RU192741U1

RU192741U1 - Two-channel tactile device

Info

Publication number: RU192741U1
Application number: RU2019109716U
Authority: RU
Inventors: Владислав Юрьевич Букин; Артем Николаевич Суханов; Антон Александрович Догадов; Андрей Николаевич Брико; Сергей Игоревич Щукин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Миолимб" (ООО "Миолимб")
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-09-30

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использована совместно с протезами верхних или нижних конечностей, оснащённых сенсорными устройствами.Технический результат – осуществление тактильного воздействия в соответствии с информацией, полученной с иного устройства (далее протеза) по двум информационным каналам, соответствующим усилию взаимодействия протеза с объектом и угловому или линейному перемещению функциональных элементов конструкции протеза. Достигается тем, что двухканальное устройство тактильного воздействия содержит два электромеханических привода вращения, оснащённые датчиками углового отклонения, соединённых каждый непосредственно или через механическую передачу с винтами, расположенными параллельно друг другу и образующими вращательно-поступательные пары с индивидуальными гайками. Каждая упомянутая гайка оснащена выступом или отверстием, позволяющим образовать ось вращения с отдельным шатуном. Оба шатуна кинематически связаны вращательной парой с роликом и замыкаются на нём. Таким образом, совместная работа двух электромеханических приводов приводит к перемещению вышеупомянутого ролика по двум взаимно перпендикулярным осям. При этом тактильное восприятие пользователем происходит при непосредственном контакте кожи с материалом ролика. Информация об угловом или линейном перемещении функциональных элементов протеза (величине раскрытия функциональных элементов протеза) может быть воспроизведена в виде линейного перемещения ролика вдоль поверхности кожи, а информация об усилии взаимодействия функциональных элементов протеза с объектами может быть воспроизведена управляемым надавливанием ролика на кожу пользователя (т.е. перемещением ролика перпендикулярно поверхности кожи).The utility model relates to medicine, namely to prosthetics, and can be used in conjunction with prostheses of the upper or lower extremities equipped with sensory devices. The technical result is tactile action in accordance with information received from another device (hereinafter referred to as the prosthesis) via two information channels corresponding to the force of interaction of the prosthesis with the object and the angular or linear displacement of the functional elements of the prosthesis construction. This is achieved by the fact that the two-channel tactile device contains two electromechanical rotation drives equipped with angular deviation sensors, each connected directly or through a mechanical transmission with screws located parallel to each other and forming rotational-translational pairs with individual nuts. Each said nut is equipped with a protrusion or hole, allowing to form the axis of rotation with a separate connecting rod. Both connecting rods are kinematically connected by a rotary pair to the roller and are closed on it. Thus, the joint work of two electromechanical drives leads to the movement of the aforementioned roller along two mutually perpendicular axes. In this case, the tactile perception by the user occurs with direct contact of the skin with the material of the roller. Information about the angular or linear displacement of the functional elements of the prosthesis (the magnitude of the opening of the functional elements of the prosthesis) can be reproduced in the form of a linear movement of the roller along the surface of the skin, and information about the interaction force of the functional elements of the prosthesis with objects can be reproduced by controlled pressure of the roller on the skin of the user (i.e. E. Moving the roller perpendicular to the skin surface).

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использована совместно с протезами верхних или нижних конечностей, оснащённых сенсорными устройствами.The utility model relates to medicine, namely to prosthetics, and can be used in conjunction with dentures of the upper or lower extremities equipped with sensory devices.

Известно устройство тактильного воздействия (US2656545, 06.28.1948), обеспечивающее передачу информации о наличии взаимодействия функционального элемента протеза с объектами, а также качественном уровне этого взаимодействия. Устройство представляет собой два резервуара, наполненных жидкостью и сообщающихся между собой посредством гибкого шланга. Один резервуар, воспринимающий, имеет в наличии упругую стенку, которая способна деформироваться при соприкосновении с объектом. Второй резервуар, передающий, снабжён упругой мембраной, соприкасающейся непосредственно с кожей пользователя. При соприкосновении с объектом упругая стенка воспринимающего резервуара деформируется, создавая избыточное давление рабочего тела в гидравлической системе. Жидкость, перетекая по гибкому шлангу, создаёт избыточное давление в передающем сосуде, упругая диафрагма которого деформируется пропорционально уровню деформации упругой стенки воспринимающего сосуда. Помимо указанной работы устройства по известным законам гидростатики предлагается модификация устройства тактильного воздействия с учётом замены принципа работы устройства на аналогичный, реализованный электрическим контуром, связывающим тензорезистивный датчик на воспринимающем устройстве и вибрационный механизм на передающем устройстве. К недостаткам рассмотренного устройства можно отнести малый диапазон воспринимаемой величины в случае с гидравлической модификацией, а также возможность передачи только одного типа воспринимаемой величины (усилия).A device for tactile action (US2656545, 06.28.1948) is known, which provides information on the presence of interaction of the functional element of the prosthesis with objects, as well as the qualitative level of this interaction. The device consists of two reservoirs filled with liquid and communicating with each other through a flexible hose. One reservoir, the perceiving, has an elastic wall that is able to deform upon contact with the object. The second reservoir, transmitting, is equipped with an elastic membrane in direct contact with the skin of the user. Upon contact with the object, the elastic wall of the receiving reservoir is deformed, creating excessive pressure of the working fluid in the hydraulic system. The fluid flowing through the flexible hose creates excess pressure in the transmitting vessel, the elastic diaphragm of which is deformed in proportion to the level of deformation of the elastic wall of the receiving vessel. In addition to the specified operation of the device, according to the known laws of hydrostatics, a modification of the tactile device is proposed taking into account the replacement of the principle of operation of the device with a similar one implemented by an electrical circuit connecting the strain gauge sensor on the receiving device and the vibration mechanism on the transmitting device. The disadvantages of the considered device include a small range of perceived magnitude in the case of hydraulic modification, as well as the possibility of transmitting only one type of perceived magnitude (effort).

Известно устройство тактильного воздействия (US4770662, 13.07.1987 ), позволяющее осуществить передачу информации о смыкании пальцев протеза на объекте. Устройство содержит множество датчиков различной природы, размещённых на поверхности протеза и воспринимающих данные об объекте, удерживаемом функциональными элементами протеза. Данные датчиков преобразуются из аналоговой формы в цифровую и проходят обработку по соответствующим их природе законам. Далее данные поступают на генератор электрических импульсов, и происходит модуляция и усиление сигнала. Сигнал в виде электрических импульсов с расчётной амплитудой и частотой поступает на металлические штифты, предварительно вживлённые при формировании культи в кость пользователя, формируя механические колебания высокой частоты. Нервные окончания, воспринимают сигналы, передаваемые вышеуказанным способом, и посылают сигнал в мозг пользователя, тем самым позволяя воспринимать тактильную информацию в качественном и количественном виде об объекте. Недостатком данного устройства можно назвать сложность настройки частотного усилителя для произвольного пользователя и необходимость предварительного инвазивного вмешательства.A tactile device is known (US4770662, 07/13/1987), which allows the transfer of information about the closing of the fingers of the prosthesis at the object. The device contains many sensors of various nature, located on the surface of the prosthesis and sensing data about the object held by the functional elements of the prosthesis. The sensor data is converted from an analog form to a digital one and is processed according to laws corresponding to their nature. Further, the data are fed to an electric pulse generator, and the signal is modulated and amplified. The signal in the form of electrical impulses with a calculated amplitude and frequency enters the metal pins that were previously implanted during the formation of the stump into the user's bone, forming high-frequency mechanical vibrations. Nerve endings perceive the signals transmitted by the above method and send a signal to the user's brain, thereby allowing to perceive tactile information in a qualitative and quantitative form about the object. The disadvantage of this device can be called the complexity of tuning the frequency amplifier for an arbitrary user and the need for preliminary invasive intervention.

Известно устройство тактильного воздействия (US4808187, 1987.10.05), позволяющее осуществить передачу информации о положении функциональных элементов протеза относительно друг друга. Данное устройство является дополнением к активному протезу, управляемому с помощью биопотенциалов активных мускульных групп пользователя, и позволяет организовать обратную тактильную связь. Устройство содержит управляемый протез с механизмом раскрытия-смыкания функциональных элементов. Управление движением функциональных элементов протеза организовано электромеханическим двигателем, задающим сигналом для которого является преобразованная электромиограмма пользователя. Двигатель механически связан с гидравлическим цилиндром, который управляет движением рабочего тела (жидкости) по гибкому шлангу. Гибкий шланг соединён с полой манжетой, наполняемой жидкостью по мере выдвижения цилиндра, а также опорожняемой при втягивании цилиндра, соответственно. Величина выдвижения штока гидравлического цилиндра непосредственно связана с углом поворота вала электродвигателя, приводящего в движение механизм смыкания-размыкания функциональных элементов протеза. Манжета, надетая на культю, наполняясь жидкостью и опорожняясь, регулирует силовое воздействие на тело пользователя, позволяя получать информацию о величине раскрытия функциональных элементов протеза. К недостаткам предложенного устройства можно отнести малую чувствительность на границе полного раскрытия системы функциональных элементов, а также неудобство длительного удержания мелкого объекта, выраженное в постоянном кольцевом давлении манжеты на руку или ногу пользователя и приводящем к нарушению циркуляции крови.A tactile device is known (US4808187, 1987.10.05), which allows the transmission of information about the position of the functional elements of the prosthesis relative to each other. This device is in addition to the active prosthesis, controlled by the biopotentials of the active muscle groups of the user, and allows you to organize a tactile feedback. The device contains a controllable prosthesis with a mechanism for opening and closing functional elements. The motion control of the prosthesis functional elements is organized by an electromechanical engine, the driving signal for which is the converted electromyogram of the user. The engine is mechanically connected to a hydraulic cylinder, which controls the movement of the working fluid (fluid) through a flexible hose. The flexible hose is connected to a hollow cuff filled with fluid as the cylinder extends, and also emptied when the cylinder is retracted, respectively. The magnitude of the extension of the stem of the hydraulic cylinder is directly related to the angle of rotation of the shaft of the electric motor, which drives the closing-opening mechanism of the functional elements of the prosthesis. The cuff worn on the stump, filling with liquid and emptying, regulates the force on the user's body, allowing you to get information about the magnitude of the opening of the functional elements of the prosthesis. The disadvantages of the proposed device include the low sensitivity at the border of the full disclosure of the system of functional elements, as well as the inconvenience of the long retention of a small object, expressed in constant ring pressure of the cuff on the user's arm or leg and leading to disruption of blood circulation.

Известно устройство и метод тактильного воздействия (US20050192676, 2003.12.12), позволяющее получить тактильную информацию об объекте через функциональные элементы протеза. Предлагаемый метод основан на применении датчиков усилия, интегрированных в конструкцию протеза, и подключенных к системе цифровой обработки сигналов. Предполагается, что система цифровой обработки сигналов на основе полученных от датчиков усилия данных синтезирует известным образом сигнал управления на вибрирующий элемент. Система управления вибрацией вышеупомянутого вибрирующего элемента представляет собой двухконтурную замкнутую следящую систему, содержащую контур управления по положению, включённый в контур управления по усилию. Недостатком предлагаемого устройства можно назвать слабое восприятие пользователем изменения измеряемой величины в малых окрестностях этой величины.A device and method of tactile action (US20050192676, 2003.12.12) is known, which allows obtaining tactile information about an object through the functional elements of the prosthesis. The proposed method is based on the use of force sensors integrated into the prosthesis design and connected to a digital signal processing system. It is assumed that the digital signal processing system, based on the data received from the force sensors, synthesizes in a known manner a control signal to a vibrating element. The vibration control system of the aforementioned vibrating element is a dual loop closed loop monitoring system comprising a position control loop included in the force control loop. The disadvantage of the proposed device can be called poor user perception of changes in the measured value in small neighborhoods of this value.

Известно устройство тактильного воздействия (WO2015193856, 2014.04.20), содержащее устройство обратной связи, информационный интерфейс и датчик усилия. Приводится метод управления устройством обратной связи, основанный на применении алгоритма порогового воздействия, при котором устройство обратной связи активируется при превышении полученным от датчика усилия сигналом уровня границы зоны нечувствительности. При этом информационный интерфейс описывается различными модификациями как проводной, так и беспроводной передачи. Основным недостатком данного устройства является сложность настройки околопорогового воздействия, при котором могут возникать автоколебательные процессы в устройстве обратной связи.A tactile device is known (WO2015193856, 2014.04.20) comprising a feedback device, an information interface and a force sensor. A feedback device control method based on the application of a threshold exposure algorithm is presented, in which the feedback device is activated when the signal received from the sensor exceeds the level of the dead band zone boundary. In this case, the information interface is described by various modifications of both wired and wireless transmission. The main disadvantage of this device is the difficulty of setting near-threshold effects, in which self-oscillating processes in the feedback device may occur.

Известен метод тактильного воздействия (WO2017055830, 2015.09.28 ), основанный на применении матрицы магнитных элементов, а также на применении магнетизма при формировании воздействия на кожу пользователя. Данный метод предполагает использование подвижного намагниченного элемента, приводимого в движение гибкой связью (трос или упругая лента) в соответствии с относительным движением функциональных элементов протеза. Предполагается, что вышеупомянутый намагниченный элемент может перемещаться в некотором пространстве, ограниченном конструктивными элементами, позволяющими намагниченному элементу перемещаться исключительно в заданных направлениях. Данные конструктивные элементы создают направляющую систему. На коже пользователя располагается матрица из магнитов, форма которых зависит от необходимой интенсивности взаимодействия. Направляющая система с магнитным элементом располагается над вышеупомянутой матрицей таким образом, чтобы движение магнитного элемента внутри направляющей системы влияло на магниты матрицы. При движении магнитного элемента в направляющей системе происходит взаимодействие магнитов, вследствие чего кожа пользователя ощущает это движение. Недостатком данного метода можно назвать дискретность, а также возможность восприятия только одного типа информации.The known tactile effect method (WO2017055830, 2015.09.28), based on the use of a matrix of magnetic elements, as well as on the use of magnetism in the formation of effects on the skin of the user. This method involves the use of a movable magnetized element, driven by a flexible connection (cable or elastic tape) in accordance with the relative movement of the functional elements of the prosthesis. It is assumed that the aforementioned magnetized element can move in some space limited by structural elements allowing the magnetized element to move exclusively in predetermined directions. These structural elements create a guiding system. A matrix of magnets is located on the user's skin, the shape of which depends on the necessary intensity of interaction. A guide system with a magnetic element is located above the aforementioned matrix so that the movement of the magnetic element inside the guide system affects the magnets of the matrix. When a magnetic element moves in the guide system, magnets interact, as a result of which the user's skin senses this movement. The disadvantage of this method can be called discreteness, as well as the ability to perceive only one type of information.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности можно считать устройство (US20080200994, 21.02.2007), представляющее собой систему, воспроизводящую движение аппликатора по двум осям на коже пользователя. Система управления получает сигналы от датчика усилия и акселерометра, а затем преобразует эти сигналы, согласно известным алгоритмам в согласованное движение двух валов электромеханических приводов. На валу каждого электродвигателя расположен индивидуальный шатун, приводящий в движение общую кулису, связанную непосредственно с аппликатором. Положение кулисы и, соответственно, аппликатора в пространстве определяется взаимным угловым отклонением валов двигателей. При работе устройства достигается очувствление по двум параметрам – перемещению и усилию. The closest to the claimed in its technical essence can be considered a device (US20080200994, 02.21.2007), which is a system that reproduces the movement of the applicator along two axes on the skin of the user. The control system receives signals from a force sensor and an accelerometer, and then converts these signals, according to known algorithms, into the coordinated movement of two shafts of electromechanical drives. An individual connecting rod is located on the shaft of each electric motor, which drives a common link connected directly to the applicator. The position of the wings and, accordingly, the applicator in space is determined by the mutual angular deviation of the motor shafts. When the device is operating, sensation is achieved according to two parameters - displacement and force.

Недостатком данного устройства по сравнению с заявляемым является воспроизведение движения аппликатора по коже пользователя в малой зоне, что критично при очувствлении перемещения функциональных элементов протеза. Увеличение размеров шатунов и кулисы может повлиять на увеличение геометрических размеров площадки воздействия на коже пользователя, однако при этом существенно увеличится перемещение надавливания аппликатора, что приведёт к невозможности использования данной конструкции по назначению. Помимо этого, отсутствие самоторможения при передаче тактильной информации через аппликатор о статических нагрузках существенно повышает энергетические затраты устройства на поддержание необходимого уровня усилия, передаваемого пользователю. The disadvantage of this device compared with the claimed is the reproduction of the movement of the applicator on the skin of the user in a small area, which is critical when sensing the movement of the functional elements of the prosthesis. An increase in the size of the connecting rods and backstage can affect the increase in the geometric dimensions of the impact area on the skin of the user, however, this will significantly increase the movement of the applicator pressure, which will lead to the inability to use this design for its intended purpose. In addition, the lack of self-braking when transmitting tactile information through the applicator about static loads significantly increases the energy costs of the device to maintain the necessary level of effort transmitted to the user.

Таким образом, конструктивные особенности данного устройства снижают эффективность его использования по сравнению с предлагаемым.Thus, the design features of this device reduce the efficiency of its use compared with the proposed one.

Полезная модель относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использована совместно с протезами верхних или нижних конечностей, оснащённых сенсорными устройствами. The utility model relates to medicine, namely to prosthetics, and can be used in conjunction with dentures of the upper or lower extremities equipped with sensory devices.

Информация, полученная с датчиков усилия и линейного или углового отклонения функциональных элементов протеза по двум информационным каналам, приводит к тактильному восприятию пользователем и повышает эффективность управления протезом.The information obtained from the sensors of force and linear or angular deviation of the functional elements of the prosthesis through two information channels leads to tactile perception by the user and increases the efficiency of the prosthesis control.

Указанный результат достигается тем, что двухканальное устройство тактильного воздействия содержит два электромеханических привода вращения, оснащённые датчиками углового отклонения, соединенных каждый непосредственно с винтами, расположенными параллельно друг другу, и образующими вращательно-поступательные пары с индивидуальными гайками. Каждая упомянутая гайка оснащена выступом, позволяющим образовать ось вращения с отдельным шатуном. Оба шатуна кинематически связаны вращательной парой с роликом и замыкаются на нём. Таким образом, совместная работа двух электромеханических приводов приводит к перемещению вышеупомянутого ролика по двум осям. При этом тактильное восприятие пользователем происходит при непосредственном контакте кожи с материалом ролика. Информация об угловом или линейном перемещении функциональных элементов протеза может быть воспроизведена в виде линейного перемещения ролика по поверхности кожи, а информация об усилии взаимодействия функциональных элементов протеза с объектами может быть воспроизведена управляемым надавливанием ролика на кожу пользователя. This result is achieved by the fact that the two-channel tactile device contains two electromechanical rotation drives, equipped with angular deviation sensors, each connected directly to screws located parallel to each other and forming rotational-translational pairs with individual nuts. Each mentioned nut is equipped with a protrusion, which allows to form a rotation axis with a separate connecting rod. Both connecting rods are kinematically connected by a rotary pair to the roller and are closed on it. Thus, the joint work of two electromechanical drives leads to the movement of the aforementioned roller along two axes. In this case, the tactile perception by the user occurs with direct contact of the skin with the material of the roller. Information about the angular or linear movement of the functional elements of the prosthesis can be reproduced in the form of a linear movement of the roller along the surface of the skin, and information about the interaction force of the functional elements of the prosthesis with objects can be reproduced by controlled pressure of the roller on the skin of the user.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются:Distinctive features of the claimed device are:

- снабжение механизма передачи движения от электродвигателей к ролику передачей винт-гайка.- supply of a mechanism for transmitting movement from electric motors to a roller by screw-nut transmission.

- снабжение двухканального устройства тактильного воздействия роликом.- supply of a two-channel tactile device with a roller.

Снабжение механизма передачи движения от электродвигателей к ролику передачей винт-гайка позволяет увеличить зону восприятия пользователем углового или линейного перемещения функциональных элементов протеза, что повышает эффективность использования устройства тактильного воздействия при очувствлении малых перемещений функциональных элементов протеза. Также снабжение механизма передачи движения от электродвигателей к ролику передачей винт-гайка позволяет реализовать самоторможение движения ролика для снижения энергозатрат устройства при передаче информации об усилии взаимодействия с объектом в статике (например, при удержании инструмента протезом).Providing a mechanism for transmitting movement from electric motors to a roller with a screw-nut transmission allows you to increase the user's perception of the angular or linear movement of the functional elements of the prosthesis, which increases the efficiency of using a tactile device when sensing small movements of the functional elements of the prosthesis. Also, supplying the mechanism for transmitting movement from electric motors to the roller with a screw-nut transmission allows the self-braking of the roller movement to reduce the energy consumption of the device when transmitting information about the force of interaction with the object in static (for example, when holding the instrument with a prosthesis).

Снабжение двухканального устройства тактильного воздействия роликом позволяет улучшить восприятие усилия при одновременном движении функциональных элементов протеза, снизив трение о кожу пользователя. Таким образом, достигается возможность очувствления упругих объектов, изменяющих свою форму при внешнем силовом воздействии.The supply of a two-channel tactile device with a roller makes it possible to improve the perception of effort while simultaneously moving the functional elements of the prosthesis, reducing friction on the user's skin. Thus, the possibility of sensing elastic objects that change their shape under external force is achieved.

Сущность заявляемого устройства поясняется примером его реализации и чертежами, на которых схематично представлено устройство. На фиг. 1 показана кинематическая схема двухканального устройства тактильного воздействия. На фиг. 2 показана одна из возможных технических реализаций двухканального устройства тактильного воздействия. На фиг. 3 показана взрыв-схема предлагаемой реализации двухканального устройства тактильного воздействия. На фиг. 4 показана ещё одна из возможных технических реализаций двухканального устройства тактильного воздействия, основанная на схожем принципе работы. На фиг. 5 показана взрыв-схема предлагаемой реализации двухканального устройства тактильного воздействия, основанного на схожем принципе работы.The essence of the claimed device is illustrated by an example of its implementation and drawings, on which the device is schematically represented. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a two-channel tactile device. In FIG. 2 shows one of the possible technical implementations of the two-channel tactile device. In FIG. 3 shows an explosion diagram of a proposed implementation of a two-channel tactile device. In FIG. Figure 4 shows another possible technical implementation of a two-channel tactile device based on a similar principle of operation. In FIG. 5 shows an explosion diagram of a proposed implementation of a two-channel tactile device based on a similar principle of operation.

Двухканальное устройство тактильного воздействия (Фиг. 1-5) содержит электромеханический привод 1 и электромеханический привод 2. Каждый из приводов 1 и 2, оснащён датчиком углового отклонения 15 и 16, соответственно. Вал электромеханического привода 1 соединён непосредственно (Фиг. 1-3) с винтом 3. Вращательное движение винта 3 преобразуется в поступательное движение гайки 5, имеющей выступ, позволяющее образовать ось вращения с шатуном 7.A two-channel tactile device (Fig. 1-5) contains an electromechanical drive 1 and an electromechanical drive 2. Each of the drives 1 and 2 is equipped with an angular deviation sensor 15 and 16, respectively. The shaft of the electromechanical drive 1 is connected directly (Fig. 1-3) with the screw 3. The rotational movement of the screw 3 is converted into the translational movement of the nut 5, having a protrusion, which allows to form the axis of rotation with the connecting rod 7.

Вал электромеханического привода 2 соединён непосредственно (Фиг. 1-3) или через передачу (Фиг. 4, Фиг. 5) с винтом 4. Вращательное движение винта 4 преобразуется в поступательное движение гайки 6, имеющей выступ, позволяющее образовать ось вращения с шатуном 8.The shaft of the electromechanical drive 2 is connected directly (Fig. 1-3) or through a transmission (Fig. 4, Fig. 5) to the screw 4. The rotational movement of the screw 4 is converted into the translational movement of the nut 6, having a protrusion, which allows to form the axis of rotation with the connecting rod 8 .

Шатун 7 и шатун 8 кинематически связаны вращательной парой с роликом 9.The connecting rod 7 and the connecting rod 8 are kinematically connected by a rotary pair to the roller 9.

Винты 3 и 4 имеют вращательные опоры, реализуемые парой трения, например втулка или подшипник 11 и 10, соответственно. Они запрессовываются в боковую крышку 12, а жёсткость всей системе придаёт крышка 13. Крышка 13 имеет крепления 14 для фиксации устройства на теле пользователя.The screws 3 and 4 have rotational bearings implemented by a pair of friction, for example, a sleeve or bearing 11 and 10, respectively. They are pressed into the side cover 12, and the cover 13 gives rigidity to the entire system. The cover 13 has fastenings 14 for fixing the device to the user's body.

Двухканальное устройство тактильного воздействия работает следующим образом: информация об усилии взаимодействия функциональных элементов протеза с захватываемым объектом первоначально регистрируется установленным на одном из звеньев кинематической цепи тензорезистором или иным датчиком, воспринимающим механическое воздействие на конструктивные или функциональные элементы протеза, а информация о величине раскрытия функциональных элементов протеза регистрируется с помощью датчика угла поворота или датчика линейного перемещения, интегрированного в конструкцию самого протеза. Таким образом, информация о состоянии захватываемого объекта передаётся по двум независимым каналам. Усилие взаимодействия функциональных элементов протеза с захватываемым объектом передается путём надавливания ролика 9 на кожу в предлагаемом устройстве, а расстояние между функциональными элементами протеза - путём перемещения ролика 9 по коже. То есть, предлагаемое двухканальное устройство тактильного восприятия реализует известную функциональную зависимость продольного и поперечного перемещения ролика 9 в пространстве от частот вращения валов электромеханических приводов вращения 1 и 2.A two-channel tactile action device works as follows: information on the interaction force between the functional elements of the prosthesis and the captured object is initially recorded by a strain gauge or other sensor installed on one of the links of the kinematic chain that perceives the mechanical effect on the structural or functional elements of the prosthesis, and information on the magnitude of the opening of the functional elements of the prosthesis recorded using a rotation sensor or linear encoder I integrated into the design of the prosthesis. Thus, information about the state of the captured object is transmitted through two independent channels. The force of interaction of the functional elements of the prosthesis with the captured object is transmitted by pressing the roller 9 on the skin in the proposed device, and the distance between the functional elements of the prosthesis is transmitted by moving the roller 9 on the skin. That is, the proposed two-channel tactile sensing device implements the well-known functional dependence of the longitudinal and transverse movement of the roller 9 in space on the rotational speeds of the shafts of the electromechanical rotation drives 1 and 2.

Продольное и поперечное движение ролика 9 по коже пользователя является следствием согласованного вращения валов электромеханического привода 1 и электромеханического привода 2. Оснащение электромеханического привода 1 и электромеханического привода 2 обратной связью по углу с помощью датчиков углового отклонения 15 и 16 позволяет согласовать их вращение по известным алгоритмам. Винты 3 и 4, соединённые непосредственно с валами электромеханического привода 1 и электромеханического привода 2, соответственно, воспроизводят передаваемое вращение с частотой, зависящей от коэффициента передачи. При непосредственном соединении валов электромеханического привода 1 и электромеханического привода 2 с винтами 3 и 4, соответственно, частоты вращения изменяться не будут. Итоговое согласованное вращение винтов 3 и 4 приводят к поступательному перемещению по ним гаек 5 и 6, соответственно. При этом реализуется либо однонаправленное относительное перемещение гаек 5 и 6 в пространстве, либо разнонаправленное перемещение гаек 5 и 6 относительно друг друга. Движение гаек 5 и 6 передаётся ролику 9 через шатуны 7 или 8, соответственно. Поперечное движение ролика 9 и совершаемое им надавливание является следствием разнонаправленного относительного движения гаек 5 и 6 по винтам 3 и 4, соответственно. Таким образом, информация об усилии взаимодействия функциональных элементов протеза с объектом взаимодействия воспринимается кожей пользователя. The longitudinal and transverse movement of the roller 9 over the skin of the user is a consequence of the coordinated rotation of the shafts of the electromechanical drive 1 and the electromechanical drive 2. Equipping the electromechanical drive 1 and the electromechanical drive 2 with angle feedback using angular deviation sensors 15 and 16 makes it possible to coordinate their rotation according to known algorithms. Screws 3 and 4, connected directly to the shafts of the electromechanical drive 1 and the electromechanical drive 2, respectively, reproduce the transmitted rotation with a frequency depending on the gear ratio. When the shafts of the electromechanical drive 1 and the electromechanical drive 2 are directly connected to the screws 3 and 4, respectively, the rotational speeds will not change. The resulting consistent rotation of the screws 3 and 4 lead to the translational movement of nuts 5 and 6 along them, respectively. In this case, either unidirectional relative movement of nuts 5 and 6 in space or multidirectional movement of nuts 5 and 6 relative to each other is realized. The movement of nuts 5 and 6 is transmitted to the roller 9 through the connecting rods 7 or 8, respectively. The transverse movement of the roller 9 and the pressure it performs is a consequence of the multidirectional relative movement of the nuts 5 and 6 along the screws 3 and 4, respectively. Thus, information on the interaction of the functional elements of the prosthesis with the object of interaction is perceived by the skin of the user.

Крепления 14 необходимы для фиксации устройства на теле пользователя с помощью эластичных или гибких ремней. Наличие креплений 14 позволяет дислоцировать двухканальное устройство тактильного воздействия в необходимом месте на теле пользователя.Mounts 14 are required to fix the device to the user's body using elastic or flexible straps. The presence of mounts 14 allows you to deploy a two-channel tactile device in the required place on the user's body.

Claims

The two-channel tactile action device contains two electromechanical rotation drives equipped with angular deviation sensors, each connected directly to screws located parallel to each other and forming rotational-translational pairs with individual nuts, each nut being equipped with a protrusion that allows the rotation axis to form with a separate connecting rod, and both connecting rods are kinematically connected by a rotary pair to the roller and are closed on it.