RU139266U1

RU139266U1 - Walking Aid

Info

Publication number: RU139266U1
Application number: RU2013143671/12U
Authority: RU
Inventors: Елена Валентиновна Письменная; Андрей Викторович Кузмичев; Иван Евгеньевич Митрофанов; Андрей Викторович Иванов; Александр Сергеевич Кузнецов
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-04-10

Abstract

1. Устройство помощи при ходьбе, содержащее экзоскелетон нижних конечностей, включающий тазовое звено со смонтированной на нем грузовой платформой, левый и правый тазобедренные шарнирные узлы, левую ножную опору, включающую левое бедренное звено, левый коленный шарнир, левое голенное звено, верхний конец которого через левый коленный шарнир соединен с нижним концом левого бедренного звена, левый голеностопный шарнирный узел, левую стопу, через левый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом левого голенного звена, правую ножную опору, включающую правое бедренное звено, правый коленный шарнир, правое голенное звено, верхний конец которого через правый коленный шарнир соединен с нижним концом правого бедренного звена, правый голеностопный шарнирный узел, правую стопу, через правый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом правого голенного звена, первую и вторую С-образные скобы крепления ноги человека к экзоскелетону, первый и второй поперечные элементы крепления передней части левой и, соответственно, правой ступни человека к левой и, соответственно, правой стопам, первый и второй датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке левой стопы, третий и четвертый датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке правой стопы, первый и второй датчики угла поворота левого и правого голенного звена относительно левого и, соответственно, правого бедренного звена левой и, соответственно, правой ножных опор, первый и второй моментные приводы, корпусы которых жестко смонтированы на левом и, соответственно, правом бедренных звеньях, а концы выходных валов соединены с со1. A walking assistance device comprising an exoskeleton of the lower extremities, including a pelvic link with a loading platform mounted on it, a left and a right hip joint, a left foot support including a left femoral link, a left knee hinge, a left lower leg through the left knee joint is connected to the lower end of the left femur, the left ankle joint, the left foot, through the left ankle joint connected to the lower end of the left leg, right foot support, including the right femoral link, the right knee hinge, the right knee, the upper end of which through the right knee hinge is connected to the lower end of the right femoral link, the right ankle hinge assembly, the right foot, through the right ankle hinge assembly connected to the lower end of the right the link, the first and second C-shaped brackets for attaching a person’s legs to exoskeleton, the first and second transverse elements for attaching the front of the left and, accordingly, the right foot of the person to the left and accordingly, to the right feet, the first and second sensors of fixation of an emphasis on a heel and, accordingly, toe of the left foot, the third and fourth sensors of fixation of an emphasis on a heel and, respectively, toe of the right foot, the first and second sensors of an angle of rotation of the left and right shin relative to the left and, accordingly, the right femoral link of the left and, respectively, right foot supports, the first and second moment drives, the cases of which are rigidly mounted on the left and, accordingly, the right femoral links, and the ends of the output shafts are connected to

Description

Полезная модель относится к области медицины и протезирования, а именно к травматологии и ортопедии, а также может быть использована в качестве устройств помощи при ходьбе, используемых в туризме, спорте и при проведении спасательных и армейских операций.The utility model relates to the field of medicine and prosthetics, namely to traumatology and orthopedics, and can also be used as walking assistance devices used in tourism, sports and during rescue and army operations.

Известны устройства помощи при ходьбе, выполненные в виде ортезов коленного сустава человека, используемых для протезирования нижних конечностей инвалидов - патенты (RU №2107476, опубл. 27.03.1998), (GB №2161387 А опубл. 16.01.1986), заявка ЕР №0144479 А3 опубл. 19.06.1985.Known walking assistance devices made in the form of orthoses of the human knee joint used for prosthetics of the lower extremities of the disabled are patents (RU No. 21104747, publ. 03/27/1998), (GB No. 2131387 A publ. 01/16/1986), application EP No. 0144479 A3 publ. 06/19/1985.

Данные устройства предназначены для копирования индивидуальной механики коленного сустава, не позволяют определить углы поворота и скорости вращения коленных суставов и моменты, развиваемые человеком в коленных суставах и не имеют внешних источников энергии, позволяющих уменьшить нагрузки на мышечную систему человека при ходьбе.These devices are designed to copy the individual mechanics of the knee joint, they do not allow to determine the rotation angles and rotation speeds of the knee joints and the moments developed by a person in the knee joints and do not have external energy sources that can reduce the load on the human muscular system when walking.

Известны устройства помощи при ходьбе, выполненные в виде экзоскелетонов нижних конечностей, содержащие управляемые от микропроцессорной системы приводы коленного сустава, запитанные от аккумуляторов или иных энергетических источников - патенты и заявки США (US 7947004 В2 опубл. 24.05.2011, US 8070700 В2 публ. 06.12.2011, US 8057410 В2 опубл. 15.11.2011, US 20130102935 A1 опубл. 25.04.2013, US 20110105966 A1 опубл. 05.05.2011, US 20130150980 A1 опубл. 13.06.2013).Known walking assistance devices made in the form of exoskeletons of the lower extremities, containing knee-operated drives controlled from a microprocessor system, powered by batteries or other energy sources - US patents and applications (US 7947004 B2 publ. 05.24.2011, US 8070700 B2 publ. 06.12 .2011, US 8057410 B2 publ. 11/15/2011, US 20130102935 A1 publ. 04/25/2013, US 20110105966 A1 publ. 05/05/2011, US 20130150980 A1 publ. 06/13/2013).

Данные устройства обладают низкими функциональными возможностями и эргономическими характеристиками.These devices have low functionality and ergonomic characteristics.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство помощи при ходьбы по патенту США US 8057410 В2 опубл. 15.11.2011, содержащее экзоскелетон нижних конечностей, включающий тазовое звено со смонтированной на нем грузовой платформой, левый и правый тазобедренные шарнирные узлы, левую ножную опору, включающую левое бедренное звено, левый коленный шарнир, левое голенное звено, верхний конец которого через левый коленный шарнир соединен с нижним концом левого бедренного звена, левый голеностопный шарнирный узел, левую стопу, через левый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом левого голенного звена, правую ножную опору, включающую правое бедренное звено, правый коленный шарнир, правое голенное звено, верхний конец которого через правый коленный шарнир соединен с нижним концом правого бедренного звена, правый голеностопный шарнирный узел, правую стопу, через правый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом правого голенного звена, первую и вторую Сообразные скобы крепления ноги человека к экзоскелетону, первый и второй поперечные элементы крепления передней части левой и, соответственно, правой ступни человека к левой и, соответственно, правой стопам, первый и второй датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке левой стопы, третий и четвертый датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке правой стопы, первый и второй датчики угла поворота левого и правого голенного звена относительно левого и, соответственно, правого бедренного звена левой и, соответственно, правой ножных опор, первый и второй моментные приводы, корпусы которых жестко смонтированы на левом и, соответственно, правом бедренных звеньях, а концы выходных валов соединены с соответствующими голенными звеньями и бортовую вычислительную сеть, причем левый и правый тазобедренные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левого и, соответственно правого бедренного звена вокруг трех осей координат, а левый и правый голеностопные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левой и, соответственно, правой стопы вокруг трех осей координат.Closest to the proposed utility model is a walking assistance device according to US patent US 8057410 B2 publ. 11/15/2011, containing the exoskeleton of the lower extremities, including the pelvic link with the loading platform mounted on it, the left and right hip joints, the left foot support, including the left femoral link, the left knee joint, the left knee link, the upper end of which is through the left knee joint connected to the lower end of the left femur, the left ankle hinge, left foot, through the left ankle hinge connected to the lower end of the left ankle, right foot support, including the right femoral link, the right knee hinge, the right knee, the upper end of which is connected through the right knee to the lower end of the right femoral link, the right ankle hinge assembly, the right foot, through the right ankle hinge assembly connected to the lower end of the right knee, the first and second Corresponding brackets for attaching a person’s legs to exoskeleton, the first and second transverse elements of attachment of the front of the left and, accordingly, right foot of a person to the left and, respectively, right feet am, the first and second sensors of fixation of an emphasis on a heel and, respectively, a toe of the left foot, the third and fourth sensors of fixation of an emphasis on a heel and, respectively, a toe of the right foot, the first and second sensors of an angle of rotation of the left and right shin relative to the left and, respectively , of the right femoral link of the left and, accordingly, right foot supports, the first and second moment drives, the cases of which are rigidly mounted on the left and, respectively, right femoral links, and the ends of the output shafts are connected to the corresponding shin and links and an onboard computer network, the left and right hip joint nodes being configured to rotate the left and, respectively, right femoral link around the three coordinate axes, and the left and right ankle joint nodes are configured to provide rotation of the left and, respectively, right foot around three coordinate axes.

Данное устройство также обладает узкими функциональными возможностями и ограниченными эргономическими характеристиками.This device also has narrow functionality and limited ergonomic characteristics.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является расширение функциональных возможностей и улучшение эргономических характеристик устройства помощи при ходьбе.The technical result to which this invention is directed is to expand the functionality and improve the ergonomic characteristics of the walking assistance device.

Для достижения указанного технического результата в известное устройство для помощи при ходьбе содержащее экзоскелетон нижних конечностей, включающий тазовое звено со смонтированной на нем грузовой платформой, левый и правый тазобедренные шарнирные узлы, левую ножную опору, включающую левое бедренное звено, левый коленный шарнир, левое голенное звено, верхний конец которого через левый коленный шарнир соединен с нижним концом левого бедренного звена, левый голеностопный шарнирный узел, левую стопу, через левый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом левого голенного звена, правую ножную опору, включающую правое бедренное звено, правый коленный шарнир, правое голенное звено, верхний конец которого через правый коленный шарнир соединен с нижним концом правого бедренного звена, правый голеностопный шарнирный узел, правую стопу, через правый голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом правого голенного звена, первую и вторую С-образные скобы крепления ноги человека к экзоскелетону, первый и второй поперечные элементы крепления передней части левой и, соответственно, правой ступни человека к левой и, соответственно, правой стопам, первый и второй датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке левой стопы, третий и четвертый датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке правой стопы, первый и второй датчики угла поворота левого и правого голенного звена относительно левого и, соответственно, правого бедренного звена левой и, соответственно, правой ножных опор, первый и второй моментные приводы, корпусы которых жестко смонтированы на левом и, соответственно, правом бедренных звеньях, а концы выходных валов соединены с соответствующими голенными звеньями и бортовую вычислительную сеть, причем левый и правый тазобедренные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левого и, соответственно правого бедренного звена вокруг трех осей координат, а левый и правый голеностопные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левой и, соответственно, правой стопы вокруг трех осей координат, в него дополнительно введены первый датчик скорости вращения левого голенного звена относительно левого бедренного звена левой ножной опоры, второй датчик скорости вращения правого голенного звена относительно правого бедренного звена правой ножной опоры, первый и второй датчики силы, смонтированные соответственно на передней и задней внутренних поверхностях первой С-образной скобы крепления и третий и четвертый датчики силы, смонтированные соответственно на передней и задней внутренних поверхностях второй С-образной скобы крепления, первый ортез левого коленного сустава человека, выполненный с возможностью измерения угла поворота и скорости вращения левого коленного сустава и момента в левом коленном суставе, второй ортез правого коленного сустава человека, выполненный с возможностью измерения угла поворота и скорости вращения правого коленного сустава и момента в правом коленном суставе, при этом бортовая вычислительная сеть выполнена распределенной и с возможностью измерения и обработки данных с первого, второго, третьего и четвертого датчиков фиксации упора на пятках и носках левой и правой стоп, с первого и второго датчиков угла поворота, с первого и второго датчиков скорости вращения голенных звеньев относительно соответствующих бедренных звеньев и с первого, второго, третьего и четвертого датчиков силы, об углах поворота и скоростях вращения левых и правых коленных суставов и о моментах в левых и правых коленных суставах и возможностью формирования и подачи управляющих сигналов на управляющие входы первого и второго моментных приводов, а первая и вторая С-образные скобы крепления смонтированы на левом и, соответственно, правом бедренных звеньях экзоскелетона.To achieve the specified technical result, the known device for assisting with walking contains exoskeleton of the lower extremities, including the pelvic link with a loading platform mounted on it, the left and right hip joints, the left foot support, including the left femur, left knee, left knee , the upper end of which is connected through the left knee to the lower end of the left femoral link, the left ankle joint, the left foot, through the left ankle a node connected to the lower end of the left calf, the right foot support, including the right femur, the right knee, the right knee, the upper end of which is connected through the right knee to the lower end of the right femur, the right ankle, the right foot, through the right ankle hinge assembly connected to the lower end of the right ankle link, the first and second C-shaped brackets for attaching a person’s legs to exoskeleton, the first and second transverse elements of the anterior h the left and, respectively, right foot of a person to the left and, respectively, right feet, the first and second sensors of stop fixation on the heel and, accordingly, the toe of the left foot, the third and fourth sensors of stop focus on the heel and, respectively, the toe of the right foot, the first and second sensors of the angle of rotation of the left and right lower leg relative to the left and, accordingly, the right femoral link of the left and, respectively, right foot supports, the first and second torque drives, the cases of which are rigidly mounted on the left and, respectively about, the right femoral links, and the ends of the output shafts are connected to the corresponding lower legs and the onboard computer network, and the left and right hip joints are made to rotate the left and, respectively, right femoral link around the three coordinate axes, and the left and right ankle joints the nodes are configured to provide rotation of the left and, accordingly, the right foot around three coordinate axes, the first sensor of rotation speed of the left lower leg is additionally introduced into it the second link relative to the left femoral link of the left foot support, the second rotation speed sensor of the right lower leg relative to the right femoral link of the right foot support, the first and second force sensors mounted respectively on the front and rear inner surfaces of the first C-shaped mounting bracket and the third and fourth sensors forces mounted respectively on the front and rear inner surfaces of the second C-shaped mounting bracket, the first orthosis of the human left knee joint, made with possibly measuring the angle of rotation and speed of rotation of the left knee joint and moment in the left knee joint, the second orthosis of the right knee joint of a person made with the possibility of measuring the angle of rotation and speed of rotation of the right knee joint and moment in the right knee joint, while the on-board computer network is distributed and with the ability to measure and process data from the first, second, third, and fourth sensors of emphasis on the heels and toes of the left and right feet, from the first and second angle sensors rotation, from the first and second sensors of rotation speed of the tibial links relative to the corresponding femoral links and from the first, second, third and fourth force sensors, about the rotation angles and rotation speeds of the left and right knee joints and about the moments in the left and right knee joints and the possibility of formation and supplying control signals to the control inputs of the first and second torque drives, and the first and second C-shaped mounting brackets are mounted on the left and, respectively, right femoral links of the exoskeleton .

Кроме того, первый ортез левого коленного сустава человека включает фиксируемую на левом бедре человека посредством бандажей оболочку левого бедра, фиксируемую на левой голени посредством бандажей оболочку левой голени, первый вал, и первую и вторую шарнирные шины, одними концами жестко соединенные с внешней стороны левого коленного сустава с оболочкой левого бедра и с оболочкой левой голени соответственно и через первый вап, жестко смонтированный одним концом на первой шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку левого бедра со второй шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой левой голени с внешней стороны левого колена, второй вал и третью и четвертую шарнирные шины, одними концами, жестко соединенные с внутренней стороны левого колена с оболочкой левого бедра и с оболочкой левой голени соответственно и через второй вал, жестко смонтированный одним концом на третьей шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку левого бедра с четвертой шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой левой голени с внутренней стороны левого колена, причем первая, вторая, третья и четвертая шарнирные шины при выпрямленной левой ноге приблизительно параллельны, а оси первого и, соответственно, второго валов совпадают с осью левого коленного сустава, а также кинематически связанные с первым валом третий датчик угла поворота левого коленного сустава, третий датчик скорости вращения левого коленного сустава и первый датчик момента в левом коленном суставе.In addition, the first orthosis of the human left knee joint includes the membrane of the left thigh fixed on the left thigh of the person by means of bandages, the membrane of the left shin fixed on the left thigh by the bandages, the first shaft, and the first and second articulated splints, which are rigidly connected at one end from the outside of the left knee joint with the membrane of the left thigh and with the membrane of the left lower leg, respectively, and through the first vap, rigidly mounted at one end on the first splint perpendicular to its surface, with other ends articulated that extends the left thigh sheath with a second articulated splint and, accordingly, with the left calf sheath on the outside of the left knee, the second shaft and the third and fourth articulated splints, at one end, rigidly connected from the inner side of the left knee to the left thigh sheath and to the left shin sheath respectively, and through the second shaft, rigidly mounted at one end on the third tire perpendicular to its surface, with the other ends pivotally connecting the left thigh sheath with the fourth articulated tire and, accordingly, with the sheath le howling of the leg from the inside of the left knee, the first, second, third and fourth articulated tires with the straightened left leg being approximately parallel, and the axes of the first and, respectively, second shafts coincide with the axis of the left knee joint, as well as the third sensor kinematically connected with the first shaft angle of rotation of the left knee joint, the third sensor of rotation speed of the left knee joint and the first torque sensor in the left knee joint.

Кроме того, второй ортез правого коленного сустава человека включает фиксируемую на правом бедре человека посредством бандажей оболочку правого бедра, фиксируемую на правой голени посредством бандажей оболочку правой голени, третий вал, и пятую и шестую шарнирные шины, одними концами жестко соединенные с внешней стороны правого колена с оболочкой правого бедра и с оболочкой правой голени соответственно и через третий вал, жестко смонтированный одним концом на пятой шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку правого бедра с шестой шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой правой голени с внешней стороны правого колена, четвертый вал и седьмую и восьмую шарнирные шины, одними концами, жестко соединенные с внутренней стороны правого колена с оболочкой правого бедра и с оболочкой правой голени соответственно и через четвертый вал, жестко смонтированный одним концом на седьмой шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку правого бедра с восьмой шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой правой голени с внутренней стороны правого колена, причем пятая, шестая, седьмая и восьмая шарнирные шины при выпрямленной правой ноге приблизительно параллельны, а оси третьего и четвертого валов совпадают с осью правого коленного сустава, а также кинематически связанные с третьим валом четвертый датчик угла поворота правого коленного сустава, четвертый датчик скорости вращения правого коленного сустава и второй датчик момента в правом коленном суставе.In addition, the second orthosis of the human right knee joint includes the right thigh sheath fixed on the right thigh with the help of bandages, the right thigh sheath fixed on the right thigh with the help of bandages, the third shaft, and the fifth and sixth articulated tires, which are rigidly connected at one end to the outside of the right knee with the membrane of the right thigh and with the membrane of the right lower leg, respectively, and through the third shaft, rigidly mounted at one end on the fifth tire perpendicular to its surface, pivotally connecting the other ends the right thigh sheath with a sixth articulated splint and, accordingly, with the right calf sheath on the outside of the right knee, the fourth shaft and the seventh and eighth articulated splints, at one end, rigidly connected from the inside of the right knee to the right thigh sheath and to the right calf respectively, and through the fourth shaft, rigidly mounted at one end on the seventh tire perpendicular to its surface, with the other ends pivotally connecting the shell of the right thigh with the eighth articulated tire and, respectively, with the shell the right shin on the inner side of the right knee, the fifth, sixth, seventh and eighth articulated tires with the straightened right leg being approximately parallel, and the axes of the third and fourth shafts coincide with the axis of the right knee joint, and the fourth angle sensor the right knee joint, the fourth rotation speed sensor of the right knee joint and the second torque sensor in the right knee joint.

Кроме того, бортовая вычислительная сеть содержит головной контроллер, общую шину, контроллеры и левой и, соответственно, правой ножных опор через общую шину подключенные к головному контроллеру, при этом управляющий выход контроллера левой ножной опоры соединен с управляющим входом первого моментного привода, а управляющий выход контроллера правой ножной опоры соединен с управляющим входом второго моментного привода, а также контроллер первого ортеза, подключенный к выходам третьего датчика угла поворота, третьего датчика скорости вращения и первого датчика момента, контроллер левого коленного шарнира, подключенный к выходам первого датчика угла поворота и первого датчика скорости вращения левого коленного шарнира, контроллер левой стопы, подключенный к выходам первого и второго датчиков фиксации упора левой стопы, контроллер левого бедра, подключенный к выходам первого и второго датчиков силы и первый канал обмена данными, соединяющий контроллер первого ортеза, контроллер левого коленного шарнира, контроллер левой стопы и контроллер левого бедра с контроллером левой ножной опоры, а также контроллер второго ортеза, подключенный к выходам четвертого датчика угла поворота, четвертого датчика скорости вращения и второго датчика момента, контроллер правого коленного шарнира, подключенный к выходам второго датчика угла поворота и второго датчика скорости вращения правого коленного шарнира, контроллер правой стопы, подключенный к выходам третьего и четвертого датчиков фиксации упора правой стопы, контроллер правого бедра, подключенный к выходам третьего и четвертого датчиков силы и второй канал обмена данными, соединяющий контроллер второго ортеза, контроллер правого коленного шарнира, контроллер правой стопы и контроллер правого бедра с контроллером правой ножной опоры.In addition, the on-board computer network contains a head controller, a common bus, controllers of both the left and, respectively, right foot supports through a common bus connected to the head controller, while the control output of the left foot support controller is connected to the control input of the first torque drive, and the control output the controller of the right foot support is connected to the control input of the second torque drive, as well as the controller of the first orthosis, connected to the outputs of the third angle sensor, the third speed sensor in of the first torque sensor, the left knee joint controller connected to the outputs of the first rotation angle sensor and the first left knee rotation speed sensor, the left foot controller connected to the outputs of the first and second left foot stop sensors, the left hip controller connected to the outputs the first and second force sensors and the first data exchange channel connecting the controller of the first orthosis, the left knee joint controller, the left foot controller and the left thigh controller with the controller Eva foot support, as well as the controller of the second orthosis connected to the outputs of the fourth rotation angle sensor, the fourth rotation speed sensor and the second torque sensor, the right knee joint controller connected to the outputs of the second rotation angle sensor and the second rotation speed sensor of the right knee joint, right controller foot, connected to the outputs of the third and fourth sensors of fixing the emphasis of the right foot, the controller of the right thigh, connected to the outputs of the third and fourth force sensors and the second channel about data exchange connecting the controller of the second orthosis, the controller of the right knee joint, the controller of the right foot and the controller of the right thigh with the controller of the right foot support.

На фиг. 1 изображен внешний вид экзоскелетона нижних конечностей, входящего в состав аппарата для помощи при ходьбе. На фиг. 2 и 3 показан человек с одетыми на него ортезами коленных суставов. На фиг. 4 показана условная кинематическая схема ортезов коленных суставов во фронтальной плоскости, проходящей через сагиттальные оси данных суставов, а на фиг. 5 - функциональная схема бортовой вычислительной сети устройства помощи при ходьбе.In FIG. 1 shows the appearance of exoskeleton of the lower extremities, which is part of the apparatus for assisting with walking. In FIG. Figures 2 and 3 show a person with knee joints orthoses dressed on him. In FIG. 4 shows the conditional kinematic diagram of knee joint orthoses in the frontal plane passing through the sagittal axis of these joints, and in FIG. 5 is a functional diagram of an on-board computer network of a walking assistance device.

На фиг. 1-5 обозначены: 1 - тазовое звено; 2 - грузовая платформа; 3 и 4 - левый и правый тазобедренные шарнирные узлы; 5 - левая ножная опора; 6 - левое бедренное звено; 7 - левый коленный шарнир; 8 - левое голенное звено; 9 - левый голеностопный шарнирный узел; 10 - левая стопа; 11 - правая ножная опора; 12 - правое бедренное звено; 13 - правый коленный шарнир; 14 - правое голенное звено; 15 - правый голеностопный шарнирный узел; 16 - правая стопа; 17 и 18 - первая и вторая С-образные скобы крепления ноги человека к экзоселетону; 19 и 20 - первый и второй поперечные элементы крепления передней части левой и, соответственно, правой ступни человека к левой 10 и, соответственно, правой 16 стопам; 21 и 22 - первый и второй датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке левой 10 стопы; 23 и 24 - третий и четвертый датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке правой 16 стопы; 25 и 26 - первый и второй датчики угла поворота левого 8 и правого 14 голенного звена относительно левого 6 и, соответственно, правого 12 бедренного звена левой 5 и, соответственно, правой 11 ножных опор; 27 и 28 - первый 27 и второй 28 моментные приводы; 29 - первый датчик скорости вращения левого 8 голенного звена относительно левого 6 бедренного звена левой 5 ножной опоры; 30 - второй датчик скорости вращения правого 14 голенного звена относительно правого 12 бедренного звена правой 11 ножной опоры; 31, 32, 33 и 34 - первый, второй, третий и, соответственно, четвертый датчики силы; 35 - первый ортез левого коленного сустава человека; 36 - оболочка левого бедра; 37 - оболочка левой голени; 38, 39, 40 и 42 - первая, вторая, третья и, соответственно, четвертая шарнирные шины; 42 и 43 - первый и второй валы; 44 - третий датчик угла поворота левого коленного сустава; 45 - третий датчик скорости вращения левого коленного сустава; 46 - первый датчик момента в левом коленном суставе; 47 - второй ортез правого коленного сустава; 48 - оболочка правого бедра; 49 - оболочка правой голени; 50 - третий вал; 51 и 52 - пятая и шестая шарнирные шины; 53 - четвертый вал; 54 и 55 седьмая и восьмая шарнирные шины; 56 - четвертый датчик угла поворота правого коленного сустава; 57 - четвертый датчик скорости вращения правого коленного сустава; 58 - второй датчик момента в правом коленном суставе; 59 - энергетическая установка для питания моментных приводов; 60 - бортовая вычислительная сеть; 61 - левое бедро; 62 - левое колено; 63 - левая голень; 64 - правое бедро; 65 - правое колено; 66 - правая голень; 67 - левая ступня; 68 - правая ступня; 69 - бандаж; 70, 71 и 72 - оси левого коленного сустава и первого 42 и, соответственно, второго 43 валов; 73, 74 и 75 - оси правого коленного сустава и третьего 50 и, соответственно, четвертого 53 валов; 76 - контроллер первого ортеза; 77 - контроллер первого 25 датчика угла поворота и первого 29 датчика скорости вращения левого коленного шарнира экзоскелетона; 78 - контроллер первого 21 и второго 22 датчиков фиксации упора; 79 - контроллер левой ножной опоры; 80 - первый канал обмена данными; 81 - контроллер второго ортеза; 82 - контроллер второго 26 датчика угла поворота и второго 30 датчика скорости вращения левого коленного шарнира экзоскелетона; 83 - контроллер третьего 23 и четвертого 24 датчиков фиксации упора; 84 - контроллер правой ножной опоры; 85 - второй канал обмена данными; 86 - контроллер первого 31 и второго 32 датчиков силы; 87 - контроллер третьего 33 и четвертого 34 датчиков силы; 88 - головной контроллер; 89 - общая шина, 90 - пояс для крепления тазового звена 1 экзоскелетона к корпусу пользхователя.In FIG. 1-5 are designated: 1 - a pelvic link; 2 - cargo platform; 3 and 4 - left and right hip hinge nodes; 5 - left foot support; 6 - the left femoral link; 7 - left knee joint; 8 - left ankle link; 9 - left ankle hinge assembly; 10 - left foot; 11 - the right foot support; 12 - the right femoral link; 13 - the right knee joint; 14 - the right ankle link; 15 - right ankle hinge assembly; 16 - right foot; 17 and 18 - the first and second C-shaped staples of fastening a person’s legs to exoseleton; 19 and 20 - the first and second transverse fastening elements of the front of the left and, accordingly, the right foot of the person to the left 10 and, accordingly, the right 16 feet; 21 and 22 - the first and second sensors of fixation of an emphasis on a heel and, accordingly, a toe of the left 10 foot; 23 and 24 - the third and fourth sensors of fixation of an emphasis on a heel and, accordingly, a toe of the right 16 foot; 25 and 26 - the first and second sensors of the angle of rotation of the left 8 and right 14 of the tibia relative to the left 6 and, accordingly, the right 12 of the femoral link of the left 5 and, accordingly, the right 11 of the foot supports; 27 and 28 - the first 27 and second 28 torque drives; 29 - the first rotation speed sensor of the left 8 tibia relative to the left 6 femoral link of the left 5 foot support; 30 - the second speed sensor of rotation of the right 14 tibia relative to the right 12 of the femur of the right 11 of the foot support; 31, 32, 33 and 34 - the first, second, third and, accordingly, the fourth force sensors; 35 - the first orthosis of the left knee joint of a person; 36 - the membrane of the left thigh; 37 - the shell of the left tibia; 38, 39, 40 and 42 - the first, second, third and, respectively, fourth articulated tires; 42 and 43 - the first and second shafts; 44 - the third sensor of the angle of rotation of the left knee joint; 45 - the third speed sensor of rotation of the left knee joint; 46 - the first torque sensor in the left knee joint; 47 - the second orthosis of the right knee joint; 48 - the shell of the right thigh; 49 - the shell of the right lower leg; 50 - the third shaft; 51 and 52 - fifth and sixth articulated tires; 53 - the fourth shaft; 54 and 55 seventh and eighth articulated tires; 56 - the fourth sensor of the angle of rotation of the right knee joint; 57 - the fourth rotation speed sensor of the right knee joint; 58 - the second torque sensor in the right knee joint; 59 - power plant for powering torque drives; 60 - on-board computer network; 61 - left thigh; 62 - left knee; 63 - left tibia; 64 - the right thigh; 65 - the right knee; 66 - right lower leg; 67 - left foot; 68 - right foot; 69 - bandage; 70, 71 and 72 - axis of the left knee joint and the first 42 and, accordingly, the second 43 shafts; 73, 74 and 75 - axis of the right knee joint and the third 50 and, accordingly, the fourth 53 shafts; 76 - controller of the first orthosis; 77 - controller of the first 25 angle sensor and the first 29 speed sensor of the left knee joint of exoskeleton; 78 - the controller of the first 21 and second 22 sensors fix the stop; 79 - controller of the left foot support; 80 - the first channel of data exchange; 81 - controller of the second orthosis; 82 - controller of the second 26 angle sensor and the second 30 speed sensor of the left knee joint of exoskeleton; 83 - the controller of the third 23 and fourth 24 sensors fix the stop; 84 - controller of the right foot support; 85 - the second channel of data exchange; 86 - controller of the first 31 and second 32 force sensors; 87 - controller of the third 33 and fourth 34 force sensors; 88 - head controller; 89 - common tire, 90 - belt for attaching the pelvic link 1 of the exoskeleton to the body of the user.

Устройство помощи при ходьбе содержит экзоскелетон нижних конечностей, включающий тазовое звено 1 со смонтированной на нем грузовой платформой 2, левый 3 и правый 4 тазобедренные шарнирные узлы, левую 5 ножную опору, включающую левое 6 бедренное звено, левый 7 коленный шарнир, левое 8 голенное звено, верхний конец которого через левый 7 коленный шарнир соединен с нижним концом левого 6 бедренного звена, левый 9 голеностопный шарнирный узел, левую 10 стопу, через левый 9 голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом левого 8 голенного звена, правую 11 ножную опору, включающую правое 12 бедренное звено, правый 13 коленный шарнир, правое 14 голенное звено, верхний конец которого через правый 13 коленный шарнир соединен с нижним концом правого 12 бедренного звена, правый 15 голеностопный шарнирный узел, правую 16 стопу, через правый 15 голеностопный шарнирный узел соединенную с нижним концом правого 14 голенного звена, первую 17 и вторую 18 С-образные скобы крепления ноги человека к экзоскелетону, первый 19 и второй 20 поперечные элементы крепления передней части левой и, соответственно, правой ступни человека к левой 10 и, соответственно, правой 16 стопам, первый 21 и второй 22 датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке левой 10 стопы, третий 23 и четвертый 24 датчики фиксации упора на пятке и, соответственно, носке правой 16 стопы, первый 25 и второй 26 датчики угла поворота левого 8 и правого 14 голенного звена относительно левого 6 и, соответственно, правого 12 бедренного звена левой 5 и, соответственно, правой 11 ножных опор, первый 27 и второй 28 моментные приводы, корпусы которых жестко смонтированы на левом 6 и, соответственно, правом 12 бедренных звеньях, а концы выходных валов соединены с соответствующими голенными звеньями 8 и 14, бортовую вычислительную сеть 60, причем левый 3 и правый 4 тазобедренные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левого 6 и, соответственно правого 12 бедренного звена вокруг трех осей координат, а левый 9 и правый 15 голеностопные шарнирные узлы выполнены с возможностью обеспечения вращения левой 10 и, соответственно, правой 16 стопы вокруг трех осей координат.The walking assistance device comprises an exoskeleton of the lower extremities, including a pelvic link 1 with a loading platform 2 mounted on it, a left 3 and a right 4 hip joint nodes, a left 5 foot support including a left 6 femoral link, a left 7 knee hinge, a left 8 knee link , the upper end of which through the left 7 knee joint is connected to the lower end of the left 6 femoral link, the left 9 ankle joint, the left 10 foot, through the left 9 ankle joint connected to the lower end of the left 8 yen, right 11 foot support, including right 12 femoral link, right 13 knee joint, right 14 knee link, the upper end of which is connected through the 13th knee joint to the lower end of the right 12 femoral link, right 15 ankle joint, right foot 16, through the right 15 ankle hinge assembly connected to the lower end of the right 14 ankle link, the first 17 and second 18 C-shaped brackets for attaching a person’s legs to exoskeleton, the first 19 and second 20 are transverse fastening elements of the front part of the left and, accordingly, pr right foot of the person to the left 10 and, accordingly, the right 16 feet, the first 21 and second 22 sensors of fixation of an emphasis on a heel and, accordingly, toe of the left 10 feet, the third 23 and fourth 24 sensors of fixation of an emphasis on a heel and, respectively, toe of the right 16 foot, first 25 and second 26 angle sensors of rotation of the left 8 and right 14 of the tibia relative to the left 6 and, respectively, of the right 12 femoral link of the left 5 and, accordingly, of the right 11 foot supports, the first 27 and second 28 torque drives, the cases of which are rigid mounted on the left 6 and, accordingly, the right 12 femoral links, and the ends of the output shafts connected to the corresponding lower legs 8 and 14, the on-board computer network 60, and the left 3 and right 4 hip hinge nodes are configured to rotate the left 6 and, accordingly, right 12 femoral links around three coordinate axes and the left 9 and right 15 ankle hinge nodes are configured to rotate the left 10 and, accordingly, the right 16 feet around the three coordinate axes.

Кроме того, аппарат для помощи при ходьбе содержит первый 29 датчик скорости вращения левого 8 голенного звена относительно левого 6 бедренного звена левой 5 ножной опоры, второй 30 датчик скорости вращения правого 14 голенного звена относительно правого 12 бедренного звена правой 11 ножной опоры, первый 31 и второй 32 датчики силы, смонтированные соответственно на передней и задней внутренних поверхностях первой 17 С-образной скобы крепления и третий 33 и четвертый 34 датчики силы, смонтированные соответственно на передней и задней внутренних поверхностях второй 18 Сообразной скобы крепления, первый 35 ортез левого коленного сустава человека, выполненный с возможностью измерения угла поворота и скорости вращения левого коленного сустава и момента в левом коленном суставе, второй 47 ортез правого коленного сустава человека, выполненный с возможностью измерения угла поворота и скорости вращения правого коленного сустава и момента в правом коленном суставе, при этом бортовая вычислительная сеть 59 выполнена распределенной и с возможностью измерения и обработки данных с первого 21, второго 22, третьего 23 и четвертого 24 датчиков фиксации упора на пятках и носках левой 10 и правой 16 стоп, с первого 25 и второго 26 датчиков угла поворота, с первого 29 и второго 30 датчиков скорости вращения голенных звеньев 8 и 14 относительно соответствующих бедренных звеньев 6 и 12, с первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 датчиков силы, об углах поворота и скоростях вращения левых и правых коленных суставов и о моментах в левых и правых коленных суставах и возможностью формирования и подачи управляющих сигналов на управляющие входы первого 27 и второго 28 моментных приводов, а первая 17 и вторая 18 С-образные скобы крепления смонтированы на левом 6 и, соответственно, правом 12 бедренных звеньях экзоскелетона.In addition, the apparatus for assisting walking includes a first 29 speed sensor of the left 8 lower leg relative to the left 6 femoral link of the left 5 foot support, a second 30 speed sensor of the right 14 of the lower leg relative to the right 12 of the femoral link of the right 11 foot support, the first 31 and the second 32 force sensors mounted respectively on the front and rear inner surfaces of the first 17 C-shaped mounting bracket and the third 33 and fourth 34 force sensors mounted on the front and rear internal second 18 Corresponding mounting brackets, the first 35 orthosis of the left knee joint of a person, made with the possibility of measuring the angle of rotation and rotation speed of the left knee joint and the moment in the left knee joint, the second 47 orthosis of the right knee joint of the person, made with the ability to measure the angle of rotation and speed rotation of the right knee joint and the moment in the right knee joint, while the on-board computer network 59 is distributed and capable of measuring and processing data from the first 21, second Horn 22, third 23, and fourth 24 stop fixation sensors on the heels and socks of the left 10 and right 16 feet, from the first 25 and second 26 angle of rotation sensors, from the first 29 and second 30 speed sensors of rotation of the tibial links 8 and 14 relative to the corresponding femoral links 6 and 12, from the first 31, second 32, third 33 and fourth 34 force sensors, about the rotation angles and rotation speeds of the left and right knee joints and about the moments in the left and right knee joints and the possibility of generating and supplying control signals to the control inputs of the first 27 and the second 28 torque drives, and the first 17 and second 18 C-shaped mounting brackets are mounted on the left 6 and, accordingly, the right 12 femoral exoskeleton links.

Кроме того, первый 35 ортез левого коленного сустава человека, включает фиксируемую на левом 61 бедре человека посредством бандажей 69 оболочку 36 левого 61 бедра, фиксируемую на левой 63 голени посредством бандажей 69 оболочку 37 левой 63 голени, первый 42 вал, и первую 38 и вторую 39 шарнирные шины, одними концами жестко соединенные с внешней стороны левого 62 коленного сустава с оболочкой 36 левого 61 бедра и с оболочкой 37 левой 63 голени соответственно и через первый вап 42, жестко смонтированный одним концом на первой 38 шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку 36 левого 61 бедра со второй 39 шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой 37 левой голени с внешней стороны левого 62 коленного сустава, второй 43 вал и третью 40 и четвертую 41 шарнирные шины, одними концами, жестко соединенные с внутренней стороны левого 62 коленного сустава с оболочкой 36 левого 61 бедра и с оболочкой 37 левой 63 голени соответственно и через второй 43 вал, жестко смонтированный одним концом на третьей 40 шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку 36 левого 61 бедра с четвертой 41 шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой 37 левой голени с внутренней стороны левого 62 колена, причем первая 38, вторая 39, третья 40 и четвертая 41 шарнирные шины при выпрямленной левой ноге приблизительно параллельны, а оси 71 и 72 первого 42 и, соответственно, второго 43 валов совпадают с осью 70 левого коленного сустава, а также кинематически связанные с первым 42 валом третий 44 датчик угла поворота левого коленного сустава, третий 45 датчик скорости вращения левого коленного сустава и первый 46 датчик момента в левом коленном суставе.In addition, the first 35 orthosis of the human left knee joint includes a sheath 36 of the left 61 thigh fixed on the left 61 thigh of the person through the braces 69, fixed on the left 63 thigh by the shields 69 of the sheath 37 of the left 63 tibia, the first 42 shaft, and the first 38 and second 39 articulated tires, at one end rigidly connected to the outside of the left 62 knee joint with the sheath 36 of the left 61 thighs and the sheath 37 of the left 63 tibia, respectively, and through the first VAP 42, rigidly mounted at one end on the first 38 tire perpendicular to its surface and, with other ends pivotally connecting the sheath 36 of the left 61 thighs with the second 39 articulated splint and, respectively, with the sheath 37 of the left lower leg on the outside of the left 62 knee joint, the second 43 shaft and the third 40 and fourth 41 articulated tires, one ends rigidly connected on the inner side of the left 62 knee joint with the sheath 36 of the left 61 thigh and with the sheath 37 of the left 63 tibia, respectively, and through the second 43 shaft, rigidly mounted at one end on the third 40 splint perpendicular to its surface, with the other ends pivotally connecting the sheath point 36 of the left 61 thigh with the fourth 41 articulated splint and, accordingly, with the sheath 37 of the left lower leg on the inside of the left knee 62, the first 38, second 39, third 40 and fourth 41 articulated splints with approximately the left leg straightened, and approximately 71 and 72 of the first 42 and, respectively, of the second 43 shafts coincide with the axis 70 of the left knee joint, as well as the third 44 kinematic sensors of the angle of rotation of the left knee joint, kinematically connected with the first 42 shaft, the third 45 speed sensor of rotation of the left knee joint and the first 46 torque sensor left knee.

Кроме того, второй 47 ортез правого коленного сустава человека, включает фиксируемую на правом 64 бедре человека посредством бандажей 69 оболочку 48 правого 64 бедра, фиксируемую на правой 66 голени посредством бандажей 69 оболочку 49 правой 66 голени, третий 50 вал, и пятую 51 и шестую 52 шарнирные шины, одними концами жестко соединенные с внешней стороны правого 65 колена с оболочкой 48 правого 64 бедра и с оболочкой 49 правой 66 голени соответственно и через третий вап 50, жестко смонтированный одним концом на пятой 51 шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку 48 правого 64 бедра с шестой 52 шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой 49 правой голени с внешней стороны правого 65 колена, четвертый 53 вал и седьмую 54 и восьмую 55 шарнирные шины, одними концами, жестко соединенные с внутренней стороны правого 65 колена с оболочкой 48 правого 64 бедра и с оболочкой 49 правой 66 голени соответственно и через четвертый 53 вал, жестко смонтированный одним концом на седьмой 54 шине перпендикулярно ее поверхности, другими концами шарнирно соединяющие оболочку 48 правого 64 бедра с восьмой 55 шарнирной шиной и, соответственно, с оболочкой 49 правой голени с внутренней стороны правого 65 колена, причем пятая 51, шестая 52, седьмая 54 и восьмая 55 шарнирные шины при выпрямленной правой ноге приблизительно параллельны, а оси 74 и 75 третьего 50 и, соответственно, четвертого 53 валов совпадают с осью 73 правого коленного сустава, а также кинематически связанные с третьим 50 валом четвертый 56 датчик угла поворота правого коленного сустава, четвертый 57 датчик скорости вращения правого коленного сустава и второй 58 датчик момента в правом коленном суставе,In addition, the second 47 orthosis of the human right knee joint includes the sheath 48 of the right 64 thigh fixed on the right 64 thigh of the person through the braces 69, fixed on the right shin 66 by the shields 69 the sheath 49 of the right shin 66, the third 50 shaft, and the fifth 51 and sixth 52 articulated tires, one ends rigidly connected from the outside of the right 65 knee with the sheath 48 of the right 64 thighs and with the sheath 49 of the right shin 66, respectively, and through the third VAP 50, rigidly mounted at one end on the fifth 51 tire perpendicular to its surface, other with the ends of the hinge connecting the sheath 48 of the right 64 thighs with the sixth 52th articulated tire and, respectively, with the sheath 49 of the right lower leg on the outside of the right 65 knee, the fourth 53 shaft and the seventh 54 and eighth 55 articulated tires, one ends rigidly connected to the inside of the right 65 knee with the sheath 48 of the right 64 thigh and with the sheath 49 of the right 66 tibia, respectively, and through the fourth 53 shaft, rigidly mounted at one end on the seventh 54th tire perpendicular to its surface, with the other ends pivotally connecting the sheath 48 of the right 64 edra with an eighth 55 articulated tire and, respectively, with a sheath 49 of the right lower leg on the inside of the right 65 knee, the fifth 51, sixth 52, seventh 54 and eighth 55 articulated tires with the right leg straightened, approximately parallel to the axles 74 and 75 of the third 50 and, accordingly, the fourth 53 shafts coincide with the axis 73 of the right knee joint, as well as the fourth 56 kinematically connected with the third 50 shaft, the fourth 56 gauge of the angle of rotation of the right knee joint, the fourth 57 speed sensor of rotation of the right knee joint and the second 58 torque sensor in Rabbi knee,

Кроме того, бортовая вычислительная сеть 60 содержит головной контроллер 88, общую шину 89; контроллеры 79 и 84 левой 5 и, соответственно, правой 11 ножных опор через общую шину 89 подключенные к головному 88 контроллеру, при этом управляющий выход контроллера 79 левой 5 ножной опоры соединен с управляющим входом первого 27 моментного привода, а управляющий выход контроллера 84 правой 11 ножной опоры соединен с управляющим входом второго 28 моментного привода, а также контроллер 76 первого 35 ортеза, подключенный к выходам третьего 44 датчика угла поворота, третьего 45 датчика скорости вращения и первого 46 датчика момента, контроллер 77 левого 7 коленного шарнира, подключенный к выходам первого датчика 25 угла поворота и первого датчика 29 скорости вращения левого 7 коленного шарнира, контроллер 78 левой стопы 10, подключенный к выходам первого 21 и второго 22 датчиков фиксации упора левой стопы 10, контроллер 86 левого 6 бедра, подключенный к выходам первого 31 и второго 32 датчиков силы и первый 80 канал обмена данными, соединяющий контроллер 76 первого 35 ортеза, контроллер 77 левого 7 коленного шарнира, контроллер 78 левой стопы 10 и контроллер 86 левого 61 бедра с контроллером 79 левой 5 ножной опоры, а также контроллер 81 второго 47 ортеза, подключенный к выходам четвертого 55 датчика угла поворота, четвертого 57 датчика скорости вращения и второго 58 датчика момента, контроллер 82 правого 13 коленного шарнира, подключенный к выходам второго датчика 26 угла поворота и второго датчика 30 скорости вращения правого 13 коленного шарнира, контроллер 83 правой стопы 16, подключенный к выходам третьего 23 и четвертого 24 датчиков фиксации упора правой стопы 16, контроллер 87 правого 64 бедра, подключенный к выходам третьего 33 и четвертого 34 датчиков силы и второй 85 канал обмена данными, соединяющий контроллер 81 второго 47 ортеза, контроллер 82 правого 13 коленного шарнира, контроллер 83 правой стопы 16 и контроллер 87 правого 64 бедра с контроллером 84 правой 11 ножной опоры.In addition, the on-board computer network 60 includes a head controller 88, a common bus 89; controllers 79 and 84 of the left 5 and, accordingly, of the right 11 of the foot supports via a common bus 89 are connected to the head 88 of the controller, while the control output of the controller 79 of the left 5 foot support is connected to the control input of the first 27 moment drive, and the control output of the controller 84 of the right 11 the foot support is connected to the control input of the second 28 moment drive, as well as the controller 76 of the first 35 orthosis, connected to the outputs of the third 44 angle sensors, the third 45 speed sensors and the first 46 torque sensors, controller 77 left 7 to deer hinge connected to the outputs of the first sensor 25 of the angle of rotation and the first sensor 29 of rotation speed of the left 7 knee hinge, controller 78 of the left foot 10, connected to the outputs of the first 21 and second 22 sensors of fixing the stop of the left foot 10, controller 86 of the left 6 thigh connected to the outputs of the first 31 and second 32 force sensors and the first 80 data exchange channel connecting the controller 76 of the first 35 orthosis, the controller 77 of the left 7 knee joint, the controller 78 of the left foot 10 and the controller 86 of the left 61 hips with the controller 79 of the left 5 foot support, as well as a controller 81 of the second 47 orthosis, connected to the outputs of the fourth 55 rotation angle sensor, fourth 57 rotation speed sensor and second 58 torque sensor, controller 82 of the right 13 knee joint connected to the outputs of the second rotation angle sensor 26 and the second right rotation sensor 30 13 of the knee hinge, controller 83 of the right foot 16 connected to the outputs of the third 23 and fourth 24 sensors for fixing the stop of the right foot 16, controller 87 of the right 64 thigh connected to the outputs of the third 33 and fourth 34 force sensors and watts Roy 85 Canal data communication controller 81 connects the second orthosis 47, the controller 82 of the right knee joint 13, the controller 83 of the right foot 16 and the controller 87 of the right femur 64 with the controller 84 Right footrest 11.

Устройством помощи при ходьбе пользуются следующим образом.The walking assistance device is used as follows.

Пользователь устройства одевает на левое 62 и правое 65 колено первый 35 и, соответственно, второй 47 ортезы, стремясь совместить оси 71 и 72 валов 42 и 43 соответственно, с осью 70 левого коленного сустава, а оси 74 и 75 валов 50 и 53 соответственно, с осью 73 правого коленного сустава. Затем при помощи бандажей 69 он фиксирует оболочки 36 и 37 левого бедра и левой голени на левом бедре 61 и левой голени 63 соответственно. Аналогичным образом, с помощью бандажей 69 пользователь фиксирует оболочки 48 и 49 правого бедра 64 и правой голени 66 на правом бедре 64 и правой голени 66 соответственно.The user of the device wears the first 35 and, respectively, the second 47 orthoses on the left 62 and right 65 knee, trying to combine the axes 71 and 72 of the shafts 42 and 43, respectively, with the axis 70 of the left knee joint, and the axes 74 and 75 of the shafts 50 and 53, respectively. with axis 73 of the right knee joint. Then, using bandages 69, he fixes the sheaths 36 and 37 of the left thigh and left tibia on the left thigh 61 and left tibia 63, respectively. Similarly, with the help of the bandages 69, the user fixes the sheaths 48 and 49 of the right thigh 64 and the right lower leg 66 on the right thigh 64 and the right lower leg 66, respectively.

Затем пользователь одевает экзоскелетон и фиксирует его на теле: на корпусе с помощью пояса 90; левое 6 и правое 12 бедренные звенья - на левом 61 и правом 64 бедре соответственно, при помощи первой 17 и, соответственно, второй 18 С-образных скоб крепления; переднюю часть левой 10 и правой 16 стопы - на передней части левой 67 и, соответственно, правой 68 ступни первым 19 и, соответственно, вторым 20 поперечными элементами крепления.Then the user puts on the exoskeleton and fixes it on the body: on the body using the belt 90; left 6 and right 12 femoral links - on the left 61 and right 64 thigh, respectively, using the first 17 and, accordingly, the second 18 C-shaped brackets; the front part of the left 10 and right 16 feet - on the front of the left 67 and, accordingly, right 68 feet of the first 19 and, accordingly, the second 20 transverse fastening elements.

После этого пользователь с помощью разъемов (на фиг. 5 не показаны) подключает контроллеры 76 и 81 первого 35 и, соответственно, второго 47 ортезов к первому 80 и, соответственно, второму 85 каналам обмена данными. В результате контроллеры 79 и 84 левой 5 и правой 11 ножных опор и, следовательно, и головной контроллер 60 распределенной бортовой вычислительной сети 60 получают возможность сбора и обработки данных с первого 21, второго 22, третьего 23 и четвертого 24 датчиков фиксации упора на пятках и носках левой 10 и правой 16 стоп, с первого 25 и второго 26 датчиков угла поворота, с первого 29 и второго 30 датчиков скорости вращения голенных звеньев 8 и 14 относительно соответствующих бедренных звеньев 6 и 12, с первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 датчиков силы, а также с установленных на первом 35 ортезе третьего 44 датчика угла поворота левого коленного сустава, третьего 45 датчика скорости вращения левого коленного сустава и первого 46 датчика момента в левом коленном суставе и с установленного на втором ортезе 47 четвертого датчика 56 угла поворота правого коленного сустава, четвертого датчика 57 скорости вращения правого коленного сустава и второго 58 датчика момента в правом коленном суставе.After that, the user using the connectors (not shown in Fig. 5) connects the controllers 76 and 81 of the first 35 and, accordingly, the second 47 orthoses to the first 80 and, accordingly, the second 85 communication channels. As a result, the controllers 79 and 84 of the left 5 and right 11 of the foot supports and, therefore, the head controller 60 of the distributed on-board computer network 60 are able to collect and process data from the first 21, second 22, third 23 and fourth 24 sensors for fixing the stop on the heels and socks of the left 10 and right 16 feet, from the first 25 and second 26 sensors of the angle of rotation, from the first 29 and second 30 sensors of rotation speed of the lower legs 8 and 14 relative to the corresponding femoral links 6 and 12, from the first 31, second 32, third 33 and fourth 34 force sensors as well as from the third 44 of the left knee joint rotation angle sensor installed on the first 35 orthosis, the third 45 left knee rotation speed sensor and the first 46 moment sensor in the left knee joint and the fourth fourth 56 angular rotation sensor installed on the second orthosis 47 of the right knee joint the fourth sensor 57 of the rotation speed of the right knee joint and the second 58 of the torque sensor in the right knee joint.

Полученные данные с третьего 44 датчика угла поворота левого коленного сустава, третьего 45 датчика скорости вращения левого коленного сустава о желаемых углах и скоростях вращения левого коленного сустава и с первого 25 датчика угла поворота и с первого 29 датчика скорости вращения левого 8 голенного звена относительно левого 6 бедренного звена левой 5 ножной опоры о текущих значениях угла и скорости вращения левого 7 коленного шарнира, обеспечивают возможность головному контроллеру 88 в соответствии с заложенным в нем алгоритмом управления вычислить значение управляющего сигнала, а контроллеру 79 левой 5 ножной опоры сформировать и подать этот сигнал на управляющий вход первого 27 моментного привода.The data obtained from the third 44 sensors of the angle of rotation of the left knee joint, the third 45 sensors of the rotation speed of the left knee joint about the desired angles and speeds of rotation of the left knee joint and from the first 25 sensors of the angle of rotation and from the first 29 sensors of rotation speed of the left 8 knee relative to the left 6 the femoral link of the left 5 foot support about the current values of the angle and speed of rotation of the left 7 knee hinge, provide the head controller 88 with the opportunity to comply with the control algorithm calculate the value of the control signal, and to the controller 79 of the left 5 foot support to form and apply this signal to the control input of the first 27 moment drive.

Аналогично, полученные данные с четвертого 55 датчика угла поворота правого коленного сустава, четвертого 57 датчика скорости вращения правого коленного сустава о желаемых углах и скоростях вращения правого коленного сустава и с второго 26 датчика угла поворота и с второго 30 датчика скорости вращения правого 14 голенного звена относительно правого 12 бедренного звена правой 11 ножной опоры о текущих значениях угла и скорости вращения правого 13 коленного шарнира, обеспечивают возможность головному контроллеру 88 в соответствии с заложенным в нем алгоритмом управления вычислить значение управляющего сигнала, а контроллеру 84 правой 11 ножной опоры сформировать и подать этот сигнал на управляющий вход второго 28 моментного привода.Similarly, the data obtained from the fourth 55 sensor of the angle of rotation of the right knee joint, the fourth 57 sensor of rotation speed of the right knee joint about the desired angles and speeds of rotation of the right knee joint and from the second 26 sensor of the angle of rotation and from the second 30 sensor of rotation speed of the right 14 knee relative the right 12 femoral link of the right 11 foot support about the current values of the angle and speed of rotation of the right 13 knee joint, provide the head controller 88 with the opportunity in accordance with it, the control algorithm to calculate the value of the control signal, and the controller 84 of the right 11 foot support to form and apply this signal to the control input of the second 28 moment drive.

Таким образом, в предлагаемом устройстве помощи при ходьбе обеспечивается движение коленных шарниров 7 и 13 в следящем режиме, то есть близкое к естественному, что улучшает эргономические характеристики устройства. Кроме того, данные, полученные с первого 21, второго 22, третьего 23 и четвертого 24 датчиков фиксации упора на пятках и носках левой 10 и правой 16 стоп, с первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 датчиков силы, а также с установленного на первом 35 ортезе первого 46 датчика момента в левом коленном суставе и с установленного на втором ортезе 47 второго 58 датчика момента в правом коленном суставе, могут быть использованы для оценки, изучения, диагностики отклонения от нормы и/или лечения нарушений двигательных функций ножных конечностей пользователя, что расширяет функциональные возможности устройства.Thus, in the proposed walking assistance device, the movement of the knee joints 7 and 13 is ensured in a follow-up mode, that is, close to natural, which improves the ergonomic characteristics of the device. In addition, the data obtained from the first 21, second 22, third 23 and fourth 24 stop-fixation sensors on the heels and toes of the left 10 and right 16 feet, from the first 31, second 32, third 33 and fourth 34 force sensors, as well as with installed on the first 35 orthosis of the first 46 torque sensor in the left knee joint and from the second orthosis 47 of the second 58 torque sensor in the right knee joint, can be used to evaluate, study, diagnose deviations from the norm and / or treat violations of the motor functions of the leg limbs user of Tell, which extends the functionality of the device.

Claims

1. A walking assistance device comprising an exoskeleton of the lower extremities, including a pelvic link with a loading platform mounted on it, a left and a right hip joint, a left foot support including a left femoral link, a left knee hinge, a left lower leg through the left knee joint is connected to the lower end of the left femur, the left ankle joint, the left foot, through the left ankle joint connected to the lower end of the left leg, right foot support, including the right femoral link, the right knee hinge, the right knee, the upper end of which through the right knee hinge is connected to the lower end of the right femoral link, the right ankle hinge assembly, the right foot, through the right ankle hinge assembly connected to the lower end of the right the link, the first and second C-shaped brackets for attaching a person’s legs to exoskeleton, the first and second transverse elements for attaching the front of the left and, accordingly, the right foot of the person to the left and accordingly, to the right feet, the first and second sensors of fixation of an emphasis on a heel and, accordingly, toe of the left foot, the third and fourth sensors of fixation of an emphasis on a heel and, respectively, toe of the right foot, the first and second sensors of an angle of rotation of the left and right shin relative to the left and, accordingly, the right femoral link of the left and, respectively, right foot supports, the first and second moment drives, the cases of which are rigidly mounted on the left and, accordingly, the right femoral links, and the ends of the output shafts are connected to corresponding tibial links, and the onboard computer network, the left and right hip hinge nodes made with the possibility of rotation of the left and, respectively, right femoral link around the three coordinate axes, and the left and right ankle hinge nodes are configured to provide rotation of the left and, respectively , of the right foot around three coordinate axes, characterized in that the first sensor of rotation speed of the left lower leg relative to the left femoral is additionally introduced into it link of the left foot support, second sensor

rotation speeds of the right tibia relative to the right femur of the right foot support, the first and second force sensors mounted respectively on the front and rear inner surfaces of the first C-shaped mounting bracket and the third and fourth force sensors mounted on the front and rear inner surfaces of the second C -shaped brackets, the first orthosis of the left knee joint of a person, made with the possibility of measuring the angle of rotation and rotation speed of the left knee joint and moment and in the left knee joint, a second orthosis of the human right knee joint, configured to measure the angle of rotation and rotation speed of the right knee joint and moment in the right knee joint, while the on-board computer network is distributed and capable of measuring and processing data from the first, second , of the third and fourth sensors of fixation of an emphasis on heels and socks of the left and right feet, from the first and second sensors of an angle of rotation, from the first and second sensors of speed of rotation of tibial links relates the corresponding femoral links and from the first, second, third and fourth force sensors, about the rotation angles and rotation speeds of the left and right knee joints and about the moments in the left and right knee joints and the possibility of generating and supplying control signals to the control inputs of the first and second moment drives, and the first and second C-shaped mounting brackets are mounted on the left and, accordingly, right femoral links of exoskeleton.

2. The walking assistance device according to claim 1, characterized in that the first orthosis of the human left knee joint includes the membrane of the left thigh fixed on the left thigh of the person by means of the bandages, the membrane of the left leg fixed on the left thigh by the bandages, the first shaft, and the first and second articulated tires, at one end, rigidly connected from the outside of the left knee joint to the membrane of the left thigh and to the membrane of the left lower leg, respectively, and through the first shaft, rigidly mounted at one end perpendicular to the first tire but its surfaces, with other ends pivotally connecting the left thigh sheath with the second articulated splint and, accordingly, with the left lower leg sheath on the outside of the left knee, the second shaft and the third and fourth articulated splints, are rigidly fixed at one end

connected from the inside of the left knee to the sheath of the left thigh and to the sheath of the left lower leg, respectively, and through the second shaft, rigidly mounted at one end on the third splint perpendicular to its surface, with the other ends articulating the left thigh sheath with the fourth articulated splint and, respectively, with the left sheath tibia from the inside of the left knee, the first, second, third and fourth articulated tires with the straightened left leg are approximately parallel, and the axis of the first and, accordingly, the second shaft s coincide with the axis of the left knee joint, as well as the third sensor of the angle of rotation of the left knee joint, the third sensor of the rotation speed of the left knee joint and the first moment sensor in the left knee kinematically connected with the first shaft.

3. The walking assistance device according to claim 1, characterized in that the second orthosis of the right knee of the person includes a sheath of the right thigh fixed on the right thigh of the person by means of bandages, the sheath of the right shin fixed on the right thigh, of the third shaft, and the fifth and sixth articulated tires, at one end, rigidly connected from the outside of the right knee to the sheath of the right thigh and to the sheath of the right lower leg, respectively, and through a third shaft, rigidly mounted at one end on the fifth tire perpendicular to surfaces with other ends pivotally connecting the shell of the right thigh with the sixth articulated tire and, respectively, with the shell of the right lower leg on the outside of the right knee, the fourth shaft and the seventh and eighth articulated tires, one ends of which are rigidly connected from the inside of the right knee to the shell of the right thigh and with the shell of the right tibia, respectively, and through the fourth shaft, rigidly mounted at one end on the seventh splint perpendicular to its surface, with the other ends pivotally connecting the shell of the right thigh with eight with the articulated splint and, accordingly, with the sheath of the right lower leg on the inside of the right knee, the fifth, sixth, seventh and eighth articulated splints being approximately parallel to the straightened right leg, and the axes of the third and fourth shafts coincide with the axis of the right knee joint, as well as kinematically associated with the third shaft fourth rotation angle sensor

the right knee joint, the fourth rotation speed sensor of the right knee joint and the second torque sensor in the right knee joint.

4. The walking assistance device according to claim 1, characterized in that the on-board computer network comprises a head controller, a common bus, controllers of both the left and, respectively, right foot supports, connected via a common bus to the head controller, while the control output of the controller is left the foot support is connected to the control input of the first moment drive, and the control output of the controller of the right foot support is connected to the control input of the second moment drive, as well as the controller of the first orthosis, connected to the outputs of the third yes a rotation angle sensor, a third rotation speed sensor and a first torque sensor, a left knee joint controller connected to the outputs of the first rotation angle sensor and a first left knee joint rotation sensor, a left foot controller connected to the outputs of the first and second left stop stop sensors, left hip controller connected to the outputs of the first and second force sensors, and a first data exchange channel connecting the first orthosis controller, left knee joint controller, left controller feet and the left thigh controller with the left foot support controller, as well as the second orthosis controller connected to the outputs of the fourth rotation angle sensor, the fourth rotation speed sensor and the second torque sensor, the right knee joint controller connected to the outputs of the second rotation angle sensor and the second speed sensor rotation of the right knee hinge, the right foot controller connected to the outputs of the third and fourth sensors for fixing the stop of the right foot, the right thigh controller connected to the outputs t the first and fourth force sensors and a second communication channel connecting the second orthosis controller, the right knee joint controller, the right foot controller and the right thigh controller with the right foot support controller.