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

контакт контактного блока соединен через второй инвертор с первым 15 элементом И, выход которого через третий инвертор соединен с первыми входами счетных триггеров 18-. Блок управления 2 выполнен в виде двухконтактного выключателя 29, первый контакт которого подключен к RC-це- почке 34 и к первым входам третьего и четвертого элементов И и второго элемента ИЛИ 33. Второй контакт двухконтактного выключателя 29 через делитель подключен к торым входам одного из элементов И и элемента ИЛИ,

выход которого через усилитель мощности и релейный каскад 42 связан с шиной питания релейного блока, входящего в блок переключения. Выход третьего элемента И через второй инвертор связан с вторым входом четвертого элемента И и с первым генератором импульсов, а выход четвертого элемента И через третий инвертор подключен к второму генератору импульсов 38. Выходы генераторов соединены с усилителем мощности, связанным с исполнительными механизмами. 3 ил.

Изобретение относится к области медицины, точнее к протезированию и протезостроению. Цель изобретения - упрощение управления протезом для инвалидов с высокими уровнями ампутации верхних конечностей. Устройство для управления многофункциональным протезом содержит блок переключения исполнительных механизмов 1 с контактным блоком 8, связанным с блоком коммутации, блок управления 2, информационный блок, включающий генератор 22 и блок исполнительных механизмов 25, связанный с блоком коммутации и с блоком управления 2. Блок переключения 1 включает электропривод выбора исполнительного механизма 3, редуктор которого связан с контактным блоком 8, кнопку 10 выбора исполнительного механизма, соединенную с полюсом источника 5 питания и с блоком реверса 12, входом триггера 6 и инвертором 16, подключенным к первому 15 и второму 21 элементам И. Выход триггера 6 подключен к релейному каскаду 14, контакты реле которого соединены с полюсом источника питания и с шиной питания блока реверса, выходы которого соединены с электроприводом выбора исполнительного механизма 25. Контакт исходного положения контактного блока механически связан с второй кнопкой 10, выход которой соединен с входом триггера. Нулевой контакт контактного блока соединен через второй инвертор с первым 15 элементом И, выход которого через третий инвертор соединен с первыми входами счетных триггеров 18. Блок управления 2 выполнен в виде двухконтактного выключателя 29, первый контакт которого подключен к RC-цепочке 34 и к первым входам третьего и четвертого элементов И и второго элемента ИЛИ. Второй контакт двухконтактного выключателя 29 через делитель подключен к вторым входам одного из элементов И и элемента ИЛИ, выход которого через усилитель мощности и релейный каскад связан с шиной питания релейного блока, входящего в блок переключения. Выход третьего элемента И через второй инвертор связан с вторым входом четвертого элемента И и с первым генератором импульсов, а выход четвертого элемента И через третий инвертор подключен к второму генератору импульсов. Выходы генераторов соединены с усилителем мощности, связанным с исполнительными механизмами. 3 ил.

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к области протезирования и протезостроения, и может быть использовано в многофункциональных протезах верхних конечностей.

Цель изобретения - упрощение управления протезом для инвалида с вы сокими уровнями ампутации верхних конечностей.

На фиг.1 представлена блок-схема переключения исполнительных механизмов; на фиг.2 - блок-схема блока управления исполнительными механизмами; на фиг.З - контактный блок привода переключения; на фиг.4 - блок реверса; на фиг.5 - усилитель мощности.

Устройство содержит блок 1 переключения исполнительных механизмов (фиг.1) и блок 2 управления ими (фиг.2).

Блок 1 переключения исполнительных механизмов включает электропривод 3 переключения исполнительных механизмов, редуктор 4 которого механически связан с кнопкой 5 начального состояния, подключенной к источнику 6 питания и к первому входу триггера 7. На редукторе 4 электропривода 3 переключения установлен движок 8 (фиг.З) контактного блока 9 связанный с источником 6 питания и контактирующий с контактами 10 0- п, закрепленными на основании 11, например на текстолитовой планке.

Электропривод 3 может быть выполнен на основе шагового двигателя, замыкающего последовательно контакты выбора исполнительных механизмов. Кнопка 12 (фиг.1) выбора исполнительного механизма подключена ко второму входу триггера 7, к первому инвертору 13, ко входу блока 14 реверса (фиг.4) и через согласую0 щий резистор 15 - к полюсу источника питания. Выход триггера 7 подключен к релейному каскаду 16, контакты реле которого соединяют полюс источника 6 питания с шиной питания бло5 ка 14 реверса. ,

Выход инвертора 13 соединен с первым входом первого элемента 17 И. Нулевой контакт контактного блока 9 через второй инвертор 18 подключен ко

0 второму входу элемента 17 И, выход которого через третий инвертор 19 подключен к первым входам счетных триггеров блока 20 счетных триггеров-. Вторые входы счетных триггеров соединены соответственно с п контактами контактного блока 9, которые подключены также ко входам элемента 21 ИЛИ и к первым входам блока 22 элементов И.

Выход первого инвертора 13, а также выход элемента 21 ИЛИ соединены со входами второго элемента 23 И, выход которого подключен к генератору 24 частоты, выход которого соеди5 нен со вторыми входами блока 22 элементов И, выходы которых подключены

к блоку 25 датчиков положения, выполненных в виде вибрационных датчиков или в виде электродатчиков, установленных на теле инвалида в удобном для него месте. Выход третьего инвертора 19 подключен ко вторым входам блока 20 счетных триггеров, выходы которых подключены соответственнок к релейным каскадам блока 26, контакты реле которых подключены соответственно к исполнительным механизмам блока 27 исполнительных механизмов (фиг.5).

Блок 14 реверса (фиг.4) содержит двухкаскадный усилитель на транзисторах 28 и 29, нагрузкой которого является реле 30, контакты которого соединены с полюсами источника 6 пита- ния и с электроприводом 3. Аналогично построены релейные каскады 16,44 и блока 26,

Блок 2 управления исполнительными механизмами (фиг.2) содержит двухконтактный выключатель 31 на три положения и блок 32 реверса, который включает первый и второй элементы 33, 34 И и элемент 35 ИЛИ, первые входы которых через времязадающую RC-цепочку 36 соединены с первым контактом выключателя 31, замыкающий контакт которого соединен с источником 6 питания Второй контакт выключателя 31 через делитель 37 подключен ко второму входу элемента 34 И и ко второму входу элемента 35 ИЛИ. Выходы элементов 33

34И через инверторы 38 и 39 подключены соответственно к генераторам 40 и 41, выходы которых соединены с усилителем 42 мощности С фиг.5J, выполненным по мостовой схеме. Выход инвертора 39 подключен ко второму входу элемента 33 И, а выход элемента

35ИЛИ подключен ко второму усилителю 43 мощности, нагрузкой которого является реле 44, контакты которого соединяют полюс источника питания с шинами питания всех реле блока 26 реле (фиг.1). В диагональ мостовой схемы усилителя 42 мощности (фиг.5) через контакты реле блока 26 подключены соответственные электроприводы блока 27 исполнительных механизмов.

Устройство работает следующим образом.

Б исходном состоянии при включенном питании движок 8 контактного блока 9 находится в исходном, выклю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ченном состоянии, кнопка 5 замкнута, исполнительные механизмы 27 в блоке 2 управления отключены. Контакты реле 16 разомкнуты. При нажатии на кнопку 12 выбора исполнительного механизма сигнал передается на триггер 7, который опрокидывается, в результате реле 16 срабатывает и питание передается на блок 14 реверса, ключевой каскад которого также срабатывает. Контакты реле 30 (фиг.4) подключают электропривод 3 переключения к источнику питания. Двигатель электропривода 3 приводится в движение и редуктор 4 его начинает перемещать по контактам блока 9 (фиг.З) движок 8, который находился в исходном состоянии. При этом кнопка 5 размыкается, а движок 8 перемещается на нулевой контакт блока 9, при замыкании которого через инвертор 18 на первый элемент 17 И поступает сигнал. Кроме того, сигнал от нажатой кнопки 12 выбора исполнительного механизма через инвертор 13 также поступает на второй вход элемента 17 И, который срабатывает и затем через инвертор 19 передается на входы счетных триггеров, которые устанавливаются в исходное состояние .

При прохождении движка 8 через контакты блока 9 сигналы поочередно передаются на элемент 21 ИЛИ, на входы соответственных триггеров блока 20 счетных триггеров и на входы элементов И блока 22. С выхода элемента 2 1 ИЛИ сигналы передаются на элемент 23 И, на второй вход которого поступает сигнал с инверт ора 13. Элемент 23 И срабатывает и передает сигналы на генератор 24 звуковой частоты, с выхода которого сигналы передаются на вторые входы элементов И блока 22, которые поочередно по мере поступления сигналов с контактного блока 9 срабатывают и передают сигналы на информационные датчики блока 25 датчиков положения, которые в виде вибрационных сигналов или электроимпульсов передаются на тело инвалида, информируя его о прохождении сигналов на подключение исполнительных механизмов. Например, первое положение контактного блока 9 подключает механизм схватка-раскрытие кисти, второе - ротации кисти,

третье - сгибания-разгибания локтя, четвертое - отведения-приведения плеча и т.д. При получении информации о подключении нужного исполни-

тельного механизма инвалид прекращает нажатие кнопки 12 выбора исполнительного механизма. При этом соответственный счетный триггер из блока 20 устанавливается в единичное состоя- ние и передает сигнал на соответственный релейный каскад блока 26. Ключевой каскад блока 14 реверса (фиг.4) прекращает подачу сигнала на реле 30. Контакты его возвращаются в исходное состояние, переключая электропривод 3 на противоположные полюса источника 6 питания. Редуктор 4 электропривода 3 возвращается в исходное начальное состояние, сбрасывая при этом в О состояние соответственные триггеры блока 20, кнопка 5 замыкается и передает сигнал на триггер 7, который срабатывает, С его выхода сигнал передается на релейный каскад 16. Реле каскада срабатывает и его контакты отключают шину питания блока 14 реверса, подготавливая его тем самым к следующему циклу работы. Процесс подготовки подключения исполни- тельного механизма к блоку 2 управления закончен .

При воздействии на двухконтактный выключатель 31 слабым нажатием сохранившейся культи или другого органа, либо слабым натяжением тяги, срабатывает его первый контакт и на первые входы элементов 33, 34 И и 35 ИЛИ блока 32 реверса передаются сигналы. При этом элемент 34 И не сраба- тывает. С его выхода низкий потенциал передается через инвертор 39 на второй вход элемента 33 И, который через инвертор 38 передает сигнал на генератор 40 импульсов, а с его выхо- да - на первую диагональ усилителя 42 мощности, выполненного по мостовой схеме. Одновременно с выхода элемента 35 ИЛИ сигнал передается на второй усилитель 43 мощности и релей- ный каскад 44, реле которого срабатывает и контакты его подключают питание к блоку 26 релейных каскадов. На вход одного из них в соответствии с выбранным исполнительным механиз- мом поступает сигнал с выбранного счетного триггера блока 20 счетных триггеров. Реле этого блока срабатывает ч его контакты подключают выбранный из блока 27 исполнительный механизм протеза в диагональ мосто- вой схемы усилителя 42 мощности. Исполнительный механизм начинает выполнять движение, например, при подключении первого исполнительного механизма - схват кистью. Для выполнения противоположного Движения исполнительного механизма протеза - раскрытия кисти, инвалид осуществляет более сильное (натяжение) нажатие на двухконтактный выключатель 31. При этом сигналы поступают на первые входы элементов 33,34 И 35 ИЛИ и на делитель 37. В результате элемент 34 И срабатывает и с инвертора 39 на элемент 33 И поступает сигнал запрета, а на генератор 41 - запускающий его сигнал, который передается на второй вход усилителя 42 мощности, выполненного по мостовой схеме, т.е. на вторую его диагональ. Двигатель исполнительного механизма из блока 27 работает в противоположном направлении, осуществляя раскрытие кисти.

Аналогичным образом инвалид осуществляет выбор другого исполнительного механизма и реализацию движния им.

Устройство упрощает управление многофункциональным протезом верхней конечности, что особенно важно для инвалидов с высокими уровнями ампутации или с вычленением плеча, так как механизирует процесс выбора исполнительного органа. Выбор исполнительного механизма и реализация движения им сводится для инвалида к нажатию на две кнопки, установленные в удобном для него месте. При этом первой кнопкой 12 инвалид осуществляет выбор исполнительного механизма протеза, ориентируясь на вибро- или электросигналы датчиков. Реверс исполнительного механизма электропривода 3 осуществляется автоматически без участия инвалида. Реализация прямого и обратного движения выбранного исполнительного органа осуществляется более слабым и более сильным нажатием на второй кнопочный выключатель 31 .

Таким образом, устройство упрощает для инвалида процесс управления многофункциональным протезом, так как за счет механизации процесса выбора исполнительного органа управление многофункциональным протезом сводится к нажатию на две кнопки. Это позволяет повысить уровень реабилитации наиболее сложных для протези- рования инвалидов с высокими уровнями ампутации верхней конечности или с вычленением плеча.

Формула изобретения

Устройство для управления многофункциональным протезом, содержащее блок переключения исполнительных механизмов с контактным блоком, связанным с блоком коммутации, блок управ- ления, информационный блок, включающий генератор и датчик обратной связи и блок исполнительных механизмов, связанный с блоком коммутации и блоком управления, и источник питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения управления протезом для инвалида с высокими уровнями ампутации верхних конечностей, в нем блок переключения исполнительных механизмов выполнен в виде электропривода выбора исполнительного механизма, редуктор которого связан с контактным блоком, кнопки выбора исполнительного механизма, соединенной с источником питания, с блоком реверса входом триггера и инвертором, подключенным к первому и второму элементам И, причем выход триггера подключен к релейному каскаду, контакты реле которого соединены с источником питания и с шиной питания блока реверса, выходы которого соединены с элек троприводрм выбора исполнительного механизма, а контакт исходного поло-

Jf

Г -Л

Фае. 2

5 5 0

0

5

0

жения контактного блока механически связан с второй кнопкой, соединенной с входом триггера, нулевой контакт контактного блока соединен через второй инвертор с первым элементом И, выход которого через третий инвертор соединен с первыми входами счетных триггеров, первый и последующие контакты подключены к вторым входам соответственных счетных триггеров, к первым входам соответственных элементов И, соединенных с соответственными информационными датчиками, и к входам элемента ИЛИ, подключенного к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с генератором звуковой частоты, подключенным к вторым входам элементов И, выходы счетных триггеров подключены к релейным каскадам, а блок управления выполнен в виде двухконтактного выключателя, первый контакт которого подключен к RC-цепочке и первым входам двух элементов И и элемента ИЛИ, второй контакт через делитель подключен к второму входу одного из элементов И и элемента ИЛИ, выход которого через первый усилитель мощности и релейный каскад связан с шиной питания релейного блока, входящего в блок переключения, выход третьего элемента И через инвертор связан с вторым входом четвертого элемента И и с первым генератором импульсов, а выход четвертого элемента И через инвертор подключен к второму генератору импульсов, выходы генераторов соединены с вторым усилителем мощности, связанным с исполнительными механизмами.

1475653

Фиг.