GR1009888B - Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs - Google Patents
Robotic in-shoe orthosis -exoskeleton support for lower limbs Download PDFInfo
- 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
Links
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 title description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 27
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 claims description 13
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 3
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 claims 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 206010019468 Hemiplegia Diseases 0.000 abstract description 5
- 206010027926 Monoplegia Diseases 0.000 abstract description 5
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 abstract 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 7
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 7
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 6
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 206010008129 cerebral palsy Diseases 0.000 description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 201000006417 multiple sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 210000001113 umbilicus Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
- A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/112—Gait analysis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements 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
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6812—Orthopaedic devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS 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
- A61F2/00—Filters 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
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/64—Knee joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS 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
- A61F2/00—Filters 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
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
- A61H1/024—Knee
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
Abstract
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)
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)
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 |
-
2019
- 2019-03-22 GR GR20190100137A patent/GR1009888B/en unknown
Patent Citations (1)
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 |