RU217935U1

RU217935U1 - Passive exoskeleton

Info

Publication number: RU217935U1
Application number: RU2022125192U
Authority: RU
Inventors: Максим Сергеевич Скоков; Юрий Сергеевич Потанин; Антон Сергеевич Бирюков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзо Солюшенс"
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-04-25

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, облегчающим перемещение грузов при помощи ручного труда и предназначенным для усиления физических возможностей человека, может быть использована в быту и на производстве.The utility model relates to devices that facilitate the movement of goods using manual labor and are designed to enhance the physical capabilities of a person, can be used in everyday life and in production.

Технический результат заявленной полезной модели - обеспечение комфортного использовании экзоскелета при активных наклонах человека в сторону и перекладывании груза за счет снижения нагрузки на плечи и мышцы спины.The technical result of the claimed utility model is to ensure comfortable use of the exoskeleton when a person actively tilts to the side and shifts the load by reducing the load on the shoulders and back muscles.

Технический результат достигается тем, что в известном пассивном экзоскелете, представляющем собой корсет, соединяющий грудную и пояснично-крестцовую опоры, опоры для бедер, опорную пластину спины, расположенную между грудной и пояснично-крестцовой опорами, регуляторы размера для регулировки корсета под анатомические особенности человека, два эластомера, которые соединены с опорными пластинами для бедер через нижние концы. Преднатяжение регулируется нижними стропами с фастексами. Верхними стропами регулируют эластомеры под анатомические особенности человека - пользователя. Таким образом, пассивный экзоскелет помогает поднимать, переносить, удерживать тяжелые предметы, снимая нагрузку со спины и рук. 5 ил.The technical result is achieved by the fact that in the known passive exoskeleton, which is a corset connecting the thoracic and lumbosacral supports, hip supports, the back support plate located between the thoracic and lumbosacral supports, size regulators for adjusting the corset to the anatomical features of a person, two elastomers that are connected to the thigh support plates through the lower ends. The pretension is adjusted by the lower fastex straps. The upper straps adjust the elastomers to the anatomical features of the person - the user. Thus, the passive exoskeleton helps to lift, carry, hold heavy objects, relieving the load from the back and arms. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам, облегчающим перемещение грузов при помощи ручного труда и предназначенным для усиления физических возможностей человека, может быть использована в быту и на производстве, например, при проведении погрузочно-разгрузочных работ, а также для транспортировки тяжелых грузов.The utility model relates to devices that facilitate the movement of goods using manual labor and are designed to enhance the physical capabilities of a person, can be used at home and in production, for example, when carrying out loading and unloading operations, as well as for transporting heavy loads.

Экзоскелет - специально разработанная внешняя конструкция, которая способна принять на себя чрезмерную нагрузку при выполнении тяжелых работ, сделать человека более сильным и выносливым, а также помочь ему сохранить здоровье опорно-двигательного аппарата.The exoskeleton is a specially designed external structure that is able to take on excessive load when performing heavy work, make a person stronger and more resilient, and also help him maintain the health of the musculoskeletal system.

Он открывает для работников и работодателей новые возможности и повышает производительность и эффективность труда.It opens up new opportunities for workers and employers and increases productivity and efficiency.

Промышленные экзоскелеты снижают нагрузку на человека, что увеличивает силу, выносливость и значительно уменьшает риск получения производственных травм и развития заболеваний опорно-двигательной системы. Устройства этого типа помогают людям переносить, поднимать и удерживать тяжелые грузы, снимают нагрузку с мышц при длительной однообразной работе. В отдельную группу выделяют экзоскелеты для грузчиков. Их используют при погрузочно-разгрузочных и других работах, например, складских. В зависимости от типа такие конструкции помогают грузчикам поднимать вес до девяноста килограмм.Industrial exoskeletons reduce the load on a person, which increases strength, endurance and significantly reduces the risk of industrial injuries and the development of diseases of the musculoskeletal system. Devices of this type help people carry, lift and hold heavy loads, relieve muscle strain during long monotonous work. In a separate group, exoskeletons for loaders are distinguished. They are used in loading and unloading and other works, for example, warehouse. Depending on the type, such structures help loaders lift weights up to ninety kilograms.

Большинство решений предшествующего уровня техники состоит из экзоскелетов с механическим приводом, которые, хотя и являются полезными при определенных обстоятельствах, могут оказаться неэффективными из-за избыточного веса, стоимости, зависимости от источника питания, а также отсутствия эргономичной мобильности для пользователя.Most prior art solutions consist of powered exoskeletons which, while useful under certain circumstances, may be ineffective due to excess weight, cost, dependence on power supply, and lack of ergonomic mobility for the user.

Известен пассивный экзоскелет (RU, №198841, опубл. 30.07.2020), включающий корсет, соединяющий грудную и поясничную опоры, опору для бедер, опорную пластину, расположенную между грудной и поясничной опорами и выполненную с расширением до упора с осью правой и левой лопатки, пояс с застежкой, соединенный с поясничной опорой, нагрудные регулирующие стропы, два эластомера, выполненные Х-образно на спине и соединенные с задней частью опор для бедер. Между эластомерами и нагрудными регулирующими стропами установлены стропы, один конец каждой из которых жестко закреплен соответственно в правом и левом углах верхней части опорной пластины, а другой конец через блок, установленный в верхней части эластомеров, соединен с нагрудными регулирующими стропами, также установлены наплечные и нагрудные регуляторы размера, а с внутренней стороны корсета в области опорной пластины установлены подушки из мягкого перфорированного материала, кроме того, опорная пластина выполнена перфорированной с U-образным изгибом в области поясничной опоры, причем, нижняя часть опорной пластины выходит за плоскость спины.A passive exoskeleton is known (RU, No. 198841, publ. 07/30/2020), including a corset connecting the chest and lumbar supports, a hip support, a support plate located between the chest and lumbar supports and made with expansion until it stops with the axis of the right and left scapula , buckled waistband connected to the lumbar support, chest adjustment straps, two elastomers in an X shape on the back and connected to the back of the hip supports. Between the elastomers and chest straps there are straps, one end of each of which is rigidly fixed, respectively, in the right and left corners of the upper part of the base plate, and the other end is connected to the chest straps through a block installed in the upper part of the elastomers, shoulder straps and chest straps are also installed. size regulators, and on the inner side of the corset in the area of the base plate there are pillows made of soft perforated material, in addition, the base plate is perforated with a U-shaped bend in the area of the lumbar support, and the lower part of the base plate extends beyond the plane of the back.

Недостаток данной конструкции заключается в ограничении движения тела при наклонах в сторону и перекладывании груза, отсутствие комфорта при ее использовании.The disadvantage of this design is to limit the movement of the body when tilting to the side and shifting the load, the lack of comfort when using it.

Известен также пассивный экзоскелет (RU, 212301, A61H3/00, публ.14.07.2022), выполненный как поддерживающий грудопоясничный корсет. Принцип работы предлагаемого пассивного экзоскелета основан на свойствах эластомеров накапливать потенциальную энергию при их растяжении при изгибе во время наклона человека с грузом и без груза и возврате кинетической энергии при подъеме. Наличие эластомеров, выполненных V-образно, обеспечивает плавность при разгибании человека и дополнительное усилие, не ограничивает движения тела при активных наклонах в сторону и перекладывании грузов.A passive exoskeleton is also known (RU, 212301, A61H3/00, publ. 07/14/2022), made as a supporting thoracolumbar corset. The principle of operation of the proposed passive exoskeleton is based on the properties of elastomers to accumulate potential energy when they are stretched when bending while a person is tilted with and without load and the return of kinetic energy during lifting. The presence of elastomers made in a V-shape ensures smoothness during extension of a person and additional effort, does not restrict body movement during active tilting to the side and shifting loads.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту по совокупности признаков является пассивный экзоскелет (RU, 211198, A61H3/00, опубл.25.05.2022), выполненный как поддерживающий грудо-поясничный корсет. Принцип работы предлагаемого пассивного экзоскелета основан на свойствах эластомеров накапливать потенциальную энергию при их растяжении при изгибе во время наклона человека с грузом и без груза и возврате кинетической энергии при подъеме. Наличие эластомеров, соединенных верхними частями соответственно с правой и левой нагрудными регулирующими стропами, обеспечивает плавность при разгибании человека и дополнительное усилие, не ограничивает движения тела при активных наклонах в сторону и перекладывании грузов.The closest technical solution to the claimed object in terms of the totality of features is a passive exoskeleton (RU, 211198, A61H3/00, publ. 05/25/2022), made as a supporting thoraco-lumbar corset. The principle of operation of the proposed passive exoskeleton is based on the properties of elastomers to accumulate potential energy when they are stretched when bending while a person is tilted with and without load and the return of kinetic energy during lifting. The presence of elastomers, connected by the upper parts, respectively, with the right and left chest regulatory straps, provides smoothness when unbending a person and additional effort, does not restrict body movement during active tilting to the side and shifting loads.

Но и у данной конструкции недостаточная разгрузка плечевого пояса спины и значительное компрессионное воздействие на позвоночник при работе с активными наклонами;But this design also has insufficient unloading of the shoulder girdle of the back and a significant compression effect on the spine when working with active inclinations;

Целью и задачей создания полезной модели является охрана труда и здоровья людей, занятых 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.The purpose and objective of creating a utility model is the protection of labor and health of people involved in lifting and carrying heavy loads or equipment in hazardous and "harmful" working conditions and situations where the use of additional mechanization and external energy sources is difficult or impossible.

Технический результат достигается тем, что в известном пассивном экзоскелете, представляющем собой корсет, соединяющий грудную и пояснично-крестцовую опоры, опоры для бедер, опорную пластину спины, расположенную между грудной и пояснично-крестцовой опорами, регуляторы размера для регулировки корсета под анатомические особенности человека, два эластомера, которые соединены с опорными пластинами для бедер через нижние концы. Преднатяжение эластомеров регулируется нижними стропами с фастексами. Верхними стропами регулируют эластомеры под анатомические особенности человека - пользователя.The technical result is achieved by the fact that in the known passive exoskeleton, which is a corset connecting the thoracic and lumbosacral supports, hip supports, the back support plate located between the thoracic and lumbosacral supports, size regulators for adjusting the corset to the anatomical features of a person, two elastomers that are connected to the thigh support plates through the lower ends. The pretension of the elastomers is adjusted by the lower fastex straps. The upper straps adjust the elastomers to the anatomical features of the person - the user.

При этом, опоры для бедер закрепляются на пользователе на середине бедра. Данный тип опоры меньше сковывает шаг при ходьбе. Такие опоры для бедер комплектуются подтяжками, которые не позволяют опорам спадать при ходьбе, когда эластомеры находятся в расслабленном состоянии.In this case, the thigh supports are fixed on the user in the middle of the thigh. This type of support constrains the step less when walking. These hip supports are equipped with braces that do not allow the supports to fall off when walking when the elastomers are in a relaxed state.

Кроме того, опорная пластина спины выполнена с прорезями. Дело в том, что при наклоне человека, его позвоночник выпирает и жестко соприкасается с опорной пластиной спины экзоскелета, вызывая болевые ощущения. Так прорези снижают, или даже позволяют избежать болевых ощущений, обеспечивая удобство эксплуатации экзоскелета.In addition, the back support plate is provided with slots. The fact is that when a person leans, his spine bulges out and comes into rigid contact with the support plate of the back of the exoskeleton, causing pain. So the slots reduce, or even allow you to avoid pain, providing ease of use of the exoskeleton.

В результате предложенной конструкции, нагрузка на плечи не передается и ограничивается пояснично-крестцовой пластиной, что снижает компрессию позвоночника.As a result of the proposed design, the load on the shoulders is not transferred and is limited to the lumbosacral plate, which reduces the compression of the spine.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен вид сзади;The essence of the utility model is illustrated by the drawings, where in Fig. 1 - shows a rear view;

на фиг. 2 - изображен вид спереди;in fig. 2 - front view;

на фиг. 3 - принцип заявляемого технического решения;in fig. 3 - the principle of the proposed technical solution;

на фиг. 4 - изображен вид на верхние регулировочные стропы;in fig. 4 - shows a view of the upper adjustment straps;

на фиг. 5 - изображен вид на грудную опору, гдеin fig. 5 - shows a view of the chest support, where

1 - грудная опора;1 - chest support;

2 - пояснично-крестцовая опора;2 - lumbosacral support;

3 - опоры для бедер;3 - supports for the hips;

4 - опорная пластина спины с прорезями;4 - back support plate with slots;

5 - верхняя регулировочная стропа;5 - upper adjustment strap;

6 - нижняя регулировочная стропа;6 - lower adjustment strap;

7 - эластомеры;7 - elastomers;

8 - нижний регулирующий фастекс;8 - lower regulating fastex;

9 - нагрудная регулировочная стропа;9 - chest adjustment strap;

10 - нагрудная регулирующая пряжка;10 - chest adjusting buckle;

11 - стропы Молли.11 - slings Molly.

Пассивный экзоскелет представляет собой корсет, соединяющий грудную опору 1 и пояснично-крестцовую опору 2, опоры для бедер 3, опорную пластину спины 4 с прорезями в области позвоночника, расположенную между грудной и пояснично-крестцовой опорами, верхние регулировочные стропы 5, нижние регулировочные стропы 6, два эластомера 7, расположенные на спине и соединенные с задней частью опор для бедер.The passive exoskeleton is a corset that connects the thoracic support 1 and the lumbosacral support 2, the hip supports 3, the back support plate 4 with slots in the spine, located between the thoracic and lumbosacral supports, the upper adjustment straps 5, the lower adjustment straps 6 , two elastomers 7 located on the back and connected to the back of the thigh supports.

Используется предлагаемый пассивный экзоскелет следующим образом.The proposed passive exoskeleton is used as follows.

Одевают корсет, включающий опорную пластину спины 4 с прорезями в области позвоночника с пояснично-крестцовой 2 опорами. Нижние части эластомеров 7 посредством нижних строп 6 и нижних регулирующих фастексов 8 соединяют соответственно с серединой задней части опор для бедер 3.A corset is worn, including a support plate of the back 4 with slots in the region of the spine with 2 lumbosacral supports. The lower parts of the elastomers 7 are connected by means of the lower straps 6 and the lower regulating fastexes 8, respectively, to the middle of the back of the thigh supports 3.

Затем производят регулировку корсета под анатомические особенности человека с помощью размерных регуляторов: полнота груди - с помощью нагрудной регулировочной стропы 9 и нагрудных регулирующих пряжек 10; высота расположения груди - с помощью строп Молли 11.Then the corset is adjusted to the anatomical features of a person using dimensional regulators: chest fullness - using a chest adjustment strap 9 and chest adjustment buckles 10; chest height - with Molly slings 11.

После экипировки пассивного экзоскелета следует отрегулировать преднатяжение системы эластомеров 7 под параметры поднимаемого груза с помощью нижних строп 6. При наклоне человека эластомеры 7, накапливают энергию, которая используется в дальнейшем при разгибании корпуса человека.After equipping the passive exoskeleton, the pretensioning of the elastomer system 7 should be adjusted to the parameters of the load being lifted using the lower straps 6. When the person tilts, the elastomers 7 accumulate energy, which is used later when the human body is extended.

Предлагаемая конструкция пассивного экзоскелета обеспечивает оптимальный уровень компенсирующих усилий, возникающих при работе с активными наклонами в сторону и перекладывании груза. Часть энергии, накопленной в эластомерах, используется для компенсации усилий человека при разгибании.The proposed design of the passive exoskeleton provides the optimal level of compensating forces that occur when working with active tilts to the side and shifting the load. Part of the energy stored in the elastomers is used to compensate for the human effort during extension.

Конструктивная особенность нагрудных регулирующих строп, соединенных с опорной пластиной спины посредством строп Молли, позволяет грудной опоре вращаться относительно пояснично-крестцовой, что улучшает удобство при эксплуатации (боковые наклоны и скручивание торса).The design feature of the chest adjustment straps, connected to the back support plate via Molly straps, allows the chest support to rotate relative to the lumbosacral support, which improves ease of use (lateral tilts and twisting of the torso).

В предлагаемой конструкции минимальное количество свисающих элементов крепления, что положительно сказывается на безопасности и упрощает конструкцию изделия.The proposed design has a minimum number of hanging fastening elements, which has a positive effect on safety and simplifies the design of the product.

Таким образом, пассивный экзоскелет помогает поднимать, переносить, удерживать тяжелые предметы, снимая нагрузку со спины и рук:Thus, a passive exoskeleton helps to lift, carry, hold heavy objects, relieving the load from the back and arms:

1. Увеличивает выносливость и сокращает травматизм;1. Increases endurance and reduces injuries;

2. Снижает давление на позвоночник;2. Reduces pressure on the spine;

3. Увеличивает рабочую силу.3. Increases labor force.

Реализация полезной модели позволяет решить поставленные авторами задачи.The implementation of the utility model allows us to solve the problems set by the authors.

Claims

Passive exoskeleton, which is a corset connecting the thoracic and lumbosacral supports, hip supports, back support plate located between the thoracic and lumbosacral supports, adjustment straps, two elastomers located on the back support plate and connected to the back of the supports for thighs, characterized in that the elastomers are connected to the support plates for the thighs through the lower ends, and the back support plate is made with slots in the spine, while the pretension of the elastomers is made with the possibility of adjusting the lower slings with fastexes, and the upper slings are made with the possibility of adjusting the elastomers under anatomical features of the human user.