RU2653820C2 - Система управления биоэлектрическим протезом - Google Patents
Система управления биоэлектрическим протезом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653820C2 RU2653820C2 RU2016120448A RU2016120448A RU2653820C2 RU 2653820 C2 RU2653820 C2 RU 2653820C2 RU 2016120448 A RU2016120448 A RU 2016120448A RU 2016120448 A RU2016120448 A RU 2016120448A RU 2653820 C2 RU2653820 C2 RU 2653820C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activators
- control system
- sensor
- base
- actuator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2/72—Bioelectric control, e.g. myoelectric
Abstract
Изобретение относится к медицине. Система управления биоэлектрическим протезом содержит искусственную электромеханическую кисть, электроды, блок управления перемещениями пальцев искусственной кисти, датчик давления, преобразователь силы сжатия, вибратор и блок временного ограничения работы вибратора, а также датчик угловых перемещений (например, в виде потенциометра), укрепленный на оси шарнира первого пальца. В систему управления введено устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти и система управления его подвижными активаторами. Устройство позиционного очувствления выполнено в виде модуля, содержащего основание с продольными пазами, в которые вставлены с возможностью продольного перемещения контактные элементы двух активаторов, кинематически посредством ходовых гаек соединенных с шарнирно закрепленным на основании ходовым винтом, один конец которого имеет правую, а второй левую резьбу. Контактные элементы активаторов выполнены подпружиненными, а ходовой винт кинематически, например, посредством зубчатой передачи соединен с микроэлектроприводом, неподвижно закрепленным на основании. Один из активаторов соединен с подвижным звеном закрепленного на основании датчика перемещения активаторов, например, выполненного в виде потенциометра поступательного типа. В канале управления микроэлектроприводом активаторов датчик угловых перемещений первого пальца и датчик перемещения активаторов, представляющий собой датчик обратной связи, соединен со входом сумматора, на выходе которого подключены первый и второй импульсные преобразователи, соединенные с усилителем мощности, выход которого подключен к электроприводу перемещения активаторов. Изобретение обеспечивает повышение удобства инвалида-оператора при выполнении целенаправленных действий по самообслуживанию путем повышения естественности управления и точности управляющих действий благодаря введению устройства позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти и системы управления его подвижными активаторами. 2 ил.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.
Известна «Система управления биоэлектрическими протезами верхних конечностей» по патенту РФ №278023 А1, МПК A61F 2/72, содержащая искусственную кисть, усилитель биопотенциалов, усилитель мощности, датчик давления, размещенный в одном из пальцев искусственной кисти, вибратор и блок ограничения времени подачи информации, выполненный в виде электронного реле времени.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет информировать инвалида-оператора о позиционном положении пальцев кисти.
Этот недостаток частично устранен в «Системе управления биоэлектрическими протезами» по патенту РФ №243142 А1, МПК A61F 2/72, содержащей искусственную кисть, блок управления перемещениями пальцев искусственной кисти, датчик давления, преобразователь силы сжатия и первый вибратор, датчик угловых перемещений (например, в виде потенциометра), укрепленный на оси шарнира первого пальца, преобразователь положения пальцев и второй вибратор, а также блок ограничения времени подачи информации.
Недостатком данного устройства является то, что информация о положении или начале перемещения пальцев передается точечно в форме вибрационных сигналов одним вибродатчиком и не может дать инвалиду-оператору представления о взаимном позиционном расположении пальцев кисти относительно друг друга, в том числе, например, при действии за препятствием.
Эта система является наиболее близкой по функциональной и технической сущности и выбрана авторами в качестве прототипа.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение удобства инвалида-оператора при выполнении целенаправленных действий по самообслуживанию путем повышения естественности управления и точности управляющих действий благодаря введению устройства позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти и системы управления его подвижными активаторами.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в систему управления биоэлектрическим протезом, содержащую искусственную электромеханическую кисть, электроды, блок управления перемещениями пальцев искусственной кисти, датчик давления, преобразователь силы сжатия, вибратор и блок временного ограниченичения работы вибратора, а также датчик угловых перемещений (например, в виде потенциометра), укрепленный на оси шарнира первого пальца, предлагается ввести устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти и систему управления его подвижными активаторами. При этом устройство позиционного очувствления предлагается выполнить в виде модуля, содержащего основание с продольными пазами, в которые вставлены с возможностью продольного перемещения контактные элементы двух активаторов, кинематически посредством ходовых гаек соединенных с шарнирно закрепленным на основании ходовым винтом, один конец которого имеет правую, а второй левую резьбу, причем контактные элементы активаторов выполнить подпружиненными, а ходовой винт кинематически, например, посредством зубчатой передачи соединить с микроэлектроприводом, неподвижно закрепленным на основании, при этом один из активаторов соединить с подвижным звеном закрепленного на основании датчика перемещения активаторов, например, выполненного в виде потенциометра поступательного типа. Причем в канале управления микроэлектроприводом активаторов предлагается датчик угловых перемещений первого пальца и датчик перемещения активаторов, представляющий собой датчик обратной связи, соединить со входом сумматора, на выходе которого подключить первый и второй импульсные преобразователи, соединенные с усилителем мощности, выход которого подключить к электроприводу перемещения активаторов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема системы управления биоэлектрическим протезом, а на фиг. 2 представлена кинематическая схема модуля устройства позиционного очувствления.
Система управления биоэлектрическим протезом содержит электроды (токосъемники) 1 и 2, встроенные в приемную гильзу 3 и соединенные с электронным блоком 4 управления перемещением пальцев искусственной кисти 5, содержащей электропривод 6 пальцев, с которым соединен электронный блок 4, датчик давления 7, расположенный в первом пальце 8 искусственной кисти, соединенный с преобразователем 9 силы сжатия, который соединен с вибратором 10, при этом блок управления 4 соединен с блоком 11 временного ограничения работы вибратора, подключенного к преобразователю 9 силы сжатия. Кроме того, система управления содержит датчик 12 угла поворота первого пальца и модуль позиционного очувствления 13, в состав которого входят микроэлектропривод 14 и датчик 15 перемещения активаторов, при этом в канале управления микроэлектроприводом 14 датчики 12 и 15 подключены к сумматору 16, соединенному с первым и вторым импульсными преобразователи 17 и 18, подключенными к усилителю мощности 19, который соединен с микроэлектроприводом 14. При этом модуль позиционного очувствления содержит основание 20 с продольными пазами, в которые вставлены с возможностью продольного перемещения и соприкасающиеся с поверхностью кожи оператора-инвалида контактные элементы 21, 22 двух активаторов 23, 24, кинематически посредством ходовых гаек соединенных с шарнирно закрепленным на основании ходовым винтом 25, один конец которого имеет правую, а второй левую резьбу, причем контактные элементы активаторов выполнены подпружиненными, а ходовой винт кинематически, например, посредством зубчатой передачи 26 соединен с микроэлектроприводом 14, неподвижно закрепленным на основании 20. При этом один из активаторов, например, 23 присоединен к подвижному звену закрепленного на основании датчика 15 перемещения активаторов, выполненного, например, в виде потенциометра поступательного типа.
Система управления биоэлектрическим протезом работает следующим образом.
В исходном состоянии пальцы искусственной кисти 4 сомкнуты. При подаче сигнала от электродов 1 на электронный блок управления 4 управления перемещением пальцев искусственной кисти 5 электропривод 6 пальцев приводит пальцы кисти в движение на раскрытие, а при подаче сигнала от электродов 2 выполняется смыкание пальцев. В процессе касания первым пальцем 8 захватываемого объекта срабатывает датчик давления 7, который через преобразователь 9 силы сжатия включает вибратор 10, информирующий инвалида-оператора о касании или захвате объекта пальцами кисти. При этом блок 11 ограничивает время работы вибратора с целью исключить утомление инвалида-оператора при постоянном включении вибратора.
В процессе движения пальцев кисти датчик 12 угла поворота первого пальца регистрирует позиционное положение пальцев кисти. Этот сигнал направляется на сумматор 16 канала управления микроэлектроприводом 14 модуля позиционного очувствления 13, одновременно на сумматор направляется сигнал от датчика 15 перемещения активаторов, являющегося датчиком отрицательной обратной связи в канале управления микроэлектроприводом 14 модуля позиционного очувствления 13. Далее от сумматора 16 разность сигналов поступает на импульсные преобразователи 17 и 18, а затем на усилитель мощности 19, подключенный к микроэлектроприводу 14, который вращает в ту или другую сторону ходовой винт 25, с одной стороны которого нарезана правая, а с другой левая резьба. Вращение винта приводит в поступательное движение активаторы 23, 24, которые кинематически соединены с ним посредством ходовых гаек. Перемещение активаторов происходит синхронно с движением пальцев искусственной кисти. Инвалид-оператор ощущает встречное или разнонаправленное движение контактных элементов, благодаря чему в системе управления реализуется позиционная обратная связь.
Таким образом, предлагаемая система управления биоэлектрическим протезом с модулем устройства позиционного очувствления позволяет инвалиду-оператору в естественном режиме получить информацию о положении пальцев кисти, о начале движения, окончании движения и процессе самого движения, в том числе, например, при действии за препятствием.
Положительный эффект заявляемого изобретения заключается в следующем: обеспечивается удобство пользования протезом при самообслуживании, повышается точность координации позиционного положения пальцев и дозирования усилия, благодаря чему сокращается время выполнения рабочих операций при выполнении целенаправленных действий. При этом модуль позиционного очувствления может быть установлен не только на культе, но и на других сегментах конечностей и частях тела.
Claims (1)
- Система управления биоэлектрическим протезом, содержащая искусственную электромеханическую кисть, электроды, блок управления перемещениями пальцев искусственной кисти, датчик давления, преобразователь силы сжатия, вибратор и блок временного ограничения работы вибратора, а также датчик угловых перемещений (например, в виде потенциометра), укрепленный на оси шарнира первого пальца, отличающаяся тем, что в систему управления введено устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти и система управления его подвижными активаторами, при этом устройство позиционного очувствления выполнено в виде модуля, содержащего основание с продольными пазами в которые вставлены с возможностью продольного перемещения контактные элементы двух активаторов кинематически посредством ходовых гаек соединенных с шарнирно закрепленным на основании ходовым винтом, один конец которого имеет правую, а второй левую резьбу, причем контактные элементы активаторов выполнены подпружиненными, а ходовой винт кинематически, например, посредством зубчатой передачи соединен с микроэлектроприводом, неподвижно закрепленным на основании, при этом один из активаторов соединен с подвижным звеном закрепленного на основании датчика перемещения активаторов, например, выполненного в виде потенциометра поступательного типа, причем в канале управления микроэлектроприводом активаторов датчик угловых перемещений первого пальца и датчик перемещения активаторов, представляющий собой датчик обратной связи, соединен со входом сумматора, на выходе которого подключены первый и второй импульсные преобразователи, соединенные с усилителем мощности, выход которого подключен к электроприводу перемещения активаторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120448A RU2653820C2 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Система управления биоэлектрическим протезом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120448A RU2653820C2 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Система управления биоэлектрическим протезом |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016120448A RU2016120448A (ru) | 2017-11-28 |
RU2653820C2 true RU2653820C2 (ru) | 2018-05-14 |
Family
ID=60581101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120448A RU2653820C2 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Система управления биоэлектрическим протезом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2653820C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192741U1 (ru) * | 2019-04-02 | 2019-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Миолимб" (ООО "Миолимб") | Двухканальное устройство тактильного воздействия |
RU2702304C1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-10-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "ФНЦРИ им. Альбрехта Минтруда России") | Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти |
RU193501U1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-10-30 | Раиса Юрьевна Будко | Устройство замещения утраченных функций человека с использованием обратной связи |
RU2712306C1 (ru) * | 2019-03-12 | 2020-01-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "ФНЦРИ им. Альбрехта Минтруда России") | Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти |
RU213759U1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Миолимб" (ООО "Миолимб") | Двухканальное устройство тактильного воздействия |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU243142A1 (ru) * | А. Ю. Шнейдер , С. Соловьев | Система управления биоэлектрическими протезами | ||
SU1438766A1 (ru) * | 1986-04-09 | 1988-11-23 | Украинский Научно-Исследовательский Институт Протезирования,Протезостроения,Экспертизы И Восстановления Трудоспособности Инвалидов | Искусственна кисть |
US20070021841A1 (en) * | 2005-03-24 | 2007-01-25 | Bloorview Kids Rehab, A Corporation Registered Under The Ontario Corporations Act | Joint for prosthesis |
RU2427349C1 (ru) * | 2010-02-16 | 2011-08-27 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ФГУ "СПбНЦЭР им. Альбрехта Росздрава") | Многофункциональный активный протез руки |
US20150351939A1 (en) * | 2007-02-06 | 2015-12-10 | Deka Products Limited Partnership | System for control of a prosthetic device |
CN204909745U (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-30 | 沈阳工业大学 | 带有高精度小型化拉线控制系统的智能肌电假肢手 |
-
2016
- 2016-05-25 RU RU2016120448A patent/RU2653820C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU243142A1 (ru) * | А. Ю. Шнейдер , С. Соловьев | Система управления биоэлектрическими протезами | ||
SU278023A1 (ru) * | А. Ю. Шнейдер, Д. М. Иоффе, Е. П. Пол Л. С. Соловьев Е. А. Широкова | Система управлеиия биоэлектрическими протезами верхних конечиостей | ||
SU1438766A1 (ru) * | 1986-04-09 | 1988-11-23 | Украинский Научно-Исследовательский Институт Протезирования,Протезостроения,Экспертизы И Восстановления Трудоспособности Инвалидов | Искусственна кисть |
US20070021841A1 (en) * | 2005-03-24 | 2007-01-25 | Bloorview Kids Rehab, A Corporation Registered Under The Ontario Corporations Act | Joint for prosthesis |
US20150351939A1 (en) * | 2007-02-06 | 2015-12-10 | Deka Products Limited Partnership | System for control of a prosthetic device |
RU2427349C1 (ru) * | 2010-02-16 | 2011-08-27 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ФГУ "СПбНЦЭР им. Альбрехта Росздрава") | Многофункциональный активный протез руки |
CN204909745U (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-30 | 沈阳工业大学 | 带有高精度小型化拉线控制系统的智能肌电假肢手 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702304C1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-10-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "ФНЦРИ им. Альбрехта Минтруда России") | Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти |
RU193501U1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-10-30 | Раиса Юрьевна Будко | Устройство замещения утраченных функций человека с использованием обратной связи |
RU2712306C1 (ru) * | 2019-03-12 | 2020-01-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА" МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "ФНЦРИ им. Альбрехта Минтруда России") | Устройство позиционного очувствления подвижности пальцев искусственной кисти |
RU192741U1 (ru) * | 2019-04-02 | 2019-09-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Миолимб" (ООО "Миолимб") | Двухканальное устройство тактильного воздействия |
RU213759U1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Миолимб" (ООО "Миолимб") | Двухканальное устройство тактильного воздействия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016120448A (ru) | 2017-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2653820C2 (ru) | Система управления биоэлектрическим протезом | |
Wege et al. | Development and control of a hand exoskeleton for rehabilitation of hand injuries | |
JP5841451B2 (ja) | 手術器具およびその制御方法 | |
Wege et al. | Mechanical design and motion control of a hand exoskeleton for rehabilitation | |
Yang et al. | A novel motion-coupling design for a jointless tendon-driven finger exoskeleton for rehabilitation | |
Pylatiuk et al. | Design of a flexible fluidic actuation system for a hybrid elbow orthosis | |
ES2558024B1 (es) | Dispositivo robótico modular y auto-adaptativo para la rehabilitación de la mano y procedimiento de uso | |
CN1961848B (zh) | 基于气动肌肉的柔性外骨骼肘关节 | |
CN200984250Y (zh) | 一种基于气动肌肉的柔性外骨骼肘关节 | |
Burns et al. | Towards a wearable hand exoskeleton with embedded synergies | |
KR101565512B1 (ko) | 신체의 움직임을 재현하는 동력형 외골격 장치 | |
Li et al. | Design and research of lower limb walking-assisted exoskeleton robot | |
Torres Quezada et al. | Robotic training system for upper limb rehabilitation | |
Decker et al. | A hand exoskeleton device for robot assisted sensory-motor training after stroke | |
Mouri et al. | Telerehabilitation for fingers and wrist using a hand rehabilitation support system and robot hand | |
Yu et al. | Development of rehabilitation device for hemiplegic fingers by finger-expansion facilitation exercise with stretch reflex | |
Togo et al. | Semi-automated control system for reaching movements in EMG shoulder disarticulation prosthesis based on mixed reality device | |
Bouri et al. | Handreha”: a new hand and wrist haptic device for hemiplegic children | |
Troncossi et al. | Feasibility study of a hand exoskeleton for rehabilitation of post-stroke patients | |
Chay et al. | Upper extremity robotics exoskeleton: Application, structure and actuation | |
Wang et al. | Data glove control of robot hand with force telepresence | |
Lee et al. | Biomimetic hand exotendon device (BiomHED) for functional hand rehabilitation in stroke | |
Olenšek et al. | The effect of haptic interaction between balance assessment robot and pelvis on muscle activation of leg muscles | |
Sayapin | Principles of the design of an adaptive mobile spatial rehabilitation manipulator robot based on an octahedral dodecapod | |
Copaci et al. | Shoulder exoskeleton for rehabilitation actuated with shape memory alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180526 |