Шагопед Советский патент 1993 года по МПК A63B25/00 

Vi

со

с

Изобретение относится к медицинской кибернетике и может быть использовано для ходьбы и перенесения тяжести с использованием усилия мышц ног и рук. Цель изобретения - повышение усилий мышц рук для перемещения ног при сохранении подвижности позвоночника, а также повышение надежности функционирования. Устройство выполнено в виде шарнирно соединенных опорных стоек 5. 6 седла 7, ремней , валов 13 и барабана 32 с тросом,закрепленного на опорной стойке 5. механизма регулирования подвижности коленного сустава в виде пары колес с храповым зубчатым зацеплением, кинематически связанным с подвижной опорой 25, при этом одна стойка 25 выполнена с возможностью перемещения. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

////////У/У//s //Л- S//

0UB.J

Изобретение относится к спорту и медицине.

Целью изобретения является обеспечение возможности использования усилий рук для перемещения ног при сохранении подвижности позвоночника, а также повышение надежности функционирования.

На фиг.1-3 изображена конструкция устройства, закрепленного на теле человека, вид спереди, сбоку и сзади соответственно; на фиг.4-6 - кинематическая схема устройства автоматического регулирования подвижности шарнирного соединения; на фиг.7-10 - храповой механизм; на фиг. 11, 12 - элементы крепления шагопеда; на фиг.13 и 14 - опорные стойки с креплением в зоне шарниров коленного сустава; на фиг.15 и 16 - опорная платформа с элементами крепления к стойкам.

Устройство содержит поясной ремень 1 с корпусами редуктора 2 полусферической зубчатой передачи, паховую планку 3 с шарнирами 4, наружные 5 и внутренние 6 верхние опорные стойки каркаса, велосипедное седло 7 с разъемными ремнями 8. внутренние 9 и наружные 10 широкие опорные стойки, храповой механизм шарнира верхних и нижних стоек, состоящий из зубчатого колеса 11 с осевым отверстием многогранного поперечного профиля 12 и вала 13, расположенного на выступе 14 корпуса нижней опорной стойки на внутренней стороне 15 которого расположены зубчатые колеса 16с цилиндрическим осевым отверстием 17, механизм автоматического храпового зацепления, остоящий из цилиндрической пружины 18i обжимной валик 19, тоннеля

Работает устройство следующим образом.

Тело человека подвешивается в тазобедренной области на седле 7, прикрепленное шарнирами 4 в паховой области к верхним участкам стоек 6, а ремнями 8 - к ремню 1, в зоне расположения шарниров стоек S. Жесткость конструкции обеспечивают паховые планки 3, являющиеся связующим звеном шарниров 4 стоек 5, 6 и планки жесткости 21, 27. Нижние конечности человека фиксируются неподвижно относительно опорных стоек 5,6,9, Юподдер- живающими ремнями 22, количество которых на каждой конечности должно быть не менее 2, Кроме того, для фиксации верхней

части опорных стоек 5, 6, в местах крепления ремней 8, используется поясной ремень 1, На поясном ремне 1, в зоне позвоночника, расположены редукторы 21 с полусферическими шкивами 31с зубчатым

0 зацеплением Новикова, которые вместе с гибкими валами 28 и аналогичными шкивами 30, 29 образуют механизм управления подвижностью опорных стоек усилием мышц рук. Неподвижность шарнирного со5 единения обеспечивается, с одной стороны взаимодействием верхних и нижних выступов 14, 15 опорных стоек 5, 10 и 6, 9, ас другой - храповым зацеплением колес 11, . 16, за счет воздействия обжимной вилки 19

0 на конусную поверхность колеса 11; перемещаемой по тоннелю 20 корпуса шарнира .под действием усилия, передаваемого подвижной частью опорной платформы через шарниры 24 на стойки 9, 10, под действием

5 массы тела и груза, т.к. она опирается в поверхность дорожного покрытия.;

Таким образом, в статическом положении, масса тела человека поддерживается в тазобедренной и паховой областях на пря0 молинейных (адаптированных к боковой поверхности ног опорных стойках, представляющих собой выпрямленные вдоль осевой линии в шарнирном соединении двух пар стоек 5, 10, и 6, 9. При этом,

5 остаются ненагруженными из мышц только мышцы спины и живота, которые. Свои усилия направляют на удержание туловища человека от опрокидывания относительно тазобедренных (паховых).4 шарнирных сое0 диненйй. Если имеется дополнительная опора (костыли), то возможно освобождение и этих мышц, за счет поддержания в вертикальном положении тела человека на уровне подмышечных впадин.

5 Работа устройства в динамике отличается тем, что перемещение нижних конечностей человека обеспечивается путем перенесения центра тяжести на одну из ног (пару опорных стоек 5. 10 и б, 9) и освобож0 дении, за счет этого, подвижной части опорной платформы в шарнирах 24, расположенных на стойках 9, 10 другой конечности , т.к. на нее не воздействуют массы тела и груза. Освобожденная подвижная

5 часть опорной платформы через шарниры 24, под действуем пружин 18, воздействующих через конусную поверхность колеса 11, вилку 19, перемещаемую вдоль тоннеля 20, стойки 9,10 передвигают их по тоннелям 20 планок жесткости 21, 27, Тем самым, подвижная часть платформы отходит от подошвы обуви и освобождает храповое зацепление колес 11, 16. В результате освобождаются шарнирные соединения, расположенные в области коленного суета- 5 ва, т.е. могут взаимно перемещаться на оси 13 стойки 5,10, и б, 9. Таким образом, конечность человека приобретает в коленном су. ставе требуемую подвижность. В данном случае , под действием усилия мышц руки(от- 10 водящейся назад) происходит преобразование поступательного движения конечности через вал 28 во вращательное, которое через редуктор 2 со сферическими зубчатыми колесами (шкивами)29,30,31 передается на 15 барабан 32. В результате наматывается трос 33 и стойки 5, б перемещаются вверх относительно туловища человека, проворачиваясь в шарнирах 4. Под действием гравитационной составляющей и своей массы 20 нижние опорные стойки будут стремиться сохранить вертикальное положение, свободно поворачиваясь в шарнире 13, В данном случае, под действием усилия мышц рук происходит естественное движение подь- 25 ема, сгибания нижней конечности, что характерно при выполнении первой фазы шагового движения. Одновременно, тело человека наклоняется вперед, центр тяжести смещается на выдвинутую конечность, 30 которая под действием усилий мышц ног, либо инерции движения стоек 9, 10, вокруг шарнира 13, выпрямляется, что характерно

. для последующей фазы шагового перемещения. При этом, масса тела человека по 35 . прежнему поддерживается стойками 5, 10, и 6, 9 опорной ноги, т.к. продолжается фик. сация неподвижности шарнирного соединения стоек 5, 10 и 6, 9 опорной конечности. . При дальнейшем перенесении центра тяже- 40 сти на выдвигаемую ногу и наличии твердой поверхности (дорожного покрытия) под опорной платформой происходит перемещение подвижной части опорной платформы, а значит и шарниров 24. расположенных 45 на стойках 9, 10 к поверхности подошвы обуви и соответственно фиксируется шарнирное соединение со смежными стойками 5,6 на опорной ноге. Дальнейшее обратное перемещение руки в плечевом суставе осво- 50 бождает натяжение троса на барабан 32, позволяя, тем самым, с помощью мышц но, ги либо туловища распрямить стойки и по менять опорную ногу. В дальнейшем работа устройства не отличается от приведенной. 55 При движении человека по пересечен ной местности, в том числе по лестнице, работа устройства отличается тем, что опорная нога может быть согнутой в коленном

суставе в момент восприятия конечностью

массы тела и груза. В данном случае, шарнирные соединения опорной ноги стопорятся от перемещения в сторону дальнейшего сгибания, взаимного смещения стоек 5, 10 и 6, 9, храповым механизмом, т.е. зацеплением колес 11, 16. За счет наклона зубьев этих ко.лес остается возможность свободного расправления в коленном суставе (в сторону совпадения продольных осей стоек 5, 10 и 6, 9). Это расправление может происходить как за счет усилия мышц рук, так и за счет усилия мышц ног, но все равно в последнем случае, экономия мышечных усилий увеличивается при использовании дополнительных опорных устройств (костылей, поручней и т.п.). Тем самым усилия мышц опорной ноги частично освобождаются от поддержания массы тела и груза, но используется для усиления инерционности движения конечностей. Для быстродействия блокирования храпового механизма, например, в случае его заклинивания или поломки, используется подставка под каблук 36. Для этого, каблук неопорной ноги должен быть приподнят относительно подвижной части опорной платформы 25. В результате, подставка 36, путем упора ее в препятствие, утапливается (перемещается) под каблук неопорной ноги. При этом, стержни 35 сжимают пружину 37 и при обратном движении каблука относительно платформы происходит заклинивание подставки 36 между платформой и подошвой обуви. Тем самым стойки 9, 10 смещаются вниз и выводят из зацепления храповой механизм. Для обратного включения - достаточно более энергичное подвижной части платформы относительно носка обуви, т.е. освобождение подставки 36 от удержания ее платформой.

Формула изобретения 1. Шагопед, содержащий опорные стойки, шарнирно соединенные одним концом с опорой для туловища, а другим - с подошвой для обуви, поясной и поддерживающие ремни, опорную платформу, механизм фиксации коленного сустава с храповым зубчатым зацеплением, отличаю щи и - с я тем, что, с целью обеспечения возможности использования усилий мышц рук для перемещения ног при сохраненной подвиж- ности позвоночника, а также повышения надежности функционирования, в него введены кинематически связанные между собой полусферические зубчатые колеса, валы и барабан с тросом, закрепленным к опорной стойке, а механизм регулирования подвижности коленного сустава, выполнен в в.иде пары колес с храповым зубчатым зацеплением, кинематически связанным с подвижной опорой, при этом одна стойка

выполнена с возможностью перемещения и связана с опорной платформой,

2, Шзгопед по п.1,отличающийся тем, что в подвижной части опорной плат. -78 32

формы установлены подставка для каблука, выполненная с возможностью перемещения при помощи пружинных стержней.

A-A

С

(fti/a 9

19

/

Г1---13

V

tpue.8

pt/& f$