SU644479A1 - Устройство управлени движени ми конечностей шагающего аппарата - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области шагающих аппаратов, способных перемещать, в частности, больных, потер вших естественную возможность передвижени . Управление таким аппаратом осуществл етс  oneратором посредством минимального числа управл ющих сигналов.

Известно устройство управлени  движени ми конечностей шагаюпдего аппарата, содержащее пульт управлени , блоки независимого управлени  движ;ением суставов конечностей, блоки синхронизации и коррекции , а также блокп датчиков углового перемещени  суставов и рецепции опоры 1.

Однако известное устройство не обеспечивает как одновременное, так и независимое регулирование типа походки и скорости движени  аппарата и не поддерживает заданных оператором кинематических параметров движени .

Целью насто щего нзобретени   вл етс  одновременное и независимое регулирование типа походки и скорости движени  аппарата , а также сохранение заданных кинематических параметров движени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит блоки торможени  и возбуждени , последовательно соединенные с блоками формировани  последовательностей возбуждени  и торможени , выходы

которых соединены со входами блоков независимого управлени  движени ми суставов конечностей, прнчем входы блоков торможени  н возбуждени  соединены с блоком датчиков рецепции опоры, а блок коррекции дополнительно имеет блок пам ти, соединенный с выходом блока датчиков реценции опоры, и блок вычислени  скорости двнжени  в фазе переноса конечности, св занной с блоками независимого управлени  двил енн ми суставов конечностей и блоком пам ти.

На фиг. I показана возможность перехода от походки «трешками до «галопа, например , дл  шестиногого аппарата; на фиг. 2 - блок-схема устройства зправлени  движени ми конечностей шагающего аппарата.

Устройство содержит блоки 1 независимого управлени  суставайи конечностей, на входы которых поступают сигналы с блоков 2 синхронизации, на входы которых поступают , в свою очередь, сигналы с блоков 3, 4 датчиков углового положени  суставов и рецепции опоры соответственно; блоки 5, 6 торможени  и возбуждени , на входы которых поступают сигналы с блоков 4 датчиков рецепции опоры, а выходы соединены со входами блоков 7, 8 формировани  последовательностей возбуждени  и торможени , причем выходы блоков 7 и 8 соедпнены со входами блоков 1; блок 9 коррекции, состо щий из последовательно соединенных блоков 10 сравнени , блоков И пам ти и блоков 12 вычислени  скорости движени  в фазе нереноса, выход которого соединен со входом блоков 1, нричем вторые входы блоков 10 и 12 соединены с выходом пульта 13 управлени , соединенного также со входами блоков 1, 7 и 8.

Устройство работает следующим образом . По сигналу с пульта 13 управлени  формируютс  необходимые последовательности возбзждени  и торможени  на блоках 5, 6. Причем вид последовательностей зависит как от числа конечностей, так и от заданных типов ноходок. Например, дл  шестиногого аппарата с симметрично расположенными конечност ми и основными походками типа: «поочередна , когда в каждый момент времени переноситс  одна конечность, а н ть остальных движутс  в фазе опоры, «галоп, когда перенос тс  одновременно две симметрично расположенных конечности, а остальные на опоре, и «трешка, когда перенос тс  три конечности ,-можно выбрать последовательность возбуждени  вида 1-2-3-4-5-6 и торможени  6-5-4-3-2-1, где 1,..6 - номера конечностей. Причем, номера конечност м могут быть нрисвоены, например, следующим образом: конечност м правой стороны - 1, 2, 3 в направлении движени  аппарата и конечност м левой - 4, 5, 6. Далее на пульте 13 унравлени  выбирают значени  точек переднего а+ и заднего а выносов конечностей и скорости фазы нереноса . Определ ют необходимый тип походки и соответствующее ему значение скорости фазы опоры - УО.

Пусть в начальный момент времени параметры выбраны таким образом, что конечности движутс  в режиме походки «трешками . Измен ют на пульте 13 скорость опоры (Уо) таким образом, чтобы она соответствовала новой скорости движени  при походке «галоп (момент А на фиг. 1).

В этом случае конечность 1 продолжает двигатьс  в фазе переноса и, дойд  до точки а+, по сигналу с блока 3 датчиков углового положени  или блока 4 датчиков рецепции опоры (при достижении поверхности ) изменит свою фазу на нротивоноложную , т. е. на опору, одновременно нодава  сигнал на блок 6 возбуждени . С выхода данного блока сигнал через блок 7 форми- . ровани  последовательности возбуждени  ноступает на блокн 1 независимого управлени  (т. е. на конечность 2), перевод  ее в фазу переноса. Аналогичное взаимодействие производитс  и дл  конечностей 3-6. При этом, в момент временн t конечность 3 сместилась дальше точки а- на величину Алз. При этом текущее значение углового положенн  с блоков 3 постунает на вход блоков 10 сравнени , где сравниваетс  с программным значением, поступающим с iiyjifjTa 13. И если разность значений не равна нулю (как в данном случае), то она запоминаетс  в блоках 11 и поступает на вход блоков 12 вычислени  скорости движени  в фазе переноса, где вычисл етс  необходимое значение скорости дл  поддержани  заданной длины шага (увеличение крутизны на ветке а, фиг. 1). По окончании

фазы переноса сигнал с блока 4 обнул ет запомненное значение блока 11.

Одновременно сигнал с конечности 5 (с выхода блока 4) постунает на вход блока 5 торможени  и через блок 8 поступает на

вход блоков 1 (на конечность 4), перевод  ее в режим фазы опоры (ветвь б). Спуст  два цикла, движени  конечности перевод т в режим походки «галоп с программными параметрами.

Проверка работоспособности данного устройства ноказала, что оно позвол ет однопараметрически (изменением скорости фазы опоры - УО) осуществл ть нлавное изменение тина походки, а путем изменени 

скоростей фаз переноса и опоры, при посто нном соотношении между ними, измен ть скорость движени  аппарата при заданном типе походки. Причем, изменение типа походки производитс  при поддержаНИН заданных кинематических параметров движени . Указанные, отличи  обеспечивают устройству простоту и эффективность управлени  со стороны онератора и позвол ют рекомендовать дл  включени  в систему

унравлени  шагаюш,им аппаратом.

Claims (2)

1.Устройство унравлени  движени ми конечностей шагающего аппарата, содержащее пульт унравлени , блокн независимого управлени  движением суставов конечностей , блокн синхронизации и коррекции, а также блоки датчиков углового перемещеПИЯ суставов и рецепции опоры, отличающеес  тем, что, с целью одновременного и независимого регулировани  типа походки и скорости движени  аппарата, оно содержит блоки торможени  и возбуждени ,

последовательно соединенные с блоками формировани  последовательностей возбуждени  и торможени , выходы которых соединены с входами блоков независимого унравлени  движени ми суставов конечностей , нричем входы блоков торможени  и возбуждени  соединены с блоком датчиков реценции опоры.

2.Устройство но п. 1, отличающеес  тем, что, с целью сохранени  заданных кинематических параметров движени , блок коррекции дополнительно имеет блок пам ти , соединенный с выходом блока датчиков рецепции оноры, и блок вычислени  скорости движени  в фазе нереноса конечности,

св занный с блоками независимого управлени  двил ени ми суставов конечностей и блоком пам ти.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

„ трешли а .oc

S lfff3 X ff/7Ofluf

1. В. А. Васенин и др. «Макет шагающего аппарата и его система управлени  Изв. АН СССР Техническа  кибернетика, № 6, 1974, с. 65-69.

f,