Устройство для управления протезами нижних конечностей Советский патент 1988 года по МПК A61F2/62 

4:; 4::

оо

05 О5

1

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в проте- зостроении.

Цель изобретения - приближение ходьбы на протезе к естественной ходьбе человека.

На фиг. представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - характеристика функциональной взаимосвязи тазобедренных суставов.

Устройство для управления протезами нижних конечностей содержит протез 1 с тазобедренным шарниром 2, первый тактильный датчик 3, датчик 4 угла перемещения, блок 5 сравнения, блок 6 памяти, формирователь 7 сигнала, привод 8, второй датчик 9 угла перемещения, блок 10 дифференцирования, дещифратор 11, цифроанало- говый преобразователь 12, аналого-цифровой преобразователь 13, компаратор 14, второй тактильный датчик 15, модулятор 16, усилитель 17 мощности, переключатель 18 режима.

Процесс ходьбы с управляемым протезом обеспечивается использованием сигнала об угловом движении в неповрежденном тазобедренном суставе в соответствии с знакомериостью взаимосвязи суставов при нормальной ходьбе по моделируемой характеристике функциональной взаимосвязи (ФВС) в норме и в соответствии с темпом ходьбы инвалида. Сравнивая параметры характеристики ФВС в норме с реальными перемещения в щарнире, формируется сигнал рассогласования, используемый для управления приводом протеза.

Устройство работает следующим образом.

С началом ходьбы непрерывные сигналы с-второго датчика 9 угла перемещения тазобедренного сустава здоровой конечности поступают в аналого-цифровой преобразователь 13, где преобразуются в дискретные. Этот же сигнал поступает в блок 10 дифференцирования, предназначенный для определения знака угловой скорости, и в компаратор 14 для определения знака характеристик ФВС. В блоке 10 дифференцирования выделяется производная угловой скорости ф1. В компараторе 14, служащем для определения знака характеристики, формируется положительный или отрицательный сигнал в зависимости от значения фь Сигналы с тактильных датчиков 3 и 15 , з), а также с блока 10 дифференцирования (Xz) и компаратора 14 (Х) передаются в дещифратор 11, который может быть собран на логических элементах таким образом, что на его выходах в зависимости от входных сигналов появляются сигналы Х| и Кг в комбинациях согласно таблице.

Выходные сигналы с дешифратора 11 соответствуют участку моделируемой характеристики функциональной взаимосвязи в зависимости от сигналов датчиков 3, 15 и 16. Дискретный сигнал о величине угла ф: в суставе здоровой конечности с аналого-цифро- .вого преобразователя 13 в виде цифрового . кода, а также сигнал с дешифратора 11 об участке характеристики ФВС в виде двухразрядного кода поступают на входы блока 6 памяти, в котором смоделирована характеристика функциональной взаимосвязи в норме, выполненного в виде постоянного запоминающего устройства. Информация, заложенная в нем, считывается в виде сигQ нала цифрового кода. Далее сигнал после преобразования в цифроаналоговом преобразователе 12 в аналоговом виде передается в блок 5 сравнения, выполненный, например, в виде сумматора с инвертором, на второй вход которого поступает сигнал с

5 первого датчика 4 угла перемещения. Разностный непрерывный сигнал с блока 5 сравнения передается в модулятор 16, выполненный, например, в виде частотно-импульсного преобразователя. С выхода модулятора 16 импульсы, частота которых пропорциональна амплитуде входного сигнала, передаются через усилитель 17 мощности на привод 8 в виде исполнительного механизма. Привод 8 обеспечивает заданную скорость перемещения в тазобедренном щар5 нире 2 протеза 1 при ходьбе. В результате этого первый датчик 4 угла перемещения, установленный в тазобедренном щарнире 2, также приходит в движение и сигнал Ф2 об угловом перемещении тазобедренного щарнира 2 снова передается на вход бло0 ка 5 сравнения, на первый вход которого аналогично описанному поступает управляющий сигнал ф1 с блока 6 памяти.

В режимах, отличных от ходьбы (посадка, стояние и т. п.), в устройстве предус- 5 матривается подача сигналов через блок 5 сравнения на привод 8, приводящий щар- нир 2 протеза в крайнее открытое или крайнее закрытое состояние, например, с помощью переключателя 18 режима.

0

Формула изобретения

Устройство для управления протезами нижних конечнйстей, содержащее протез с тазобедренным щарниром, тактильный дат5 чик, датчик угла перемещения, соединенный с входом блока сравнения, блок памяти, формирователь сигнала и привод, отличающееся тем, что, с целью приближения ходьбы на протезе к естественной ходьбе человека, в него введены последовательно сое0 диненные второй датчик угла перемещения, блок дифференцирования и дешифратор, выходом подключенный к входу блока памяти, цифроаналоговый пр-зобразователь, входом подключенный к выходу блока памяти, а выходом - к блоку сравнения, аналого-цифровой преобразователь, и компаратор входами подключенные к первому датчику угла перемещения, а выходами соответственно к вторым входам блока памяти и дешифратора, второй тактильный датчик, подключенный к третьему входу дешифратора, четвертый вход которого подключен к первому тактильному датчику, а формирователь сигнала содержит последовательно соединенные

нения.

модулятор и усилитель мощности, выходом подключенный к входу привода, а вход модулятора подключен к выходу блока сравнения, переключатель режима, выходом подключенный к третьему входу блока срав

Устройство для управления протезами нижних конечностей относится к протезированию и протезостроению. Устройство со- держит протез 1 с тазобедренным шарниром 2, первый тактильный датчик 3, датчик 4 угла перемещения, блок 5 сравнения, блок 6. памяти, формирователь 7 сигнала, привод 8, второй датчик 9 угла перемещения, блок 10 дифференцирования, дешифратор II, цифро- аналоговый преобразователь 12, аналого- цифровой преобразователь 13, компаратор 14, второй тактильный датчик 15, модулятор 16, усилитель 17 мощности, переключатель 18 режима. Сущностью устройства является моделирование в блоке 6 памяти характеристики функциональной взаимосвязи суставов опорно-двигательного аппарата. С помощью датчика 9 угла сохранившегося сустава, сигнала о знаке угловой скорости, получаемого с блока 10 дифференцирования, сигнала о знаке моделируемой характеристики, получаемого с помощью компаратора 14, сигнала с дешифратора 11 для распознавания участков характеристики функциорнальной взаимосвязи в блоке 5 сравнения выделяется сигнал рассогласования по отношению к угловым перемещениям в тазобедренном шарнире 2. В результате осуществляется коррекция движения тазобедренного шарнира. 2 ил., 1 табл. $ (Л

к

а Ь