Многофункциональный активный протез руки

 

Использование: изобретение позволяет сократить время выполнения рабочих операций, повысить качество управления, в том числе, точность, за счет введения принудительного согласования движения звеньев задающего и исполнительного устройства, обеспечивает сокращение веса исполнительного устройства и его энергопотребления. Существо изобретения: устройство содержит звенья плеча, предплечья, искусственную электромеханическую кисть, наплечник 1, датчики, исполнительные механизмы, каналы независимого и связного управления, плоский двузвенник - кинематический аналог плеча и предплечья, концевые выключатели приводов, сумматоры, функциональные преобразователи 24 - 27, усилитель мощности 16, задающие роторы 32 и 33, статоры 36 и 37, упругие элементы 34 и 35, ролики 63, тросы управления 66, пояс 70, кронштейн ввода 41 координат. Контуры управления представляют собой следующие позиционные системы с координированным управлением. Протез может быть применен после одностороннего и двустороннего вычленения плечевых суставов, а также после вычленения ключицы и лопатки, и в качестве протеза для детей. Фрагментарно устройство может быть применено при других уровнях ампутации верхних конечностей. Устройство снижает напряженность в работе оператора-инвалида и приближает движения протеза к естественным. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской тематике, а именно к протезам верхних конечностей.

Известен многофункциональный активный протез руки, который содержит искусственную электромеханическую кисть с электроприводом, наплечник, датчики независимого управления, приводные устройства и исполнительные механизмы сгибания плеча и предплечья, сгибания и ротации кисти, а также три усилителя мощности, преобразователи сигналов, два датчика управления связным движением, два датчика углов, два сумматора и четыре функциональных преобразователя, а также двузвенник в виде шарнирно соединенных рычагов с возможностью перемещения в вертикально-сагиттальной плоскости (SU, N 1099438, кл. A 61 F 2/56, 1979).

Недостатком известного устройства является его малые функциональные возможности, что объясняется большим временем выполнения сложного двигательного акта, так как в одновременном связном движении участвуют только два активных шарнира, а остальные, за исключением кисти, не имеют постоянной готовности к работе и требуют дополнительных затрат времени на выбор и переключение очередной пары приводов.

Кроме того, устройство управления размещено внутри наплечника, что ограничивает зону управляющих движений, уменьшает масштаб копирования линейных перемещений, а следовательно, снижает точность и увеличивает время выполнения рабочих операций.

Известен также активный протез руки, содержащий искусственную электромеханическую кисть с электроприводом и исполнительным механизмом схвата, наплечник, датчик независимого управления, приводные устройства и исполнительные механизмы сгибания плеча и предплечья сгибания и ротации кисти, а также пять усилителей мощности, преобразователи сигналов, три датчика управления связным движением, три датчика угла, три сумматора, шесть функциональных преобразователей, а также плоский двузвенник в виде шарнирно соединенных рычагов с возможностью перемещения в вертикально-сагиттальной плоскости, а, кроме того, устройство содержит пояс и кронштейн ввода координат, соединенный с конечным звеном плоского двузвенника (Справочник по протезированию /Под ред. В. И. Филатова, Л. Медицина, 1978, с. 124 141).

Недостатком известного устройства является то, что в части технических средств сгибания кисти устройства выполнено сложно, поскольку синхронное с предплечьем движение сгибания кисти осуществляется посредством следящего привода с полным комплексом его составных частей (датчики управления и обратной связи, электронный блок преобразования и усиления сигналов). Эта задача может быть решена проще за счет введения кинематической связи между звеньями плеча и кисти, что исключит использование приводного устройства сгибания кисти. Недостатком является также и то, что плоский двузвенник, представляющий собой прибор управления связным движением, обеспечивает управление системой приводов только с электрической обратной связью. В процессе управления плечевой пояс оператора-инвалида обладает значительно более высокими динамическими характеристиками, чем система приводов протеза. Благодаря этому оператор-инвалид при попытке ускоренной координации двузвенника обгоняет исполнительное устройство. При этом возникает такое рассогласование задающих и исполнительных осей в шарнирах связного движения, когда оператор-инвалид теряет контроль двигательной ситуации и вынужден ожидать согласования системы. Система согласуется автоматически. Время выполнения рабочей операции возрастает, так как оператор-инвалид не ощущает непредвиденного рассогласования системы и вынужден посредством зрительной обратной связи производить коррекцию своих действий по управлению устройством в целом, теряя контроль за взаимным расположением задающего и исполнительного устройства. Для восстановления контролирующего слежения требуется остановка двузвенника.

Кроме того, недостатком известного устройства является большой вес системы приводов и механизмов, закрепленных на наплечнике и сосредоточенных в пределах искусственной конечности, а также его большая энергоемкость.

Большой вес и сложность устройства затрудняют его использование в качестве протеза для детей, в особенности, младшего возраста.

Костный скелет растущего организма ребенка отличается высокой податливостью при воздействии нагрузок на надплечье, а также повышенной болевой чувствительностью мягких тканей.

Сосредоточение механизмов и приводов в пределах искусственной руки способствует увеличению нагрузки на надплечье.

Для уменьшения веса искусственной конечности (и соответственно нагрузок на плечевой пояс ребенка) требуется высокая степень миниатюризации силовых устройств, что технически выполнить весьма затруднительно.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить данные недостатки и обеспечить решение следующих задач: снижение веса и упрощение устройств, закрепленных на наплечнике; сокращение времени выполнения рабочих операций путем повышения качества управления за счет введения системы принудительного согласования положений звеньев задающих и исполнительных механизмов плеча и предплечья; снижение энергопотребления устройства.

Для этого висполнительную часть многофункционального активного протеза руки, содержащего искусственную электромеханическую кисть с электроприводом и исполнительным механизмом схвата, наплечник, датчики независимого управления, приводные устройства и исполнительные механизмы сгибания плеча и предплечья, исполнительный механизм сгибания кисти, механизмы тугой пассивной подвижности отведения и ротации плеча, ротации кисти, а также усилители мощности, преобразователи сигналов, датчики управления связным движением, датчики углов, сумматоры, функциональные преобразователи, плоский двузвенник в виде шарнирно соединенных рычагов с возможностью перемещения в вертикально-сагиттальной плоскости, пояс и кронштейн ввода координат, соединенный с конечным звеном первым рычагом плоского двузвенника, введена кинематическая связь между звеньями плеча и кисти, шарниры сгибания плеча и предплечья каждый снабжены двумя концевыми выключателями соответствующих приводов, а в каждый контур управления их связным движением дополнительно введены задающие ротор, статор и упругий элемент, причем, концевые выключатели попарно соединены с соответствующими усилителями мощности и установлены с возможностью взаимодействия с подвижным звеном в его крайних положениях, а каждый из датчиков управления плечом и предплечьем выполнен поворотным, при этом ротор и статор этих датчиков кинематически соединены соответственно с задающими ротором и статором, которые соединены друг с другом посредством упругого элемента, статор датчика управления электрически соединен с соответствующим ему преобразователем сигнала, а задающий статор соединен механически с исполнительным механизмом, исполнительное устройство снабжено тремя роликами, закрепленными на звеньях плеча, предплечья и кисти соосно их осям сгибания, на оси сгибания предплечья шарнирно установлен ролики, соединенный со звеном плеча и связанный посредством двух тросов и двух гибких оболочек, выполненных, например, в виде спиральных пружин с роликом звена кисти, исполнительное устройство снабжено двумя промежуточными роликами, установленными шарнирно на оси сгибания плеча и четырьмя тросами в гибких оболочках, причем, приводные устройства ориентации кисти, плеча и предплечья установлены на кронштейне, закрепленном на поясе, а на их выходных валах закреплены ведущие тросовые барабаны, при этом в плоском двузвеннике первый конец первого рычага соединен посредством кронштейна с наплечником, а второй конец первого рычага плоского двузвенника (аналога предплечья) соединен с первым задающим ротором, который установлен соосно с первым задающим статором, соединен с ними посредством упругого элемента и неподвижно соединен с ротором датчика управления связным движением предплечья, выполненным, например, в виде потенциометра, статор которого соединен с задающим статором, выполненным с роликом и шарнирно установленным на первом конце второго рычага плоского двузвенника (аналога плеча), второй конец второго рычага соединен с кронштейном, закрепленным на поясе, второй задающий статор также выполнен с роликом, на оси второго задающего ротора установлены шарнирно два промежуточных ролика двузвенника, равные по диаметру промежуточным роликам исполнительного устройства, на ролике первого задающего статора закреплены два троса гибкой механической передачи, которые охватывают промежуточные ролики двузвенника, один из которых соединен с ведущим тросовым барабаном привода предплечья с возможностью наматывания троса с одной стороны и сматывания с другой; оба троса через первую и вторую гибкие оболочки и промежуточные ролики исполнительного устройства соединены с роликом предплечья исполнительного устройства, а на ролике второго задающего статора также закреплены два троса гибкой механической передачи, один из которых соединен с ведущим тросовым барабаном привода плеча, оба троса через третью и четвертую гибкие оболочки соединены с роликом плеча исполнительного устройства, при этом ротор датчиков угла плеча и предплечья соединены с соответствующими осями их сгибания, статор датчика угла предплечья закреплен на звене плеча, а статор датчика угла плеча на кронштейне оси отведения плеча.

Предлагаемая конструкция многофункционального активного протеза руки в совокупности новых признаков ранее не применялась и позволяет получить дополнительный эффект, а именно: снизить вес и упростить часть устройства, закрепленную на наплечнике благодаря замене следящего привода сгибания кисти кинематической связью звеньев плеча и кисти, а также за счет вынесения приводов плеча и предплечья на кронштейн, закрепленный на поясе; снизить энергопотребление, а кроме того, сократить время выполнения рабочих операций за счет введения принудительного согласования звеньев плоского двузвенника с исполнительным устройством.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема многофункционального активного протеза руки; на фиг. 2 - кинематическая схема устройства.

Многофункциональный активный протеза руки содержит наплечник 1, исполнительные механизмы схвата 2, сгибания кисти 3, ротации кисти сгибания предплечья 5, ротации плеча 6, отведения плеча 7, сгибания плеча 8, датчики независимого индивидуального управлений 9 и 10, датчики управления связанным движением 11 и 12, преобразователь сигналов 13, датчики 14 и 15 сгибания плеча и предплечья, усилители мощности 16 18, приводные устройства 19 21, два сумматора 22 и 23, четыре функциональных преобразователя 24 27, четыре концевых выключателя 28, 29, 30 и 31, задающие роторы 32 и 33, упругие элементы 34 и 35, задающие статоры 36, 37 и механическую связь 38 между звеньями плеча и кисти.

Канал индивидуального независимого управления приводом кисти определяется следующей цепью элементов. Датчики 9 и 10 соединен с усилителем мощности 18, подключенным к приводному устройству 21, кинематически соединенному с исполнительным механизмом 2 схвата.

Каналы связного управления приводами определяются следующими цепями элементов. Датчики 12 и 15 соединены с сумматором 23, который подключен к функциональным преобразователям 26 и 27, соединенным с усилителем мощности 17, а усилитель мощности подключен к приводному устройству 20, кинематически соединенному с исполнительным механизмом 5 сгибания предплечья. При этом концевые выключатели 30 и 31 исполнительного механизма 5 соединены с усилителем мощности 17. Кроме того, ротор датчика 12 соединен с задающим ротором 33 и статором 37, связанными друг с другом посредством упругого элемента 35, а статор 37 соединен с исполнительным механизмом 5. датчики 11, 14 соединены с сумматором 22, который подключен к функциональным преобразователям 24 и 25, соединенным с усилителем мощности 16, а усилитель мощности подключен к приводному устройству 19, кинематически соединенному с исполнительным механизмом 8 сгибания плеча. При этом концевые выключатели 28 и 29 исполнительного механизма 8 соединены с усилителем мощности 16. Кроме того, ротор датчика 11 соединен с задающим ротором 32 и статором 36, связанным друг с другом посредством упpугого элемента 34, а статор 36 соединен с исполнительным механизмом 8.

Предлагаемый активный протез руки состоит из задающей и исполнительной частей.

Задающая часть содержит датчики 11 и 12, задающие роторы 32 и 33, статоры 36, 37 и упругие элементы 34 и 35, а, кроме того, в состав задающей части входят первый и второй рычаги 39 и 40 двузвенника, кронштейн 41, кронштейн ввода координат 42, ролик задающего статора предплечья 43, ролик задающего статора плеча 44, тросы гибкой механической передачи 45 и 46 предплечья в гибких оболочках 47, 48 и плеча 49, 50 в гибких оболочках 51 и 52, а также промежуточные ролики 53.

В состав исполнительной части входят исполнительные механизмы 2 8, датчики угла 14 и 15, приводные устройства 19 21, концевые выключатели 38 - 31, а кроме этого, исполнительная часть содержит ролик плеча 54 и ролик предплечья 55, два промежуточных ролика 65, а также крепежный фланец 57, кронштейн отведения плеча 58, звено плеча 59, гибкие оболочки механической передачи сгибания предплечья 60 и 61, гибкую механическую передачу сгибания кисти в составе локтевого ролика 62, ролика 63 кисти и двух тросов в гибких оболочках 64 и 65, звено предплечья 66, звено кисти 67.

Кроме того, на выходных валах приводов плеча 19 и предплечья 20 закреплены ведущие тросовые барабаны соответственно 68 и 69.

В состав протеза также входят наплечник 1 и пояс 70.

Задающая часть, представляющая собой устройство управления, установлена на кронштейне 41, закрепленной на поясе 70. При этом на кронштейне 41 шарнирно установлен задающий статор 36 плеча с роликом 44. Статор 36 плеча с роликом 44. Статор 36 соединен со статором датчика 11, а с ротором датчика 11 соединен задающий ротор 32 плеча. Кроме того, на оси роторов установлены шарнирно два промежуточных ролика 53 двузвенника. При этом задающий ротор соединен с упругим элементом 34, установленным между двумя упорами задающего статора 36 плеча. На задающем pоторе 32 неподвижно закреплен второй рычаг 40 двузвенника, на котором также шарнирно установлен задающий статор 37 предплечья с роликом 43. Статор 37 соединен со статором датчика 12, а с ротором датчика 12 соединен задающий ротор 33 предплечья. При этом задающий ротор 33 соединен с упругим элементом 35, установленным между двумя упорами задающего статора 37 предплечья. На задающем роторе 33 неподвижно закреплен первый рычаг 39 двузвенника, на первом конце которого шарнирно закреплен кронштейн ввода координат 32, который зафиксирован на наплечнике 1.

На ролике 43 закреплены два троса 45 и 46, которые охватывают промежуточные ролики 53 и далее пропущены внутрь гибких оболочек 47, 48. Причем, трос 45 охватывает несколькими витками тросовый барабан 69 привода 20 предплечья, закрепленного на кронштейне 41 таким образом, чтобы он мог сматываться в сторону оболочки 47 и наоборот. Гибкие оболочки 47 и 48 закреплены на кронштейне 41 с одной стороны и на кронштейне 58 исполнительного устройства с другой. Оба троса 46 и 45 проведены по промежуточным роликам 56 и далее через гибкие оболочки 60 и 61 выведены на ролик 55 предплечья и закреплены на нем. На ролике 44 закреплены два троса 49 и 50, которые пропущены внутрь гибких оболочек 51 и 52, закрепленных на кронштейне 41 с одной стороны и на кронштейне 58 исполнительного устройства с другой, причем трос 49 наматывается на тросовый барабан 68 привода плеча аналогично приводу предплечья. Оба троса выведены на ролик 54 плеча и закреплены на нем. Ролик 54 закреплен на оси сгибания плеча, неподвижно соединенной со звеном 59 плеча. С осью плеча также соединен ротор датчика 14, а статор датчика 14 при этом соединен с кронштейном 58 отведения плеча. Исполнительный механизм 7 отведения плеча. Исполнительный механизм 7 отведения плеча выполнен в виде шарнира с тугой пассивной подвижностью. На оси сгибания плеча закреплено собственное звено плеча 59 с исполнительным механизмом 2 ротации плеча, выполненным также с тугой пассивной подвижностью. На звене плеча 59 закреплены гибкие оболочки 60 и 61 тросовой системы предплечья с одной стороны около оси сгибания плеча, а с другой на подвижной части исполнительного механизма 6. Этим обеспечивается кинематическая развязка данных подвижных звеньев. В подвижной части механизма 6 шарнирно установлена ось сгибания предплечья, на которой закреплены ролик 55 предплечья, ротор датчика 15 и собственно звено предплечья 66. На оси шарнирно установлен ролик 62, прикрепленный к подвижной части механизма 6 (т.е. к звену плеча). К звену плеча также прикреплен статор датчика 15.

Звено предплечья 66 содержит исполнительный механизм 4 с тугой пассивной подвижностью, на подвижной части которого шарнирно установлено звено 67 кисти. Ось шарнира неподвижно соединена со звеном 6 и на ней закреплен ролик 63 кисти. Ролики 62 и 63 соединены гибкой механической передачей в виде тpосов в гибких оболочках. Обе оболочки 64 и 65 передачи с одной стороны закреплены вблизи оси предплечья, а с другой на подвижной части механизма 4. На звене 67 кисти закреплен исполнительный механизм 2 кисти с приводным устройством 21.

Многофункциональный активный протез руки работает следующим образом. При перемещении надплечья вместе с наплечником 1 изменяется взаимное расположение кронштейнов 42 и 41. При этом кронштейн 42 начинает смещать звено 39 (аналог звена предплечья) поворачивая задающий ротор 33, а также звено 40 и задающий ротор 32.

Задающий ротор 33 воздействует на упругий элемент 35 и смещается по угловому положению относительно задающего статора 37 с роликом 43 на величину, пропорциональную усилию воздействия, но не более, чем до пределов, ограниченных одним из упоров, между которыми размещен упругий элемент 35.

Одновременно с поворотом задающего ротора 33 поворачивается ротор датчика 12 и появляется рассогласование между положением осей датчика 12 и датчика угла 15 исполнительной части. При появлении сигнала рассогласования приходят в движение выходной вал приводного устройства 20 с тросовым барабаном 69, например, в направлении сгиба предплечья. Ролик 55 с предплечьем 66 и ротором датчика 15 поворачивается. Одновременно гибкая механическая передача поворачивает ролик 4 задающего статора предплечья со статором датчика 12 в сторону уменьшения величины рассогласования. Таким образом, согласование положений задающей и исполнительной оси происходит по электрическому контуру двух датчиков 12 и 15, а также по механическому контуру двух осей (задающей и исполнительной) предплечья.

Аналогично осуществляется управление движения звена плеча. Одновременно с перемещением надплечья в движение приходят все звенья задающего устройства (двузвенника) в том числе звено 40 (аналог звена плеча) с задающим ротором 32. Задающий ротор 32 воздействует на упругий элемент 34 и смещается по угловому положению относительно задающего статора 36 с роликом 44 на величину, пропорциональную усилию воздействия. Это перемещение также ограничено упорами, между которыми размещен упругий элемент.

Одновременно с поворотом задающего ротора поворачивается ротор датчика 11 и появляется рассогласование между положением осей датчиков 11 и 14. При этом приходит в движение выходной вал приводного устройства 19 плеча с тросовым барабаном 68, например, в сторону сгибания. Ролик 54 с звеном плеча 59 и ротором датчика 14 поворачивается, гибкая механическая передача с тросами 49 и 50 поворачивает одновременно ролик 44 задающего статора плеча со статором датчика 11 в сторону уменьшения величины рассогласования. Движение продолжается до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной нулю.

Одновременное управление датчиками 11 и 12 обеспечивается кинематикой двузвенника, что позволяет выполнять связные движения устройства в целом. При этом одновременно со сгибанием предплечья механическая передача в составе роликов 62 и 63 и тросов в гибких оболочках 64 и 65 обеспечивает сгибание кисти с заданным передаточным отношением, например, в пределах углов ±30^o, что повышает удобство работы со свободными предметами.

Управление приводом 21 кисти осуществляется с использованием канала индивидуального управления. Привод 21 постоянно готов к работе в режимах прямого и реверсивного движения по сигналам от датчиков 9 и 10.

Оператор-инвалид воздействует на один из датчиков прямого или реверсивного движения, например 9, подает сигнал управления на преобразователь сигнала 13, далее сигнал поступает на усилитель мощности 18, с которого подается на приводное устройство 21, приводящее в действие исполнительный механизм 2 кисти.

Управление связным движением сгибания-разгибания плеча и предплечья осуществляют воздействием надплечья на устройство управления. При этом происходит одновременное воздействие на датчики 11, 12 и задающие роторы 32, 33 с деформацией упругих элементов 34 и 35 соответственно.

Сигналы, например, с датчика 11 (задающего датчика сгибания плеча) и с датчика 14 (датчика обратной связи по углу положения плеча) поступают на сумматор 22 и после преобразования посредством функциональных преобразователей 24 и 25 поступают на усилитель мощности 16, который управляет работой приводного устройства 19 и соответственно, исполнительным механизмом 8. Исполнительный механизм, отрабатывая управляющее воздействие, воздействуют на задающий статор 6, который через упругий элемент соединен с задающим ротором 32 и одновременно соединен со статором датчика 11. Таким образом, при изменении положения исполнительного механизма синхронно с исполнительным механизмом и принудительно изменяют положение статора задающего датчика, уменьшая величину рассогласования положения задающей и исполнительной осей.

Контур управления исполнительным механизмом 5 работает аналогично контуру управления механизмом 8.

Системы управления суставами сгибания-разгибания плеча и предплечья представляют собой позиционные следящие системы. При этом задающие воздействия U_з с датчиков 11 и 12 сравнивают с уровнем сигнала U_ос с датчиков 14 и 15. Сравнение осуществляют с помощью сумматоров 22 и 23, а далее через функциональные преобразователи, соответственно 24, 25 и 26, 27 сигналы поступают на усилитель мощности 16.1. Определяется величина сигнала рассогласования ΔU V_з V_ос по каждому контуру управления. Изменение полярности сигнала ΔU обеспечивает реверс привода, а изменение его величины скорость движения выходного вала. При этом происходит остановка привода и следовательно, позиционирование исполнительного механизма.

В каналах управления плеча и предплечья предусмотрена механическая обратная связь между исполнительными и задающими осями. Контур механической обратной связи не позволяет задающим датчикам 11 и 12 обогнать по угловому положению исполнительные механизмы 8 и на нерегламентированную величину, превышающую пределы заданной деформации соответствующего элемента 34 и 35. Благодаря этому процесс движения контролируется оператором-инвалидом постоянно. Упростить контроль за двигательной ситуацией становится невозможным. Кроме того, при упоре исполнительного устройства в какой-либо предмет оператор-инвалид начинает ощущать его податливость через задающее устройство, т. е. прямо через орган управления.

Для исключения перегибания плеча и предплечья за пределы антропоморфности, а также исключения работы двигателей на пусковых токах в крайних положениях звеньев (на упоре), в крайних точках сгибания установлены концевые выключатели 28, 29 и 30, 31.

Кроме того, наличие кинематической обратной связи 38 между звеньями плеча и кисти обеспечивает сгибание кисти при сгибании предплечья с заданным коэффициентом передачи.

В процессе работы задающее устройство не может обогнать исполнительное устройство, обеспечивая постоянный принудительный контроль за двигательной ситуацией.

Предложенное устройство протеза может быть применено как после двустороннего, так и после одностороннего вычленения плеча, а также после наиболее тяжелой травмы плечевого пояса вычленения ключицы и лопатки.

Фрагментарно данное устройство может быть использовано при более низких уровнях ампутации.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении удобства оператора-инвалида при одновременном управлении несколькими суставами.

Предлагаемая конструкция повышает качество выполнение движений, в том числе, их точность, способствует снижению напряженности в работе оператора-инвалида, сокращению времени выполнения целенаправленных действий в пространстве рабочей зоны, приближению движений к естественному виду.

Кроме того, в предлагаемом устройстве снижается энергопотребление, поскольку вес исполнительного устройства уменьшается на величину до 40 Указанные качества достигаются благодаря возложению части функций управления на автоматику с одновременным использованием кожно-костно-мышечного чувства оператора, а также благодаря разгрузке надплечья и от избыточного веса приводов, осуществляющих установочные и ориентирующие движения кисти, что позволяет использовать предложенные технические решения в варианте конструкции протеза для детей младшего возраста.

Замена следящего привода сгибания кисти на более простой механизм способствует снижению веса устройства на 10 12 время выполнения рабочих операций (двигательных актов) по сравнению с прототипом сокращается не менее, чем в 1,5 раза.

Заявленное техническое решение, по мнению автора, является очевидным, а его изобретательский уровень достаточно высоким.

Возможность промышленного применения предлагаемого изобретения не вызывает сомнений, так как: устройство предназначено для применения в конкретной отрасли, а именно в здравоохранении; возможность реализации подтверждается с помощью представленных в описании технических средств; устройство способно обеспечить достижение предлагаемого технического эффекта;
возможность изготовления устройства не вызывает сомнений, так как применены традиционные узлы и детали, доступные для освоения в производстве.

Формула изобретения

1. Многофункциональный активный протез руки, содержащий искусственную электромеханическую кисть с электроприводом и исполнительным механизмом схвата, наплечник, датчики независимого управления, приводные устройства и исполнительные механизмы сгибания плеча и предплечья, исполнительный механизм сгибания кисти, механизм тугой пассивной подвижности отведения и ротации плеча, ротации кисти, а также усилители мощности, преобразователи сигналов, датчики управления связным движением, датчики углов, сумматоры, функциональные преобразователи, плоский двузвенник в виде шарнирно соединенных рычагов с возможностью перемещения в вертикально-сагиттальной плоскости, пояс и кронштейн ввода координат, соединенный с конечным звеном первым рычагом плоского двузвенника, отличающийся тем, что в исполнительную часть введена кинематическая связь между звеньями плеча и кисти, причем шарниры сгибания плеча и предплечья каждый снабжены двумя концевыми выключателями соответствующих приводов, а в каждый контур управления их связным движением дополнительно введены задающий ротор, статор и упругий элемент, концевые выключатели попарно соединены с соответствующими усилителями мощности и установлены с возможностью взаимодействия с подвижным звеном в его крайних положениях, а каждый из датчиков управления плечом и предплечьем выполнен поворотным, при этом ротор и статор этих датчиков кинематически соединены соответственно, с задающим ротором и статором, которые соединены друг с другом посредством упругого элемента, статор датчика управления электрически соединен с соответствующим ему преобразователем сигнала, а задающий статор механически соединен с исполнительным механизмом.

2. Протез по п.1, отличающийся тем, что исполнительное устройство снабжено тремя роликами, закрепленными на звеньях плеч, предплечья и кисти соосно с их осями сгибания, причем на оси сгибания предплечья шарнирно установлен ролик, соединенный со звеном плеча и связанный посредством двух тросов и двух гибких оболочек, выполненных, например, в виде спиральных пружин, с роликом звена кисти, исполнительное устройство снабжено двумя промежуточными роликами, установленными шарнирно на оси сгибания плеча, и четырьмя тросами в гибких оболочках, приводные устройства ориентации кисти, например, плеча и предплечья, установлены на кронштейне, закрепленном на поясе, а на их выходных валах закреплены ведущие тросовые барабаны, при этом в плоском двузвеннике первый конец первого рычага соединен посредством кронштейна с наплечником, а второй конец второго рычага с первым задающим ротором, который установлен соосно с первым задающим статором, соединен с ним посредством упругого элемента и неподвижно соединен с ротором датчика управления связным движением предплечья, статор которого соединен с задающим статором, выполненным с роликом и шарнирно установленным на первом конце второго рычага плоского двузвенника, второй конец второго рычага соединен с кронштейном, закрепленным на поясе, второй задающий статор также выполнен с роликом, на оси второго задающего ротора установлены шарнирно два промежуточных ролика двузвенника, равные по диаметру промежуточным роликам исполнительно устройства, на ролике первого задающего статора закреплены два троса гибкой механической передачи, которые охватывают промежуточный ролик двузвенника, один из которых соединен с ведущим тросовым барабаном привода предплечья с возможностью наматывания троса с одной стороны и сматывания с другой, причем оба троса через первую и вторую гибкие оболочки и промежуточные ролики исполнительного устройства соединены с роликом предплечья исполнительного устройства, а на ролике второго задающего статора также закреплены два троса гибкой механической передачи, один из которых соединен с ведущим тросовым барабаном привода плеча, оба троса через третью и четвертую гибкие оболочки соединены с роликом плеча исполнительного устройства, при этом роторы датчиков угла плеча и предплечья соединены соответствующими осями их сгибания, статор датчика угла предплечья закреплен на звено плеча, а статор датчика угла плеча на кронштейне оси отведения плеча.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2