[go: up one dir, main page]

RU201482U1 - ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN - Google Patents

ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN Download PDF

Info

Publication number
RU201482U1
RU201482U1 RU2020103488U RU2020103488U RU201482U1 RU 201482 U1 RU201482 U1 RU 201482U1 RU 2020103488 U RU2020103488 U RU 2020103488U RU 2020103488 U RU2020103488 U RU 2020103488U RU 201482 U1 RU201482 U1 RU 201482U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
patient
fixed
console
foot
model
Prior art date
Application number
RU2020103488U
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс"
Priority to RU2020103488U priority Critical patent/RU201482U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201482U1 publication Critical patent/RU201482U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H3/00Dolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области медицины, а именно к физиотерапии и нейрореабилитации, и может быть использована для восстановления утраченного навыка ходьбы или ее коррекции до нормального. Робот-тренажер содержит неподвижное основание, на котором расположена беговая дорожка, неподвижно зафиксирована телескопическая штанга системы разгрузки массы тела пациента, на верхнем конце которой зафиксирована консоль с балкой, на которой зафиксированы стропы крепления корсета пациента. На телескопической штанге также установлена горизонтальная поворотная консоль системы воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе, на которой закреплены ортезы. Ортезы содержат узлы фиксации бедра, голени и стопы пациента, которые выполнены с возможностью воспроизведения анатомии ног пациента от бедренного сустава до стопы, с гидравлическими приводами. При этом горизонтальная поворотная консоль выполнена с возможностью совершения управляемых интеллектуальным модулем управления движений влево и вправо, а также вверх и вниз по эллиптической траектории в вертикальной и горизонтальной плоскостях, подбираемых под каждого пациента в отдельности. Техническим результатом является повышение эффективности реабилитационных и восстановительных функций при уменьшении габаритных размеров восстановительного устройства. 1 ил.The utility model relates to the field of medicine, namely to physiotherapy and neurorehabilitation, and can be used to restore the lost walking skill or its correction to normal. The robot simulator contains a fixed base on which a treadmill is located, a telescopic bar of the patient's body weight unloading system is fixed, at the upper end of which a console with a beam is fixed, on which the patient's corset fastening slings are fixed. The telescopic bar is also equipped with a horizontal swivel console of the system for reproducing the model of the lower limb motility when walking, on which orthoses are fixed. The orthoses contain units for fixing the patient's thigh, lower leg and foot, which are made with the ability to reproduce the anatomy of the patient's legs from the hip joint to the foot, with hydraulic drives. In this case, the horizontal swivel console is made with the possibility of performing movements to the left and to the right, controlled by the intelligent control module, as well as up and down along an elliptical trajectory in the vertical and horizontal planes, selected for each patient separately. The technical result is to increase the efficiency of rehabilitation and recovery functions while reducing the overall dimensions of the recovery device. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области медицины, а именно к физиотерапии и нейрореабилитации, и может быть использована для восстановления утраченного навыка ходьбы или ее коррекции, физиологически верного уровня у пациентов с последствиями различных диагнозов, в качестве примеров которых могут быть:The utility model relates to the field of medicine, namely to physiotherapy and neurorehabilitation, and can be used to restore the lost walking skill or to correct it at a physiologically correct level in patients with the consequences of various diagnoses, examples of which can be:

- детский церебральный паралич,- cerebral palsy,

- сосудистые патологии головного мозга (включая инсульты),- vascular pathologies of the brain (including strokes),

- последствия черепно-мозговых травм,- consequences of traumatic brain injury,

- последствия спиральных травм различного характера, в том числе связанных с повреждением спинного мозга,- consequences of spiral injuries of various nature, including those associated with spinal cord injury,

- последствия нейроинфекций.- the consequences of neuroinfections.

Из уровня техники известны различные устройства, подобного назначения.Various devices of a similar purpose are known from the prior art.

Например, в качестве наиболее близкого аналога взят источник информации RU 185378 U1, из которого известно устройство для ускоренной реабилитации и адаптации лиц с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Данное устройство содержит каркас, изготовленный из металлической прямоугольной трубы и имеющий, в верхней части, две горизонтальные направляющие;For example, the source of information RU 185378 U1 was taken as the closest analogue, from which a device for accelerated rehabilitation and adaptation of persons with musculoskeletal disorders is known. This device contains a frame made of a metal rectangular pipe and having, in the upper part, two horizontal guides;

систему вертикального удержания пациента, включающую возможность его передвижения по горизонтальным направляющим; блок, состоящий из 2-х соединенных между собой металлических уголков, в которые встроены шариковые подшипники скольжения, поворачивающийся на 180°, соединенный с уголками, кронштейн, к которому, с помощью резинового шпагата и овального карабина, прикреплен корсет; раскладную асимметричную, встроенную в основание каркаса, лестницу, состоящую из ячеек разного размера, в каждой из которых постелен материал различной жесткости; и встроенную в боковой стене каркаса вертикальную лестницу для упражнений.a system of vertical restraint of the patient, including the possibility of his movement along horizontal guides; a block consisting of 2 interconnected metal corners, in which are built-in ball bearings, rotating by 180 °, connected to the corners, a bracket to which a corset is attached using a rubber twine and an oval carabiner; an asymmetric folding ladder built into the base of the frame, consisting of cells of different sizes, in each of which a material of different stiffness is laid; and a vertical exercise ladder built into the side wall of the frame.

Недостатком всего известного уровня техники, и наиболее близкого аналога, в частности, является недостаточная эффективность реабилитационных и восстановительных функций, поскольку ортезы с закрепленными нижними конечностями пациента движутся в фиксированных вертикальных плоскостях. Также недостатком является достаточно большие габариты устройства.The disadvantage of all the prior art, and the closest analogue, in particular, is the lack of effectiveness of rehabilitation and recovery functions, since orthoses with fixed lower limbs of the patient move in fixed vertical planes. Also, the disadvantage is the rather large dimensions of the device.

Таким образом, задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков известного уровня техники.Thus, the objective of the claimed utility model is to eliminate the disadvantages of the prior art.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение эффективности реабилитационных и восстановительных функций при уменьшении габаритных размеров восстановительного устройства.The technical result to be achieved by the claimed utility model is to increase the effectiveness of rehabilitation and recovery functions while reducing the overall dimensions of the recovery device.

Заявленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта формулы.The claimed technical result is fully achieved by a set of features of an independent claim.

Ассистирующий робот-тренажер для восстановления ходьбы пациента, характеризующийся тем, что содержит неподвижное основание, на котором располагается беговая дорожка, кроме того, на неподвижном основании неподвижно зафиксирована телескопическая штанга системы разгрузки массы тела пациента, на верхнем конце которой зафиксирована консоль с балкой, на которой зафиксированы стропы крепления корсета пациента, при этом на телескопической штанге также закреплена горизонтальная поворотная консоль системы воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе, на которой закреплены ортезы, на которых, в свою очередь, расположены узлы фиксации бедра, голени и стопы пациента, которые выполнены с возможностью воспроизводить анатомию ног пациента от бедренного сустава до стопы, с гидравлическими приводами, при этом горизонтальная поворотная консоль выполнена с возможностью совершения управляемых интеллектуальным модулем управления движений влево и вправо, а также вверх и вниз по эллиптической траектории в вертикальной и горизонтальной плоскостях, подбираемых под каждого пациента в отдельности. На горизонтальной поворотной консоли закреплен отдельный активный динамический привод, выполняющий функцию управления отведением бедра пациента.An assisting robot simulator for restoring a patient's gait, characterized by the fact that it contains a fixed base on which the treadmill is located, in addition, a telescopic bar of the patient's body weight unloading system is fixed on the fixed base, at the upper end of which is fixed a console with a beam on which the straps for attaching the patient's corset are fixed, while the telescopic bar is also equipped with a horizontal swivel console of the system for reproducing the model of the motility of the lower extremities when walking, on which orthoses are fixed, on which, in turn, the nodes for fixing the patient's thigh, shin and foot are located, which are made with the ability to reproduce the anatomy of the patient's legs from the hip joint to the foot, with hydraulic drives, while the horizontal swivel arm is made with the ability to perform movements controlled by an intelligent control module to the left and to the right, as well as up and down the elliptical trajectories in the vertical and horizontal planes, selected for each patient individually. A separate active dynamic actuator is attached to the horizontal swivel console, which performs the function of controlling the abduction of the patient's hip.

Далее более детально заявленная полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1), на котором:Further, the claimed utility model is illustrated in more detail by a drawing (Fig. 1), in which:

1 - неподвижное основание,1 - fixed base,

2 - телескопическая штанга системы разгрузки массы тела пациента,2 - telescopic bar of the patient's body weight unloading system,

3 - консоль системы разгрузки массы тела пациента,3 - console of the patient's body weight unloading system,

4 - балка системы разгрузки массы тела пациента,4 - beam of the patient's body weight unloading system,

5 -стропы крепления корсета пациента,5 - straps for attaching the patient's corset,

6 - горизонтальная поворотная консоль системы воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе,6 - horizontal swivel console of the system for reproducing the model of the motility of the lower extremities when walking,

7 - ортезы,7 - orthoses,

8 - беговая дорожка.8 - treadmill.

Заявленный ассистирующий робот-тренажер для восстановления и коррекции ходьбы пациента (далее - робот-тренажер) содержит многоуровневую биоинспирированную ассистирующую кинематику, приводимую электронно-управляемой гидравлической приводной системой, с возможностью создания физиологически верных паттернов трехмерного движения ног пациента, высокоточной разгрузкой массы тела и эффективной организацией коллаборативной модели работы в составе N количества лечебных мест.The claimed assisting robot simulator for restoring and correcting the patient's gait (hereinafter referred to as the robot simulator) contains a multilevel bioinspired assisting kinematics driven by an electronically controlled hydraulic drive system, with the ability to create physiologically correct patterns of three-dimensional movement of the patient's legs, high-precision unloading of body weight and effective organization collaborative model of work consisting of N number of treatment places.

Заявленный робот-тренажер содержит:The declared robot simulator contains:

- неподвижное основание, на котором располагается беговая дорожка,- a fixed base on which the treadmill is located,

- систему разгрузки массы тела пациента,- a system for unloading the patient's body weight,

- система воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе,- a system for reproducing the model of the motility of the lower extremities when walking,

- систему динамического контроля,- dynamic control system,

- интеллектуальный модуль управления, взаимодействующий с рабочим местом оператора.- an intelligent control module that interacts with the operator's workplace.

Система разгрузки массы тела пациента содержит вертикальную телескопическую штангу, зафиксированную на неподвижном основании с возможностью вертикального перемещения относительно неподвижного основания, консоль, зафиксированная на верхнем конце вертикальной телескопической штанги, механизм крепления подвеса пациента, включающий балку, фиксируемую на консоли, и стропы, на которых фиксируется, как правило, корсет пациента.The patient's body weight unloading system contains a vertical telescopic bar fixed on a fixed base with the possibility of vertical movement relative to a fixed base, a console fixed at the upper end of the vertical telescopic bar, a patient suspension attachment mechanism, including a beam fixed on the console, and slings on which it is fixed usually the patient's corset.

Система воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе содержит горизонтальную поворотную консоль, которая служит основанием для крепления и регулировки гидромеханической части (электронно-управляемая гидравлическая приводная система), в состав которой входит подвижно управляемая система рычагов и шарниров (ортезы).The system for reproducing the model of the motility of the lower extremities when walking contains a horizontal swivel console, which serves as the basis for attaching and adjusting the hydromechanical part (electronically controlled hydraulic drive system), which includes a movably controlled system of levers and hinges (orthoses).

Горизонтальная поворотная консоль служит для подвеса через подвижные узлы ортезов на необходимом каждому конкретному пациенту уровне, и имеет возможность регулировки по ширине и углу относительно горизонта. Горизонтальная поворотная консоль совершает управляемые движения влево и вправо, а также вверх и вниз по эллиптической траектории в вертикальной и горизонтальной плоскостях.The horizontal swivel arm serves for suspension through the movable units of orthoses at the level necessary for each specific patient, and has the ability to adjust in width and angle relative to the horizon. The horizontal swivel arm makes controlled movements to the left and right, as well as up and down along an elliptical path in the vertical and horizontal planes.

Ортезы - парная шарнирно-рычажная конструкция, воспроизводящая анатомию ноги пациента от бедренного сустава до стопы, в которой роль мышц (сгибателей-разгибателей) выполняют гидравлические приводы под управлением блока электронно-управляемой гидравлической приводной системой. На ортезах размещены узлы фиксации бедра и голени пациента выше и ниже коленного сустава, а также узлы крепления эластичного подвеса для фиксации стопы в положении, соответствующем ходьбе.Orthoses are a paired hinge-lever structure that reproduces the anatomy of the patient's leg from the hip joint to the foot, in which the role of muscles (flexors-extensors) is performed by hydraulic drives controlled by an electronically controlled hydraulic drive system. On the orthoses there are nodes for fixing the patient's thigh and lower leg above and below the knee joint, as well as attachment points for an elastic suspension for fixing the foot in a position corresponding to walking.

Углы и амплитуда движения рычагов, направление их смещения и углы поворотов шарниров контролируются встроенными датчиками (входят в состав системы динамического контроля) и синхронизируются через интеллектуальный модуль управления между собой и движением горизонтальной поперечной консоли.The angles and amplitude of movement of the levers, the direction of their displacement and the angles of rotation of the hinges are controlled by built-in sensors (included in the dynamic control system) and are synchronized through an intelligent control module between themselves and the movement of the horizontal transverse console.

Чтобы воспроизвести движение опорно-двигательного аппарата в трехмерном пространстве робот-тренажер с высокой точностью синхронизировано определяет и выполняет:To reproduce the movement of the musculoskeletal system in three-dimensional space, the simulator robot detects and performs with high precision:

- расчетные значения движения (направление, углы, амплитуды, скорость и периодичность) бедра и голени во время шага, с учетом анатомического строения конкретного пациента,- calculated values of movement (direction, angles, amplitudes, speed and frequency) of the thigh and lower leg during a step, taking into account the anatomical structure of a particular patient,

- расчетные значения отведения бедра и переноса центра масс тела пациента в сторону опорной ноги.- the calculated values of the abduction of the hip and the transfer of the center of mass of the patient's body towards the supporting leg.

Так как стопы во время полного касания поверхности под нагрузкой массы тела должны находиться на расстоянии 40-50 мм от срединной линии, а бедро отводится в сторону опорной ноги, то и плоскость, в которой работает ортез, должна изменять свое положение в пространстве - наклоняться в сторону отвода бедра. При этом нога остается фиксированной в ортезе, и ее движение полностью контролируется.Since the feet, during full contact with the surface under the load of the body weight, should be at a distance of 40-50 mm from the midline, and the thigh should be retracted towards the supporting leg, then the plane in which the orthosis works should change its position in space - bend in side of the hip abduction. At the same time, the leg remains fixed in the orthosis, and its movement is completely controlled.

Отведением бедра управляет отдельный активный динамический привод (через передачу на горизонтальной поворотной консоли), точно синхронизированный с двигательным паттерном всей системы. Он сдвигает таз в поперечной плоскости на расчетную величину и приводит в действие сложную трехступенчатую передачу на горизонтальной поворотной консоли, выполняющую пропорциональный наклон рабочих плоскостей ортезов, а также вертикальную поддержку - полную или частичную разгрузку массы тела на опорной ноге за счет активного гидравлического привода, управляющего разгрузкой.Hip abduction is controlled by a separate active dynamic actuator (via gear on the horizontal pivot arm), precisely synchronized with the movement pattern of the entire system. It shifts the pelvis in the transverse plane by a calculated amount and activates a complex three-stage transmission on the horizontal swivel console, which performs a proportional inclination of the working planes of the orthoses, as well as vertical support - full or partial unloading of the body weight on the supporting leg due to an active hydraulic drive that controls the unloading ...

Гидромеханическая часть состоит из совокупности приводных устройств, в которых энергоносителем является гидравлическая жидкость, управляемых электронно-гидравлическими блоками, получающими команды от интеллектуального модуля управления.The hydromechanical part consists of a set of drive devices, in which the energy carrier is hydraulic fluid, controlled by electronic-hydraulic units, receiving commands from an intelligent control module.

Система динамического контроля - это комплекс датчиков, включающий комплекс технического зрения, контроллеров и аналогово-цифровых преобразователей, размещенных на подвижных частях робота-тренажера (ортезы, горизонтальная поперечная консоль и др.).The dynamic control system is a set of sensors, including a set of technical vision, controllers and analog-to-digital converters located on the moving parts of the robot simulator (orthoses, horizontal transverse console, etc.).

Датчики в системе контроля разделяются по назначению:Sensors in the control system are divided according to their purpose:

- комплекс технического зрения (стерео/видео пары, блок видео захвата и первичной обработки, блок распознавания и анализа, блок статистики),- a complex of technical vision (stereo / video pair, video capture and primary processing unit, recognition and analysis unit, statistics unit),

- датчики определения положения,- position detection sensors,

- датчики, измеряющие силу и скорость импульса,- sensors that measure the strength and speed of the pulse,

- датчики упругости,- elastic sensors,

- тензодатчики.- strain gauges.

Система динамического контроля напрямую связана с интеллектуальным модулем управления в режиме непрерывной обработки связи, и обеспечивает непрерывное сопоставление фактических значений параметров движения всех подвижных частей и элементов относительно друг друга и в сравнении с заданными параметрами.The dynamic control system is directly connected with the intelligent control module in the mode of continuous communication processing, and provides a continuous comparison of the actual values of the motion parameters of all moving parts and elements relative to each other and in comparison with the set parameters.

Система динамического контроля позволяет оценить собственную двигательную активность пациента; рассчитать уровень активности робота-тренажера (дополнительное усилие и амплитуда движения, создаваемые на подвижных элементах, к которым прикреплены конечности пациента); своевременно осуществить мгновенную полную остановку работы робота-тренажера в случае критически выросшего сопротивления движению ортеза.The dynamic control system allows you to assess the patient's own motor activity; calculate the level of activity of the robot simulator (additional effort and amplitude of movement created on the movable elements to which the patient's limbs are attached); timely implement an instant complete stop of the robot simulator in case of critically increased resistance to the movement of the orthosis.

Система динамического контроля обеспечивает в режиме реального времени точное изменение параметров и алгоритмов управления отдельными элементами и всей системой в целом, в том числе в формате упреждения изменений за счет самообучение системы.The dynamic control system provides in real time an accurate change in parameters and control algorithms for individual elements and the entire system as a whole, including in the format of anticipating changes due to self-learning of the system.

Интеллектуальный модуль управления представляет собой программно-аппаратный комплекс контроля и управления всеми элементами и системами робота-тренажера, обеспечивающий непрерывную обратную связь в режиме реального времени между роботом-тренажером и пациентом, роботом-тренажером и оператором, в том числе через удаленный доступ.The intelligent control module is a software and hardware complex for monitoring and controlling all elements and systems of a robot simulator, providing continuous feedback in real time between the robot simulator and the patient, the robot simulator and the operator, including through remote access.

Интеллектуальный модуль управления функционирует на программном обеспечении, использующем технологии нейро-сетей и распределенных вычислений и позволяющим в режиме реального времени одновременно эффективно управлять до 12 лечебных мест с индивидуальными программами реабилитационных процедур с учетом их индивидуальных физиологических клинических особенностей на основе предписаний врачей и текущего психофизического состояния.The intelligent control module operates on software that uses technologies of neural networks and distributed computing and makes it possible to simultaneously effectively manage up to 12 treatment sites with individual programs of rehabilitation procedures in real time, taking into account their individual physiological clinical characteristics based on the prescriptions of doctors and the current psychophysical state.

В интеллектуальном модуле управления реализованы решения, основанные на технологиях машинного мышления (искусственный интеллект), обеспечивающие следующие возможности:The intelligent control module implements solutions based on machine thinking technologies (artificial intelligence), providing the following capabilities:

- распознавания образов и процессов,- pattern and process recognition,

- видео аналитики,- video analytics,

- обучения самообучения системы,- learning self-learning system,

- моделирования и прогнозирования изменений состояния внутренней и внешней среды.- modeling and forecasting changes in the state of the internal and external environment.

Интеллектуальный модуль управления включает следующие блоки:The intelligent control module includes the following blocks:

- блок получения данных,- data acquisition unit,

- блок контроля состояния,- condition control unit,

- блок постановки задачи,- task setting block,

- блок управления шаговыми двигателями,- stepper motor control unit,

- блок аналитики и самообучения,- block of analytics and self-study,

- блок статистики,- statistics block,

- блок внешнего интерфейса.- external interface block.

Блок получения данных реализован на контроллере ARM, имеет 6 каналов приема и 2 выходных канала. Назначение данного блока заключается в обработке поступающей информации с входных датчиков и передача суммированных данных внутренним потребителям. Данный блок обрабатывает информацию на частоте до 120 Гц.The data acquisition unit is implemented on the ARM controller, has 6 receive channels and 2 output channels. The purpose of this block is to process incoming information from input sensors and transfer the summarized data to internal consumers. This block processes information at a frequency of up to 120 Hz.

Блок контроля состояния отвечает за получение данных от всех датчиков и системы интерфейса, сохранение вектора состояния в заданных критериях. Данный блок выставляет задания для блока управления шаговыми двигателями.The state control unit is responsible for receiving data from all sensors and the interface system, storing the state vector in the specified criteria. This block sets the tasks for the stepper motor control unit.

Блок постановки задачи отвечает за вычисления критических значений и постановку задачи для блока контроля состояния.The problem statement unit is responsible for calculating critical values and setting a task for the condition monitoring unit.

Блок управления шаговыми двигателями отвечает за настройку и изменение параметров работы шаговых двигателей в соответствии с заданными параметрами.The stepper motor control unit is responsible for setting and changing the parameters of the stepper motors in accordance with the specified parameters.

Блок аналитики и самообучения отвечает за корректную работу системы управления в следующих ситуациях:The analytics and self-learning unit is responsible for the correct operation of the control system in the following situations:

- ввод новых алгоритмов и калибровки всей системы с учетом новых вводных с целью фиксации оптимальных алгоритмов и параметров,- introduction of new algorithms and calibration of the entire system, taking into account new inputs in order to fix the optimal algorithms and parameters,

- появление критичных погрешностей из-за износа отдельных элементов оборудования при длительной интенсивной эксплуатации, данный блок позволяет программными средствами компенсировать отклонения и/или своевременно проинформировать оператора об угрозе серьезных неисправностей. В критически важных случаях обеспечивает полную остановку системы до исправления поломки-неисправности.- the appearance of critical errors due to the wear of individual elements of equipment during long-term intensive operation, this block allows software to compensate for deviations and / or promptly inform the operator about the threat of serious malfunctions. In critical cases, it provides a complete stop of the system until the breakdown is corrected.

Блок статистики отвечает за накопленные и структурирование статистических данных об изменениях внутренней среды и состоянии пациентов.The statistics block is responsible for the accumulated and structuring of statistical data on changes in the internal environment and the condition of patients.

Блок внешнего интерфейса предназначен для отображения информации на экране компьютера о состоянии системы, состоянии пациента, постановки задачи для работы, отслеживания критичных их изменений, просмотра статистики.The external interface block is designed to display information on the computer screen about the state of the system, the state of the patient, setting a task for work, tracking their critical changes, viewing statistics.

Интерфейс управления выделен в отдельный сегмент и может быть выведен на удаленное рабочее место.The control interface is allocated in a separate segment and can be brought to a remote workstation.

В заявленном устройстве сами ортезы и вся активная часть робота совершает сложное трехмерное перемещение, вовлекая ноги и тело пациента в воспроизведение физиологически естественного процесса ходьбы, причем параметры перемещений всех подвижных элементов вычисляются с учетом индивидуальных физиологических особенностей пациентов и устанавливаются врачом. При этом в головном мозгу пациента центр, отвечающий за процесс прямохождения, восстанавливается в режиме обратной связи паттерн нормальной ходьбы.In the claimed device, the orthoses themselves and the entire active part of the robot perform a complex three-dimensional movement, involving the patient's legs and body in reproducing the physiologically natural walking process, and the parameters of the movements of all moving elements are calculated taking into account the individual physiological characteristics of the patients and set by the doctor. At the same time, in the patient's brain, the center responsible for the upright walking process is restored in the feedback mode to the normal walking pattern.

Система разгрузки массы тела поддерживает заданный врачом/оператором уровень усилия, передаваемого на стопу пациента во время полного касания стопой пятна контакта на опорной поверхности. Уровень нагрузки может равняться как полной массе пациента (но не превышать ее), так и не обеспечивать разгрузку полностью. В зависимости от программы тренировки система разгрузки массы тела изменяет этот уровень в процессе занятия на одной конечности или на обеих конечностях (на каждой со своим значением).The system of unloading of body weight maintains the level of force, set by the doctor / operator, transferred to the patient's foot during the full contact of the foot with the contact patch on the supporting surface. The load level can be equal to the total weight of the patient (but not exceed it), or not provide complete unloading. Depending on the training program, the system of unloading body weight changes this level in the process of training on one limb or on both limbs (each with its own value).

Пример: если масса тела пациента 80 кг, пациент может опереться на дорожку с усилием в 40 кг при разгрузке равной 50%. Когда это усилие критично вырастет, система разгрузки массы тела немедленно приподнимает пациента над опорой, разгружая стопу. То есть, пациент и система воспроизведения модели нормальной моторики нижних конечностей при ходьбе, в которой он закреплен, находится в динамически подвешенном положении.Example: If the patient weighs 80 kg, the patient can lean on the treadmill with a force of 40 kg with a 50% unloading. When this force is critically increased, the body weight relief system immediately lifts the patient off the support, relieving the foot. That is, the patient and the system for reproducing the model of the normal motility of the lower extremities during walking, in which he is fixed, are in a dynamically suspended position.

За усилиями системы разгрузки массы тела следит тензодатчик, информация от которого через аналогово-цифровой преобразователь поступает в интеллектуальный модуль управления, который передает скорректированные алгоритмы на привод системы разгрузки массы тела.The efforts of the body weight unloading system are monitored by a strain gauge, the information from which through an analog-to-digital converter enters the intelligent control module, which transmits the corrected algorithms to the drive of the body weight unloading system.

В качестве привода системы разгрузки массы тела может использоваться гидросиловой привод, или грузопротивовесовый привод, или электромеханический привод.A hydraulic power drive, or a counterweight drive, or an electromechanical drive can be used as a drive for the body weight unloading system.

Заявленная полезная модель является новой, поскольку совокупность ее существенных признаков не известна из уровня техники, и, соответственно, отвечает условию патентоспособности "новизна".The claimed utility model is new, since the totality of its essential features is not known from the prior art, and, accordingly, meets the "novelty" condition of patentability.

Заявленная полезная модель отвечает условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку она может использоваться в промышленности.The claimed utility model meets the "industrial applicability" condition of patentability, since it can be used in industry.

Хотя настоящая полезная модель была раскрыта со ссылкой на предпочтительные варианты ее осуществления, это не предназначено для ограничения настоящей полезной модели, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящей полезной модели могут модифицировать и осуществить ее, не отступая от идеи и объема полезной модели, следовательно, объем охраны настоящей полезной модели должен регулироваться объемом, заданным в формуле полезной модели.Although the present utility model has been disclosed with reference to preferred embodiments thereof, this is not intended to limit the present utility model, those skilled in the art may modify and implement the present utility model without departing from the spirit and scope of the utility model, therefore , the scope of protection of this utility model must be regulated by the scope specified in the claims of the utility model.

Claims (1)

Ассистирующий робот-тренажер для восстановления ходьбы пациента, характеризующийся тем, что содержит неподвижное основание, на котором расположена беговая дорожка, неподвижно зафиксирована телескопическая штанга системы разгрузки массы тела пациента, на верхнем конце которой зафиксирована консоль с балкой, на которой зафиксированы стропы крепления корсета пациента, при этом на телескопической штанге также установлена горизонтальная поворотная консоль системы воспроизведения модели моторики нижних конечностей при ходьбе, на которой закреплены ортезы, на которых расположены узлы фиксации бедра, голени и стопы пациента, которые выполнены с возможностью воспроизведения анатомии ног пациента от бедренного сустава до стопы, с гидравлическими приводами, при этом горизонтальная поворотная консоль выполнена с возможностью совершения управляемых интеллектуальным модулем управления движений влево и вправо, а также вверх и вниз по эллиптической траектории в вертикальной и горизонтальной плоскостях, подбираемых под каждого пациента в отдельности, при этом на горизонтальной поворотной консоли установлен отдельный активный динамический привод, выполняющий функцию управления отведением бедра пациента.An assistant robot simulator for restoring the patient's gait, characterized by the fact that it contains a fixed base on which the treadmill is located, a telescopic bar of the patient's body weight unloading system is fixed, at the upper end of which a console with a beam is fixed, on which the patient's corset fastening slings are fixed at the same time, a horizontal swivel console of the system for reproducing the model of the motility of the lower extremities during walking is installed on the telescopic bar, on which orthoses are fixed, on which the nodes for fixing the patient's thigh, lower leg and foot are located, which are made with the possibility of reproducing the anatomy of the patient's legs from the hip joint to the foot, with hydraulic drives, while the horizontal swivel console is made with the ability to perform movements controlled by an intelligent control module to the left and to the right, as well as up and down along an elliptical path in the vertical and horizontal planes , selected for each patient individually, while a separate active dynamic drive is installed on the horizontal swivel console, which performs the function of controlling the abduction of the patient's hip.
RU2020103488U 2020-01-27 2020-01-27 ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN RU201482U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103488U RU201482U1 (en) 2020-01-27 2020-01-27 ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103488U RU201482U1 (en) 2020-01-27 2020-01-27 ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201482U1 true RU201482U1 (en) 2020-12-17

Family

ID=73834787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020103488U RU201482U1 (en) 2020-01-27 2020-01-27 ASSISTING SIMULATOR ROBOT FOR RESTORING NORMAL WALK OF A HUMAN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201482U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU130500U1 (en) * 2012-11-14 2013-07-27 Владимир Александрович Качесов TRAINING COMPLEX (OPTIONS)
RU139266U1 (en) * 2013-09-27 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Walking Aid
WO2014076005A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-22 Hocoma Ag Apparatus for locomotion therapy
RU185378U1 (en) * 2018-03-06 2018-12-03 Мелконян Виктор Валерьевич Device for accelerated rehabilitation and adaptation of persons with musculoskeletal disorders

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014076005A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-22 Hocoma Ag Apparatus for locomotion therapy
RU130500U1 (en) * 2012-11-14 2013-07-27 Владимир Александрович Качесов TRAINING COMPLEX (OPTIONS)
RU139266U1 (en) * 2013-09-27 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Walking Aid
RU185378U1 (en) * 2018-03-06 2018-12-03 Мелконян Виктор Валерьевич Device for accelerated rehabilitation and adaptation of persons with musculoskeletal disorders

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Veneman et al. Design and evaluation of the LOPES exoskeleton robot for interactive gait rehabilitation
Aoyagi et al. A robot and control algorithm that can synchronously assist in naturalistic motion during body-weight-supported gait training following neurologic injury
Hussain et al. Robot assisted treadmill training: mechanisms and training strategies
Pietrusinski et al. Robotic gait rehabilitation trainer
US9198821B2 (en) Lower extremity exoskeleton for gait retraining
Ergin et al. A self-adjusting knee exoskeleton for robot-assisted treatment of knee injuries
Malosio et al. A spherical parallel three degrees-of-freedom robot for ankle-foot neuro-rehabilitation
CN108472145B (en) System and apparatus for guiding and detecting motion of a 3-DOF rotational target joint
Mihelj et al. A novel paradigm for patient-cooperative control of upper-limb rehabilitation robots
Bortole et al. A robotic exoskeleton for overground gait rehabilitation
WO2013086035A1 (en) Orthopedic lower body exoskeleton for control of pelvic obliquity during gait over-ground
Joel et al. Review on Gait Rehabilitation Training Using Human Adaptive Mechatronics System in Biomedical Engineering
EP3133998A1 (en) Human movement research, therapeutic, and diagnostic devices, methods, and systems
EP3134038A2 (en) Spinal treatment devices, methods, and systems
Tiseni et al. On the edge between soft and rigid: an assistive shoulder exoskeleton with hyper-redundant kinematics
EP3415123A1 (en) System and method for restoring human motor activity
JP2018518208A (en) A device that drives walking in an upright position and lower limbs of a person in a supine or partially lying position
Doss et al. A comprehensive review of wearable assistive robotic devices used for head and neck rehabilitation
EP3104819B1 (en) Device supporting physical abilities of the lower limbs
Ercolini et al. A novel generation of ergonomic upper-limb wearable robots: Design challenges and solutions
Lingampally et al. Design, implementation, and experimental study on 3-RPS parallel manipulator-based cervical collar therapy device for elderly patients suffering from cervical spine injuries
Hu et al. An advanced rehabilitation robotic system for augmenting healthcare
CN104983496A (en) Active type intelligent orthosis for spinal disease rehabilitation therapy
Pietrusinski et al. Gait rehabilitation therapy using robot generated force fields applied at the pelvis
Munawar et al. AssistOn-Gait: An overground gait trainer with an active pelvis-hip exoskeleton