WO2015060751A1 - Голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона - Google Patents
Голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015060751A1 WO2015060751A1 PCT/RU2014/000798 RU2014000798W WO2015060751A1 WO 2015060751 A1 WO2015060751 A1 WO 2015060751A1 RU 2014000798 W RU2014000798 W RU 2014000798W WO 2015060751 A1 WO2015060751 A1 WO 2015060751A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- head
- exoskeleton
- finger
- eyes
- ankle
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
- A61H1/0266—Foot
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
- A61H2201/165—Wearable interfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
- A61H2201/1671—Movement of interface, i.e. force application means rotational
- A61H2201/1673—Multidimensional rotation
Definitions
- the invention relates to the field of medicine and prosthetics, namely to traumatology and orthopedics, and can also be used as ankle joints of exoskeletons used in tourism, sports and during rescue and army operations.
- This joint includes a hinge assembly containing three kinematic cylindrical pairs, which determines the large weight and overall dimensions of the joint and also degrades the ergonomic characteristics of exoskeleton as a whole.
- the technical result to which the present invention is directed is to improve the ergonomic characteristics of exoskeleton.
- a finger and a support leg mounted on the foot are introduced, the upper part of which is made in the form two eyes, and the hinge unit is made spherical and includes a barrel-shaped head with a spherical surface and a hole along the axis of the head for placing a finger, the housing connected to the tibia and installed between the spherical surface of the head and the body with
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the ability to rotate around three coordinate axes on the spherical surface of the head is a ball belt that is rigidly mounted on the inner surface of the housing, and the ball assembly is mounted on a support column by connecting the finger to the eye, the head is rigidly mounted to the finger, the finger is rigidly mounted in the eyes, and the axis of the eyes, the finger and heads coincide with the transverse axis of the human ankle joint.
- FIG. 1 shows a general view of the ankle articulation of exoskeleton
- FIG. 2 shows the design features of the hinge assembly.
- FIG. 1 and 2 are designated: 1 - ankle link; 2 - foot; 3 - hinge assembly; 4 - finger; 5 - support stand; 6 and 7 - the first and second eyes; 8 - barrel-shaped head with a spherical surface; 9 - hole for the placement of the finger 4; 10 - axis of the head 8; 11 - case; 12 - ball belt; 13 and 14 - axis of the eyes 6 and 7, respectively; 15 - axis of the finger.
- the ankle articulation of the ankle link 1 and the foot 2 of the exoskeleton contains a hinge unit 3 configured to provide relative rotation of the foot 2 and the ankle link 1 of the exoskeleton around the three coordinate axes.
- it contains a finger 4 and a support post 5 mounted on the foot 2, the upper part of which is made in the form of two eyes 6 and 7, and the hinge unit 3 is made spherical and includes a barrel-shaped head 8 with a spherical surface and a hole 9 along the axis 10 of the head 8 for placing the finger 4, the housing 11 connected to the tibia 1, and installed between the spherical surface of the head 8 and the housing 11 can rotate around three coordinate axes on the spherical surface of the head 8 ball belt 12, rigidly mounted on the inside the surface of the housing 11.
- the ball assembly 3 is mounted on the support post 5 by connecting the finger 4 - the eyes 6 and 7, the head 8 is rigidly mounted on the finger 4, the finger 4 is rigidly mounted in the eyes 6 and 7, and the axes 13 and 14, 15 and 10 eyes 6 and 7, finger 4 and, respectively, head 8, coincide with the transverse axis of the ankle joint of a person.
- the ankle articulation of the exoskeleton of the leg extremities should provide the ability to copy the movements of the exoskeleton in the ankle joint of the human user, then
Abstract
Изобретение относится к медицине и протезированию, а также может быть использовано в качестве голеностопных сочленений экзоскелетонов, используемых в туризме, спорте. Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является улучшение эргономических характеристик экзоскелетона. Голеностопное шарнирное сочленение голенного звена и стопы экзоскелетона, содержит шарнирный узел. Кроме того, оно содержит палец и смонтированную на стопе опорную стойку, верхняя часть которой выполнена в виде двух проушин, а шарнирный узел выполнен сферическим и включает бочкообразную головку со сферической поверхностью и отверстием по оси головки под размещение пальца, корпус, соединенный с голенным звеном, и, установленный между сферической поверхностью головки и корпусом с возможностью вращения вокруг трех осей координат по сферической поверхности головки шаровой пояс, жестко смонтированный на внутренней поверхности корпуса. Причем шаровой узел смонтирован на опорной стойке посредством соединения палец - проушины, головка жестко смонтирована на пальце, палец жестко смонтирован в проушинах, а оси проушин, пальца и, соответственно, головки, совпадают с поперечной осью голеностопного сустава человека.
Description
ГОЛЕНОСТОПНОЕ ШАРНИРНОЕ СОЧЛЕНЕНИЕ ЭКЗОСКЕЛЕТОНА
Изобретение относится к области медицины и протезирования, а именно к травматологии и ортопедии, а также может быть использована в качестве голеностопных сочленений экзоскелетонов, используемых в туризме, спорте и при проведении спасательных и армейских операций.
Известны голеностопные сочленения экзоскелетонов, содержащие шарнирные узлы, обеспечивающие относительное вращение стопы и голенного звена экзоскелетона вокруг двух осей координат (фиг. 18 и 19 в патенте США N° 8057410, опубл. 15.1 1 .2011 ).
Отсутствие возможности вращения вокруг третьей оси координат отрицательно сказывается на эргономических характеристиках экзоскелетона.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является голеностопное шарнирное сочленение голенного звена и стопы экзоскелетона, содержащее шарнирный узел, выполненный с возможностью обеспечения относительного вращения стопы и голенного звена экзоскелетона вокруг трех осей координат (патент РФ NQ 2362598 опубл. 27.07.2009).
Данное сочленение включает шарнирный узел, содержащий три кинематические цилиндрические пары, что обуславливает большой вес и габаритные размеры сочленения и также ухудшает эргономические характеристики экзоскелетона в целом.
Техническим результатом на достижение которого нправлено предлагаемое изобретение является улучшение эргономических характеристик экзоскелетона.
Для достижения указанной цели в известное голеностопное шарнирное сочленение голенного звена и стопы экзоскелетона, содержащее шарнирный узел, выполненный с возможностью обеспечения относительного вращения стопы и голенного звена экзоскелетона вокруг трех осей координат, введены палец и смонтированная на стопе опорная стойка, верхняя часть которой выполнена в виде двух проушин, а шарнирный узел выполнен сферическим и включает бочкообразную головку со сферической поверхностью и отверстием по оси головки под размещение пальца, корпус, соединенный с голенным звеном, и, установленный между сферической поверхностью головки и корпусом с
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
возможностью вращения вокруг трех осей координат по сферической поверхности головки шаровой пояс, жестко смонтированный на внутренней поверхности корпуса, причем шаровой узел смонтирован на опорной стойке посредством соединения палец - проушины, головка жестко смонтирована на пальце, палец жестко смонтирован в проушинах, а оси проушин, пальца и головки совпадают с поперечной осью голеностопного сустава человека.
На фиг. 1 приведен общий вид голеностопного шарнирного сочленения экзоскелетона, а на фиг. 2 показаны конструктивные особенности шарнирного узла.
На фиг. 1 и 2 обозначены: 1 - голенное звено; 2 - стопа; 3 - шарнирный узел; 4 - палец; 5 - опорная стойка; 6 и 7 - первая и вторая проушины; 8 - бочкообразная головка со сферической поверхностью; 9 - отверстие под размещение пальца 4; 10 - ось головки 8; 11 - корпус; 12 - шаровой пояс; 13 и 14 - оси проушин 6 и 7 соответственно; 15 - ось пальца.
Голеностопное шарнирное сочленение голенного звена 1 и стопы 2 экзоскелетона, содержит шарнирный узел 3, выполненный с возможностью обеспечения относительного вращения стопы 2 и голенного звена 1 экзоскелетона вокруг трех осей координат. Кроме того, оно содержит палец 4 и смонтированную на стопе 2 опорную стойку 5, верхняя часть которой выполнена в виде двух проушин 6 и 7, а шарнирный узел 3 выполнен сферическим и включает бочкообразную головку 8 со сферической поверхностью и отверстием 9 по оси 10 головки 8 под размещение пальца 4, корпус 11 , соединенный с голенным звеном 1 , и, установленный между сферической поверхностью головки 8 и корпусом 11 с возможностью вращения вокруг трех осей координат по сферической поверхности головки 8 шаровой пояс 12, жестко смонтированный на внутренней поверхности корпуса 11. Причем шаровой узел 3 смонтирован на опорной стойке 5 посредством соединения палец 4 - проушины 6 и 7, головка 8 жестко смонтирована на пальце 4, палец 4 жестко смонтирован в проушинах 6 и 7, а оси 13 и 14, 15 и 10 проушин 6 и 7, пальца 4 и, соответственно, головки 8, совпадают с поперечной осью голеностопного сустава человека.
В процессе работы голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона ножных конечностей должно обеспечивать возможность копирования звеньями экзоскелетона движений в голеностопном суставе человека - пользователя, то
2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
есть в данном случае возможность относительного вращения стопы 2 и голенного звена 1 вокруг трех осей координат. Для этого ступня человека с помощью элементов крепления (на фиг. 1 и 2 не показаны) жестко фиксируется относительно стопы 2, а голень человека с помощью элементов крепления (на фиг. 1 и 2 также не показаны) жестко фиксируется относительно голенного звена 1 экзоскелетона.
В результате этого, а также благодаря выполнению шарнирного узла 3 сферическим, обеспечивается возможность вращения сферических поверхностей головки 8 и шарового пояса 12 относительно друг друга, то есть вокруг вертикальной оси в поперечной плоскости, вокруг сагиттальной оси во фронтальной плоскости и вокруг поперечной оси в сагиттальной плоскости голеностопного сустава человека при одновременном обеспечении малых габаритов и массы, а также компактности соединения, что и отличает его от известных.
Тем самым достигается заявленный технический результат - улучшение эргономических характеристик экзоскелетона по сравнению с прототипом.
Проведенные авторами патентные исследования показали, что аналогов приведенным существенным отличиям нет.
з
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Claims
Формула изобретения
Голеностопное шарниное сочленение голенного звена и стопы экзоскелетона, содержащее шарнирный узел, выполненный с возможностью обеспечения относительного вращения стопы и голенного звена экзоскелетона вокруг трех осей координат, отличающееся тем, что в него введены палец и смонтированная на стопе опорная стойка, верхняя часть которой выполнена в виде двух проушин, а шарнирный узел выполнен сферическим и включает бочкообразную головку со сферической поверхностью и отверстием по оси головки под размещение пальца, корпус, соединенный с голенным звеном, и, установленный между сферической поверхностью головки и корпусом с возможностью вращения вокруг трех осей координат по сферической поверхности головки шаровой пояс, жестко смонтированный на внутренней поверхности корпуса, причем шаровой узел смонтирован на опорной стойке посредством соединения палец - проушины, головка жестко смонтирована на пальце, палец жестко смонтирован в проушинах, а оси проушин, пальца и головки совпадают с поперечной осью голеностопного сустава человека.
4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146833 | 2013-10-21 | ||
| RU2013146833 | 2013-10-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015060751A1 true WO2015060751A1 (ru) | 2015-04-30 |
Family
ID=52993229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2014/000798 WO2015060751A1 (ru) | 2013-10-21 | 2014-10-22 | Голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015060751A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687573C2 (ru) * | 2017-10-31 | 2019-05-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" | Голеностопное звено ортеза или экзоскелета |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1593652A1 (ru) * | 1987-12-17 | 1990-09-23 | Ф.А.Ткач | Голеностопный узел по Ф.А.Ткачу |
| US5571212A (en) * | 1995-01-10 | 1996-11-05 | M+Ind (Model & Instrument Development Corporation | Prosthetic ankle joint for pivotally connecting a residual limb to a prosthetic foot |
| US20060270951A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device and control program for walking assist apparatus |
| US20080156363A1 (en) * | 2005-05-27 | 2008-07-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Walking Assisting Device |
-
2014
- 2014-10-22 WO PCT/RU2014/000798 patent/WO2015060751A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1593652A1 (ru) * | 1987-12-17 | 1990-09-23 | Ф.А.Ткач | Голеностопный узел по Ф.А.Ткачу |
| US5571212A (en) * | 1995-01-10 | 1996-11-05 | M+Ind (Model & Instrument Development Corporation | Prosthetic ankle joint for pivotally connecting a residual limb to a prosthetic foot |
| US20060270951A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device and control program for walking assist apparatus |
| US20080156363A1 (en) * | 2005-05-27 | 2008-07-03 | Honda Motor Co., Ltd. | Walking Assisting Device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687573C2 (ru) * | 2017-10-31 | 2019-05-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзоатлет" | Голеностопное звено ортеза или экзоскелета |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107411939B (zh) | 一种单侧下肢残疾人士专用助力康复机器人 | |
| KR101740881B1 (ko) | 움직임 개선과 중력보상을 위한 상지 외골격 로봇 | |
| CN102940542B (zh) | 一种具有四个被动自由度的假肢踝关节 | |
| WO2007113949A1 (ja) | 人形玩具 | |
| KR101363834B1 (ko) | 족관절 보조장치 | |
| RU2017101339A (ru) | Экзоскелет и способ его использования | |
| KR102109878B1 (ko) | 걷기 또는 달리기 중 부하를 운반할 수 있게 하는 외골격 구조물용 연결 장치 | |
| KR101573858B1 (ko) | 고관절 장치 및 이를 포함하는 착용형 로봇 | |
| JP5908983B2 (ja) | 下肢用外骨格 | |
| RU156507U1 (ru) | Экзоскелет нижних конечностей | |
| CN106714740A (zh) | 腿矫形器和矫形器 | |
| CN107928994B (zh) | 一种三被动自由度外骨骼踝关节机构 | |
| US20230329891A1 (en) | Ankle joint device with a foot support featuring adjustable initial angle | |
| JP2021506610A (ja) | 外骨格構造体 | |
| WO2016056309A1 (ja) | 人形玩具の肩関節構造及び人形玩具 | |
| CA2905267C (en) | Rehabilitation apparatus with mechanical linkage | |
| Haguenauer et al. | Vertical jumping reorganization with aging: a kinematic comparison between young and elderly men | |
| CN113305812A (zh) | 仿生下肢外骨骼构型及其人机耦合步态轨迹优化方法 | |
| JP6883712B2 (ja) | 外骨格構造 | |
| Vashista et al. | Experimental studies on the human gait using a tethered pelvic assist device (T-PAD) | |
| WO2015060751A1 (ru) | Голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона | |
| RU143189U1 (ru) | Голеностопное шарнирное сочленение экзоскелетона | |
| CN108214457A (zh) | 一种用于下肢外骨骼的躯干被动省力装置 | |
| KR101589679B1 (ko) | 허리 관절 장치 및 이를 포함하는 착용형 로봇 | |
| Shamaei et al. | Effects of exoskeletal stiffness in parallel with the knee on the motion of the human body center of mass during walking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14856469 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 17/10/2016) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14856469 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |