RU194544U1

RU194544U1 - PASSIVE EXOSCELETON

Info

Publication number: RU194544U1
Application number: RU2019129112U
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Ложкин; Данила Федорович Целиканов; Дмитрий Михайлович Чукин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2019-12-13

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, облегчающим перемещение грузов и предназначенным для усиления физических возможностей человека и повышения безопасности при работе в условиях тяжелого физического труда.Целью и задачей создания полезной модели является охрана здоровья и повышение эффективности выполнения задач людьми, занятыми поднятием и переноской тяжелых грузов или оборудования в опасных и «вредных» условиях труда и ситуациях, где использование дополнительных средств механизации и внешних источников энергии затруднено или невозможно. Пассивный экзоскелет включает грудную опору, поясничную опору, опору для бедер, рессоры, отличается тем, что выполнен в виде корсета, соединяющего грудную и поясничную опоры и снабженного опорной пластиной в области позвоночника, расположенной между грудной и поясничной опорами и выполненной с расширением до упора с осью правой и левой лопаток, а также внутренней и наружной рессорами, жестко закрепленными с опорной пластиной и установленными в области поясничной опоры, кроме того, он дополнительно снабжен поясом с застежкой, соединенным с поясничной опорой, а также двумя эластомерами, соединенными Х-образно на спине с нагрудными регулирующими стропами и задней частью опор для бедер. Техническими результатами заявленной полезной модели являются эргономичное размещение механизмов экзоскелета на теле человека; снижение нагрузки на грудной и поясничный отделы позвоночника; увеличение выносливости при активных наклонах; высокая адаптационная способность к внешним условиям труда; упрощение конструкции. 4 ил.The utility model relates to devices that facilitate the movement of goods and are designed to enhance the physical abilities of a person and improve safety when working in hard physical work. The purpose and objective of creating a utility model is to protect health and increase the efficiency of tasks performed by people engaged in lifting and carrying heavy loads or equipment in dangerous and “harmful” working conditions and situations where the use of additional means of mechanization and external energy sources is difficult Whether it is impossible. Passive exoskeleton includes thoracic support, lumbar support, support for hips, springs, characterized in that it is made in the form of a corset connecting the chest and lumbar support and provided with a support plate in the spine located between the chest and lumbar supports and made with expansion to the end with the axis of the right and left blades, as well as the inner and outer springs, rigidly fixed with a support plate and installed in the region of the lumbar support, in addition, it is additionally equipped with a belt with a fastener connected with a lumbar support, as well as two elastomers connected X-shaped on the back with chest adjusting slings and the back of the hips. The technical results of the claimed utility model are ergonomic placement of exoskeleton mechanisms on the human body; reduced load on the thoracic and lumbar spine; increased stamina with active inclines; high adaptive ability to external working conditions; simplification of the design. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам, облегчающим подъем и перемещение грузов и предназначенным для усиления физических возможностей человека и повышения безопасности при работе в условиях тяжелого физического труда.The utility model relates to devices that facilitate lifting and moving loads and are designed to enhance the physical capabilities of a person and increase safety when working in heavy physical labor.

Экзоскелет - это устройство, предназначенное для уменьшения негативного воздействия физической нагрузки на опорно-двигательный аппарат посредством компенсации и перераспределения нагрузок.Exoskeleton is a device designed to reduce the negative impact of physical activity on the musculoskeletal system through compensation and redistribution of loads.

По принципу работы различают пассивные и активные экзоскелеты. Применение активного экзоскелета обладает большим технических эффектом, однако имеет большую стоимость, чем пассивный экзоскелет, а также требует применения системы электропитания, что вызывает дополнительные сложности и требования при эксплуатации.By the principle of work, passive and active exoskeletons are distinguished. The use of an active exoskeleton has a great technical effect, but has a greater cost than a passive exoskeleton, and also requires the use of an electrical power system, which causes additional difficulties and operational requirements.

Из уровня техники известно устройство для лечения больных с последствиями поражениями центральной нервной системы и с повреждением опорно-двигательного аппарата (см. патент RU №2165752 на изобретение, опубл. 27.04.2001).The prior art device for treating patients with consequences of lesions of the central nervous system and with damage to the musculoskeletal system (see patent RU No. 2165752 for an invention, publ. 04/27/2001).

Устройство состоит из отдельных модулей, выполненных с возможностью самостоятельного использования. Первый модуль представляет собой реклинатор, выполненный в виде изогнутой ленты, первые концы которой соединены между собой, а вторые концы закреплены на этой ленте с образованием двух лямок для размещения на плечах пользователя. Второй модуль представляет собой корригирующий корсет, приспособленный для коррекции позвоночника без нагрузки. Третий модуль представляет собой корригирующее приспособление для нижних конечностей, содержащее по меньшей мере одну первую часть, представляющую собой комплексный бандаж бедра и голени, имеющий две гибкие полосы для фиксации соответственно над коленным суставом и под коленным суставом, по меньшей мере одну вторую часть, представляющую собой корригирующее приспособление для голеностопного сустава и пальцев ноги, имеющее первую и вторую гибкие полосы для размещения соответственно на лодыжке и стопе, и по меньшей мере одну третью часть, представляющую собой единый мысково-подошвенный элемент. При этом устройство может иметь четвертый модуль, содержащий по меньшей мере одну первую часть, представляющую собой комплексный бандаж плеча и предплечья, имеющий две гибкие полосы для фиксации соответственно над локтевым суставом и под локтевым суставом, и по меньшей мере одну вторую часть, представляющую собой единый корригирующий элемент для ладони и большого пальца руки.The device consists of individual modules, made with the possibility of independent use. The first module is a reclinator made in the form of a curved tape, the first ends of which are interconnected, and the second ends are fixed on this tape with the formation of two straps for placement on the shoulders of the user. The second module is a corrective corset, adapted for correction of the spine without load. The third module is a corrective device for the lower extremities, containing at least one first part, which is a complex bandage of the thigh and lower leg, having two flexible strips for fixing respectively above the knee joint and under the knee joint, at least one second part, which is corrective device for the ankle joint and toes, having the first and second flexible strips for placement respectively on the ankle and foot, and at least one third of the Representing a single toe-plantar element. In this case, the device may have a fourth module containing at least one first part, which is a complex bandage of the shoulder and forearm, having two flexible strips for fixing respectively above the elbow joint and under the elbow joint, and at least one second part, which is a single corrective element for the palm and thumb.

Известное устройство не предназначено для переноски тяжестей (груза), используется только в медицине. Кроме того, экзоскелет имеет сложную конструкцию в виде отдельных модулей.The known device is not intended for carrying heavy loads (cargo), it is used only in medicine. In addition, the exoskeleton has a complex structure in the form of separate modules.

Известен экзоскелет пассивный, который состоит из: стоп, выполненных в виде стремя - подобных узлов с возможностью передачи нагрузки от груза опорной поверхности, голеней, выполненных в виде регулируемых по длине рычагов, связывающих узлы стоп и коленей, при этом колени выполнены в виде скоб с горизонтальной, поперечной осью вращения, связи узлов голеней и бедер и содержат настройку под Х-образность ног, стяжек на голенях, охватывающих голени человека, при этом бедра выполнены в виде регулируемых по длине рычагов, связывающих узлы коленей и пояса, при этом пояс выполнен в виде коромысло-образной детали, подобной тазовым костям человека, с двух сторон которой крепится бедренные рычаги, а посередине - рессора спины в виде плоской балки прямоугольного сечения, передающей нагрузку от плечей и грузового крюка к поясу, при этом плечи выполнены в виде пространственных деталей, по форме напоминающих отложенный ворот шубы и воспринимающих нагрузку от положенного на плечи груза и передающих нагрузку на спинную рессору, при этом крюк грузовой выполнен с функцией сброса груза и возможностью крепления грузов с помощью подвеса из системы ремней и передачи нагрузки от веса груза на спинную рессору. (Патент РФ №189468, опубл. 23.05.2019)A known exoskeleton is passive, which consists of: feet made in the form of a stirrup - similar nodes with the possibility of transferring the load from the load to the supporting surface, legs, made in the form of levers adjustable along the length connecting the nodes of the feet and knees, while the knees are made in the form of brackets with horizontal, transverse axis of rotation, the connection of the knees of the legs and thighs and contain the setting for the X-shape of the legs, ties on the legs, covering the legs of the person, while the hips are made in the form of length-adjustable levers connecting the knees and belt, while the belt is made in the form of a rocker-like part, similar to the pelvic bones of a person, on the two sides of which femoral levers are attached, and in the middle - the spring of the back in the form of a flat beam of rectangular cross section, transmitting the load from the shoulders and the cargo hook to the belt, the shoulders are made in the form of spatial parts that resemble a deferred collar of a fur coat in shape and absorb the load from the load placed on the shoulders and transfer the load to the back spring, while the cargo hook is made with the function of dumping the load and is possible Stu Lashing via the suspension of the belt system and the load transfer from the weight of the load on the spinal springs. (RF patent No. 189468, publ. 05.23.2019)

Недостатком данного экзоскелета является то, что рессора эффективно работает только в одной плоскости и не вносит существенной разгрузки в ситуациях, когда вектор нагрузки направлен под углом к плоскости рессоры, как, например, при наклонах в сторону и перекладывании груза.The disadvantage of this exoskeleton is that the spring works effectively only in one plane and does not introduce significant unloading in situations where the load vector is directed at an angle to the plane of the spring, such as when tilting to the side and shifting the load.

Известен пассивный грузовой экзоскелетон по патенту РФ №2362598 (опубл. 27.07.2009), содержащий каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, соединенных между собой посредством коленных шарниров с элементами фиксации, и шарнирно связанных свободными концами с каркасом и опорами стоп, где каркас выполнен в виде двухчастного корсета, с укрепленными на нем продольными направляющими, переходящими с передней на заднюю часть корсета, при этом соединение рычагов с каркасом осуществляется посредством компенсатора, установленного с возможностью перемещения по направляющим при изменении угла между каркасом и тазобедренным рычагом, а рычаги выполнены в виде пространственных оболочек, размещаемых с возможностью фиксации на передней части бедра и голени элементами крепления, а элемент крепления к опорам стоп выполнен в виде шарнирного узла, фиксируемого на обуви с возможностью поворота стопы вокруг трех осей координат.Known passive freight exoskeleton according to the patent of the Russian Federation No. 2362598 (publ. July 27, 2009), containing a frame with fastening elements to the body, two pairs of hip and ankle levers connected by knee joints with fixation elements, and articulated by their free ends with the frame and stop supports, where the frame is made in the form of a two-part corset, with longitudinal guides fixed on it, passing from the front to the back of the corset, while the levers are connected to the frame by means of a computer a sator installed with the possibility of moving along the guides when changing the angle between the frame and the hip lever, and the levers are made in the form of spatial shells placed with the possibility of fixation on the front of the thigh and lower leg by fastening elements, and the fastening element to the foot supports is made in the form of a hinge unit, fixed on the shoe with the ability to rotate the foot around three coordinate axes.

Недостатком известной конструкции является недостаточная подвижность корпуса, сложность и вес узлов, увеличивающих массу устройства, требовательность к обслуживанию, а следовательно, недостаточно высокие эргономические характеристики использования и безопасности перемещения, например, нет возможности легкого разъединения отдельных узлов экзоскелета.A disadvantage of the known design is the lack of mobility of the case, the complexity and weight of the nodes that increase the mass of the device, the demanding maintenance, and therefore, the ergonomic characteristics of use and safety of movement are not high enough, for example, there is no possibility of easy separation of individual exoskeleton nodes.

Из уровня техники известен грузовой экзоскелет, который содержит каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов. Каркас состоит из плечевого блока в виде комбинации X-образно соединенных пластин, Г-образно изогнутых на концах, и соединенного с ним спинным карданным узлом через две опорные площадки поясничного блока, состоящего из пояса-коромысла, изогнутого по форме поясничной области тела человека, где в верхней серединной точке коромысла крепится опорная площадка спинного кардана, а концы коромысла с элементами крепления колец карданов опущены и находятся на уровне тазобедренных суставов. Соединение пространственных оболочек тазобедренных рычагов с каркасом осуществляется посредством кольцевых карданов с двумя степенями свободы поворота тазобедренных рычагов, основания которых через угловые консоли связаны с площадками скольжения, установленными на пространственных оболочках тазобедренных рычагов, с возможностью перемещения консоли по дуговым направляющим площадок при изменении угла между каркасом и пространственными оболочками тазобедренных рычагов, при этом соединение опорных площадок с вилкой голеностопа выполнено разъемным. (Патент РФ №2563209, опубл. 10.10.2014)/The prior art cargo exoskeleton, which contains a frame with fastening elements to the body, two pairs of hip and ankle arms. The frame consists of a shoulder block in the form of a combination of X-shaped connected plates, L-shaped curved at the ends, and connected to it by a dorsal cardan assembly through two supporting areas of the lumbar block, consisting of a rocker arm, curved in the shape of the lumbar region of the human body, where in the upper midpoint of the rocker arm, the supporting platform of the dorsal propeller is attached, and the ends of the rocker arm with the elements for attaching the cardan rings are lowered and are at the level of the hip joints. The connection of the spatial shells of the hip levers with the frame is carried out by means of ring driveshafts with two degrees of freedom of rotation of the hip levers, the bases of which are connected through the corner consoles with sliding platforms mounted on the spatial shells of the hip levers, with the possibility of moving the console along the arc guide pads when changing the angle between the frame and spatial shells of the hip levers, while connecting the supporting platforms with the ankle fork you olneno split. (RF patent No. 2563209, publ. 10.10.2014) /

Недостатками данной конструкции является сложность конструкции и большой вес, ограничение подвижности, недостаточная эффективность при наклонах в сторону и перекладывании груза.The disadvantages of this design are the complexity of the design and heavy weight, limited mobility, lack of efficiency when tilting to the side and shifting the load.

Известен экзоскелет, который содержит по меньшей мере три взаимосвязанные секции: секцию туловища, секцию тазобедренного сустава и секции нижних конечностей. Каждая из секций состоит из множества взаимосвязанных жестких элементов, которые формируют несущую конструкцию экзоскелета. Когда пользователь носит экзоскелет, нагрузка, обычно переносимая на голове, шее и/или туловище пользователя, по меньшей мере частично воспринимается и передается на опорную поверхность экзоскелетом, таким образом уменьшая нагрузку, эффективно воспринимаемую самим пользователем. Секции нижних конечностей экзоскелета также выполнены с возможностью обеспечить расположение несущего окончательного местоположения на внутренней стороне ступни в соответствии с биомеханикой тела человека. Кроме того, плечевой и позвоночный элементы взаимосвязаны при помощи упругих элементов для обеспечения возможности позвоночному узлу сжиматься или растягиваться под нагрузкой и для обеспечения возможности позвоночному узлу соответственно следовать за движениями туловища пользователя, (патент РФ №2696631, опубл.. 15.08.2019).Known exoskeleton, which contains at least three interconnected sections: the section of the trunk, section of the hip joint and section of the lower extremities. Each of the sections consists of many interconnected rigid elements that form the supporting structure of the exoskeleton. When the user wears an exoskeleton, the load, usually carried on the head, neck and / or trunk of the user, is at least partially perceived and transmitted to the supporting surface by the exoskeleton, thereby reducing the load effectively absorbed by the user. The sections of the lower extremities of the exoskeleton are also configured to provide the location of the bearing final location on the inner side of the foot in accordance with the biomechanics of the human body. In addition, the shoulder and vertebral elements are interconnected using elastic elements to enable the vertebral node to contract or stretch under load and to enable the vertebral node to accordingly follow the movements of the user's torso (RF patent No. 2696631, published on 08/15/2019).

Недостатком данной конструкции является сложность и вес узлов, увеличивающих массу устройства, ограничение подвижности, а также невысокая эффективность при поднятии груза с пола.The disadvantage of this design is the complexity and weight of nodes that increase the mass of the device, limitation of mobility, as well as low efficiency when lifting cargo from the floor.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту по совокупности признаков является экзоскелет по заявке WO 2016148566//The closest technical solution to the claimed object in terms of features is an exoskeleton according to the application WO 2016148566 //

Конструкция содержит:The design contains:

- жесткую опору на грудь человека;- rigid support on the human chest;

- две стойки (рессоры), соединенные с указанной жесткой опорой для груди;- two struts (springs) connected to the indicated rigid support for the chest;

- поворотные механизмы для поворота опорной конструкции в соответствии с наклоном или изгибом человеческого тела;- rotary mechanisms to rotate the support structure in accordance with the inclination or bending of the human body;

- удлиняющиеся растяжки для поддерживания грудной опоры; которые могут быть отрегулированы под каждого конкретного человека и его антропометрические параметры.- lengthening stretch marks to maintain chest support; which can be adjusted for each individual person and his anthropometric parameters.

- жесткая поясничная опора, соединенная с указанными поворотными устройствами, и предназначенная для фиксации экзоскелета на теле;- rigid lumbar support connected to these rotary devices, and designed to fix the exoskeleton on the body;

- жесткая опора для бедер, связанная с указанными поворотными устройствами, и приспособленная для опоры на лицевую сторону области бедра.- rigid support for the hips associated with these rotary devices, and adapted to support the front side of the thigh.

К недостаткам данной конструкции относятся:The disadvantages of this design include:

- ограничение подвижности при работе из-за расположения рессор;- limited mobility during operation due to the location of the springs;

- наличие жестких элементов, оказывающих давление на кровеносную систему человека;- the presence of hard elements that exert pressure on the human circulatory system;

- недостаточная разгрузка мышц спины и уменьшение компрессионного воздействия на позвоночник при работе с активными наклонами;- insufficient unloading of the back muscles and a decrease in the compression effect on the spine when working with active inclinations;

- недостаточная эффективность при боковых наклонах;- lack of effectiveness with lateral slopes;

- невысокая адаптационная способность к внешним условиям труда (температура, масло, кислота и т.д.);- low adaptive ability to external working conditions (temperature, oil, acid, etc.);

- сложность конструкции;- design complexity;

- значительные усилия для приведения в движение;- significant effort to set in motion;

- дороговизна.- high cost.

Целью и задачей создания полезной модели является охрана здоровья и повышение эффективности выполнения задач людьми, занятыми поднятием и переноской тяжелых грузов или оборудования в опасных и «вредных» условиях труда и ситуациях, где использование дополнительных средств механизации и внешних источников энергии затруднено или невозможно. Профессиональный стандарт определяет следующие вредные условия труда:The purpose and task of creating a utility model is to protect health and increase the efficiency of tasks performed by people engaged in lifting and carrying heavy loads or equipment in dangerous and “harmful” working conditions and situations where the use of additional means of mechanization and external energy sources is difficult or impossible. The professional standard defines the following harmful working conditions:

• вредные химические вещества;• harmful chemicals;

• повышенная запыленность воздуха;• increased dustiness of air;

• повышенная температура воздуха;• increased air temperature;

• наличие инфракрасного излучения;• the presence of infrared radiation;

• тяжесть труда;• severity of labor;

• вынужденная рабочая поза.• forced work position.

Техническими результатами заявленной полезной модели являются:The technical results of the claimed utility model are:

- эргономичное размещение механизмов экзоскелета на теле человека;- ergonomic placement of exoskeleton mechanisms on the human body;

- снижение нагрузки на грудной и поясничный отделы позвоночника;- reduced load on the thoracic and lumbar spine;

- увеличение выносливости при активных наклонах;- increased stamina with active inclines;

- высокая адаптационная способность к внешним условиям труда;- high adaptive ability to external working conditions;

- упрощение конструкции.- simplification of the design.

Технический результат достигается тем, что пассивный экзоскелет, включающий грудную опору, поясничную опору, опору для бедер, рессоры, в отличие от ближайшего аналога выполнен в виде корсета, соединяющего грудную и поясничную опоры, и снабженного опорной пластиной в области позвоночника, расположенной между грудной и поясничной опорами и выполненной с расширением до упора с осью правой и левой лопатки, а также внутренней и наружной рессорами, жестко закрепленными с опорной пластиной и установленными в области поясничной опоры, кроме того, он дополнительно снабжен поясом с застежкой, соединенным с поясничной опорой, а также двумя эластомерами, соединенными Х-образно на спине с нагрудными регулирующими стропами и задней частью опор для бедер.The technical result is achieved by the fact that a passive exoskeleton, including the thoracic support, lumbar support, support for the hips, springs, in contrast to the closest analogue is made in the form of a corset connecting the chest and lumbar support, and provided with a support plate in the spine located between the thoracic and lumbar supports and made with the expansion to the stop with the axis of the right and left shoulder blades, as well as internal and external springs, rigidly fixed with a support plate and installed in the area of the lumbar support, except for It is further provided with a belt buckle connected to the lumbar support, and two elastomers Compound X-shape on the back with breast regulatory slings and rear supports for thighs.

Сущность предлагаемой конструкции пассивного экзоскелета заключается в следующем.The essence of the proposed design of the passive exoskeleton is as follows.

Пассивный экзоскелет выполнен как поддерживающий грудопоясничный корсет. Данное решение обладает рядом существенных преимуществ, необходимых при физических нагрузках. Он легок, имеет удобный анатомический дизайн. Рессоры, установленные в поясничной области, при наклоне изгибаются, накапливая энергию, которая используется в дальнейшем при разгибании корпуса человека и способствует снижению нагрузки на грудной и поясничный отделы позвоночника.Passive exoskeleton is designed as a supporting lumbar corset. This solution has a number of significant advantages required during physical exertion. It is lightweight and has a comfortable anatomical design. Springs installed in the lumbar region bend when tilted, accumulating energy, which is used later on when the human body is unbent and helps reduce the load on the thoracic and lumbar spine.

Одним из перспективных направлений развития науки и технологии является использование концепции природоподобия, заключающейся в применении в технике/механизмах принципов и процессов, происходящих в живой природе. Данная идея легла в основу принципа работы пассивного экзоскелета, использующего в качестве упругих элементов эластичные шнуры/пластины (эластомеры), перераспределяющие нагрузку. Принцип работы используемых эластомеров подобен работе связок человека.One of the promising directions in the development of science and technology is the use of the concept of nature similarity, which consists in the application in technology / mechanisms of the principles and processes that occur in living nature. This idea formed the basis of the principle of operation of a passive exoskeleton, using elastic cords / plates (elastomers), which redistribute the load, as elastic elements. The principle of operation of the elastomers used is similar to the work of human ligaments.

Принцип работы предлагаемого пассивного экзоскелета основан на свойствах эластомеров и рессоры накапливать и отдавать энергию при работах, основанных на активных наклонах человека с грузом и без груза.The principle of operation of the proposed passive exoskeleton is based on the properties of elastomers and springs to accumulate and give energy during work based on active inclinations of a person with and without load.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, гдеThe essence of the utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 изображен вид спереди;in FIG. 1 is a front view;

на фиг. 2 изображен вид сзади;in FIG. 2 is a rear view;

на фиг. 3а изображена динамическая модель опорной пластины и рессор в положении стоя;in FIG. 3a shows a dynamic model of a support plate and springs in a standing position;

на фиг. 3б изображена динамическая модель опорной пластины и рессор при наклонах.in FIG. 3b shows a dynamic model of the base plate and springs for tilting.

Пассивный экзоскелет выполнен в виде корсета 1, соединяющего грудную 2 и поясничную опору 3. Корсет 1 снабжен опорной пластиной 4 в области позвоночника, расположенной между грудной 2 и поясничной 3 опорами. Опорная пластина 4 выполнена с расширением до упора с осью правой и левой лопатки. Кроме того, в области поясничной опоры 3 устанавливают внутреннюю рессору 5 и наружную рессору 6. Обе рессоры 5 и 6 жестко закреплены с опорной пластиной 4. Пояс 7 соединен с поясничной опорой 3 и застегивается спереди с помощью застежки 8. Два эластомера 9 закреплены Х-образно на спине с регулирующими стропами 10 и задней частью опоры для бедер 11.The passive exoskeleton is made in the form of a corset 1 connecting the thoracic 2 and lumbar support 3. The corset 1 is equipped with a supporting plate 4 in the spine located between the thoracic 2 and lumbar 3 supports. The base plate 4 is made with expansion to the stop with the axis of the right and left blades. In addition, in the region of the lumbar support 3, an internal spring 5 and an external spring are installed 6. Both springs 5 and 6 are rigidly fixed to the support plate 4. The belt 7 is connected to the lumbar support 3 and fastens in front with a fastener 8. Two elastomers 9 are fixed X- figuratively on the back with adjusting slings 10 and the back of the thigh support 11.

Работает предлагаемый пассивный экзоскелет следующим образом.The proposed passive exoskeleton works as follows.

На человека надевают корсет 1, соединяющий грудную 2 и поясничную опору 3. Корсет 1 легок, имеет удобный анатомический дизайн и может надеваться под теплозащитную одежду. Воздухо- и влагопроницаемый материал обладает гипоаллергенными свойствами и обеспечивает комфорт при ношении изделия даже в условиях «вредного» производства. В корсете 1 устанавливают опорную пластину 4 в области позвоночника. Опорную пластину 4 располагают между грудной 2 и поясничной 3 опорами и выполняют с расширением до упора с осью правой и левой лопатки. Кроме того, в области поясничной опоры 3 устанавливают внутреннюю рессору 5 и наружную рессору 6 и жестко закрепляют их к опорной пластине 4. Пояс 7 фиксирует поясничную опору 3 пассивного экзоскелета на правильной рабочей позиции и застегивается спереди с помощью прочной износостойкой застежки 8. Эластомеры 9 устанавливают Х-образно и крепят верхними концами к прочной упругой части экзоскелета в области плечевого пояса с помощью регулирующих строп 10, а нижние концы закрепляют на задней части опоры для бедер 11. Регулировку натяжения эластомеров 9, закрепленных к верхней части жесткой опорной конструкции через блок для снижения влияния компрессии на позвоночник, обеспечивают с помощью регулирующих строп 10. Для предотвращения перетирания и разрушения эластомеров 9 предусмотрены элементы пониженного трения (чехлы защиты).A corset 1 is put on a person, connecting the chest 2 and the lumbar support 3. Corset 1 is lightweight, has a convenient anatomical design and can be worn under heat-protective clothing. Air- and moisture-permeable material has hypoallergenic properties and provides comfort when wearing the product, even in conditions of "harmful" production. In corset 1, a support plate 4 is installed in the region of the spine. The support plate 4 is located between the thoracic 2 and lumbar 3 supports and is performed expanding to the stop with the axis of the right and left shoulder blades. In addition, in the region of the lumbar support 3, an internal spring 5 and an external spring 6 are installed and rigidly fixed to the support plate 4. The belt 7 fixes the lumbar support 3 of the passive exoskeleton in the correct working position and fastens in front with a durable wear-resistant fastener 8. Elastomers 9 are installed X-shaped and fasten the upper ends to the strong elastic part of the exoskeleton in the shoulder girdle with the help of adjusting slings 10, and the lower ends are fixed on the back of the support for the hips 11. Adjust the elastome trench 9 fixed to the upper part of the rigid support structure through a compression unit for reducing the effect on the spine, is provided by regulating the sling 10. To prevent abrasion and destruction elastomers 9 provides reduced friction elements (protection covers).

При наклоне человека первоначально включаются в работу внутренняя, например, U-образная, рессора 5, закрепленная к нижней части опорной пластины 4, зафиксированная, например, за нижнюю часть рессоры 5. При наклоне внутренняя рессора 5 изгибается за счет воздействия тела, накапливая энергию, которая используется в дальнейшем при разгибании корпуса человека. Внутренняя рессора 5 работает до наклона на прямых ногах до 90 градусов. Далее при наклоне на больший угол или при приседании при работе включаются в работу эластомеры 9, которые, растягиваясь относительно спины, оказывают сжимающее воздействие на наружную, например, Г-образную, рессору 6, закрепленную к нижней части опорной пластины 4, зафиксированную, например, за верхнюю часть рессоры 6, которая начинает сгибаться, накапливая энергию. Х-образная схема крепления эластомеров 9 обеспечивает оптимальный уровень компенсирующих усилий, возникающих при работе с активными наклонами в оси, перпендикулярной телу, и угловых наклонах.When tilting a person, an internal, for example, U-shaped, spring 5, fixed to the lower part of the support plate 4, fixed, for example, to the lower part of the spring 5, is initially put into operation. When tilted, the internal spring 5 bends due to the action of the body, accumulating energy, which is used later in the extension of the human body. The inner spring 5 works up to an incline on straight legs of up to 90 degrees. Further, when tilting to a larger angle or when squatting during operation, elastomers 9 are included in the work, which, stretching relative to the back, have a compressive effect on the external, for example, L-shaped, spring 6, fixed to the lower part of the base plate 4, fixed, for example, for the upper part of the spring 6, which begins to bend, accumulating energy. X-shaped mounting scheme of elastomers 9 provides an optimal level of compensating forces arising when working with active inclinations in the axis perpendicular to the body, and angular inclinations.

Таким образом, часть энергии, накопленной в рессорах 5 и 6 и эластомерах 9, используется для компенсации усилий человека при разгибании. Другими словами, при наклонах нагрузка на мышцы спины, позвонки и связки уменьшена. Модульное воздействие от накопленной энергии в рессорах 5 и 6 и эластомерах 9 позволяет на 30-47% разгрузить человека при поднятии груза с пола.Thus, part of the energy stored in the springs 5 and 6 and elastomers 9 is used to compensate for the human efforts during extension. In other words, when bending, the load on the muscles of the back, vertebrae and ligaments is reduced. The modular effect of the stored energy in springs 5 and 6 and elastomers 9 allows 30-47% to unload a person when lifting a load from the floor.

Предлагаемая конструкция пассивного экзоскелета в виде корсета предохраняет грудной и поясничный отделы человека от травм и повышенных нагрузок и увеличивает выносливость при активных наклонах, благодаря дополнительным усиливающим тело человека искусственным связкам (эластомерам) и рессорам.The proposed design of a passive exoskeleton in the form of a corset protects the human thoracic and lumbar regions from injuries and increased loads and increases endurance during active inclinations, thanks to additional artificial ligaments (elastomers) that strengthen the human body and springs.

Кроме того, пассивный экзоскелет оказывает «дисциплинирующее» действие и формирует правильную осанку при работе. Этот фактор является одним из ключевых и позволяет уменьшить негативное влияние на грудной и поясничный отделы.In addition, a passive exoskeleton has a “disciplining” effect and forms the correct posture during work. This factor is one of the key and can reduce the negative impact on the thoracic and lumbar.

Пассивный экзоскелет не содержит каких-либо приводов и источников питания, которые требовали бы время от времени «подзарядки». Поэтому время непрерывной работы такого механизма неограниченно.The passive exoskeleton does not contain any drives and power sources that would require “recharging” from time to time. Therefore, the continuous operation time of such a mechanism is unlimited.

Предлагаемая конструкция пассивного экзоскелета проста и имеет невысокую стоимость.The proposed design of the passive exoskeleton is simple and has a low cost.

Предлагаемый пассивный экзоскелет может найти применение в металлургии, машиностроении, строительстве, МЧС, и в других отраслях, где требуется работа с грузом и активными наклонами.The proposed passive exoskeleton can be used in metallurgy, mechanical engineering, construction, the Ministry of Emergencies, and in other industries where work with load and active slopes is required.

Claims

Passive exoskeleton, including thoracic support, lumbar support, support for the hips, springs, characterized in that it is made in the form of a corset connecting the chest and lumbar support and provided with a support plate in the spine, located between the chest and lumbar support and made with expansion to the stop with the axis of the right and left blades, as well as the inner and outer springs, rigidly fixed with a support plate and installed in the region of the lumbar support, in addition, it is additionally equipped with a belt with a fastener, connected with a lumbar support, as well as two elastomers connected X-shaped on the back with chest adjusting slings and the back of the hips.