RU142713U1

RU142713U1 - ELASTIC ECO SUIT FOR POWER WORKOUTS WITH ARTIFICIAL MUSCLES BASED ON POLYMERIC MATERIALS

Info

Publication number: RU142713U1
Application number: RU2014112542/12U
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Амосов; Александр Игоревич Гаевой; Оксана Александровна Чипсанова
Original assignee: Олег Юрьевич Амосов; Александр Игоревич Гаевой; Оксана Александровна Чипсанова
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-06-27

Abstract

1. Устройство для силовых тренировок мышц, представляющее собой костюм, отличающееся тем, что костюм имеет анатомический крой и состоит из наружного защитного слоя, выполненного из эластичного синтетического материала, среднего слоя из искусственных мышц, выполненных в виде анатомической копии главных групп мышц человека и из электроактивных полимеров, и внутреннего слоя, непосредственно прилегающего к коже человека и выполненного из эластичного синтетического материала, и содержит пояс, на котором закреплен блок электронного управления.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичный синтетический материал, из которого выполнен наружный защитный слой, представляет собой производные продуктов нейлона.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что производным продуктов нейлона является лайкра.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичный синтетический материал внутреннего слоя представляет собой производные продуктов полиуретана.5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что производным продуктов полиуретана является эластан.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пояс выполнен из прочного эластичного материала.7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок электронного управления содержит микропроцессор, источник питания, поворотный ЖК-дисплей, кнопки управления.8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что костюм представляет собой экзокостюм и состоит из верхней и нижней частей.9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что искусственные мышцы прикреплены к узлам в местах изгибов, выполняющих функцию мышечных связок и выполненных из прочных эластичных полимеров.10. Устройство по п. 9, отличающееся �1. A device for muscle strength training, which is a suit, characterized in that the suit has an anatomical cut and consists of an outer protective layer made of flexible synthetic material, a middle layer of artificial muscles made in the form of an anatomical copy of the main muscle groups of a person and electroactive polymers, and the inner layer directly adjacent to the skin of a person and made of flexible synthetic material, and contains a belt on which is mounted an electronic control unit iya.2. The device according to claim 1, characterized in that the elastic synthetic material of which the outer protective layer is made is a derivative of nylon products. The device according to claim 2, characterized in that the derivative of the nylon products is Lycra. 4. The device according to claim 1, characterized in that the elastic synthetic material of the inner layer is a derivative of polyurethane products. The device according to claim 4, characterized in that the derivative of the products of polyurethane is elastane. The device according to claim 1, characterized in that the belt is made of durable elastic material. The device according to claim 1, characterized in that the electronic control unit comprises a microprocessor, a power source, a rotatable LCD display, control buttons. The device according to claim 1, characterized in that the suit is an exosuit and consists of upper and lower parts. The device according to claim 1, characterized in that the artificial muscles are attached to the nodes in the places of the bends, performing the function of muscle ligaments and made of durable elastic polymers. The device according to claim 9, characterized in

Description

Полезная модель относится к устройствам для физической тренировки мышц человека и может быть использовано в реабилитационной медицине, силовых видах спорта (атлетических), космонавтике (при длительном нахождении в невесомости) и позволяет обеспечить тренировку мышц-антагонистов без использования внешних силовых нагрузок (отягощений, тренажеров, и т.д.).The utility model relates to devices for physical training of human muscles and can be used in rehabilitation medicine, power sports (athletic), astronautics (for prolonged periods in zero gravity) and allows for training of antagonist muscles without the use of external power loads (weights, trainers, etc.).

Из существующего уровня техники известна искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные с возможностью формирования давления на стенки веществом с ферромагнитными свойствами и имеющие электропроводные обмотки. Камеры с эластичными стенками выполнены торообразной формы, заключены в полую эластичную оболочку, имеющую форму удлиненного эллипсоида, и расположены вдоль нее (RU 2372056, 10.11.2009).An artificial muscle is known from the prior art, containing chambers with elastic walls, filled with the possibility of forming pressure on the walls with a substance with ferromagnetic properties and having electrically conductive windings. The chambers with elastic walls are toroidal, enclosed in a hollow elastic shell having the shape of an elongated ellipsoid, and are located along it (RU 2372056, 10.11.2009).

Известно устройство для тренировки мышц, выполненное из деталей одежды в виде костюма, отличающееся тем, что детали одежды выполнены из двух слоев, верхний слой которого выполнен из нерастяжимого материала, а нижний слой из эластичного трикотажа, причем нижний слой в местах соединения с верхним слоем содержит дополнительные ряды из нерастяжимого трикотажа и имеет линейные размеры на 3-22% меньше линейных размеров верхнего слоя (RU 2225736, 20.03.2004).A device for training muscles made of clothing parts in the form of a suit is known, characterized in that the clothing parts are made of two layers, the upper layer of which is made of inextensible material, and the lower layer is made of elastic knit, the lower layer at the junction with the upper layer contains additional rows of inextensible knitwear and has linear dimensions 3-22% less than the linear dimensions of the upper layer (RU 2225736, 03.20.2004).

Известно устройство для тренировки мышц, выполненное в виде деталей одежды из эластичного трикотажа интерлочным переплетением, четные петельные столбики которого образованы из нерастяжимой нити, а нечетные образованы петлями, каждая из которых содержит нерастяжимую и эластомерную нити. Четные петельные столбики дополнительно содержат наброски из эластомерной нити, причем петельные столбики ориентированы в продольном направлении относительно работы мышц, а детали одежды имеют размеры на 8-42% меньше размеров частей тела (RU 2202390, 20.04.2003).A device for training muscles is known, made in the form of parts of clothing from elastic knitwear with interlocking, even looped posts of which are formed from inextensible threads, and odd ones are formed by loops, each of which contains inextensible and elastomeric threads. Even looped posts additionally contain drafts of an elastomeric thread, moreover, the looped posts are oriented in the longitudinal direction relative to the work of the muscles, and the details of the clothes are 8-42% smaller than the parts of the body (RU 2202390, 04/20/2003).

Известно устройство для тренировки мышц, выполненное из трикотажного полотна, содержащего детали, которые обеспечивают нагрузки на костно-мышечный аппарат человека, трикотажное полотно имеет плюшевую поверхность, образованную из грунтовой и платировочной нитей, причем грунтовая нить состоит из нерастяжимой и эластомерной нитей, а платировочная нить - из нерастяжимой синтетической нити (RU 2335318, 10.10.2008).A device for training muscles made of a knitted fabric containing parts that provide loads on the musculoskeletal system of a person is known, the knitted fabric has a plush surface formed of soil and plating threads, and the ground thread consists of inextensible and elastomeric threads, and the plating thread - from inextensible synthetic thread (RU 2335318, 10/10/2008).

В качестве прототипа заявленной полезной модели можно принять устройство для тренировки мышц, выполненное в виде деталей одежды из эластичного трикотажа интерлочным переплетением и содержащее дополнительные детали в области ног, расположенные в его внутренней части, выполненные из эластичного трикотажа переплетением ластик 1+1, содержащего уточные эластомерные нити, при натяжении 10-24 H (RU 2288767, 10.12.2006).As a prototype of the claimed utility model, one can take a device for muscle training, made in the form of parts of clothing from elastic knitwear with interlock weaving and containing additional parts in the legs located in its inner part, made of elastic knitwear by weaving an eraser 1 + 1 containing weft elastomeric threads, with a tension of 10-24 H (RU 2288767, 12/10/2006).

Существенными недостатками всех известных сегодня устройств данного типа является то, что нагрузка в них обеспечивается или при помощи грузов, или при помощи внешних приводов. Устройства такого типа включают: электрические двигатели, электрические, пневматические гидравлические приводы, релейные устройства, электростатические двигатели (внешние двигатели). Такие устройства очень громоздки, включают наборы внешних подвижных частей, грузов, приводов. Многие из известных устройств очень сложны и не предполагают широкого применения. Устройства, которые обладают большей эффективностью, технически сложны, требуют использования под управлением оператора, постоянного технического обслуживания и практически не могут применяться в условиях лечебных и спортивных учреждений, домашних условиях и условиях невесомости и ограниченного пространства.Significant disadvantages of all devices of this type known today are that the load in them is provided either by means of weights or by external drives. Devices of this type include: electric motors, electric, pneumatic hydraulic drives, relay devices, electrostatic motors (external motors). Such devices are very bulky, including sets of external moving parts, loads, drives. Many of the known devices are very complex and do not involve widespread use. Devices that are more efficient, technically sophisticated, require the use of operator control, ongoing maintenance and can hardly be used in medical and sports facilities, at home and under conditions of weightlessness and limited space.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании эластичного экзокостюма для силовых тренировок, который исключал бы указанные выше недостатки.The problem to which the proposed utility model is aimed is to create an elastic exosuit for strength training, which would eliminate the above disadvantages.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в обеспечении управляемой тренировки мышц человека без использования внешних силовых нагрузок (отягощений, тренажеров, и т.п); повышении безопасности за счет отсутствия внешних подвижных частей (исполнительных механизмов); повышении эксплуатационных характеристик за счет отсутствия ограничений на естественные движения пользователя, многофункциональности и малого веса; обеспечении бесшумности.The technical result achieved by the implementation of this utility model is to provide controlled training of human muscles without using external power loads (weights, simulators, etc.); increased safety due to the lack of external moving parts (actuators); improving operational characteristics due to the absence of restrictions on the user's natural movements, multifunctionality and low weight; ensuring noiselessness.

Указанный технический результат в устройстве для силовых тренировок мышц, представляющее собой костюм, достигается тем, что костюм имеет анатомический крой и состоит из наружного защитного слоя, выполненного из эластичного синтетического материала, среднего слоя из искусственных мышц, выполненных в виде анатомической копии главных (основных) групп мышц человека и из электроактивных полимеров, и внутреннего слоя, непосредственно прилегающего к коже человека и выполненного из эластичного синтетического материала, и содержит пояс, на котором закреплен блок электронного управления.The specified technical result in the device for muscle strength training, which is a suit, is achieved by the fact that the suit has an anatomical cut and consists of an outer protective layer made of elastic synthetic material, the middle layer of artificial muscles, made in the form of an anatomical copy of the main (main) groups of human muscles from electroactive polymers, and the inner layer directly adjacent to human skin and made of flexible synthetic material, and contains a belt on Hur fixed electronic control unit.

Эластичный синтетический материал, из которого выполнен наружный защитный слой, представляет собой производные продуктов нейлона, например, лайкру.The elastic synthetic material of which the outer protective layer is made is a derivative of nylon products, for example, lycra.

Эластичный синтетический материал внутреннего слоя представляет собой производные продуктов полиуретана, например, эластан. Пояс выполнен из прочного эластичного материала.The elastic synthetic material of the inner layer is a derivative of polyurethane products, such as elastane. The belt is made of durable elastic material.

Блок электронного управления содержит микропроцессор, источник питания, поворотный ЖК-дисплей, кнопки управления.The electronic control unit contains a microprocessor, a power source, a rotary LCD display, control buttons.

Костюм представляет собой экзокостюм и состоит из верхней и нижней частей, выполненных с застежками-молниями, регулируемыми манжетами, представляющими собой ремешки-липучки на запястьях и на ногах.The suit is an exosuit and consists of the upper and lower parts, made with zippers, adjustable cuffs, which are Velcro straps on the wrists and legs.

Искусственные мышцы посредством гибких токопроводящих полос, соединенных с поясом, прикреплены к узлам в местах изгибов, выполняющих функцию мышечных связок и выполненных из прочных эластичных полимеров.Artificial muscles by means of flexible conductive strips connected to the belt are attached to nodes in the places of bends, performing the function of muscle ligaments and made of durable elastic polymers.

Узлы представляют собой пояса усиления из гибкого нерастяжимого материала на основе полимеров (лавсана).The nodes are reinforcement belts made of flexible inextensible material based on polymers (lavsan).

Наружный защитный слой, средний слой и внутренний слой закреплены относительно друг друга в поясах усиления.The outer protective layer, the middle layer and the inner layer are fixed relative to each other in the reinforcement belts.

Источник питания выполнен малогабаритным с возможностью многократной перезарядки и имеет параметры напряжения до 9-12 вольт, безопасные для человека.The power source is small-sized with the possibility of multiple recharging and has voltage parameters up to 9-12 volts, safe for humans.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид спереди костюма; на фиг. 2 - вид сзади костюма; на фиг. 3 - часть выполнения среднего слоя костюма, а именно верхней части (нижняя часть костюма выполнена по аналогии с верхней); на фиг. 4 - выполнения среднего слоя в части рукава костюма; на фиг. 5 - общая принципиальная схема устройства для силовых тренировок мышц.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a front view of a suit; in FIG. 2 - rear view of the suit; in FIG. 3 - part of the execution of the middle layer of the suit, namely the upper part (the lower part of the suit is made by analogy with the upper); in FIG. 4 - execution of the middle layer in the part of the sleeve of the suit; in FIG. 5 is a general schematic diagram of a device for muscle strength training.

Устройство для силовых тренировок мышц представляет собой костюм (экзокостюм), состоящий из верхней 1 и нижней 3 частей и пояса 2 из прочного эластичного материала. Верхняя 1 и нижняя 3 части выполнены с застежками-молниями для удобства при надевании и регулируемыми манжетами для обеспечения фиксации и плотного прилегания в процессе работы, например, в виде ремешков-липучек, которые фиксируют костюм на запястьях и на ногах человека.The device for strength training of muscles is a suit (exosuit), consisting of upper 1 and lower 3 parts and belt 2 of durable elastic material. The upper 1 and lower 3 parts are made with zippers for ease of putting on and adjustable cuffs to ensure fixation and a snug fit during operation, for example, in the form of Velcro straps that fix the suit on the wrists and legs of a person.

Костюм имеет анатомический крой и состоит из наружного защитного слоя и внутреннего слоя, между которыми расположен средний слой. Крепление слоев относительно друг друга выполнено в узлах 5 (поясах/зонах усиления на коленях и других изгибах из гибкого нерастяжимого материала на основе полимеров (лавсана)).The suit has an anatomical cut and consists of an outer protective layer and an inner layer, between which the middle layer is located. The layers were fixed relative to each other in nodes 5 (belts / reinforcement zones on the knees and other bends made of flexible inextensible material based on polymers (lavsan)).

Наружный защитный слой выполнен из эластичного синтетического материала - производных продуктов нейлона, например, лайкры. Наружный защитный слой выполняет защитную функцию искусственных мышц от внешних воздействий.The outer protective layer is made of elastic synthetic material - derivatives of nylon, for example, lycra. The outer protective layer performs the protective function of artificial muscles from external influences.

Среднего слоя представляет собой искусственные мышцы 4, выполненные в виде анатомической копии главных групп мышц человека и из электроактивных полимеров. Искусственные мышцы 4 (каждая группа искусственных мышц) прикреплены к узлам 5 в местах изгибов, выполняющих функцию мышечных связок и выполненных из прочных эластичных полимеров. Искусственные мышцы 4 прикреплены к узлам 5 посредством гибких токопроводящих полос 6 (токопроводящих эластичных проводников), соединенных с поясом 2.The middle layer is an artificial muscle 4, made in the form of an anatomical copy of the main groups of human muscles and from electroactive polymers. Artificial muscles 4 (each group of artificial muscles) are attached to nodes 5 in the places of bends that perform the function of muscle ligaments and made of durable elastic polymers. Artificial muscles 4 are attached to the nodes 5 through flexible conductive strips 6 (conductive elastic conductors) connected to the belt 2.

Главные группы мышц человека, в виде которых выполнен средний слой (искусственные мышцы 4): трапециевидные мышцы; мышцы живота; приводящие мышцы; мышцы спины; мышцы плеч; разгибатели рук; разгибатели запястий; мышцы ягодиц; сгибатели рук; сгибатели запястий; мышцы-фиксаторы лопаток; седалищно-большеберцовые мышцы; мышцы поясницы; икроножные мышцы; мышцы груди; четырехглавые мышцы.The main groups of human muscles in the form of which the middle layer is made (artificial muscles 4): trapezius muscles; abdominal muscles; adductor muscles; back muscles shoulder muscles; extensors of the hands; extensors of the wrists; buttock muscles flexors of the hands; flexors of the wrists; scapular muscle; sciatic-tibial muscles; muscles of the lower back; calf muscles; chest muscles quadriceps muscles.

Внутренний слой непосредственно прилегает к коже человека и выполнен из эластичного синтетического материала - производных продуктов полиуретана, например, эластана. Внутренний слой выполняет защитную роль искусственных мышц от внутренних повреждений при надевании и снятии костюма, а также в гигиенических целях.The inner layer directly adheres to human skin and is made of flexible synthetic material - derived products of polyurethane, for example, elastane. The inner layer plays a protective role of artificial muscles from internal damage when putting on and removing a suit, as well as for hygienic purposes.

На поясе 2 закреплен блок электронного управления (не показано), содержащий микропроцессор, источник питания, поворотный ЖК-дисплей, кнопки управления. Источник питания выполнен малогабаритным с возможностью многократной перезарядки и имеет параметры напряжения до 9-12 вольт, безопасные для человека.On the belt 2 is fixed an electronic control unit (not shown) containing a microprocessor, a power source, a rotatable LCD display, control buttons. The power source is small-sized with the possibility of multiple recharging and has voltage parameters up to 9-12 volts, safe for humans.

Работа заявленной полезной модели:The work of the claimed utility model:

Принцип работы искусственных мышц предлагаемого устройства основан на электромеханических свойствах электроактивных полимеров преобразовывать энергию электрического поля в механическую работу, то есть на свойстве изменять свою форму при приложении к ним электрического напряжения или при пропускании через них электрического тока.The principle of operation of the artificial muscles of the proposed device is based on the electromechanical properties of electroactive polymers to convert the energy of the electric field into mechanical work, that is, on the property to change its shape when an electric voltage is applied to them or when an electric current is passed through them.

Работа заявленного устройства заключается в следующем: - человек/пользователь надевает костюм, выбирает группу мышц для тренировки, при этом, на ЖК-дисплее отображается выбранная группа мышц, задает степень нагрузки и время тренировки. Микропроцессор посредством гибких токопроводящих полос подает электрический ток на искусственные мышцы, являющиеся антагонистами группы мышц выбранных человек/пользователем. Большинство мышц человека работают в паре, как антагонисты: когда одна сокращается, другая расслабляется. Например, двуглавая мышца плеча, сокращаясь и укорачиваясь, сгибает руку, при этом трехглавая расслабляется, и наоборот, когда сокращается трехглавая, двуглавая расслаблена, рука распрямляется. В основном мышцы человека функционируют попарно: когда одна сокращается, другая расслабляется. Таким образом, движения тела зависят от согласованного сокращения и расслабления мышечных пар. В результате, усилия, прилагаемые человеком/пользователем на преодоление линейного сжатия искусственных мышц, на которые процессором подается напряжение, происходит тренировка мышц человека/пользователя без использования внешних отягощений и тренажеров. Например, для тренировки мышц-сгибателей, в модели работают разгибатели, и наоборот.The operation of the claimed device is as follows: - a person / user puts on a suit, selects a muscle group for training, while the selected muscle group is displayed on the LCD, sets the degree of load and training time. The microprocessor through flexible conductive strips delivers electric current to artificial muscles that are antagonists of the muscle group of the selected person / user. Most human muscles work in pairs as antagonists: when one contracts, the other relaxes. For example, the biceps muscle of the shoulder, contracting and shortening, bends the arm, while the triceps relaxes, and vice versa, when the triceps is contracted, the biceps are relaxed, the arm is straightened. Basically, human muscles function in pairs: when one contracts, the other relaxes. Thus, body movements depend on the coordinated contraction and relaxation of muscle pairs. As a result, the efforts exerted by the person / user to overcome the linear compression of the artificial muscles, to which the processor applies voltage, the muscles of the person / user are trained without the use of external weights and simulators. For example, to train the flexor muscles, extensors work in the model, and vice versa.

Claims

1. A device for muscle strength training, which is a suit, characterized in that the suit has an anatomical cut and consists of an outer protective layer made of flexible synthetic material, a middle layer of artificial muscles made in the form of an anatomical copy of the main muscle groups of a person and electroactive polymers, and the inner layer directly adjacent to the skin of a person and made of flexible synthetic material, and contains a belt on which is mounted an electronic control unit tions.

2. The device according to claim 1, characterized in that the elastic synthetic material of which the outer protective layer is made is a derivative of nylon products.

3. The device according to p. 2, characterized in that the derivative of nylon products is Lycra.

4. The device according to claim 1, characterized in that the elastic synthetic material of the inner layer is a derivative of polyurethane products.

5. The device according to p. 4, characterized in that the derivative of the products of polyurethane is elastane.

6. The device according to p. 1, characterized in that the belt is made of durable elastic material.

7. The device according to claim 1, characterized in that the electronic control unit comprises a microprocessor, a power source, a rotatable LCD display, control buttons.

8. The device according to p. 1, characterized in that the suit is an exosuit and consists of upper and lower parts.

9. The device according to p. 1, characterized in that the artificial muscles are attached to the nodes in the bends, performing the function of muscle ligaments and made of durable elastic polymers.

10. The device according to p. 9, characterized in that the nodes are reinforcement belts made of flexible inextensible material based on polymers - lavsan.

11. The device according to claim 1, characterized in that the outer protective layer, the middle layer and the inner layer are fixed relative to each other in reinforcement belts.

12. The device according to p. 8, characterized in that the upper and lower parts are made with zippers, adjustable cuffs.

13. The device according to p. 12, characterized in that the adjustable cuffs are Velcro straps on the wrists and legs.

14. The device according to p. 9, characterized in that the artificial muscles are attached to the nodes through flexible conductive strips connected to the belt.

15. The device according to claim 7, characterized in that the power source is small-sized with the possibility of multiple recharging and has voltage parameters up to 9-12 V, safe for humans.