Устройство для управления многофункциональным протезом Советский патент 1989 года по МПК A61F2/72 

11475652

Изобретение относится к протезированию и протезостроению и может быть использовано в многофункциональных протезах верхних конечностей.

Цель изобретения - обеспечение управления многофункциональным протезом на короткую культю и вычленение плеча.

точника питания 7, выполненного, например, в виде батареи аккумуляторов. Редуктор 13 связан с контактным блоком 16, выполненным в виде отдельных контактньгх элементов 17, например на текстолите в виде вертикальных полос фольги, каждая из которых свазана с соответствующим каскадом 18 из блока

Изобретение относится к медицине, к протезированию и протезостроению. Устройство содержит блок 1 переключения исполнительных механизмов с контактным блоком 16, связанным с блоком 21 коммутации, блок 2 управления исполнительными механизмами и информационный блок 31. За счет выполнения блока 1 переключения в виде двухконтактного выключателя 3, связанного с электроприводом 12 через блок 4 реверса, и блока 2 управления исполнительного механизма в виде второго двухконтактного выключателя 3, соединенного через второй блок 4 реверса с исполнительными механизмами, и элементов связи блоков между собой, а также схемного решения блока 4 реверса устройство позволяет механизировать процесс выбора и исключить ошибки при подключении исполнительного механизма к системе управления, что повышает надежность подключения и эффективность управления протезом. 9 ил.

На фиг.1 приведена блок-схема уст- ю релейных ключей 19, нагрузкой которойства; на фиг.2 - схема мостового усилителя мощности; на фиг.З - вариант выполнения контактного блока; на фиг.4 - вариант схемы формирователя импульса определенной длительности; 15 на фиг.З - вариант схемы генератора звуковой частоты; на фиг.6 и, 7 - варианты выполнения схемы блока реверса шагового двигателя; на фиг.8 и 9 - варианты выполнения схемы блока ре,- 20 верса на реле.

Устройство (фиг.1) содержит блок I переключения исполнительных механизмов и блок 2 управления ими.Входные каскады блоков 1 и 2 вы- 25 полнены аналогично и включают двухконтактный выключатель 3 на три положения и схему реверса 4.

Схема реверса 4 содержит первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5,, первый 30 вход кото рого через времязадающую RC-цепочку 6 соединен с первым контактом выключателя 3, замыкающий контакт которого соединен с + шиной источника питания 7, второй элемент „ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента 5, а второй вход через делитель 9 связан со вторым контактом выключателя 3. Выходы элементов 5 и д() 8 соответственно подключены к R и S- входам RS-триггера 10, S-вход триггера связан при этом со вторым входом первого элемента 5, а выход триггера

рых являются реле 20 из блока 21 коммутации, контактами 20 которых в блоке 2 управления подключаются соответствующие исполнительные механизмы 22 из блока 23 исполнительных механизмов. Контактные элементы 17 блока 16 связаны также со входами элемента ИЛИ 24.

Выход элемента ИЛИ 24 связан со входом формирователя 25 длительности импульса, выполненного, например, на элементах ИЛИ-НЕ (фиг.4). Выход формирователя 25 подключен к генератору 26 звуковой частоты, выполненному в виде ждущего мультивибратора, например, на микросхемах И-НЕ (фиг.5), нагрузкой которого являются малогабаритный телефонный капсуль 27, например от слухового аппарата, установленный в гильзе надплечья.

Шина питания генератора 26 соединена со вторым контактом выключателя 3 блока 1.

В блоке 2 управления исполнительными механизмами усилитель мощности 11 из схемы реверса 4 первым своим выходом связан с общим приводом всех коммутирующих элементов реле посредством которых отдельные исполнительные механизмы 22 блока 23, выполненные в виде электроприводов:

1(схвата-раскрытия пальцев кисти),

2(ротации кисти), 3 (сгибания-разгибания кисти), 4 (сгибания-разгиба50

10 подключен ко входу усилителя мощ- .$ ния локтя), 5 (отведения-приведения ности 11 (фиг.2). При этом в блоке 1 локтя), 6 (сгибания-разгибания плеча), 7 (отведения-приведения плеча), последовательно подключаются к уси- телю мощности 11 блока 2, второй выход усилителя мощности 11 соединен с общим проводом исполнительных механизмов 22 блока 23.

Выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и 8 блока 2 подключены соответственно к первому и второму входам эледукторе 13 которого закреплена непод- мента ИЛИ 28, выход которого связан вижно изолирующая планка 14 (фиг.З), , со входом ключевого релейного каска- на которой установлен подпружиненный да 29, нагрузкой которого является контакт 15, связанный с + шиной ис- реле 30, коммутирующий элемент котопереключения исполнительных механизмов + -шина питания усилителя мощности 11, выполненного, например, по мостовой схеме, соединена с первым контактом выключателя 3.

Блок реверса 4 блока 1 переключения исполнительных механизмов соединен с электроприводом с маломощным малогабаритным двигателем 12, на ре55

рых являются реле 20 из блока 21 коммутации, контактами 20 которых в блоке 2 управления подключаются соответствующие исполнительные механизмы 22 из блока 23 исполнительных механизмов. Контактные элементы 17 блока 16 связаны также со входами элемента ИЛИ 24.

Выход элемента ИЛИ 24 связан со входом формирователя 25 длительности импульса, выполненного, например, на элементах ИЛИ-НЕ (фиг.4). Выход формирователя 25 подключен к генератору 26 звуковой частоты, выполненному в виде ждущего мультивибратора, например, на микросхемах И-НЕ (фиг.5), нагрузкой которого являются малогабаритный телефонный капсуль 27, например от слухового аппарата, установленный в гильзе надплечья.

Шина питания генератора 26 соединена со вторым контактом выключателя 3 блока 1.

В блоке 2 управления исполнительными механизмами усилитель мощности 11 из схемы реверса 4 первым своим выходом связан с общим приводом всех коммутирующих элементов реле 20 посредством которых отдельные исполнительные механизмы 22 блока 23, выполненные в виде электроприводов:

1(схвата-раскрытия пальцев кисти),

2(ротации кисти), 3 (сгибания-разгибания кисти), 4 (сгибания-разгиба

рого соединяет + шину источника питания 7 с + шинами питания всех релейных ключевых каскадов 18 блока 19

Усилители мощности (фиг.2) построены на транзисторах 32-37 по традиционной схеме.

Элемент 24 ИЛИ, формирователь 25, генератор 26 (фиг.5) звуковой частоты и телефонный капсуль 27 образуют информационный блок 31. Телефонный капсуль 27 подключен к генератору 26 через транзисторный каскад на транзисторах 38 и 39 (фиг,5).

Двухконтактные выключатели 3 (бло ка 1 и блока 2) установлены на теле инвалида по его выбору в любом удобном для управления месте, например, на гильзе плеча или надплечья, под здоровой конечностью, в межлопаточ- ной области спины, на груди, или даже на животе при управлении тягой.

В качестве маломощного малогабаритного двигателя блока 1 переключения, движением редуктора которого осуществляется выбор требуемого исполнительного механизма, может быть использован маломощный шаговый реверсивный двигатель, в этом случае схемы реверса могут быть выполнены, как показано на фиг. 6 и 7, а контактный блок 16 может быть значительно упрощен.

Схема реверса в блоке 1 может быт выполнена на двух реле по схемам, показанным на фиг. 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда кон- такты выключателей 3 блоков 1 и 2 (фиг.1) находятся в разомкнутом состоянии, на первых входах элементов ИСКЛЮЧАЮ1ГЕЕ ИЛИ 5 и 8 - О потенциал, на вторых входах элементов 8 - О потенциал, следовательно, на выходах элементов 8 - также сигнал, который, поступая на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, блока 1 и блока 2, устанавливает на их выходах О потенциал. RS-триггеры 10 обоих блоков сохраняют при этом прежнее состояние, усилитель мощности 11 блока 1 отключен от источника питания 7, а в усилителе мощности 11 блока 2 разомкнута диагональ, так как контактные элементы 20 блока 21 разомкнуты. Таким образом электропривод двигателя 12 блока 1 и электро

0

г -

5

5

0

приводы 22 блока 23 не работают, редукторы двигателей неподвижны.

При воздействии на выключатель 3 блока 1 (слабым нажатием сохранившейся культи или другого органа, либо слабым натяжением тяги) срабатывает первый контакт выключателя 3 и на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и 8 схемы реверса 4 поступает 1 сигнал. На втором входе элемента 8 сохраняется О, тогда на выходе этого элемента устанавливается 1 потенциал, который, поступая на второй вход элемента 5, устанавливает его в О состояние. Таким образом, на Р входе RS-триггера 10 блока 1 - О, на S-входе - , триггер устанавливается в 1 состояние, которому соответствует работа диагонали моста на транзисторах 34-36 усилителя 11 мощности (фиг.2), что вызывает движение редуктора 13 двигателя 12 в направлении исходного состояния. Напряжение питания на генератор 26 звуковой частоты при этом не подано и звуковая индикация отсутствует.

При более сильном воздействии на выключатель 3 блока 1 (либо,более сильном натяжении соот.етствующей тяги) срабатывает второй контакт выключателя 3, подавая напряжение питания на генератор 26 и 1 сигнал -.на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 схемы реверса 4 блока 1. Состояние элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 изменяется с 1 на О. На выходе элемента

5 появляется

, таким образом, на

Q с

0

5

R-вход триггера 10 поступает 1 сигнал, на S-вход - О сигнал. Триггер 10 устанавливается в О состояние, которому соответствует работа транзисторов 32, 33, 37 диагонали моста - усилителя 11, что впзывает движение редуктора 13 в противоположном направлении. Редуктор 13 перемещает планку 14 (фиг.2) с контактом 15, передавая поочередно + потенциал источника питания 7 к контактным элементам 17 контактного блока 16. Образующиеся при этом импульсы положительной полярности через элемент ПЛИ 24 поступают на вход формирователя 25, который по переднему фронту входного сигнала формирует импульс положительной полярности строго определенной длительности. Этот импульс поступает на вход генератора 26, определяя длительность звукового

51475652

сигнала. В телефонном капсуле 27 слышен звуковой сигнал или сигналы, количество которых соответствует числу пройденных редуктором 13 контактных элементов 17. Например, при выборе электропривода сгибания-разгибания локтя, инвалид, услышав четвертый звуковой сигнал, должен прекратить воздействие на выключатель 3 блока при этом редуктор 13 остановится на четвертом контактном элементе 17 и через контакт 15 + потенциал от источника питания 7 через делитель будет подан на вход соответствующего четвертого ключевого каскада 18 из блока 19.

Для управления выбранным исполнительным механизмом 22 из блока 23 инвалид воздействует на выключатель 3 блока 2 слабым нажатием (либо слабым натяжением тяги этого выключателя ), для срабатывания первого контакта, сигнал от которого устанавливает RS- триггер 10 блока 2 в 1 состояние, аналогично работе блока 1 выключается диагональ моста - усилителя 11 на транзисторах ЗА, 35 и 36 и одновременно появляется 1 сигнал на выходе элемента ИЛИ 28, которым открывается ключевой каскад 29. Через контакт 31 реле 30 + источника питания поступает на + шины всех релейных каскадов 18 блока 19.

Реле 20 срабатывает лишь в четвертом каскаде 18, на вход которого подан + источника питания 7 через контактный элемент 17 и контакт 15 (посредством остановки редуктора 13) подключая своим контактом 20 из блока 21 соответствующий электропривод 22 (в данном примере - электропривод сгибания-разгибания локтя).

Для изменения направления движени исполнительного механизма 22 инвалиду необходимо аналогично блоку 1 увеличить нажатие на выключатель 3 блока 2 (либо увеличить натяжение тяги этого выключателя), чтобы сработали вторые контакты выключателя 3.

Выбор следующего исполнительного механизма начинается со слабого воздействия на выключатель 3 блока 1, при котором редуктор 13 двигателя 12 устанавливается в исходное состояние

6

10

Устройство позволяет повысить надежность подключения исполнительных механизмов и эффективность управления протезом за счет механизации процесса выбора исполнительного механизма, а также повысить функциональность протеза за счет увеличения количества исполнительных механизмов.

Формула изобретения

5

0

5

0

а выход его - с вторым входом первого 5 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

5

0

5

0

ft первому контакту

4Wdjf

vbZc r--7 Ъыключателяэ

I

s

c

1TL

te.z

8

Ч

s.5

Фиг.д

Редактор Н.Горват

Составитель А.Новиков Техред м.Ходанич

Фиг.7

о

5

-3 +

Р2

Фиг. 9

Корректор Н.Король

j