Устройство управления движением экзоскелетона
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистическик
Республик >942?35 (6l ) Дополнительное к авт. свив-ву (22) Заявлено 18 ° 07. 79 (21) 2798555/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15. 07. 82. Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 15.07.82, (51) М. Кл.
А 61 F 1/00 Ъоударстаенный комнтет
СССР о делам нзаоретеннй и открытий (53) УДК615.471 (088. 8) (72) Авторы изобретения
А.В.Зинковский, А.Д.Саблин, И.А.Трофимова и, В.А.Чистяков
Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, М.И.Калинина (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
ЭКЗОСКЕЛЕТОНА
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления и построения движений экзоскелетонов, и может быть использовано для анализа движений человека и для построения технически новых спортивных движений.
Известно устройство управления движением экзоскелетона, содержащее связанные между собой блок датчиков о и блок регистрации усилий и приводы (1), Однако это устройство сложно в эксплуатации и имеет большие энер- . гозатраты.
Цель изобретения — снижение энергозатрат.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления движением экзоскелетона, содержащем gp связанные, между собой блок датчиков и блок регистрации усилий, и приводы, введены последовательно соединенные фильтр, блок вычисления Ill3p
2 нирных моментов и блок стабилизации, подключенный к приводам, и соединенные между собой интегратор, связанный с блоком вычисления шарнирных моментов, и блэк сравнения; при этом первый выход блока регистрации усилий подключен к фильтру, а второй выход - к входу блока сравнения, вы» ход которого связан с фильтром.
На чертеже изображена блок-схема устройства.
Устройство содержит блок 1 регистрации усилий, фильтр 2, блок 3 вычисления шарнирных моментов, интегра" тор 4, блок 5 сравнения, блок 6 стабилизации, приводы 7 и блок датчиков 8.
Устройство работает следующим об" разом.
Блок 1 регистрирувт кинематику и опорные -усилия при выполнении движения экзоскелетона. Исходные пока- . затели движения - координаты - регистрируются устройством, куда пред" варительно вводятся данные о весе, 3 94273 размерах и моментах инерции звеньев экзоскелетона. В устройстве экспери ментальные данные, определенные в дискретные моменты времени, пропускаются через фильтр 2, где производится фильтрация ошибок измерения и численное вычисление производных обобщенных координат. В блоке 3 вычисления шарнирных моментов решается прямая задача динамики: вычисляются шарнирные Mo IO менты, реализующие данное движение.
С целью контроля точности аппроксимации синтезированных моментов, в интеграторе 4 решается обратная задача динамики: численное интегрирование системы дифференциальных уравнений. В блоке 5 сравнения обобщенные координаты, полученные при решении обратной задачй, сравниваются с заданным движением и формируется аб20 солютная погрешность рассогласования. Введенная обратная связь позволяет снизить ошибки в точности задания исходного движения и уменьшить вычислительные погрешности.
Синтезированные шарнирные моменты поступают в блок 6 стабилизации, где решаются задачи оптимальности и стабилизации движений. Результаты, полученные в этом блоке, выводятся
Зо на дисплей, определяются величины скоростей, ускорений и усилий, которые возникают при выполнении движения экзоскелетоном. При работе с экзоскелетоном выходы блока 6 стабилизации подключаются через преобразова- M тельное устройство к силовым приводам 7 экзоскелетона, и описанная процедура повторяется для контроля
5 4 за правильностью выполнения движения.
Устройство позволяет с большой точностью синтезировать шарнирные моменты для экзоскелетонов, а также дает возможность для изучения и анализа всевозможных движений человека, позволяет в реальном масштабе времени упра влят ь д вижени ем э кзоскелет онов.
Наличие блока оптимизации обеспечивает экономию энергии приводов.
Формула изобретения
Устройство управления движением экзоскелетона, содержащее связанные между собой блок датчиков и блок регистрации усилий, и приводы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, в устройство введены последовательно соединенные фильтр, блок вычисления шарнирных моментов и блок стабилизации, подключенный к приводам, и соединенные между собой интегратор, связанный с блоком вычисления шарнирных моментов, и блок сравнения, при этом первый выход блока регистрации усилий подключен к фильтру, а второй выход - к входу блока сравнения, выход которого связан с фильтром.
Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе
1. Проскуряков В.Б. и др. Принципы построения и действия опорно-двигательного аппарата биотехнической системы типа экзоскелетон. - "Биомеханика", Рига, "Наука", 1975, с. 615-619.
ВНИИПИ Заказ 4935/7 Тираж 714 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
