthosis-footwear combination
Kempfer et al. Prosthetic and orthotic devices
Lin et al. Orthotic and bracing principles in neuromuscular foot and ankle problems
Kardofaki Mechatronics development of a scalable exoskeleton for the lower part of a handicapped person.
Uning et al. 3D finite element analysis of ankle-foot orthosis on patients with unilateral foot drop: a preliminary study
Klenow et al. Orthotic Management of the Mangled Extremity
Ramachandran et al. Orthotics