SU759099A1 - Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs - Google Patents
Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs Download PDFInfo
- Publication number
- SU759099A1 SU759099A1 SU782580714A SU2580714A SU759099A1 SU 759099 A1 SU759099 A1 SU 759099A1 SU 782580714 A SU782580714 A SU 782580714A SU 2580714 A SU2580714 A SU 2580714A SU 759099 A1 SU759099 A1 SU 759099A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- limb
- support
- patient
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к экзоскелетонам, обеспечивающим передвижение больных, потерявших естественную способность перемещения.The invention relates to medical equipment, namely to exoskeleton, providing movement of patients who have lost their natural ability to move.
Известно устройство координации движений конечностей экзоскелетона, содержащее блоки управления движением конечностей, блок синхронизации, датчики рецепции опоры [1].A device for coordinating the movements of limbs of exoskeleton containing control units for limb movement, synchronization unit, support reception sensors [1].
Известны две категории больных: первые используют при передвижении почти одновре- )0 менный перенос’ конечностей, а вторые — поочередный. Причем и те и другие больные должны иметь возможность самостоятельно, а не по заданной программе, задавать момент отрыва конечностей и переход их в фазу переноса. J5 There are two categories of patients: the first is used when traveling at the same almost) 0 menny transfer 'extremities, and the second - alternate. Moreover, those and other patients should be able to independently, and not according to a given program, set the moment of separation of the limbs and their transition to the phase of transfer. J5
Такое условие выполнимо, если обеспечить больному возможность, перестраивать координацию движений конечностей за счет перевода конечностей в фазу переноса по сигналу датчи- jq ка рецепции опоры, после того как вес тела больного переносится на другую конечность. Кроме того, необходимо обеспечить возможность перестроения режима при переходе от поочеред2 ной походки к походке с одновременным переносом конечностей.This condition is feasible if the patient is given the opportunity to rearrange the coordination of limb movements by transferring the limbs to the phase of transfer by the signal of the support reception sensor jq after the patient’s body weight is transferred to another limb. In addition, it is necessary to ensure the possibility of rebuilding the regime during the transition from a alternate gait to a gait with simultaneous transfer of limbs.
Однако известное устройство обеспечивает координацию движений конечностей за счет жесткой, неперестраиваемой программы, осущест вляемой блоком синхронизации. Оно не позволяет больному непосредственно вмешиваться в процесс движения и перестраивать координацию движений конечностей.However, the known device provides coordination of limb movements due to the rigid, non-tunable program implemented by the synchronization unit. It does not allow the patient to directly intervene in the process of movement and to rearrange the coordination of movements of the limbs.
Цель изобретения — обеспечение возможности перестроения координации движения конечностей.The purpose of the invention is the ability to rebuild coordination of limb movement.
Указанная цель достигается тем, что устройство содержит переключатель режима походки, а блок синхронизации выполнен в виде двух схем, каждая из которых содержит логическую схему НЕ, триггер и логическую схему И, причем выход одного из датчиков рецепций опоры соединен со входом ”0” триггера и входом логической схемы НЕ, выход которой соединен как с одним из двух входов переключателя режима походки, так и со входом м1«того же триггера, выход которого соединен с одним из входов логической схемы И, вто рой вход которой соединен с одним из выходов переключателя режима походки, а выход с соответствующим блоком управления движе нием конечности.This goal is achieved by the fact that the device contains a gait mode switch, and the synchronization unit is made in the form of two circuits, each of which contains a logic circuit NOT, a trigger and logic circuit AND, the output of one of the sensors of the reception receptacles connected to the input “trigger” 0 and the input of the logic circuit NOT, the output of which is connected both to one of the two inputs of the gait mode switch, and to the input m 1 ″ of the same trigger, the output of which is connected to one of the inputs of the logic circuit And, the second input of which is connected to one of the output o gait mode switch, and the output with the corresponding control unit for limb movement.
На чертеже изображена структурная схема устройства координации движений конечностей экзоскелетона.The drawing shows a structural diagram of a device for coordinating exoskeleton limb movements.
Устройство содержит два датчика 1 и 2 рецепции опоры, выход датчика 1 соединен со входом логической схемы 3 НЕ и входом ”0” триггера 4. Выход датчика 2 соединен со входом логической схемы 5 НЕ и входом ”0” триггера 6. Выход схемы 3 соединен со входом”1’’триггера 4 и со входом ”а” переключателя 7 режима походки, а выход схемы 5 соединен со входом ”1” триггера 6 и со входом ”б” переключателя 7. Первый вход логической схемы 8 И соединен с выходом ”0” триггера 4, второй вход - с выходом ”в” переключателя 7, а выход - с блоком 9 управления первой конечностью. Первый вход логической схемы 10 И соединен с выходом ”0” триггера 6, второй вход - с выходом ”г” переключателя 7, а выход - с блоком 11 управления второй конечностью.The device contains two sensors 1 and 2 of the reception of the support, the output of sensor 1 is connected to the input of the logic circuit 3 NOT and the input ”0” of the trigger 4. The output of the sensor 2 is connected to the input of the logic circuit 5 NOT and the input ”0” of the trigger 6. The output of circuit 3 is connected with the input ”1” of the trigger 4 and the input ”a” of the switch 7 of the gait mode, and the output of circuit 5 is connected to the input ”1” of the trigger 6 and the input ”b” of the switch 7. The first input of the logic circuit 8 is connected to the output ” 0 ”trigger 4, the second input with the output” in ”of the switch 7, and the output with the control unit 9 of the first limb Strongly. The first input of the logic circuit 10 AND is connected to the output “0” of trigger 6, the second input is connected to the output “g” of switch 7, and the output is connected to the second limb control unit 11.
Причем две схемы, каждая из которых содержит логическую схему НЕ, триггер и логическую схему И, составляют блок синхронизации.Moreover, two circuits, each of which contains a logical circuit NOT, a trigger and a logical circuit AND, make up the synchronization block.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Блок управления каждой конечностью обеспечивает движение в двух фазах: переноса и опоры. При движении в фазе опоры больной, опираясь на костыли, наклоняет туловище вперед, перемещая свой центр тяжести. При этом по сигналам блока 9 (11) коленный шарнир конечности экзоскелетона запирается, что обеспечивает опороспособность, а шарнир стопы отпирается. При движении в фазе переноса, которую больной сам не в состоянии обеспечить, сигнал с блока 9 (И) подается на тазобедренный шарнир экзоскелетона, обеспечивая сгибание бедра, и на шарнир стопы, поднимая ее передний край. При этом также происходит сгибание в коленном шарнире за счет сил инерции. Таким образом экзоскелетон осуществляет фазу переноса соединенной с ним ноги больного.The control unit of each limb provides movement in two phases: transfer and support. When moving in the phase of support, the patient, leaning on crutches, tilts the body forward, moving its center of gravity. In this case, according to the signals of block 9 (11), the knee joint of the exoskeleton limb is locked, which ensures supportability, and the foot joint is unlocked. When moving in the transfer phase, which the patient himself is not able to provide, the signal from block 9 (I) is fed to the hip joint of exoskeleton, providing hip flexion, and to the foot hinge, raising its front edge. In this case, bending in the knee joint also occurs due to inertia forces. Thus, exoskeleton carries out the phase of transfer of the patient’s legs connected to it.
Блоки управления движениями конечностей могут быть реализованы и на других принципах, но так, чтобы для больного была обеспечена возможность управлять переходом от фазы опоры к фазе переноса. Причем сигнал ”0” на входах этих блоков означает движение в фазе переноса, а сигнал ”1” — в опоре.The limb motion control blocks can be implemented on other principles, but in such a way that the patient is provided with the opportunity to control the transition from the support phase to the transfer phase. Moreover, the signal “0” at the inputs of these blocks means movement in the transfer phase, and the signal “1” - in the support.
Координация движений конечностей экзоскелетона заключается в следующем. Предположим, что больной выбирает поочередный режим работы конечностей. Для этого переключатель 7 ставится в положение, при котором его вход ”а” соединен с выходом ”г”, а вход ”б” - с выходом ”в”. Пусть в на чальный момент времени происходит движение на двух опорных конечностях так, что одна расположена впереди, а другая сзади. При этом датчики 1 и 2 рецепции опоры включены, и с них сигналы ”0” поступают на входы схем 3 и 5, с выхода которых сигналы ”1” поступают на единичные входы триггеров 4 и 6, с выходов которых сигналы ”1” поступают на первые входы логических схем 8 и 10. На вторые входы этих схем поступают также сигналы ”1” с выходов ”в” и ”г” переключателя 7, связанных соответственно с входами ”б” и ”а”. Поэтому на выходах схем 8 и 10 появляются сигналы ”1”, и блоки 9, 11 управления конечностями обеспечивают движение в фазе опоры.The coordination of exoskeleton limb movements is as follows. Suppose that the patient chooses the alternate mode of operation of the limbs. To do this, switch 7 is placed in a position in which its input “a” is connected to the output “g”, and the input “b” is connected to the output “c”. Suppose that at the initial moment of time there is movement on two supporting limbs so that one is located in front and the other behind. In this case, the sensors 1 and 2 of the reception of the support are turned on, and from them the signals “0” are fed to the inputs of circuits 3 and 5, from the output of which the signals “1” are fed to the single inputs of the triggers 4 and 6, from the outputs of which the signals “1” are fed to the first inputs of logic circuits 8 and 10. The second inputs of these circuits also receive signals “1” from the outputs “c” and “g” of switch 7, connected respectively to inputs “b” and “a”. Therefore, the signals “1” appear at the outputs of circuits 8 and 10, and the limb control units 9, 11 provide movement in the support phase.
В процессе движения в этой фазе больной переносит вес на переднюю ногу, освобождая заднюю. При этом, например, датчик 1 задней конечности не включен, и с него поступает сигнал ”1” на нулевой вход триггера 4 и далее сигнал ”0” - на первый вход схемы 8. Так как датчик другой конечности включен, то с выхода схемы 5 поступает сигнал ”1” на второй вход схемы 8. Таким образом, на выходе схемы 8 формируется сигнал ”0” и'блок управления этой конечности переводит ее в фазу переноса. В конце переноса конечность становится на опору и ее датчик включается, обеспечивая ее переход в фазу опоры. В дальнейшем больной переносит вес на эту ногу и цикл повторяется.In the process of movement in this phase, the patient transfers weight to the front leg, freeing the back. In this case, for example, the sensor 1 of the hind limb is not turned on, and the signal “1” is sent to the zero input of trigger 4 and then the signal “0” is sent to the first input of circuit 8. Since the sensor of the other limb is turned on, from the output of circuit 5 the signal "1" is supplied to the second input of circuit 8. Thus, the signal "0" is formed at the output of circuit 8 and the control unit of this limb transfers it to the transfer phase. At the end of the transfer, the limb becomes on the support and its sensor is turned on, ensuring its transition to the phase of the support. In the future, the patient transfers weight to this leg and the cycle repeats.
Если же больной в результате ошибки или под воздействием возмущения отрывает заднюю ногу от поверхности до того, как переносимая достигает опоры, то с выхода своей схемы И сигнал все равно остается равным единице и конечность не переходит в фазу переноса до тех.пор, пока переносимая конечность ие достиг нет опоры.If the patient, as a result of an error or under the influence of indignation, tears off the hind leg from the surface before the transferable reaches support, then from the output of its AND circuit the signal still remains equal to unity and the limb does not go into the transfer phase until the technical limb, until the transferred limb he reached no support.
Если больной выбирает режим одновременного переноса конечностей, то переключатель 7 ставится в положение, при котором входы и выходы переключателя разрываются и режим работы каждой конечности становится зависимым лишь от сигналов своего датчика рецепции опоры. Тогда, перенося вес на костыли, больной с помощью аппарата одновременно переносит обе конечности.If the patient chooses the mode of simultaneous limb transfer, then switch 7 is placed in a position in which the inputs and outputs of the switch are broken and the operation mode of each limb becomes dependent only on the signals of its support reception sensor. Then, transferring weight to crutches, the patient with the help of the apparatus simultaneously transfers both limbs.
Таким образом, устройство позволяет в первом режиме в любой момент времени осуществлять перенос конечности при условии, что другая находится в фазе опоры, а во втором режиме переносить обе конечности одновременно и в любой момент времени. Это позволяет больному оперативно вмешиваться в процесс управления движением экзоскелетона и пере5 страивать координацию движений конечностей потребным ему образом.Thus, the device allows in the first mode at any time to carry out the limb transfer, provided that the other is in the support phase, and in the second mode to transfer both limbs simultaneously and at any time. This allows the patient to quickly intervene in the process of controlling the movement of exoskeleton and to re-coordinate the movements of the limbs in the way he needs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782580714A SU759099A1 (en) | 1978-02-17 | 1978-02-17 | Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782580714A SU759099A1 (en) | 1978-02-17 | 1978-02-17 | Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU759099A1 true SU759099A1 (en) | 1980-08-30 |
Family
ID=20749332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782580714A SU759099A1 (en) | 1978-02-17 | 1978-02-17 | Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU759099A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562761C2 (en) * | 2009-05-05 | 2015-09-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | System and method of controlling exoskeleton configured to capture object of interest |
RU2739278C2 (en) * | 2019-02-07 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Волжский электромеханический завод" | Method for four-support movement of child exoskeleton |
-
1978
- 1978-02-17 SU SU782580714A patent/SU759099A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562761C2 (en) * | 2009-05-05 | 2015-09-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | System and method of controlling exoskeleton configured to capture object of interest |
RU2739278C2 (en) * | 2019-02-07 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Волжский электромеханический завод" | Method for four-support movement of child exoskeleton |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014073199A (en) | Walking support device and walking support program | |
CN106074073B (en) | A kind of control system and rehabilitation training strategy of lower limb rehabilitation robot | |
Yasukawa | Upper extremity casting: adjunct treatment for a child with cerebral palsy hemiplegia | |
FR2506604A1 (en) | EXTERNAL VERTICAL AND MARKET STATION APPARATUS FOR DISABLED MOTORS OF THE LOWER LIMBS | |
Hasegawa et al. | Cooperative walk control of paraplegia patient and assistive system | |
SU759099A1 (en) | Apparatus for coordinating motions of exoskeleton limbs | |
Chiang et al. | Anthropomorphic design of the human-like walking robot | |
JP5200920B2 (en) | Walking assist device | |
Kagawa et al. | Gait pattern generation for a power-assist device of paraplegic gait | |
KR20180083825A (en) | Rehabilitation robot of legs, boarding and driving method thereof | |
CN113181009B (en) | Novel self-balancing ectoskeleton robot | |
Kobetic et al. | Development of a hybrid gait orthosis: a case report | |
JPS58163364A (en) | Power accessory for lower limb disabled person | |
JP2005205001A (en) | Foot step-out assisting mechanism, movement aid including the mechanism, and movement aid with saddle | |
CN105769206B (en) | A kind of gait phase method of discrimination based on upper and lower extremities movable information | |
US20220354730A1 (en) | Exoskeleton comprising a plurality of autonomously operable modules | |
CN110142742A (en) | A kind of wearable intelligent ectoskeleton auxiliary stand | |
Lindbeck et al. | Biomechanical analysis of two patient handling tasks | |
CN114642573A (en) | Exoskeleton for rehabilitation | |
US3553738A (en) | Electromechanical prosthetic devices for the control of movements in handicapped individuals | |
CN210020211U (en) | Wearable exoskeleton robot for lower limb auxiliary exercise rehabilitation | |
CN108543268A (en) | Movement synchronization system and method based on the rehabilitation of treadmill training lower limb robot | |
JPH09253145A (en) | Walk auxiliary apparatus | |
Davis et al. | Joint moments: evaluation of ground reaction, inertial and segmental weight effects | |
Dunai | Active lower limb exoskeleton for walking and stand up |