RU2020991C1

RU2020991C1 - Device for step movement

Info

Publication number: RU2020991C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Осадчий
Original assignee: Институт кибернетики им.В.М.Глушкова АН Украины
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: medicine, sport. SUBSTANCE: levers 1, 2, 10, and 11 are connected with each other so, that in working position they form an articulted parallelogram. Articulated joint 5 of levers 1 and 2 are provided with arresting mechanisms, each of them including a segment with inclined teeth, a pawl engageable with these teeth, and a device to control the pawl. Support members 12 are secured on levers 11 and consist at least of two parts connected in lateral direction by means of piano hinges. EFFECT: improved reliability. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к спорту и медицине. The invention relates to sports and medicine.

Известно устройство для шагового перемещения, содержащее две пары рычагов, попарно соединенных между собой посредством шарнирных узлов, имеющих стопорные механизмы, каждый из которых включает сегмент с наклонными зубьями, взаимодействующую с ним собачку и приспособление для управления собачкой, и элементы крепления рычагов к стопе, голени и тазобедренной части. A device for step movement is known, comprising two pairs of levers pairwise interconnected by means of hinge assemblies having locking mechanisms, each of which includes a segment with inclined teeth, a dog interacting with it and a device for controlling the dog, and elements for attaching the levers to the foot, lower leg and the hip.

Известное устройство не позволяет поддерживать массу тела при перемещении "гусиным шагом", что снижает его область его применения. The known device does not allow you to maintain body weight when moving "goose pitch", which reduces its scope.

Целью изобретения является расширение возможностей использования. The aim of the invention is to expand the possibilities of use.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя парами дополнительных рычагов, попарно связанных между собой шарнирами, и опорными элементами, при этом пары основных и дополнительных рычагов связаны между собой шарнирно с образованием шарнирного параллелограмма в рабочем положении, а опорные элементы укреплены на дополнительных рычагах, связанных со ступнями. This goal is achieved by the fact that the device is equipped with two pairs of additional levers pairwise interconnected by hinges and supporting elements, while the pairs of main and additional levers are connected pivotally to form an articulated parallelogram in the working position, and the supporting elements are mounted on additional levers, associated with the feet.

Опорные элементы и связанные с ними дополнительные рычаги в поперечном направлении выполнены составными, по меньшей мере из двух связанных между собой рояльными петлями частей, причем шарнирные соединения дополнительных рычагов снабжены средствами для фиксирования их в неподвижном положении. The supporting elements and the additional levers associated with them in the transverse direction are made up of at least two parts interconnected by the piano loops, moreover, the articulated joints of the additional levers are equipped with means for fixing them in a fixed position.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, закрепленное на теле человека, в режиме перемещения "гусиным шагом", вид сзади; на фиг. 2 - то же, в режиме шагового перемещения, вид сбоку; на фиг. 3 - храповой механизм шарнирного соединения на уровне коленного сустава; на фиг. 4 - рычаг с дополнительной опорной платформой; на фиг. 5 - шарнирное соединение на уровне тазобедренного сустава; на фиг. 6 - шарнирное соединение рычага с дополнительной опорной платформой. In FIG. 1 shows the proposed device, mounted on the human body, in the movement mode "goose pitch", rear view; in FIG. 2 - the same, in the mode of step movement, side view; in FIG. 3 - ratchet mechanism of articulation at the level of the knee joint; in FIG. 4 - lever with additional support platform; in FIG. 5 - articulation at the level of the hip joint; in FIG. 6 - articulation of the lever with an additional support platform.

Устройство содержит тазобедренные 1 и голеностопные 2 рычаги, паховые планки 3, опорное седло 4, шарнирное соединение 5 с храповым механизмом, шарнирное соединение 6 на уровне тазобедренного сустава, шарнирное соединение 7 дополнительных рычагов, шарнирное соединение стремени с дополнительным рычагом 8, поддерживающие ремни 9, дополнительные рычаги 10 и 11, опорные элементы 12, шарнирное соединение 13 на дополнительных рычагах и опорных элементах, шарнирное соединение с осью 14, ось 15 шарового шарнира 16, шейку 17, собачку фиксатора 18. Храповой механизм содержит сегмент 19 с наклонными зубьями, упорный винт 20, цилиндрическую пружину 21, крышку 22 корпуса. The device contains hip 1 and ankle 2 levers, inguinal straps 3, support seat 4, swivel 5 with ratchet, swivel 6 at the level of the hip joint, swivel 7 additional levers, swivel stirrups with additional arm 8, supporting belts 9, additional levers 10 and 11, support elements 12, articulation 13 on additional levers and support elements, articulation with axis 14, axis 15 of the ball joint 16, neck 17, locking dog 18. Ratchet gp comprises a segment 19 with inclined teeth, the stop screw 20, the coil spring 21, the cover 22 of the housing.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Тело человека подвешивается в тазобедренной области на седле 4 с помощью ремней 9 и паховых планок 3 в шарнирном соединении 6 тазобедренного сустава, расположенного в верхних частях рычагов 1. Нижние конечности фиксируются неподвижно относительно рычагов 1 и 2 при продевании носка ноги в стремя, расположенное в нижней части рычагов 2, и удерживаются с помощью щитков и поддерживающих ремней. Неподвижность шарнирного соединения на уровне коленного сустава обеспечивается взаимодействием собачки, расположенной в верхней части рычага 2 с зубьями сегмента 19 за счет воздействия на нее массы тела через рычаг 2. При этом собачка перемещается в тоннеле крышек 22, а крышки соединяются осью шарнира и винтом 20. При положении расправленной стойки на прямых ногах дополнительные рычаги 10 и 11 совместны с основными рычагами 1 и 2 и фиксируются к ним на оси 15 за счет взаимодействия фиксатора 18 с шейкой 17. При положении стойки "всадника" освобождают стопор (собачку) и выводят из зацепления осевое отверстие шарнирного 7 соединения с осью 15. При этом приподнимаются на носках, в результате под действием своего веса и усилия пружин 21 рычаги 2 с собачками выходят из зацепления с зубьями храпового сегмента 19 и шарнирное соединение 5 обретает полную подвижность. Одновременно с осуществлением приседа с помощью рук отводят шарнирное соединение 7 вниз, при этом образуется конструкция параллелограмма из рычагов 1, 2, 10 и 11. Осуществляется приседание до момента упора опорных элементов в грунт. Если при этом расставить колени, то и получается положение стойки "всадника". Жесткость каркаса в положения приседа стойки "всадника" обеспечивается за счет перенесения центра тяжести на пятку. При этом стремя, расположенное в нижней части рычагов 2, перемещается вместе с рычагом 2 и собачкой в сторону зубчатого сегмента 19 до момента фиксации собачки. The human body is suspended in the hip region on the saddle 4 using belts 9 and inguinal straps 3 in the hinge 6 of the hip joint located in the upper parts of the levers 1. The lower limbs are fixed motionless relative to the levers 1 and 2 when threading the toe of the foot in the stirrup located in the lower parts of levers 2, and are held by shields and support belts. The articulation of the hinge at the level of the knee joint is ensured by the interaction of the dog located in the upper part of the lever 2 with the teeth of the segment 19 due to the impact of body mass through the lever 2. In this case, the dog moves in the tunnel of covers 22, and the covers are connected by the hinge axis and screw 20. When the straightened legs stand on straight legs, additional levers 10 and 11 are combined with the main levers 1 and 2 and are fixed to them on the axis 15 due to the interaction of the latch 18 with the neck 17. When the stand of the rider is released, I release the stopper (dog) and disengage the axial hole of the hinged joint 7 with the axis 15. In this case, they are lifted on the socks, as a result of the action of their weight and spring force 21, the levers 2 with the dogs disengage from the teeth of the ratchet segment 19 and the joint 5 acquires full mobility. Simultaneously with the implementation of the squat, the swivel joint 7 is brought down with the help of hands, and a parallelogram structure is formed from levers 1, 2, 10 and 11. Squatting is carried out until the support elements stop in the ground. If you place your knees, you get the position of the rack "rider". The rigidity of the frame in the squat position of the rack "rider" is provided by moving the center of gravity to the heel. In this case, the stirrup located in the lower part of the levers 2 moves together with the lever 2 and the dog in the direction of the gear segment 19 until the dog is fixed.

Таким образом, в статическом положении масса тела человека поддерживается в тазобедренной области на опорном седле 4, расположенном на жестком каркасе, образованном рычагами 1 и 2, 10 и 11. При этом в стойке "всадника" полностью имитируется эффект сидения на табурете. Thus, in a static position, the body weight of the person is maintained in the hip region on the support saddle 4, located on a rigid frame formed by levers 1 and 2, 10 and 11. At the same time, the effect of sitting on a stool is completely imitated in the rider's stance.

Работа устройства в динамике отличается тем, что перемещение нижних конечностей человека обеспечивается путем перенесения центра тяжести на одну из опорных ног и освобождения за счет этого зубчатого зацепления храпового механизма шарнирного соединения 5. При этом собачка храпового механизма под действием пружины 21 отдаляется от зубчатого сегмента 19, перемещаясь в тоннеле крышек 22. В результате освобождается шарнирное соединение 5, расположенное в области коленного сустава неопорной ноги, т.е. могут взаимно перемещаться на оси шарнира рычаги 1 и 2, а значит и соответственно рычаги 10 и 11. В результате конечность человека приобретает в коленном суставе требуемую подвижность. В данном случае под действием усилия соответствующих мышц происходит естественное движение подъема, сгибания и последующего затем расправления в тазобедренном и коленном суставах, что характерно для выполнения шагового движения. Одновременно тело человека наклоняется вперед, центр тяжести смещается в переднюю часть стопы опорной ноги и соответственно происходит горизонтальное смещение (наклон) стопы относительно нижней части рычага 2. При этом масса тела и переносимого им груза по-прежнему поддерживается рычагами 1, 2, 10 и 11 опорной ноги, так как продолжается фиксация неподвижности шарнирного соединения 5 опорной конечности, а значит через седло 4 планки 3, ремни 9 и рычаги 1, 2, 10 и 11 опорной конечности тело по-прежнему остается в подвешенном состоянии. При дальнейшем перенесении центра тяжести на выдвигаемую вперед ногу происходит перемещение собачки рычага 2 в тоннеле крышек 22 и соответственно фиксируется неподвижность шарнирного соединения 5 теперь уже ставшей опорной конечности. В дальнейшем работа устройства не отличается от приведенной. The operation of the device in dynamics is characterized in that the movement of the lower extremities of a person is ensured by transferring the center of gravity to one of the supporting legs and releasing the ratchet mechanism of the articulated joint due to this gearing 5. In this case, the ratchet dog under the action of the spring 21 moves away from the gear segment 19, moving in the tunnel of covers 22. As a result, the hinge joint 5 located in the region of the knee joint of the support leg is released, i.e. levers 1 and 2 can move mutually on the hinge axis, and therefore levers 10 and 11, respectively. As a result, a person’s limb acquires the required mobility in the knee joint. In this case, under the action of the efforts of the corresponding muscles, a natural movement of lifting, flexion and subsequent subsequent expansion in the hip and knee joints occurs, which is typical for performing a step movement. At the same time, the human body leans forward, the center of gravity is shifted to the front of the foot of the supporting leg and, accordingly, the horizontal displacement (tilt) of the foot relative to the lower part of the lever 2 occurs. In this case, the mass of the body and the load carried by it is still supported by levers 1, 2, 10 and 11 of the supporting leg, as the fixation of the immobility of the hinge joint 5 of the supporting limb continues, which means that through the saddle 4 of the strap 3, belts 9 and levers 1, 2, 10 and 11 of the supporting limb, the body remains in suspension. With further transfer of the center of gravity to the leg extended forward, the lever dog 2 moves in the tunnel of covers 22 and, accordingly, the immobility of the articulated joint 5 is now fixed for the supporting limb. In the future, the operation of the device does not differ from the above.

При движении человека по пересеченной местности и в положении приседа работа устройства отличается тем, что опорная нога является согнутой в коленном суставе в момент восприятия конечностью массы тела и груза. В данном случае шарнирные соединения 5 опорной ноги стопорятся от перемещения в сторону дальнейшего сгибания и взаимного смещения рычагов 1 и 2, а значит и рычагов 10 и 11 собачкой рычагов 2 за счет наклона зубьев сегмента 19 и собачки, но остается возможность свободного расправления конечности в коленном суставе (в сторону совпадения продольных осей рычагов 1, 2, 10 и 11) опорной ноги. Тем самым мышцы ноги частично освобождаются от поддержания массы тела и груза в процессе шагового перемещения в том числе и "гусиным шагом", т.е. в режиме приседа. В последнем случае становится возможным выполнять многие сельскохозяйственные работы, например прополку в сидячем положении, при существенной экономии мышечных усилий, в том числе спины, так как отпадает необходимость в наклоне туловища. Шарнирное соединение 13 позволяет регулировать глубину приседания, так, фиксируя осевое расположение рычагов 10 и 11 в шарнирном соединении 7, мы сможем получить опору на рычаги 10 и 11 в положении полуприседа, так как роль шарнирного соединения 7 выполняет шарнирное соединение 13. Шарнирное соединение 13 выполняется по принципу рояльной петли и таких соединений на рычаге 11 и элементе 12 может быть несколько, что позволяет регулировать высоту фиксируемого приседа. When a person moves over rough terrain and in a squat position, the device is characterized in that the supporting leg is bent at the knee joint at the moment of perception by the limb of body weight and load. In this case, the articulated joints 5 of the supporting leg are blocked from moving towards further bending and mutual displacement of the levers 1 and 2, and hence of the levers 10 and 11, by the doggie of the levers 2 due to the inclination of the teeth of the segment 19 and the dog, but the limb remains free to straighten the joint (in the direction of coincidence of the longitudinal axes of the levers 1, 2, 10 and 11) of the supporting leg. Thus, the leg muscles are partially exempted from maintaining body weight and weight during the step-by-step movement, including the “goose step”, i.e. in squat mode. In the latter case, it becomes possible to perform many agricultural work, for example, weeding in a sitting position, with significant savings in muscle effort, including the back, since there is no need to tilt the body. The hinge 13 allows you to adjust the depth of the squat, so, fixing the axial location of the levers 10 and 11 in the hinge 7, we can get support on the levers 10 and 11 in the semi-squat position, as the hinge 7 performs the hinge 13. The hinge 13 is performed according to the principle of a piano loop and such connections, there can be several on the lever 11 and the element 12, which allows you to adjust the height of the fixed squat.

Таким образом предлагаемое техническое решение по сравнению с базовым позволяет создавать дополнительную опору для туловища при перемещении "гусиным шагом", без ограничения естественности шагового перемещения. Следовательно, достигается расширение области применения известного технического решения. Thus, the proposed technical solution in comparison with the base allows you to create additional support for the body when moving "goose pace", without limiting the naturalness of the step movement. Therefore, the expansion of the scope of the known technical solutions is achieved.

Claims

1. DEVICE FOR STEP-MOVING, containing two pairs of levers pairwise interconnected by means of hinge assemblies having locking mechanisms, each of which includes a segment with inclined teeth, a dog interacting with it and a device for controlling the dog and elements for attaching the levers to the foot, lower leg and the hip part, characterized in that, in order to expand the possibilities of use, it is equipped with two pairs of additional levers, pairwise interconnected by hinges, and supporting elements, When this pair of main and additional levers pivotally interconnected to form an articulated parallelogram in the operating position, and supporting elements are mounted on additional arms associated with the feet.

2. The device according to claim 1, characterized in that the supporting elements and associated additional levers in the transverse direction are made up of at least two parts connected together by the piano loops.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the articulated joints of the additional levers are equipped with means for fixing them in a fixed position.