RU171262U1 - FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS - Google Patents

FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS Download PDF

Info

Publication number
RU171262U1
RU171262U1 RU2016127868U RU2016127868U RU171262U1 RU 171262 U1 RU171262 U1 RU 171262U1 RU 2016127868 U RU2016127868 U RU 2016127868U RU 2016127868 U RU2016127868 U RU 2016127868U RU 171262 U1 RU171262 U1 RU 171262U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drive
link
crank
ball screw
screw
Prior art date
Application number
RU2016127868U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Иванов
Кирилл Михайлович Толстов
Алексей Андреевич Костенко
Александр Сергеевич Кузнецов
Павел Алексеевич Комаров
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет"
Priority to RU2016127868U priority Critical patent/RU171262U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU171262U1 publication Critical patent/RU171262U1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности к носимым вспомогательным средствам, содействующим двигательной активности человека, таким как экзоскелет нижних конечностей. Бедренное звено активного ортеза ноги содержит силовой каркас с размещенными на нем первым и вторым приводами, из которых по крайней мере один установлен с возможностью регулирования своего положения относительно силового каркаса. Первый привод включает в себя основание с установленными на нем электродвигателем, направляющей с ползуном и шарико-винтовой передачей, гайка которой закреплена на ползуне, и механическую передачу, связывающую электродвигатель с винтом шарико-винтовой передачи. Первый привод также включает кривошип, выполненный в виде двуплечего рычага, установленного на основании с возможностью поворота, и шатун, одним концом шарнирно соединенный с ползуном, а другим концом шарнирно соединенный с первым плечом кривошипа. Ось вращения кривошипа расположена в габаритах винта шарико-винтовой передачи в плоскости, перпендикулярной оси винта шарико-винтовой передачи, таким образом, что шарнир, соединяющий шатун с первым плечом кривошипа, имеет возможность пересечения указанной плоскости. Второе плечо кривошипа предназначено для крепления к первому ответному звену ортеза ноги, а выходное звено второго привода предназначено для крепления ко второму ответному звену ортеза ноги. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.The utility model relates to the field of medical technology, in particular to wearable aids that promote human motor activity, such as the exoskeleton of the lower extremities. The femur of the active leg orthosis contains a power frame with the first and second drives placed on it, of which at least one is installed with the ability to adjust its position relative to the power frame. The first drive includes a base with an electric motor mounted on it, a guide with a slider and a ball screw transmission, the nut of which is fixed on the slider, and a mechanical transmission that connects the electric motor to the ball screw screw. The first drive also includes a crank made in the form of a two-shouldered lever mounted rotatably on the base, and a connecting rod pivotally connected to the slider at one end and pivotally connected to the first crank arm at the other end. The axis of rotation of the crank is located in the dimensions of the screw of the ball screw in a plane perpendicular to the axis of the screw of the ball screw, so that the hinge connecting the connecting rod to the first arm of the crank has the ability to cross this plane. The second arm of the crank is intended for attachment to the first response link of the leg orthosis, and the output link of the second drive is intended for attachment to the second response link of the leg orthosis. 7 c.p. f-ly, 8 ill.

Description

[0001] Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности к носимым вспомогательным средствам, содействующим двигательной активности человека, например таким, как экзоскелет нижних конечностей.[0001] The utility model relates to the field of medical technology, in particular to wearable aids that promote human motor activity, such as, for example, the exoskeleton of the lower extremities.

[0002] Пациенты с параличами нижних конечностей, а также во многих случаях пожилые люди, люди с физическими недостатками, утратившие мышечную силу, не имеют возможности самостоятельно передвигаться в пространстве в вертикальном положении. Поэтому в настоящее время ведется разработка различных вспомогательных усиливающих устройств для содействия физическим действиям этих людей или для выполнения физических действий вместо этих людей.[0002] Patients with paralysis of the lower extremities, as well as in many cases elderly people, people with physical disabilities who have lost muscle strength, are not able to independently move in space in an upright position. Therefore, various auxiliary reinforcing devices are being developed to facilitate the physical actions of these people or to perform physical actions instead of these people.

[0003] Среди существующих вспомогательных усиливающих устройств особое место занимает класс носимых (надеваемых на пользователя) вспомогательных устройств, содействующих двигательной активности, а именно активных экзоскелетов нижних конечностей.[0003] Among the existing auxiliary reinforcing devices, a special place is occupied by the class of wearable (worn on the user) auxiliary devices that promote motor activity, namely, active exoskeletons of the lower extremities.

[0004] Одним из направлений в разработке таких устройств является улучшение динамических характеристик за счет снижения массы и моментов инерции подвижных звеньев экзоскелета. Улучшение динамических характеристик приводит к уменьшению потребляемой мощности приводов и общей потребляемой экзоскелетом энергии или, другими словами, к повышению экономичности.[0004] One of the directions in the development of such devices is the improvement of dynamic characteristics by reducing the mass and moments of inertia of the moving exoskeleton links. An improvement in dynamic performance leads to a decrease in the power consumption of the drives and the total energy consumed by the exoskeleton, or, in other words, to increase efficiency.

[0005] Для этого приводы, осуществляющие движение бедренного и голенного звеньев активного ортеза ноги, располагают на одном подвижном звене ортеза, обладающем меньшими амплитудой и скоростью движения, - бедренном. Тем самым значительно снижается масса и момент инерции голенного звена.[0005] For this, the drives that carry out the movement of the femoral and tibial links of the active orthosis of the leg are placed on one movable link of the orthosis, which has a lower amplitude and speed of movement — the femoral. This significantly reduces the mass and moment of inertia of the tibial link.

[0006] Известно устройство помощи движению носимого типа, описанное в патенте RU 2344803, A61H 3/00, 2005, включающее в себя пояс талии, часть помощи правой ноге, предусмотренную на правой стороне ниже пояса талии, и часть помощи левой ноге, предусмотренную на левой стороне ниже пояса талии.[0006] A wearable type of motion assistance device is described in patent RU 2344803, A61H 3/00, 2005, including a waist belt, a part for assisting a right leg provided on a right side below a waist belt, and a part for assisting a left leg provided on left side below the waist belt.

[0007] Часть помощи правой ноге и часть помощи левой ноге включают в себя первый каркас, проходящий вниз таким образом, чтобы поддерживать пояс талии, второй каркас, проходящий вниз от первого каркаса, третий каркас, проходящий вниз от второго каркаса, четвертый каркас, на котором размещается нижняя сторона ступни носителя устройства, предусмотренный на нижнем конце третьего каркаса.[0007] The right leg assistance portion and the left leg assistance portion include a first frame extending downward so as to support a waist belt, a second frame extending downward from a first frame, a third frame extending downward from a second frame, a fourth frame, on which hosts the lower side of the foot of the device carrier provided at the lower end of the third frame.

[0008] Между нижним краем первого каркаса и верхним краем второго каркаса вставлено первое соединение, а между нижним краем второго каркаса и верхним краем третьего каркаса вставлено второе соединение. В первом соединении предусматривается первый приводной источник для передачи движущей силы для вращения второго каркаса, а во втором соединении предусматривается второй приводной источник для передачи движущей силы для вращения третьего каркаса.[0008] A first connection is inserted between the lower edge of the first frame and the upper edge of the second frame, and the second connection is inserted between the lower edge of the second frame and the upper edge of the third frame. In the first connection, a first drive source for transmitting a driving force for rotating the second chassis is provided, and in a second connection, a second drive source for transmitting a driving force for rotating the third chassis is provided.

[0009] Известно бедренное звено ноги носимого роботизированного устройства, описанное в опубликованной международной заявке WO 2015/153633, A61H 3/00, 2015, содержащее силовой каркас, на котором размещены первый и второй приводы. Каждый привод включает в себя электродвигатель и трансмиссию, передающую крутящий момент на выходное звено привода. Трансмиссия представляет собой несколько соединенных последовательно цепных передач.[0009] A femoral leg link of a wearable robotic device is described in published international application WO 2015/153633, A61H 3/00, 2015, comprising a power frame on which the first and second drives are located. Each drive includes an electric motor and a transmission that transmits torque to the drive output link. A transmission is a series of chain gears connected in series.

[0010] Выходное звено первого привода предназначено для крепления к голенному звену ноги носимого роботизированного устройства, а выходное звено второго привода предназначено для крепления к поясной части носимого роботизированного устройства.[0010] The output link of the first drive is designed to be attached to the leg of the foot of the wearable robotic device, and the output link of the second drive is designed to be attached to the waist of the wearable robotic device.

[0011] Известно бедренное звено ноги устройства помощи при ходьбе, описанное в опубликованной заявке US 2015/0272810, A61H 3/00, 2015, содержащее силовой каркас, на котором с возможностью регулирования положения размещены первый и второй приводы. Каждый привод включает в себя электродвигатель и понижающую передачу, передающую крутящий момент на выходное звено привода.[0011] The femoral foot link of the walking assistance device is described in published application US 2015/0272810, A61H 3/00, 2015, comprising a power frame on which the first and second drives are positionably positioned. Each drive includes an electric motor and a reduction gear that transmits torque to the output link of the drive.

[0012] Выходное звено первого привода присоединено к голенному звену ноги устройства помощи при ходьбе, а выходное звено второго привода присоединено к поясной части устройства помощи при ходьбе.[0012] The output link of the first drive is connected to the leg of the foot of the walking assistance device, and the output link of the second drive is attached to the waist of the walking assistance device.

[0013] Недостатком известных устройств помощи движению является низкий выходной крутящий момент приводов, что не позволяет использовать эти устройства для пациентов с параличами нижних конечностей.[0013] A disadvantage of the known motion assist devices is the low output torque of the drives, which prevents the use of these devices for patients with paralysis of the lower extremities.

[0014] Известно бедренное звено ноги экзоскелета нижних конечностей, описанное в опубликованной заявке US 2015/0025423, A61H 3/00, 2015, содержащее силовой каркас, на котором с возможностью регулирования положения размещены первый и второй приводы. Каждый привод включает в себя электродвигатель и трансмиссию, передающую крутящий момент на выходное звено привода.[0014] A femoral leg link of the exoskeleton of the lower extremities is known, described in published application US 2015/0025423, A61H 3/00, 2015, comprising a power frame on which the first and second drives are positionably positioned. Each drive includes an electric motor and a transmission that transmits torque to the drive output link.

[0015] Трансмиссия представляет собой комбинацию конических и цилиндрических зубчатых передач. Выходное звено первого привода присоединено к голенному звену ноги экзоскелета нижних конечностей, а выходное звено второго привода присоединено к поясной части экзоскелета нижних конечностей.[0015] The transmission is a combination of bevel and spur gears. The output link of the first drive is attached to the tibia of the exoskeleton of the lower extremities, and the output link of the second drive is attached to the lumbar part of the exoskeleton of the lower extremities.

[0016] Данное устройство принято в качестве прототипа. При его достаточно большом выходном моменте устройство обладает большими габаритами, массой и потребляемой энергией.[0016] This device is adopted as a prototype. With its sufficiently large output torque, the device has large dimensions, mass and energy consumption.

[0017] Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в расширении арсенала технических средств вспомогательных устройств содействия двигательной активности человека, таких как активные экзоскелеты нижних конечностей, за счет увеличения выходного крутящего момента исполнительных приводов бедренного звена ортеза ноги экзоскелета.[0017] The technical result of the proposed utility model is to expand the arsenal of technical means of assistive devices for promoting human motor activity, such as active exoskeletons of the lower extremities, by increasing the output torque of the actuators of the femoral link of the exoskeleton leg orthosis.

[0018] Кроме того, техническим результатом также является улучшение массогабаритных характеристик, т.е. снижение массы и уменьшение размеров устройств при сохранении остальных возможностей и технических характеристик устройств.[0018] In addition, the technical result is also the improvement of weight and size characteristics, ie weight reduction and size reduction of devices while maintaining the remaining capabilities and technical characteristics of the devices.

[0019] Еще одним техническим результатом является упрощение и повышение надежности регулирования длины бедренного звена ортеза ноги при подгонке экзоскелета нижних конечностей к конкретному человеку-носителю.[0019] Another technical result is the simplification and increase of the reliability of regulating the length of the femoral link of the leg orthosis while fitting the exoskeleton of the lower extremities to a specific human carrier.

[0020] Указанный технический результат достигается за счет того, что бедренное звено активного ортеза ноги содержит силовой каркас с размещенными на нем первым и вторым приводами, из которых, по крайней мере, один установлен с возможностью регулирования своего положения относительно силового каркаса.[0020] The specified technical result is achieved due to the fact that the femoral link of the active leg orthosis contains a power frame with first and second drives placed on it, of which at least one is installed with the ability to adjust its position relative to the power frame.

[0021] В общем случае, для различных вариантов применения экзоскелета приводы бедренного звена могут быть выполнены различными. Например, при реабилитации пациентов (особенно с большой массой тела) с операцией на тазобедренном суставе требуется использовать первый привод с максимально возможным выходным моментом для поворота бедра экзоскелета, в то время как второй привод коленного сустава может выполнять вспомогательную поддерживающую функцию, не требующую большой мощности. При этом второй привод может быть выполнен в виде любой известной из уровня техники конструкции.[0021] In general, for various exoskeleton applications, the femoral actuators may be different. For example, in the rehabilitation of patients (especially with a large body weight) with surgery on the hip joint, it is required to use the first drive with the maximum possible output for turning the exoskeleton, while the second drive of the knee joint can perform an auxiliary supporting function that does not require high power. In this case, the second drive can be made in the form of any structure known from the prior art.

[0022] Первый привод включает в себя основание с установленными на нем электродвигателем, направляющей с ползуном и шарико-винтовой передачей, гайка которой закреплена на ползуне, и механическую передачу, связывающую электродвигатель с винтом шарико-винтовой передачи.[0022] The first drive includes a base with an electric motor mounted thereon, a guide with a slider and a ball screw transmission, the nut of which is secured to the slider, and a mechanical transmission connecting the electric motor with the ball screw.

[0023] Кроме того, первый привод включает кривошип, выполненный в виде двуплечего рычага, установленного на основании с возможностью поворота, первое плечо которого расположено по крайней мере с одной стороны винта шарико-винтовой передачи, и шатун, одним концом шарнирно соединенный с ползуном, а другим концом шарнирно соединенный с первым плечом кривошипа.[0023] In addition, the first drive includes a crank made in the form of a two-shouldered lever mounted on the base with the possibility of rotation, the first shoulder of which is located on at least one side of the ball screw, and a connecting rod pivotally connected to the slider at one end, and the other end pivotally connected to the first crank arm.

[0024] Ось вращения кривошипа расположена в пределах (габаритах) винта шарико-винтовой передачи в плоскости, перпендикулярной оси винта шарико-винтовой передачи, таким образом, что шарнир, соединяющий шатун с первым плечом кривошипа, имеет возможность пересечения (перемещения через) указанной плоскости в процессе работы привода.[0024] The axis of rotation of the crank is located within (dimensions) of the ball screw in a plane perpendicular to the axis of the ball screw, so that the hinge connecting the connecting rod to the first arm of the crank has the ability to intersect (move through) the specified plane during operation of the drive.

[0025] Второе плечо кривошипа предназначено для крепления к первому ответному звену ортеза ноги, а выходное звено второго привода предназначено для крепления ко второму ответному звену ортеза ноги.[0025] The second arm of the crank is for attachment to the first mating link of the leg orthosis, and the output link of the second drive is for mating to the second mating link of the leg orthosis.

[0026] Такое выполнение и расположение кривошипа позволяет уменьшить общие габариты привода и получить угол поворота выходного звена, соответствующий углам поворота нижних конечностей в суставах человека. Кроме того, такое выполнение позволяет получить практически постоянный (мало меняющийся) максимальный момент на достаточно большом угле поворота кривошипа.[0026] This embodiment and the location of the crank can reduce the overall dimensions of the drive and get the angle of rotation of the output link corresponding to the angles of rotation of the lower extremities in the joints of a person. In addition, this embodiment allows you to get almost constant (slightly changing) maximum torque at a sufficiently large angle of rotation of the crank.

[0027] Предпочтительным является такое выполнение бедренного звена активного ортеза ноги, при котором в качестве механической передачи, связывающей электродвигатель с винтом шарико-винтовой передачи, использована зубчато-ременная передача. При этом электродвигатель располагается параллельно винту шарико-винтовой передачи, что позволяет уменьшить осевые габариты (длину) привода. Редуцирование крутящего момента в зубчато-ременной передаче позволяет использовать электродвигатель меньших габаритов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению поперечных габаритов (высота, ширина) привода.[0027] Preferred is the implementation of the femoral link of the active leg orthosis, in which a gear-belt transmission is used as a mechanical transmission linking the electric motor to the ball screw. In this case, the electric motor is parallel to the screw of the ball screw, which allows to reduce the axial dimensions (length) of the drive. The reduction of torque in the belt drive allows the use of a smaller motor, which, in turn, leads to a decrease in the transverse dimensions (height, width) of the drive.

[0028] В конкретном случае исполнения бедренного звена активного ортеза ноги кривошип может быть выполнен в виде вилки или составным из двух частей, при этом первое плечо кривошипа располагается с обеих сторон винта шарико-винтовой передачи. Первый привод снабжен вторым шатуном, расположенным с противоположной стороны винта шарико-винтовой передачи относительно первого шатуна и шарнирно соединенным одним концом с ползуном, а другим концом с первым плечом кривошипа.[0028] In the specific case of the execution of the femoral link of the active leg orthosis, the crank can be made in the form of a fork or a two-piece component, with the first crank arm located on both sides of the ball screw. The first drive is equipped with a second connecting rod located on the opposite side of the ball screw relative to the first connecting rod and pivotally connected at one end with a slider and the other end with the first crank arm.

[0029] В частном случае исполнения бедренного звена активного ортеза ноги на силовом каркасе может быть выполнена опора, при этом по крайней мере один привод может быть установлен на опоре с возможностью перемещения и последующей фиксации.[0029] In the particular case of the execution of the femoral link of the active leg orthosis, a support can be made on the power frame, while at least one drive can be mounted on the support with the possibility of movement and subsequent fixation.

[0030] В частном случае исполнения бедренного звена активного ортеза ноги на опоре силового каркаса могут быть выполнены зубцы. На основании по крайней мере одного привода могут быть выполнены зубцы с профилем, соответствующим (ответным) профилю зубцов опоры, при этом основание привода крепится к опоре посредством резьбового соединения.[0030] In the particular case of the execution of the femoral link of the active leg orthosis, teeth can be made on the support of the power frame. On the basis of at least one drive, teeth can be made with a profile corresponding to the (response) profile of the teeth of the support, while the base of the drive is attached to the support by means of a threaded connection.

[0031] Предпочтительно, чтобы зубцы на опоре силового каркаса и на основании привода были выполнены треугольного профиля. Такое выполнение крепления основания привода к опоре обеспечивает очень надежную их фиксацию и простое регулирование - достаточно ослабить резьбовое соединение на величину высоты зубца.[0031] Preferably, the teeth on the support of the power frame and on the base of the drive were made triangular profile. This embodiment of fastening the drive base to the support provides a very reliable fixation and simple regulation - it is enough to loosen the threaded connection by the value of the tooth height.

[0032] Предпочтительным является такое выполнение бедренного звена активного ортеза ноги, при котором второй привод выполнен аналогичным первому приводу.[0032] Preferred is the implementation of the femur of the active leg orthosis, in which the second drive is made similar to the first drive.

[0033] Предпочтительным является такое выполнение бедренного звена активного ортеза ноги, при котором второе плечо кривошипа первого привода предназначено для установки на голенном звене ортеза ноги, а второе плечо кривошипа второго привода предназначено для установки на поясной части экзоскелета нижних конечностей.[0033] Preferred is the implementation of the femoral link of the active leg orthosis, in which the second arm of the crank of the first actuator is designed to be mounted on the tibia of the leg orthosis, and the second arm of the crank of the second actuator is intended to be mounted on the lumbar part of the exoskeleton of the lower extremities.

[0034] Вышеизложенное представляет собой краткое изложение сущности полезной модели и, таким образом, может содержать упрощения, обобщения, включения и/или исключения подробностей; следовательно, специалистам в данной области техники следует принять во внимание, что данное краткое изложение сущности полезной модели является только иллюстративным и не подразумевает какое-либо ограничение.[0034] The foregoing is a summary of the essence of the utility model and, thus, may contain simplifications, generalizations, inclusion and / or exclusion of details; therefore, those skilled in the art should take into account that this summary of the utility model is illustrative only and does not imply any limitation.

[0035] Для лучшего понимания сути предлагаемого технического решения ниже приводится описание конкретного примера выполнения, не являющееся ограничительным примером практической реализации бедренного звена активного ортеза ноги в соответствии с заявляемой полезной моделью со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее.[0035] For a better understanding of the essence of the proposed technical solution, a specific embodiment is described below, which is not a restrictive example of the practical implementation of the femoral link of the active leg orthosis in accordance with the claimed utility model with reference to the drawings, which show the following.

[0036] На фиг. 1 изображен общий вид экзоскелета нижних конечностей с заявляемым бедренным звеном (элементы крепления на человеке-носителе условно не показаны).[0036] FIG. 1 shows a General view of the exoskeleton of the lower extremities with the claimed femoral link (fasteners on a human carrier conditionally not shown).

[0037] На фиг. 2 изображен общий вид экзоскелета нижних конечностей с заявляемым бедренным звеном, вид сзади.[0037] FIG. 2 shows a General view of the exoskeleton of the lower extremities with the claimed femoral link, rear view.

[0038] На фиг. 3 изображен общий вид ортеза ноги.[0038] FIG. 3 shows a general view of the leg orthosis.

[0039] На фиг. 4 изображен общий вид ортеза ноги со снятой крышкой каркаса.[0039] FIG. 4 shows a general view of the leg orthosis with the skeleton cover removed.

[0040] На фиг. 5 изображено крепление приводов на опоре.[0040] FIG. 5 shows the mounting of the drives on a support.

[0041] На фиг. 6 изображен общий вид привода в первом крайнем положении.[0041] FIG. 6 shows a general view of the drive in its first extreme position.

[0042] На фиг. 7 изображен общий вид привода во втором крайнем положении.[0042] FIG. 7 shows a general view of the drive in the second extreme position.

[0043] На фиг. 8 изображена схема работы привода.[0043] FIG. 8 shows a drive operation diagram.

[0044] Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.[0044] It should be noted that the drawings show only those details that are necessary for understanding the essence of the proposal, and related equipment, well known to specialists in this field, is not shown in the drawings.

[0045] Бедренное звено активного ортеза ноги предназначено для перемещения звеньев экзоскелетов нижних конечностей. На фиг. 1 показан человек-носитель 1 с упомянутым активным экзоскелетом 2, состоящим из поясной части 3 и двух ортезов 4 ног. Как и ноги человека, ортезы 4 активного экзоскелета 2 нижних конечностей являются зеркальным отражением друг друга.[0045] The femur of an active leg orthosis is designed to move exoskeleton links of the lower extremities. In FIG. 1 shows a human carrier 1 with said active exoskeleton 2, consisting of a waist part 3 and two orthoses of 4 legs. Like human legs, orthoses 4 of the active exoskeleton of the 2 lower limbs are mirror images of each other.

[0046] Как показано на фиг. 2, ортез 4 ноги включает в себя бедренное звено 5 и голенное звено 6. На поясной части 3 экзоскелета 2 нижних конечностей размещается система управления 7, включающая также аккумуляторную батарею.[0046] As shown in FIG. 2, an orthosis of 4 legs includes a femoral link 5 and an ankle link 6. On the waist part 3 of an exoskeleton 2 of the lower extremities, a control system 7 is placed, which also includes a battery.

[0047] Основу бедренного звене, 5 (фиг. 3) составляет силовой каркас 8, включающий опору 9 и крышку 10. На силовом каркасе 8 установлены два одинаковых привода: привод 11 поворота бедренного звена 5 и привод 12 поворота голенного звена. Приводы 11 и 12 имеют соответственно управляющие контроллеры 13 и 14. Ось 15 поворота бедренного звена 5 относительно поясной части 3 активного экзоскелета 2 соответствует тазобедренному суставу. Ось 16 поворота голенного звена 6 относительно бедренного звена 5 соответствует коленному суставу.[0047] The basis of the femur, 5 (Fig. 3) is the power frame 8, including the support 9 and the cover 10. On the power frame 8 are two of the same drive: the drive 11 of the rotation of the femur 5 and the drive 12 of the rotation of the tibia. The actuators 11 and 12 have respectively controllers 13 and 14. The axis 15 of the rotation of the femoral link 5 relative to the waist part 3 of the active exoskeleton 2 corresponds to the hip joint. The axis 16 of rotation of the tibia 6 relative to the femur 5 corresponds to the knee joint.

[0048] Как показано на фиг. 4 и фиг. 5, приводы 11 и 12 закреплены на опоре 9 силового каркаса 8 при помощи резьбового соединения, в частности гайками 17 и 18 соответственно. Для простоты регулировки положения приводов 11, 12 и надежной их фиксации на опоре 9 выполнены зубья 19 треугольной формы. На основаниях приводов 11 и 12 также выполнены зубья с профилем, соответствующим профилю зубьев 19. Регулирование положения приводов 11 и 12 на опоре 9 осуществляется путем отворачивания (ослабления) одной или обеих гаек 17, 18, перемещением одного или обоих приводов 11, 12 на заданное расстояние, кратное шагу зубьев 19, и последующей фиксации их гайками 17, 18.[0048] As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the actuators 11 and 12 are mounted on a support 9 of the power frame 8 by means of a threaded connection, in particular nuts 17 and 18, respectively. For ease of adjustment of the position of the actuators 11, 12 and their reliable fixation on the support 9 made of the teeth 19 of a triangular shape. Teeth with a profile corresponding to the tooth profile 19 are also made on the bases of the drives 11 and 12. The position of the drives 11 and 12 on the support 9 is adjusted by loosening (loosening) one or both nuts 17, 18, moving one or both drives 11, 12 to a predetermined the distance is a multiple of the pitch of the teeth 19, and their subsequent fixation with nuts 17, 18.

[0049] На фиг. 6 и фиг. 7 показан привод 11, осуществляющий поворот бедренного звена 5 относительно поясной части 3 активного экзоскелета 2 нижних конечностей. Указанный привод содержит основание 20 (на фиг. 6 и фиг. 7 корпус условно изображен прозрачным) с установленным на нем электродвигателем 21. Внутри основания 20 расположена линейная направляющая 22 по которой перемещается ползун 23.[0049] FIG. 6 and FIG. 7 shows the actuator 11, performing the rotation of the femoral link 5 relative to the waist part 3 of the active exoskeleton 2 of the lower extremities. The specified drive contains a base 20 (in Fig. 6 and Fig. 7 the housing is conventionally shown transparent) with an electric motor 21 installed on it. Inside the base 20 there is a linear guide 22 along which the slider 23 moves.

[0050] В установленном на основании 20 подшипниковом узле 24 размещен винт 25 шарико-винтовой передачи. Гайка 26 шарико-винтовой передачи закреплена на ползуне 23 и имеет возможность перемещения вместе с ним по направляющей 22. Электродвигатель 21 связан с винтом 25 шарико-винтовой передачи посредством зубчато-ременной передачи 27.[0050] In the bearing assembly 24 mounted on the base 20, a ball screw 25 is provided. The nut 26 of the ball screw is fixed on the slider 23 and has the ability to move along with it along the guide 22. The electric motor 21 is connected to the screw 25 of the ball screw by means of a gear-belt transmission 27.

[0051] На основании 20 с возможностью поворота на оси 15 установлен кривошип 28, выполненный в виде двуплечего рычага. Первое плечо A двуплечего рычага конструктивно выполнено так, что его части расположены с обеих сторон винта 25 шарико-винтовой передачи. Второе плечо B предназначено для крепления на ответном звене, в данном случае на поясном звене 3. Ось 15 вращения кривошипа 28 расположена в габаритах винта 25 шарико-винтовой передачи в плоскости S (см. фиг. 8), перпендикулярной оси винта 25 шарико-винтовой передачи.[0051] On the basis of 20 with the possibility of rotation on the axis 15 is installed crank 28, made in the form of a two-shouldered lever. The first shoulder A of the two shoulders of the lever is structurally designed so that its parts are located on both sides of the ball screw 25. The second shoulder B is designed for mounting on the reciprocal link, in this case, on the belt link 3. The axis 15 of rotation of the crank 28 is located in the dimensions of the screw 25 of the ball screw in the plane S (see Fig. 8), perpendicular to the axis of the screw 25 of the ball screw transmission.

[0052] По обеим сторонам винта 25 шарико-винтовой передачи расположены два шатуна 29, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с ползуном 23, а другим концом шарнирно соединен с соответствующей стороной первого плеча A кривошипа 28.[0052] Two connecting rods 29 are located on both sides of the ball screw 25, each of which is pivotally connected to the slider 23 at one end and pivotally connected to the corresponding side of the first arm A of the crank 28 at the other end.

[0053] Работа бедренного звена 5 активного ортеза ноги осуществляется следующим образом. От системы управления 7 на контроллеры 13 и 14 приводов 11 и 12 поступают команды, определяющие, какой узел ортеза ноги и на какой угол необходимо повернуть. При подаче команды, например, на поворот бедренного звена 5 на контроллер 13 включается двигатель 21, который через ременную передачу 27 передает вращение на винт 25 шарико-винтовой передачи. Ползун 23 перемещается по линейной направляющей 22 из положения 23a в положение 23b (фиг. 8).[0053] The operation of the femur 5 of the active leg orthosis is as follows. From the control system 7 to the controllers 13 and 14 of the actuators 11 and 12, commands are received that determine which node of the leg orthosis and which angle must be turned. When giving a command, for example, to turn the femoral link 5 to the controller 13, the engine 21 is turned on, which, through the belt drive 27, transmits the rotation to the ball screw 25. The slider 23 moves along the linear guide 22 from position 23a to position 23b (Fig. 8).

[0054] Ползун 23 тянет за собой шатуны 29, которые перемещаются из положения 29a в положение 29b. Шатуны 29, в свою очередь, тянут за собой первое плечо A кривошипа 28, который поворачивается из положения 28a в положение 28b на угол α, соответствующий углу поворота тазобедренного сустава человека.[0054] The slider 23 pulls the connecting rods 29 that move from position 29a to position 29b. The connecting rods 29, in turn, pull the first arm A of the crank 28, which rotates from position 28a to position 28b by an angle α corresponding to the angle of rotation of the human hip joint.

[0055] В процессе работы шарниры, соединяющие шатуны 29 с первым плечом A кривошипа, пересекают плоскость S, перпендикулярную оси винта 25 шарико-винтовой передачи. Это позволяет получить практически постоянный (изменяемый в небольших пределах) максимальный крутящий момент на выходном звене привода - кривошипе - на значительном угле его поворота.[0055] In operation, the hinges connecting the connecting rods 29 to the first crank arm A intersect a plane S perpendicular to the axis of the ball screw 25. This allows you to get almost constant (variable within small limits) the maximum torque at the output link of the drive - the crank - at a significant angle of rotation.

[0056] Работа привода 12 поворота голенного звена осуществляется аналогичным образом.[0056] The operation of the tibia rotator 12 is performed in a similar manner.

[0057] Хотя в данном документе были описаны различные стороны осуществления заявленной полезной модели, специалистам в данной области техники понятно, что возможны другие подходы к осуществлению данной полезной модели. Различные стороны и реализация данной полезной модели изложены в настоящем описании в иллюстративных целях и не подразумевают ограничения, причем объем защиты настоящей полезной модели указан в нижеследующей формуле полезной модели.[0057] Although various aspects of the implementation of the claimed utility model have been described herein, those skilled in the art will appreciate that other approaches to implementing this utility model are possible. The various aspects and implementation of this utility model are set forth herein for illustrative purposes and are not intended to be limiting, and the scope of protection of the present utility model is indicated in the following utility model formula.

Claims (8)

1. Бедренное звено активного ортеза ноги, содержащее силовой каркас, размещенный на силовом каркасе первый привод, включающий основание с установленным на нем электродвигателем, механическую передачу и выходное звено, предназначенное для крепления к первому ответному звену ортеза ноги, и размещенный на силовом каркасе второй привод, выходное звено которого предназначено для крепления ко второму ответному звену ортеза ноги, отличающееся тем, что бедренное звено снабжено установленными на основании первого привода направляющей с ползуном и шарико-винтовой передачей, гайка которой закреплена на ползуне, кривошипом, выполненным в виде двуплечего рычага, установленного на основании с возможностью поворота, первое плечо которого расположено по крайней мере с одной стороны винта шарико-винтовой передачи, а второе плечо выбрано в качестве выходного звена первого привода, и шатуном, одним концом шарнирно соединенным с ползуном, а другим концом шарнирно соединенным с первым плечом кривошипа, ось вращения кривошипа расположена в пределах винта шарико-винтовой передачи в плоскости, перпендикулярной оси винта шарико-винтовой передачи, таким образом, что шарнир, соединяющий шатун с первым плечом кривошипа, имеет возможность пересечения указанной плоскости в процессе работы привода, электродвигатель связан с винтом шарико-винтовой передачи при помощи механической передачи, а по крайней мере один привод установлен с возможностью регулирования своего положения относительно силового каркаса.1. The thigh link of the active leg orthosis, comprising a power frame located on the power frame of the first drive, including a base with an electric motor mounted on it, a mechanical transmission and an output link designed to be attached to the first foot link of the leg orthosis, and a second drive placed on the power frame the output link of which is intended for fastening to the second mating link of the leg orthosis, characterized in that the femoral link is equipped with a slider mounted on the basis of the first drive m and a ball-screw gear, the nut of which is fixed on the slide, with a crank made in the form of a two-shouldered lever mounted on the base with the possibility of rotation, the first shoulder of which is located at least on one side of the ball screw screw, and the second shoulder is selected as the output link of the first drive, and a connecting rod, one end pivotally connected to the slider, and the other end pivotally connected to the first arm of the crank, the axis of rotation of the crank is located within the screw of a ball screw in a plane perpendicular to the axis of the screw of the ball screw, so that the hinge connecting the connecting rod to the first arm of the crank has the ability to cross the specified plane during operation of the drive, the electric motor is connected to the screw of the ball screw by mechanical transmission, and at least one drive is installed with the ability to adjust its position relative to the power frame. 2. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 1, отличающееся тем, что в качестве механической передачи, связывающей электродвигатель с винтом шарико-винтовой передачи, использована зубчато-ременная передача.2. The femoral link of the active leg orthosis according to claim 1, characterized in that a belt-and-pinion transmission is used as a mechanical transmission connecting the electric motor with a ball screw. 3. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 1, отличающееся тем, что кривошип выполнен в виде вилки или составным из двух частей, причем первое плечо кривошипа расположено с обеих сторон винта шарико-винтовой передачи, привод снабжен вторым шатуном, расположенным с противоположной стороны винта шарико-винтовой передачи относительно первого шатуна и шарнирно соединенным одним концом с ползуном, а другим концом с первым плечом кривошипа.3. The femoral link of the active leg orthosis according to claim 1, characterized in that the crank is made in the form of a fork or is composed of two parts, the first crank arm being located on both sides of the ball screw, the drive is equipped with a second connecting rod located on the opposite side ball screw transmission relative to the first connecting rod and pivotally connected at one end with a slider and the other end with the first crank arm. 4. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 1, отличающееся тем, что на силовом каркасе выполнена опора, а по крайней мере один привод установлен на опоре с возможностью перемещения и последующей фиксации.4. The femoral link of the active leg orthosis according to claim 1, characterized in that the support is made on the power frame, and at least one drive is mounted on the support with the possibility of movement and subsequent fixation. 5. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 4, отличающееся тем, что на опоре силового каркаса выполнены зубцы, на основании по крайней мере одного привода выполнены зубцы с профилем, соответствующим профилю зубцов опоры, а основание привода крепится к опоре посредством резьбового соединения.5. The femoral link of the active leg orthosis according to claim 4, characterized in that teeth are made on the support of the power frame, teeth are made on the basis of at least one drive with a profile corresponding to the profile of the support teeth, and the drive base is attached to the support by means of a threaded connection. 6. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 5, отличающееся тем, что зубцы на опоре силового каркаса и на основании привода выполнены треугольного профиля.6. The femoral link of the active leg orthosis according to claim 5, characterized in that the teeth on the support of the power frame and on the basis of the drive are made of a triangular profile. 7. Бедренное звено активного ортеза ноги по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что второй привод выполнен аналогичным первому приводу.7. The femur of an active leg orthosis according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the second drive is made similar to the first drive. 8. Бедренное звено активного ортеза ноги по п. 7, отличающееся тем, что второе плечо кривошипа первого привода предназначено для установки на голенном звене ортеза ноги, а второе плечо кривошипа второго привода предназначено для установки на поясной части экзоскелета нижних конечностей.8. The femoral link of the active orthosis of the leg according to claim 7, characterized in that the second arm of the crank of the first actuator is intended to be mounted on the tibial link of the orthosis of the leg, and the second arm of the crank of the second actuator is intended to be mounted on the lumbar part of the exoskeleton of the lower extremities.
RU2016127868U 2016-07-11 2016-07-11 FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS RU171262U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016127868U RU171262U1 (en) 2016-07-11 2016-07-11 FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016127868U RU171262U1 (en) 2016-07-11 2016-07-11 FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU171262U1 true RU171262U1 (en) 2017-05-25

Family

ID=58878095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016127868U RU171262U1 (en) 2016-07-11 2016-07-11 FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU171262U1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645804C1 (en) * 2017-06-07 2018-02-28 Дмитрий Андреевич Журавлёв Bionic exoskeleton
RU191115U1 (en) * 2019-03-19 2019-07-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Exoskeleton
RU192419U1 (en) * 2018-12-29 2019-09-16 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" EXOSCELETE FINITY MODULE
RU2733043C2 (en) * 2019-02-07 2020-09-28 Акционерное общество "Волжский электромеханический завод" Method of adapting exoskeletion to anthropometric parameters of user
WO2021066677A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" Exoskeleton actuator
RU206347U1 (en) * 2021-06-21 2021-09-07 Никита Анатольевич Липович AUTOMATED KNEE MOBILITY FOR REHABILITATION

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2344803C2 (en) * 2004-03-11 2009-01-27 Юниверсити Оф Цукуба Movement facilitation device of mobile type, calibration device for movement facilitation device of mobile type, and calibration program
US20150025423A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Bionik Laboratories, Inc. Control system for exoskeleton apparatus
US20150272810A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 Industrial Technology Research Institute Walking assist device
WO2015153633A2 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Parker-Hannifin Corporation Wearable robotic device
CN105496735A (en) * 2016-01-27 2016-04-20 郑凯 Caterpillar-drive walking assisting exoskeleton
US20160158593A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Florida Institute for Human and Machine Cognition Exoskeleton-Based Exercise and Training Device
CN105662787A (en) * 2016-01-05 2016-06-15 京东方科技集团股份有限公司 Powered exoskeleton

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2344803C2 (en) * 2004-03-11 2009-01-27 Юниверсити Оф Цукуба Movement facilitation device of mobile type, calibration device for movement facilitation device of mobile type, and calibration program
US20150025423A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Bionik Laboratories, Inc. Control system for exoskeleton apparatus
US20150272810A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 Industrial Technology Research Institute Walking assist device
WO2015153633A2 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Parker-Hannifin Corporation Wearable robotic device
US20160158593A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Florida Institute for Human and Machine Cognition Exoskeleton-Based Exercise and Training Device
CN105662787A (en) * 2016-01-05 2016-06-15 京东方科技集团股份有限公司 Powered exoskeleton
CN105496735A (en) * 2016-01-27 2016-04-20 郑凯 Caterpillar-drive walking assisting exoskeleton

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645804C1 (en) * 2017-06-07 2018-02-28 Дмитрий Андреевич Журавлёв Bionic exoskeleton
RU192419U1 (en) * 2018-12-29 2019-09-16 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ Научно-производственная фирма "Реабилитационные технологии" EXOSCELETE FINITY MODULE
RU2733043C2 (en) * 2019-02-07 2020-09-28 Акционерное общество "Волжский электромеханический завод" Method of adapting exoskeletion to anthropometric parameters of user
RU191115U1 (en) * 2019-03-19 2019-07-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Exoskeleton
WO2021066677A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" Exoskeleton actuator
RU2767138C2 (en) * 2019-10-04 2022-03-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" Exoskeleton drive
RU206347U1 (en) * 2021-06-21 2021-09-07 Никита Анатольевич Липович AUTOMATED KNEE MOBILITY FOR REHABILITATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU171262U1 (en) FEMAL LINK OF AN ACTIVE FOOT ORTHOSIS
US10524972B2 (en) Machine to human interfaces for communication from a lower extremity orthotic
CN107811805A (en) Wearable lower limb exoskeleton rehabilitation robot
CN109009866A (en) Sitting type lower limb exoskeleton rehabilitation robot
CN103006416A (en) Mechanical lower-limb rehabilitation robot walker device
JP3223716U (en) Actuators for active leg brace links
WO2013086035A1 (en) Orthopedic lower body exoskeleton for control of pelvic obliquity during gait over-ground
CN108553271A (en) A kind of MR damper sitting and lying formula lower limb rehabilitation robot
CN109124990A (en) Lower limb rehabilitation ectoskeleton and exoskeleton robot
CN112022618B (en) Rigid-flexible coupling wearable walking assisting exoskeleton system
Hu et al. Design of mechanism and control system for a lightweight lower limb exoskeleton
Weerasingha et al. Powered ankle exoskeletons: existent designs and control systems
Sanz-Morère et al. A bioinspired control strategy for the CYBERLEGs knee-ankle-foot orthosis: feasibility study with lower-limb amputees
CN111568704B (en) Lower limb rehabilitation exoskeleton based on rope transmission
CN213218751U (en) Recovered ectoskeleton robot
Freitas et al. Design, modelling and control of an active weight-bearing knee exoskeleton with a series elastic actuator
Racu Cazacu et al. An overview on ankle rehabilitation devices
Wang et al. Gait trajectory planning and simulation for the powered gait orthosis
RU173374U1 (en) ACTIVE FOOT LINK DRIVE
CN111281739A (en) Recovered ectoskeleton robot
WO2024011836A1 (en) Lower limb exoskeleton for lateral walking rehabilitation
CN214772039U (en) Knee joint power assisting device
CN210991574U (en) Wearable lower limb exoskeleton trainer
Huang et al. Design of a compliant joint actuator for lower-limb exoskeleton robot
Thapa et al. A robotic knee orthosis for sit-to-stand assistance

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180712

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20210409