RU2739278C2 - Method for four-support movement of child exoskeleton - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to methods of movement of exoskeletons. Method for four-bearing movement of child exoskeleton with femoral and elbow drives includes forced movement of a user with disturbed functions of the locomotor system along a horizontal surface ensured by an exoskeleton of lower extremities. When moving on four supports on the knees and palms of the hands of the support reaction sensors fixing the position of the user's limbs relative to the support surface, that provides the possibility of synchronizing operation of the femoral and knee drives to ensure a stable position of the user.

EFFECT: enabling expansion of exoskeleton functional capabilities.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к техническим средствам реабилитации инвалидов, и может быть использовано для расширения диапазона желаемых траекторий движения экзоскелета, предназначенного преимущественно для детей с нарушением функций опорно-двигательного аппарата.The invention relates to medical equipment, in particular to technical means for the rehabilitation of disabled people, and can be used to expand the range of desired trajectories of movement of the exoskeleton, intended mainly for children with impaired functions of the musculoskeletal system.

Известны простые способы обучения детей ползанию на четвереньках, которыми пользуются на начальных этапах реабилитации больных, например, ДЦП (см. патент US 8,942,874 B2) с последующим переходом к более сложным способам с применением ходунков, беговых дорожек, экзоскелетов, костылей и т.п.There are known simple methods of teaching children to crawl on all fours, which are used at the initial stages of rehabilitation of patients, for example, cerebral palsy (see patent US 8,942,874 B2) with the subsequent transition to more complex methods using walkers, treadmills, exoskeletons, crutches, etc.

Недостатком известных способов следует считать наличие необходимого периода адаптации к новым реабилитационным условиям для пользователя, который не всегда для детей преодолим и вынуждает по нескольку раз возвращаться к более простым способам реабилитации.The disadvantage of the known methods should be considered the presence of the necessary period of adaptation to the new rehabilitation conditions for the user, which is not always surmountable for children and forces several times to return to simpler methods of rehabilitation.

Известен способ задания желаемых траекторий движения экзоскелета для передвижения пользователя с нарушением функций опорно-двигательного аппарата (см. патент WO 2017069652), обеспечивающий возможность ходьбы в заранее предопределенных режимах пользователя.A known method of setting the desired trajectories of movement of the exoskeleton for the movement of a user with impaired functions of the musculoskeletal system (see patent WO 2017069652), providing the ability to walk in predetermined modes of the user.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения устойчивого передвижения экзоскелета на четвереньках вследствие отсутствия датчиков реакции опоры на коленях и ладонях рук, что снижает безопасность пациента, обусловленную возможностью опрокидывания экзоскелета с пользователем.The disadvantage of this method is the impossibility of ensuring stable movement of the exoskeleton on all fours due to the lack of sensors for the support reaction on the knees and palms of the hands, which reduces the safety of the patient due to the possibility of overturning the exoskeleton with the user.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ передвижения больных в большинстве известных экзоскелетов, например, реализуемый известной испанской компанией “MarsiBionics” (см. патент US 20170340504 A1), принятый в качестве прототипа и который предполагает принудительное передвижение пользователя с нарушением функций опорно-двигательного аппарата по горизонтальной поверхности за счет экзоскелета нижних конечностей с опорой на стопы, при этом стопы снабжены датчиками реакции опоры, интегрированными в контроллер экзоскелета, по заранее предопределенному алгоритму.Closest to the proposed invention is a method of movement of patients in most of the known exoskeletons, for example, implemented by the well-known Spanish company “MarsiBionics” (see patent US 20170340504 A1), adopted as a prototype and which involves forced movement of the user with impaired functions of the musculoskeletal system along horizontal surface due to the exoskeleton of the lower extremities with support on the feet, while the feet are equipped with support reaction sensors integrated into the exoskeleton controller according to a predetermined algorithm.

Недостатком этого способа следует считать утомительное однообразие траекторий движений пользователя, что снижает эффективность реабилитации пользователя, поскольку детей всегда привлекает разнообразие возможных движений.The disadvantage of this method should be considered the tedious uniformity of the trajectories of the user's movements, which reduces the effectiveness of the user's rehabilitation, since children are always attracted by the variety of possible movements.

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение является расширение функциональных возможностей экзоскелета, повышающее эффективность процесса реабилитации.The technical problem to be solved by the proposed invention is to expand the functionality of the exoskeleton, which increases the efficiency of the rehabilitation process.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что при движении на четырех опорах на коленях и ладонях рук датчики реакции опоры фиксируют положение конечностей пользователя относительно опорной поверхности, что обеспечивает возможность синхронизации работы бедренных и коленных приводов для обеспечения устойчивого положения пользователя.The technical problem posed is solved due to the fact that when moving on four supports on the knees and palms of the hands, the support reaction sensors fix the position of the user's limbs relative to the supporting surface, which makes it possible to synchronize the operation of the femoral and knee actuators to ensure a stable position of the user.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен детский экзоскелет с пользователем, вид спереди;figure 1 shows a children's exoskeleton with a user, front view;

на фиг.2 изображен детский экзоскелет с пользователем, вид сбоку;figure 2 shows a children's exoskeleton with a user, side view;

на фиг.3 - четырехопорное передвижение пользователя в экзоскелете.figure 3 - four-support movement of the user in the exoskeleton.

Способ четырехопорного передвижения детского экзоскелета реализуется с помощью экзоскелета 1, представляющего собой охватывающий пользователя 2 шарнирный каркас, и осуществляющего принудительное передвижение за счет бедренных и коленных приводов 3 и 4 соответственно. Экзоскелет содержит также стопы 5, снабженные датчиками реакции опоры 6. При этом на руках и коленях пользователя 2 надеты опорные элементы 7 и 8 с датчиками реакции опоры 9 и 10 соответственно.The method of four-support movement of the child's exoskeleton is implemented using the exoskeleton 1, which is a hinged frame covering the user 2, and performing forced movement due to the femoral and knee drives 3 and 4, respectively. The exoskeleton also contains feet 5 equipped with support reaction sensors 6. At the same time, support elements 7 and 8 with support reaction sensors 9 and 10 are put on the hands and knees of the user 2, respectively.

Способ четырехопорного передвижения детского экзоскелета реализуется следующим образом. При четырехопорном передвижении с опорой на колени и руки пользователя 2 датчики реакции опоры 9 и 10 фиксируют положение конечностей пользователя 2 относительно опорной поверхности, что обеспечивает возможность синхронизации работы бедренных и коленных приводов 3 и 4 для обеспечения устойчивого положения пользователя.The method of four-support movement of a children's exoskeleton is implemented as follows. In four-bearing movement with support on the knees and hands of the user 2, the support reaction sensors 9 and 10 fix the position of the user's limbs 2 relative to the supporting surface, which makes it possible to synchronize the operation of the femoral and knee actuators 3 and 4 to ensure a stable position of the user.

Предложенный способ позволяет повысить безопасность и комфортность пользователя при четырехопорном передвижении и, как следствие, расширить функциональные возможности и повысить реабилитационный эффект применения экзоскелета.The proposed method makes it possible to increase the safety and comfort of the user during four-support movement and, as a consequence, to expand the functionality and increase the rehabilitation effect of the exoskeleton.

Claims (1)

Способ четырехопорного передвижения детского экзоскелета с бедренными и коленными приводами, включающий принудительное передвижение пользователя с нарушением функций опорно-двигательного аппарата по горизонтальной поверхности за счет экзоскелета нижних конечностей, отличающийся тем, что при движении на четырех опорах на коленях и ладонях рук датчики реакции опоры фиксируют положение конечностей пользователя относительно опорной поверхности, что обеспечивает возможность синхронизации работы бедренных и коленных приводов для обеспечения устойчивого положения пользователя.A method of four-support movement of a children's exoskeleton with femoral and knee drives, including forced movement of the user with dysfunction of the musculoskeletal system along a horizontal surface due to the exoskeleton of the lower extremities, characterized in that when moving on four supports on the knees and palms of the hands, support reaction sensors fix the position limbs of the user relative to the supporting surface, which provides the ability to synchronize the operation of the hip and knee actuators to ensure a stable position of the user.

Images