[go: up one dir, main page]

RU2665386C1 - Passive rehabilitation exoskeleton - Google Patents

Passive rehabilitation exoskeleton Download PDF

Info

Publication number
RU2665386C1
RU2665386C1 RU2017141119A RU2017141119A RU2665386C1 RU 2665386 C1 RU2665386 C1 RU 2665386C1 RU 2017141119 A RU2017141119 A RU 2017141119A RU 2017141119 A RU2017141119 A RU 2017141119A RU 2665386 C1 RU2665386 C1 RU 2665386C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shoulder
lumbar
shape
human
elements
Prior art date
Application number
RU2017141119A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Сергеевич Шишков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
Priority to RU2017141119A priority Critical patent/RU2665386C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665386C1 publication Critical patent/RU2665386C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine. Passive rehabilitation exoskeleton comprises a frame with elements for fastening to the body, two pairs of coxal and talocrural levers, made in the form of three-dimensional shells, movably connected to each other and by free end of the coxal lever – to the frame, modules of the shoulder joint, shoulder, forearm, wrist and hands, hingedly connected to each other and by free end of the module of the shoulder joint – to the frame. Frame consists of a shoulder block in the form of a wide rhombic plate, having slits in the middle of the sides with elastic straps fixed therein with the possibility of reciprocating motion. Rhombic plate has elements of spatial hinges of the shoulder arc in the lateral corners, a beveled upper corner and an elongated rectangle rounded lower corner. Lower corner is connected to the lumbar block by rotation bearing. Lumbar block consists of an upper and a lower plates, connected movably with the possibility of reciprocating and rotational motion, through a steel pin of the lumbar ganglions, passing inside the holes made in the lower part of the lateral surface of the upper lumbar ganglions plate and through the rectangular grooves with rounded ends at the lateral surface of the lower lumbar ganglions plate. Lower plate is connected to a middle point of the lumbar module by means of rotation bearing. Lumbar module consists of a belt-beam, curved in the form of a human lumbar region, and has rounded rectangular thickenings at the ends and connections to coxal levers by means of rotation bearings of the hip joint. Coxal levers are made in the form of plates, Y-shaped in the lower part with an arcuate connection and having four pairs of slots with elastic straps fixed therein with the possibility of reciprocating motion and rounded rectangular thickenings in the upper part. Coxal levers are connected to the talocrural levers from below through rotation bearings of knee joints. Talocrural levers are made in the form of plates, Y-shaped in the lower part with an arcuate connection and having four pairs of slots with elastic straps fixed therein with the possibility of reciprocating motion. Each module of the shoulder joint is made in the form of a metal rod curved in the shape of a human shoulder joint with elements of spatial hinges at the ends. Modules of the shoulder are made in the form of plates, arch-shaped in the lower part according to a human shoulder shape with elements of spatial hinges at the edges. Plates of the shoulder modules have three pairs of slots with elastic straps fixed therein with the possibility of reciprocating motion and rounded rectangular thickenings in the middle part. Modules of the forearm are made in the form of two straight rods having elements of spatial hinges at the ends. Modules of the wrist is made in the form of a plate curved in the shape of a human wrist with elements of spatial hinges and connected by rotation bearings to the lateral plane of the hand through a short wrist lever made in the form of a plate bent in the shape of the lateral surface of the wrist. Hand is made in the form of a plate shaped as a curvilinear trapezoid, at the long side of which there are arched slots for the joints of the proximal phalanges of a man, and its profile is curved in the shape of human metacarpus. At the top of the plate there is a platform for fixing a servoactuator housing, implementing the reciprocating motions of the servoactuator lever connected thereto, wherein the servoactuator lever being a metal plate rounded at both sides with holes at the ends, connected to the rotation axis of the proximal phalanges by free end. Rotation axis of the proximal phalanges is made in the form of a rod in the form of an arc curved in the shape of a human metacarpus, having a connection with the elements of the proximal phalanges through movable bearings. Elements of the proximal phalanges are made in the form of plates in the form of open tubes having a rounded extension and curved in the form of proximal human phalanges connected to the middle phalanges by rotation bearings. Middle phalanges are lamellar in the form of open tubes, curved in the shape of human middle phalanges.EFFECT: invention provides reduced patient recovery time after the fusion of broken bones, muscles, ligaments and tendons of upper limbs, body and lower limbs.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека и может быть использовано в качестве реабилитационной техники для создания вариативных (от облегченных до нагрузочных) условий при реабилитации после травм мышц, костей, связок, сухожилий верхних конечностей, туловища и нижних конечностей.The invention relates to the field of satisfying a person’s vital needs and can be used as a rehabilitation technique to create variable (from light to stress) conditions during rehabilitation after injuries of muscles, bones, ligaments, tendons of the upper limbs, trunk and lower extremities.

Известен пассивный грузовой экзоскелетон, содержащий каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, соединенных между собой посредством коленных шарниров с элементами фиксации и шарнирно связанных свободными концами с каркасом и опорами стоп. Каркас выполнен в виде двухчастного корсета с укрепленными на нем продольными направляющими, переходящими с передней на заднюю часть корсета RU 2362598 С2, опубликовано 27.07.2009.Known passive cargo exoskeleton containing a frame with elements of attachment to the body, two pairs of hip and ankle arms, interconnected by knee hinges with fixation elements and pivotally connected with their free ends with the frame and foot supports. The frame is made in the form of a two-part corset with longitudinal guides fixed on it, passing from the front to the back of the corset RU 2362598 C2, published on July 27, 2009.

Недостатками устройства являются сложность и дороговизна наряду с отсутствием дополнительных степеней свободы, что приводит к снижению комфорта и не обеспечивает безопасность перемещения.The disadvantages of the device are the complexity and high cost along with the lack of additional degrees of freedom, which leads to a decrease in comfort and does not ensure the safety of movement.

Известен грузовой экзоскелет, содержащий каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, выполненных в виде пространственных оболочек, соединенных между собой посредством коленных шарниров и шарнирно связанных свободными концами с каркасом и через вилку голеностопа с опорами стоп, вставленных в интегрированную обувь, при этом каркас состоит из плечевого блока в виде комбинации Х-образно соединенных пластин, Г-образно изогнутых на концах, и соединенного с ним спинным карданным узлом через две опорные площадки поясничного блока, состоящего из пояса-коромысла, изогнутого по форме поясничной области тела человека, где в верхней серединной точке коромысла крепится опорная площадка спинного кардана, а концы коромысла с элементами крепления колец карданов опущены и находятся на уровне тазобедренных суставов, при этом соединение пространственных оболочек тазобедренных рычагов с каркасом осуществляется посредством кольцевых карданов с двумя степенями свободы поворота тазобедренных рычагов, основания которых через угловые консоли связаны с площадками скольжения, установленными на пространственных оболочках тазобедренных рычагов, с возможностью перемещения консоли по дуговым направляющим площадок при изменении угла между каркасом и пространственными оболочками тазобедренных рычагов, при этом соединение опорных площадок с вилкой голеностопа выполнено разъемным RU 2563209 С2, опубликовано 20.09.2015.A freight exoskeleton is known comprising a frame with fastening elements to the body, two pairs of hip and ankle arms made in the form of spatial shells interconnected by knee joints and articulated by their free ends with the frame and through the ankle fork with foot supports inserted into integrated shoes wherein the frame consists of a shoulder block in the form of a combination of X-shaped connected plates, L-shaped curved at the ends, and connected to it by a back gimbal unit through two about The pads of the lumbar block, consisting of a rocker arm curved in the shape of the lumbar region of the human body, where the supporting platform of the spinal gimbal is attached at the upper midpoint of the rocker arm, and the ends of the rocker arm with the cardan rings attachment elements are lowered and are at the level of the hip joints, with the connection the spatial shells of the hip levers with the frame is carried out by means of ring driveshafts with two degrees of freedom of rotation of the hip levers, the bases of which through angular consoles and are associated with sliding platforms installed on the spatial shells of the hip arms, with the possibility of moving the console along the arc guides of the platforms when changing the angle between the frame and the spatial shells of the hip arms, while the connection of the supporting platforms with the ankle fork is made detachable RU 2563209 C2, published on 09/20/2015 .

Недостатком устройства является отсутствие поддержки плечевого пояса, что увеличивает нагрузку на верхние конечности пользователя.The disadvantage of this device is the lack of support of the shoulder girdle, which increases the load on the upper limbs of the user.

Известен универсальный общевойсковой экзоскелет, содержащий каркасную систему, приводы движения, электронную систему управления и аккумуляторный источник питания. Каркасная система состоит из углепластиковой панели, повторяющей форму тыловой части торса человека, и шарнирно соединенных рычагов из углепластиковых труб. При этом приводы движения рычагов каркаса выполнены из твердотельного аэрогеля из углеродных нанотрубок с примесью каучука в виде цилиндров диаметром от 40 до 120 мм с конусным заострением с двух сторон. Приводы прикреплены к рычагам путем защемления конусных концов синтетическими тканевыми лентами, пропитанными эпоксидной смолой и стянутыми стальными заклепками RU 2552703 С2, опубликовано 10.06.2015.Known universal combined exoskeleton containing a frame system, motion drives, electronic control system and battery power source. The frame system consists of a carbon fiber panel repeating the shape of the rear of the human torso, and articulated levers of carbon fiber pipes. In this case, the drive arms of the carcass levers are made of solid-state airgel made of carbon nanotubes with an admixture of rubber in the form of cylinders with a diameter of 40 to 120 mm with a conical point on both sides. The actuators are attached to the levers by pinching the conical ends with synthetic fabric tapes impregnated with epoxy resin and strained with steel rivets RU 2552703 C2, published on 10.06.2015.

Недостатками известного устройства являются сложность и дороговизна, массивность конструкции, отсутствие дополнительных степеней свободы на предплечьях и кистях верхних конечностей, что приводит к снижению комфорта перемещения пользователя.The disadvantages of the known device are the complexity and high cost, massive structure, the absence of additional degrees of freedom on the forearms and hands of the upper extremities, which reduces the comfort of movement of the user.

Известен экзоскелетон US 2014100493, включающий мягкие ремни типа "рюкзака", который преимущественно взаимодействует с талией, спиной и плечами пользователя. Шасси обеспечивает монтаж двух принудительных приводов ног. Каждая нога экзоскелета выполняет функции, аналогичные движению человеческой ноги, в том числе тазобедренного сустава, бедра, коленного сустава, икры, и крепится манжетами к ноге пользователя в области бедра, голени, а под подошвой ноги пользователя расположена пластина. Силовые приводы представлены в тазобедренных и коленных суставах экзоскелета.Known exoskeleton US 2014100493, including soft straps of the type "backpack", which mainly interacts with the waist, back and shoulders of the user. The chassis provides installation of two forced leg drives. Each exoskeleton leg performs functions similar to the movement of the human leg, including the hip joint, thigh, knee joint, calf, and is attached by cuffs to the user's leg in the thigh, lower leg, and under the sole of the user's foot is a plate. Power drives are presented in the exoskeleton's hip and knee joints.

Недостатками данной конструкции являются: сложность конструкции и дороговизна за счет использования силовых приводов, габаритность конструкции, большая масса, недостаточная подвижность корпуса, зависимость от источников питания, высокие требования к техническому обслуживанию.The disadvantages of this design are: the complexity of the design and the high cost due to the use of power drives, the overall dimensions of the structure, large mass, insufficient mobility of the case, dependence on power sources, high maintenance requirements.

Известен экзоскелет верхних конечностей содержащий как минимум один внешний каркас для конечности, состоящий из элемента плеча, модулей плеча и предплечья, локтевого шарнира и кистедержателя. Элемент плеча, модули плеча и предплечья выполнены продолговатыми. Элемент плеча снабжен опорой для крепления внешнего каркаса. Модуль предплечья соединен с модулем плеча посредством локтевого шарнира с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Модуль предплечья соединен с кистедержателем. Экзоскелет дополнительно снабжен опорно-адаптационным элементом для крепления к жилету или инвалидному креслу, к которому крепится как минимум одна опора для крепления внешнего каркаса, упругими элементами и зацепами для крепления концов упругих элементов. Модуль плеча состоит из проксимального и дистального узлов, соединенных верхней и нижней съемными планками с возможностью подбора для анатомической адаптации. Модуль предплечья состоит из проксимального и дистального узлов, соединенных верхней и нижней съемными планками с возможностью подбора для анатомической адаптации. Локтевой шарнир выполнен в виде двух шарнирно соединенных между собой короткими полками Г-образных элементов - проксимального и дистального. Высота Г-образных элементов зависит от длины окружности предплечья в области локтевого сгиба человека. Длинная полка Г-образного проксимального элемента локтевого шарнира поперечно и жестко соединена с дистальным узлом модуля плеча. Проксимальный узел модуля предплечья соединен с длинной полкой Г-образного дистального элемента локтевого шарнира с возможностью вращения вокруг оси, расположенной вдоль модуля предплечья. Зацепы для крепления концов упругих элементов закреплены на наружных поверхностях на опоре для крепления внешнего каркаса, элементе плеча, проксимальном и дистальном узлах модуля плеча, проксимальном и дистальном узлах модуля предплечья, проксимальном и дистальном элементах локтевого шарнира RU 2629738 С2, опубликовано 31.08.2017.Known exoskeleton of the upper extremities containing at least one external framework for the limb, consisting of an element of the shoulder, the modules of the shoulder and forearm, elbow joint and wrist holder. The shoulder element, the shoulder and forearm modules are oblong. The shoulder element is provided with a support for fastening the outer frame. The forearm module is connected to the shoulder module by means of an elbow joint with the possibility of movement in the horizontal plane. The forearm module is connected to the cradle holder. The exoskeleton is additionally equipped with a support and adaptation element for attaching to a vest or wheelchair, to which at least one support for attaching an external frame is attached, with elastic elements and hooks for attaching the ends of the elastic elements. The shoulder module consists of proximal and distal nodes connected by upper and lower removable bars with the possibility of selection for anatomical adaptation. The forearm module consists of proximal and distal nodes connected by upper and lower removable bars with the possibility of selection for anatomical adaptation. The elbow hinge is made in the form of two articulated short shelves of L-shaped elements - proximal and distal. The height of the L-shaped elements depends on the circumference of the forearm in the area of the elbow of the person. The long shelf of the L-shaped proximal element of the elbow joint is transversely and rigidly connected to the distal node of the shoulder module. The proximal node of the forearm module is connected to the long shelf of the L-shaped distal element of the elbow joint with the possibility of rotation around an axis located along the forearm module. The hooks for attaching the ends of the elastic elements are fixed on the outer surfaces on the support for attaching the outer frame, the shoulder element, the proximal and distal nodes of the shoulder module, the proximal and distal nodes of the forearm module, the proximal and distal elements of the elbow joint RU 2629738 C2, published on 08/31/2017.

Недостатками известного решения являются массивность, малое количество степеней свободы кисти, отсутствие элементов кистевых эспандеров, массивность, ограниченность только плечевым поясом, что ограничивает возможность реабилитации при травмах туловища или нижних конечностей.The disadvantages of the known solutions are massiveness, a small number of degrees of freedom of the hand, lack of elements of the carpal expanders, massiveness, limited only by the shoulder girdle, which limits the possibility of rehabilitation for injuries of the trunk or lower extremities.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является сокращение и облегчение реабилитационного периода восстановления после переломов костей, разрывов мышц, связок и сухожилий за счет эргономичной фиксации конечностей и туловища к элементам экзоскелета с возможностью полного управления телом в движении, увеличения степеней свободы верхних конечностей и поясничной области, снижения веса и размеров конструкции, повышения эксплуатационной надежности.The task to which the invention is directed is to reduce and facilitate the rehabilitation period of recovery after fractures of bones, muscle breaks, ligaments and tendons due to ergonomic fixation of the limbs and trunk to the elements of the exoskeleton with the ability to fully control the body in motion, increase the degrees of freedom of the upper limbs and lumbar region, reducing the weight and size of the structure, increasing operational reliability.

Заявленная конструкция позволяет снять избыточную нагрузку с тела пользователя на период реабилитации без вреда для здоровья. Компенсирует нагрузку на верхние конечности и усиливает силу хвата пользователя. В конструкции предусмотрена возможность легкого отсоединения и снятия отдельных частей экзоскелета. При реабилитации после травм кисти и/или предплечья используются поддерживающие механизмы, которые не сковывают движения пользователя, позволяют усилить производимое действие и защищают от вывихов и иных повреждений, удерживая восстанавливаемую конечность в анатомически правильном положении. В данном случае можно использовать не весь экзоскелет, а только его часть, например, руку.The claimed design allows you to remove excess load from the user's body for the period of rehabilitation without harm to health. Compensates the load on the upper limbs and enhances the grip of the user. The design provides the ability to easily detach and remove individual parts of the exoskeleton. During rehabilitation after injuries of the hand and / or forearm, supportive mechanisms are used that do not constrain the user's movements, enhance the effect and protect against dislocations and other injuries, holding the restored limb in an anatomically correct position. In this case, not the entire exoskeleton can be used, but only a part of it, for example, the arm.

Заявленный технический результат достигается тем, что в пассивном экзоскелете, содержащем каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, выполненных из дюралюминиевого сплава в форме пространственных оболочек, соединенных между собой посредством коленных подшипников вращения, переходящих свободными концами через подшипники вращения в поясничный блок, представляющий собой пояс-коромысло из дюралюминиевой пластины, соединенный подшипником вращения с поясничным узлом, повторяющим движения поясничных позвонков, переходящим через подшипник вращения в плечевой блок с системой эластичных лямок для крепления экзоскелета к грудному отделу позвоночника, плечевой блок в свою очередь соединен пространственными шарнирами с парой плечевых дуг, переходящих в плечевые рычаги, выполненные в виде пространственной оболочки из сплава дюралюминия, соединенные с элементами запястья через две пары рычагов предплечья, закрепленных пространственными шарнирами, переход с элемента запястья, представляющего С-образную дугу, на пястный узел осуществляется коротким запястным рычагом с парой подшипников вращения, пястный узел представляет собой пространственную оболочку пястья с креплением сервопривода поступательного механизма, переходящего в ось вращения проксимальных фаланг указательного, среднего, безымянного и мизинца пальцев, выполненных в виде пространственных оболочек проксимальных фаланг соответствующих пальцев в С-образной форме для эргономичной фиксации, которые в свою очередь соединяются парой подшипников вращения с элементами средней фаланги, выполненной также в виде пространственных оболочек средних фаланг соответствующих пальцев с С-образной формой.The claimed technical result is achieved by the fact that in a passive exoskeleton containing a frame with elements of attachment to the body, two pairs of hip and ankle arms made of duralumin alloy in the form of spatial shells interconnected by knee rotation bearings passing free ends through rotation bearings into a lumbar block, which is a rocker belt of a duralumin plate, connected by a rotation bearing to a lumbar assembly repeating the movements of of the lumbar vertebrae passing through the rotation bearing into the shoulder block with a system of elastic straps for attaching the exoskeleton to the thoracic spine, the shoulder block, in turn, is connected by spatial joints with a pair of shoulder arches passing into the shoulder levers made in the form of a spatial shell of duraluminium alloy, connected with wrist elements through two pairs of forearm levers fixed with spatial hinges, transition from the wrist element representing a C-shaped arc to the metacarpal node it is carried out by a short wrist lever with a pair of rotation bearings, the metacarpal node is the spatial shell of the metacarpus with the servo drive of the translational mechanism, turning into the axis of rotation of the proximal phalanges of the index, middle, ring and little fingers, made in the form of spatial shells of the proximal phalanges of the corresponding fingers in a C-shaped form for ergonomic fixation, which in turn are connected by a pair of rotation bearings with elements of the middle phalanx made Also in the form of spatial shells of the middle phalanges of the corresponding fingers with a C-shape.

Заявляемый поясничный узел позволяет добавить две степени свободы в движение спины: при наклоне происходит сгибание и вытягивание поясничного узла относительно пояса-коромысла и плечевого блока, при возвращении спины в исходное положение жесткий каркас выпрямляется и сокращается, не мешая пользователю. Поворот тела пользователя вправо-влево достигается за счет подшипников вращения между поясничным узлом и поясом-коромыслом. Использование пространственных шарниров на плечевых дугах позволяет добиться подвижности плечевого сустава во всех анатомически возможных степенях свободы относительно пространственной оболочки плеча и плечевого блока.The claimed lumbar node allows you to add two degrees of freedom in the movement of the back: when tilted, the lumbar node is bent and stretched relative to the rocker arm and shoulder block, when the back is returned to its original position, the rigid frame straightens and contracts, without disturbing the user. The rotation of the user's body left and right is achieved due to rotation bearings between the lumbar node and the rocker arm. The use of spatial joints on the shoulder arches allows to achieve mobility of the shoulder joint in all anatomically possible degrees of freedom relative to the spatial sheath of the shoulder and shoulder block.

Использование пары рычагов с пространственными шарнирами расположенными диаметрально противоположно относительно проксимального и дистального узлов предплечья на каждой руке дает две степени свободы: пронация и супинация кисти, сгибание и разгибание предплечья.Using a pair of levers with spatial hinges located diametrically opposite to the proximal and distal nodes of the forearm on each arm gives two degrees of freedom: pronation and supination of the hand, flexion and extension of the forearm.

Короткий запястный рычаг позволяет сохранить поддержку запястья при сгибании и разгибании кисти в одной плоскости. Двусоставные элементы проксимальных и средних фаланг, сгибаемые и разгибаемые сервоприводом, позволяют увеличить силу хвата пользователя пропорционально нагрузке на сервоприводе. При использовании электромеханического сервопривода его движение может вызываться, например, микроконтроллером посредством заложенного алгоритма действий или состояния электромиографических сигналов мышц пользователя. Также возможна замена сервопривода на механические элементы поступательного движения, такие как пружины и/или гидравлические компенсаторы.A short wrist lever allows you to maintain support for the wrist when bending and unbending the hand in one plane. The two-part elements of the proximal and middle phalanges, bent and unbent by a servo drive, allow to increase the user's grip force in proportion to the load on the servo drive. When using an electromechanical servo drive, its movement can be caused, for example, by a microcontroller by means of a built-in algorithm of actions or the state of the electromyographic signals of the user's muscles. It is also possible to replace the servo with mechanical elements of translational motion, such as springs and / or hydraulic compensators.

Изобретение поясняется чертежами Фиг. 1-7.The invention is illustrated by the drawings of FIG. 1-7.

Фиг. 1. Экзоскелет, где 9 - эластичные ремни; 10 - пространственные шарниры; 22 - подшипники вращения коленного сустава; 6 - модуль запястья; 26 - корпус сервопривода; 28 - проксимальные фаланги; 11 - подшипник вращения верхней планки поясничного блока; 18 - подшипник вращения нижней планки поясничного блока; 15 - шпилька поясничного узла; 21 - подшипники вращения тазобедренного сустава; 7 - модуль кисти.FIG. 1. Exoskeleton, where 9 - elastic belts; 10 - spatial hinges; 22 - bearings of rotation of the knee joint; 6 - module of the wrist; 26 - servo housing; 28 - proximal phalanges; 11 - rotation bearing of the upper lumbar block; 18 - rotation bearing of the lower lumbar block; 15 - hairpin lumbar node; 21 - bearings of rotation of the hip joint; 7 - brush module.

Фиг. 2. Экзоскелет, где 2 - голеностопный рычаг; 1 - тазобедренный рычаг; 20 - пояс-коромысло; 12 - поясничный узел; 8 - плечевой блок с плечевыми дугами; 4 - плечевой модуль с элементами крепления; 5 - модуль предплечья; 7 - кисть экзоскелета; 23 - стержень плечевого модуля; 6 - модуль запястья.FIG. 2. Exoskeleton, where 2 is the ankle lever; 1 - hip lever; 20 - rocker-belt; 12 - lumbar node; 8 - shoulder block with shoulder arches; 4 - shoulder module with fasteners; 5 - module of the forearm; 7 - exoskeleton brush; 23 - the shaft of the shoulder module; 6 - module of the wrist.

Фиг. 3. Рука экзоскелета, где 9 - эластичные ремни; 10 - пространственные шарниры; 6 - модуль запястья; 26 - корпус сервопривода; 7 - модуль кисти; 4 -модуль плеча; 32 - площадка для крепления вспомогательного оборудования; 34 - восьмиобразные фиксаторы для эластичных ремней; 24 - модуль предплечья; 27 - рычаг сервопривода; 28 - ось вращения проксимальных фаланг; 30 -средние фаланги; 29 - проксимальные фаланги; 25 - короткий запястный рычаг с парой подшипников вращения.FIG. 3. The arm of the exoskeleton, where 9 - elastic straps; 10 - spatial hinges; 6 - module of the wrist; 26 - servo housing; 7 - brush module; 4 - shoulder module; 32 - platform for mounting auxiliary equipment; 34 - eight-shaped clamps for elastic belts; 24 - module of the forearm; 27 - servo lever; 28 - axis of rotation of the proximal phalanx; 30 - middle phalanges; 29 - proximal phalanges; 25 - a short wrist lever with a pair of rotation bearings.

Фиг. 4. Кисть экзоскелета, где 10 - пространственные шарниры; 6 - модуль запястья; 26 - корпус сервопривода; 7 - модуль кисти; 31 - крепления для фиксирующих ремней для запястья и пястья; 24 - модуль предплечья; 30 - средние фаланги; 29 - проксимальные фаланги; 28 - ось вращения проксимальных фаланг.FIG. 4. Exoskeleton brush, where 10 are spatial joints; 6 - module of the wrist; 26 - servo housing; 7 - brush module; 31 - fastenings for fixing belts for the wrist and metacarpus; 24 - module of the forearm; 30 - middle phalanges; 29 - proximal phalanges; 28 - axis of rotation of the proximal phalanx.

Фиг. 5. Поясничный блок экзоскелета, где 9 - эластичные ремни; 21 - подшипники вращения тазобедренного сустава; 15 - шпилька поясничного узла; 20 - пояс-коромысло; 33 - площадка для крепления вспомогательного оборудования; 14 - нижняя планка поясничного узла; 13 - верхняя планка поясничного узла; 11 - подшипник вращения верхней планки поясничного блока; 18 - подшипник вращения нижней планки поясничного блока.FIG. 5. The lumbar block of the exoskeleton, where 9 are elastic belts; 21 - bearings of rotation of the hip joint; 15 - hairpin lumbar node; 20 - rocker-belt; 33 - platform for mounting auxiliary equipment; 14 - lower strip of the lumbar node; 13 - the upper bar of the lumbar node; 11 - rotation bearing of the upper lumbar block; 18 - bearing rotation of the lower lumbar block.

Фиг. 6. Поясничный узел экзоскелета, где 15 - шпилька поясничного узла; 14 - нижняя планка поясничного узла; 13 - верхняя планка поясничного узла; 11 - подшипник вращения верхней планки поясничного блока; 18 - подшипник вращения нижней планки поясничного блока; 16 - отверстие в нижней части боковой поверхности верхней планки поясничного узла; 17 - прямоугольные пазы с закруглениями по концам в боковой поверхности нижней планки поясничного узла.FIG. 6. The lumbar node of the exoskeleton, where 15 is the stud of the lumbar node; 14 - lower strip of the lumbar node; 13 - the upper bar of the lumbar node; 11 - rotation bearing of the upper lumbar block; 18 - rotation bearing of the lower lumbar block; 16 - hole in the lower part of the lateral surface of the upper lumbar node; 17 - rectangular grooves with rounding at the ends in the lateral surface of the lower lath of the lumbar node.

Фиг. 7. Экзоскелет в рабочем положении.FIG. 7. Exoskeleton in working position.

Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью признаков заявляемого изобретения, является сокращение времени восстановления пациента после срастания сломанных костей, мышц, связок и сухожилий верхних конечностей, туловища и нижних конечностей. Это возможно за счет снятия части нагрузки с поврежденных участков тела в реабилитационный период времени с полной имитацией движения тела. Конструкция повторяет анатомически правильные движения конечностей и туловища за счет шарниров, позволяя усиливать мышцы и защищает от вывихов, растяжений и неестественных изгибов тела. Малый вес и эргономичное крепление пассивного экзоскелета делает его не заметным для пользователя и обеспечивает комфортное перемещение.The technical result provided by the totality of the features of the claimed invention is to reduce the recovery time of the patient after the broken bones, muscles, ligaments and tendons of the upper limbs, trunk and lower extremities are fused. This is possible due to the removal of part of the load from damaged areas of the body during the rehabilitation period of time with a complete imitation of body movement. The design repeats the anatomically correct movements of the limbs and torso due to hinges, allowing you to strengthen muscles and protects against dislocations, sprains and unnatural bends of the body. The light weight and ergonomic fastening of the passive exoskeleton makes it invisible to the user and provides comfortable movement.

Заявляемое изобретение представляет собой пассивный экзоскелет, содержащий каркас с элементами крепления к туловищу; две пары тазобедренных 1 и голеностопных 2 рычагов, выполненных в форме пространственных оболочек, подвижно соединенных между собой и свободным концом тазобедренного рычага с каркасом; модулей плечевого сустава 3, плеча 4, предплечья 5, запястья 6 и кистей 7 соединенных шарнирно между собой и свободным концом модуля плечевого сустава с каркасом, отличающийся тем, что каркас состоит из плечевого блока 8 в виде широкой пластины ромбической формы, имеющей в середине сторон прорези с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями 9 и элементы пространственных шарниров 10 плечевой дуги в боковых углах, со скошенным верхним углом и удлиненным в виде прямоугольника с закруглением нижним углом; соединенным посредством подшипника вращения 11 с поясничным блоком 12, состоящим из верхней 13 и нижней 14 планок поясничного блока, соединенных подвижно с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, через стальную шпильку поясничного узла 15, проходящую внутри отверстий 16, выполненных в нижней части боковой поверхности верхней планки поясничного узла и через прямоугольные пазы 17 с закруглениями по концам в боковой поверхности нижней планки поясничного узла соединенной при помощи подшипника вращения 18 с серединной точкой поясничного модуля 19, состоящего из пояса-коромысла 20, изогнутого по форме поясничной области человека, имеющего по концам закругленные прямоугольные утолщения и соединения с тазобедренными рычагами с помощью подшипников вращения тазобедренного сустава 21; причем тазобедренные рычаги, выполненные в виде пластин, в нижней части вилкообразных с дугообразным соединением, имеющих четыре пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями и закругленные прямоугольные утолщения в верхней части, и, соединенные снизу через подшипники вращения коленных суставов 22 с голеностопными рычагами, выполненными в виде пластин, в нижней части вилкообразных с дугообразным соединением, имеющих четыре пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями; при этом каждый модуль плечевого сустава выполнен в виде металлического стержня 23, изогнутого по форме плечевого сустава человека с элементами пространственных шарниров на концах; модули плеча выполнены в виде пластин, в нижней части дугообразных по форме плеча человека с элементами пространственных шарниров по краям, имеющих три пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями и закругленные прямоугольные утолщения в средней части; причем модули предплечья выполнены в виде двух прямых стержней 24, имеющих элементы пространственных шарниров на концах; а модуль запястья выполнен в виде пластины изогнутой по форме запястья человека с элементами пространственных шарниров и соединенной подшипниками вращения с боковой плоскостью кисти через короткий запястный рычаг 25, выполненный в виде пластины согнутой по форме боковой поверхности запястья, причем кисть выполнена в виде пластины, имеющей форму криволинейной трапеции, с длинной стороны которой располагаются дугообразные прорези под суставы проксимальных фаланг человека, а ее профиль изогнут по форме человеческого пястья, и, расположенной сверху, площадки для крепления корпуса сервопривода 26, реализующего возвратно поступательные движения соединенного с ним подшипником вращения рычага сервопривода 27, представляющего собой металлическую закругленную с обеих сторон пластину с отверстиями на концах, свободным концом соединенного с осью вращения проксимальных фаланг 28; причем ось вращения проксимальных фаланг выполнена в виде стержня в форме дуги, изогнутой по форме пястья человека, имеющей соединение с элементами проксимальных фаланг 29 через подвижные подшипники; при этом элементы проксимальных фаланг выполнены в виде пластин в форме разомкнутых трубок, имеющих закругленное удлинение и изогнутых по форме проксимальных фаланг человека, соединенных подшипниками вращения со средними фалангами 30, причем средние фаланги выполнены пластинчатыми в форме разомкнутых трубок, изогнутых по форме средних фаланг человека.The invention is a passive exoskeleton containing a frame with fastening elements to the body; two pairs of hip 1 and ankle 2 levers, made in the form of spatial shells, movably connected to each other and the free end of the hip lever with a frame; modules of the shoulder joint 3, shoulder 4, forearm 5, wrist 6 and brushes 7 pivotally connected to each other and the free end of the module of the shoulder joint with the frame, characterized in that the frame consists of a shoulder block 8 in the form of a wide rhombic shape plate having in the middle of the sides slots with elastic belts 9 fixed therein with the possibility of reciprocating movement and elements of spatial hinges 10 of the shoulder arch in the lateral corners, with a beveled upper angle and elongated in the form of a rectangle with a rounded bottom angle to them; connected by means of a rotation bearing 11 with a lumbar block 12, consisting of an upper 13 and a lower 14 laths of the lumbar block, movably movable with the possibility of reciprocating and rotational movement, through a steel pin of the lumbar assembly 15, passing inside the holes 16 made in the lower part of the side surface the upper lumbar assembly and through rectangular grooves 17 with rounded ends at the side surface of the lower lumbar assembly connected by means of a rotation bearing 18 to the middle the point of the lumbar module 19, consisting of a rocker-belt 20, curved in the shape of the lumbar region of a person having rounded rectangular thickenings at the ends and joints with hip levers using rotation bearings of the hip joint 21; moreover, the hip levers made in the form of plates in the lower part of the fork-shaped ones with an arcuate connection, having four pairs of slots with elastic straps fixed to them with the possibility of reciprocating movement and rounded rectangular thickenings in the upper part, and connected from below through rotation bearings of the knee joints 22 with ankle arms made in the form of plates in the lower part of the fork-shaped with an arcuate connection, having four pairs of slots with the possibility of being fixed in them th reciprocating movement with elastic straps; each module of the shoulder joint is made in the form of a metal rod 23, curved in the shape of the human shoulder joint with elements of spatial joints at the ends; shoulder modules are made in the form of plates in the lower part of an arcuate in the shape of a human shoulder with elements of spatial joints at the edges, having three pairs of slots with elastic belts fixed to them with the possibility of reciprocating movement and rounded rectangular thickenings in the middle part; moreover, the forearm modules are made in the form of two straight rods 24 having spatial hinge elements at the ends; and the wrist module is made in the form of a plate curved in shape of a human wrist with spatial joints and connected by rotation bearings to the lateral plane of the hand through a short wrist lever 25, made in the form of a plate bent in shape to the side surface of the wrist, and the brush is made in the form of a plate having the shape curved trapezoid, on the long side of which there are arched slots under the joints of the proximal phalanges of a person, and her profile is curved in the shape of a human metacarpus, and, located hydrochloric top platform for mounting the actuator body 26, realizing reciprocating translational movement connected to it a bearing rotation servo lever 27, which is a metal plate with holes at the ends on both sides rounded, free end connected to the rotation axis of the proximal phalanx 28; moreover, the axis of rotation of the proximal phalanges is made in the form of a rod in the form of an arc, curved in the shape of the human metacarpus, having a connection with the elements of the proximal phalanx 29 through movable bearings; wherein the elements of the proximal phalanges are made in the form of open-tube plates having a rounded elongation and curved in the shape of the human proximal phalanges, connected by rotation bearings to the middle phalanges 30, the middle phalanges being made in the form of plates in the form of open tubes, curved in the shape of the middle human phalanges.

Предпочтительным дюралюминием является сплав алюминия Д16АТ, поскольку он обладает низкой плотностью, повышенной прочностью после закалки, не является токсичным и может обрабатываться на стандартном оборудовании механических мастерских.The preferred aluminum alloy is D16AT aluminum alloy, since it has a low density, increased strength after hardening, is not toxic, and can be processed using standard equipment from machine shops.

Надежная фиксация экзоскелета на теле осуществляется за счет эластичных ремней 9 скрепленных восьмиобразными фиксаторами 34 для эластичных ремней 35 на тазобедренном рычаге 1, голеностопном рычаге 2, модуле плеча 4 и плечевом блоке 8. При необходимости пользователь может использовать фиксирующие ленты, пропущенные через крепления для фиксирующих ремней 31 для запястья и пястья.Reliable fixation of the exoskeleton on the body is carried out by means of elastic belts 9 fastened with eight-shaped clamps 34 for elastic belts 35 on the hip lever 1, ankle lever 2, shoulder module 4 and shoulder block 8. If necessary, the user can use fixing tapes passed through the fastening for fixing straps 31 for the wrist and metacarpus.

При необходимости прикрепить вспомогательное оборудование для измерения, управления или сервоприводов можно использовать площадки для крепления вспомогательного оборудования 32, 33.If necessary, attach auxiliary equipment for measurement, control or servos, you can use the platform for mounting auxiliary equipment 32, 33.

Пространственные шарниры предплечья могут быть выполнены из стали и/или фторопласта.The spatial joints of the forearm can be made of steel and / or fluoroplastic.

Детали конечностей имеют боковое расположение, что увеличивает нагрузку на конструкцию, по сравнению с фронтальным расположением, но позволяет сделать экзоскелет удобным и комфортным для пользователя за счет скрытого от мягких тканей расположения.The limb parts have a lateral arrangement, which increases the load on the structure, compared with the frontal arrangement, but allows you to make the exoskeleton convenient and comfortable for the user due to the location hidden from soft tissues.

Разъемными соединениями экзоскелета являются модуль плеча 4, предплечье 5, кисть 7, поясничный узел 15 и плечевой блок 8 с модулями плечевых суставов 3, которые позволяют, при необходимости, использовать при реабилитации отдельного элемента костно-мышечного скелета только нужный узел экзоскелета и/или быстрее надевать экзоскелет на тело.The detachable exoskeleton joints are the shoulder module 4, forearm 5, wrist 7, lumbar node 15 and shoulder block 8 with modules of the shoulder joints 3, which allow, if necessary, to use only the necessary exoskeleton node and / or faster for rehabilitation of a single element of the musculoskeletal skeleton put on an exoskeleton on the body.

После длительной иммобилизации конечностей экзоскелет не позволит случиться вывихам, поскольку его шарниры могут перемещаться только в анатомически правильных для человеческого тела направлениях, а рычаги нерастяжимы, что снимает избыточную нагрузку в целом. При этом кисти, пальцы и предплечья остаются достаточно подвижными для выполнения ротации, супинации, сгибания и разгибания предплечья, сгибания и разгибания запястья, сгибания и разгибания пальцев. Сервоприводы позволяют увеличивать силу хвата за счет механического сгибания и/или разгибания проксимальных фаланг, которые в свою очередь сжимают/разжимают средние фаланги.After prolonged immobilization of the limbs, the exoskeleton will not allow dislocations to happen, since its hinges can only move in the directions anatomically correct for the human body, and the levers are inextensible, which removes the excess load in general. At the same time, the hands, fingers and forearms remain sufficiently mobile to perform rotation, supination, flexion and extension of the forearm, flexion and extension of the wrist, flexion and extension of the fingers. Servo drives allow you to increase the grip force due to mechanical bending and / or extension of the proximal phalanges, which in turn compress / expand the middle phalanges.

Вес тела пользователя давит на плечевой блок, через который нагрузка передается на поясничный узел, который можно заблокировать, и далее на поясничный блок. В поясничном блоке нагрузка распределяется на две нижние конечности в пропорции, зависящей от наклона корпуса вправо или влево, после чего передается в стопу. При необходимости свободного движения туловища пользователя поясничный узел оставляется не заблокированным, что дает возможность нагибаться вперед-назад и вправо-влево за счет подвижных подшипников.The user's body weight presses on the shoulder block, through which the load is transferred to the lumbar node, which can be blocked, and then to the lumbar block. In the lumbar block, the load is distributed to the two lower limbs in a proportion that depends on the tilt of the body to the right or left, after which it is transferred to the foot. If necessary, the free movement of the user's body, the lumbar node is not blocked, which makes it possible to bend back and forth and left and right due to movable bearings.

Экзоскелет крепится на теле человека с помощью системы эластичных лямок с восьмиобразными фиксаторами. Элемент запястья, проксимальные и средние фаланги крепятся на теле за счет своей пространственной формы в виде буквы «С», что упрощает процесс фиксации на теле.The exoskeleton is attached to the human body using a system of elastic straps with eight-shaped clamps. The wrist element, proximal and middle phalanges are attached to the body due to its spatial shape in the form of the letter “C”, which simplifies the process of fixation on the body.

Изобретение может осуществляться следующим образом.The invention can be carried out as follows.

Пример 1. Человек проходит реабилитацию после сложных переломов одной или двух верхних конечностей, из-за которых присутствовала длительная иммобилизация, приведшая к атрофии мышц и повышенной вероятности таких травм, как вывихи суставов, растяжение связок и надрыв мягких тканей. Экзоскелет руки фиксируется на теле реабилитируемого пользователя от средних фаланг пальцев до плечевого сустава. При этом исключается вероятность травм в кисти и предплечье, поскольку рычаги предплечья позволят делать супинацию и пронацию кисти в пределах 180° относительно ее нейтрального положения, а короткий рычаг запястья сгибать и разгибать кисть в пределах 180° относительно ее нейтрального положения. Снижение тонуса мышц предплечий компенсируется сервоприводами, увеличивающими силу хвата пользователя.Example 1. A person undergoes rehabilitation after complex fractures of one or two upper limbs, due to which there was a prolonged immobilization, leading to muscle atrophy and increased likelihood of injuries such as dislocations of the joints, sprains and tearing of soft tissues. The exoskeleton of the arm is fixed on the body of the rehabilitated user from the middle phalanges of the fingers to the shoulder joint. In this case, the probability of injuries in the hand and forearm is excluded, since the forearm levers will allow supination and pronation of the hand within 180 ° relative to its neutral position, and the short arm of the wrist to bend and unbend the brush within 180 ° relative to its neutral position. The decrease in muscle tone of the forearms is compensated by servos that increase the grip of the user.

Пример 2. При травме нижних конечностей, туловища или травм плечевого сустава изобретение можно использовать целиком, обеспечивая поддержку ослабших мышц спины поясничным узлом, который позволит наклоняться вперед-назад и вправо-влево в пределах 30° относительно нейтрального положения туловища человека. Также идет поддержка плечевого сустава и защита его от вывихов при недостаточном тонусе мышц. Плечевая дуга жесткая и нерастяжимая, поэтому не позволяет плечу отходить от плечевого сустава, а пространственные шарниры не ограничиваю подвижность. Нижние конечности усилены рамой голеностопного и тазобедренного рычагов, что защищает от вывихов коленного сустава и позволяет перераспределить вес пользователя ближе к стопе.Example 2. In case of trauma to the lower extremities, trunk or injuries of the shoulder joint, the invention can be used in its entirety, providing support for weakened back muscles with a lumbar node, which will allow you to tilt back and forth and left and right within 30 ° relative to the neutral position of the human body. There is also support for the shoulder joint and its protection against dislocations with insufficient muscle tone. The shoulder arch is rigid and inextensible, therefore, does not allow the shoulder to move away from the shoulder joint, and spatial joints do not limit mobility. The lower limbs are strengthened by the frame of the ankle and hip levers, which protects against dislocation of the knee joint and allows you to redistribute the user's weight closer to the foot.

Для изготовления пассивного экзоскелета не требуется специального оборудования. Он может быть изготовлен на стандартном оборудовании механических мастерских.For the manufacture of a passive exoskeleton does not require special equipment. It can be made using standard equipment from mechanical workshops.

Claims (1)

Пассивный реабилитационный экзоскелет, содержащий каркас с элементами крепления к туловищу; две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, выполненных в форме пространственных оболочек, подвижно соединенных между собой и свободным концом тазобедренного рычага с каркасом; модулей плечевого сустава, плеча, предплечья, запястья и кистей, соединенных шарнирно между собой и свободным концом модуля плечевого сустава с каркасом, отличающийся тем, что каркас состоит из плечевого блока в виде широкой пластины ромбической формы, имеющей в середине сторон прорези с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями и элементы пространственных шарниров плечевой дуги в боковых углах, со скошенным верхним углом и удлиненным в виде прямоугольника с закруглением нижним углом; соединенным посредством подшипника вращения с поясничным блоком, состоящим из верхней и нижней планок поясничного блока, соединенных подвижно с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, через стальную шпильку поясничного узла, проходящую внутри отверстий, выполненных в нижней части боковой поверхности верхней планки поясничного узла и через прямоугольные пазы с закруглениями по концам в боковой поверхности нижней планки поясничного узла, соединенной при помощи подшипника вращения с серединной точкой поясничного модуля, состоящего из пояса-коромысла, изогнутого по форме поясничной области человека, имеющего по концам закругленные прямоугольные утолщения и соединения с тазобедренными рычагами с помощью подшипников вращения тазобедренного сустава; причем тазобедренные рычаги, выполненные в виде пластин, в нижней части вилкообразных с дугообразным соединением, имеющих четыре пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями и закругленные прямоугольные утолщения в верхней части, и, соединенные снизу через подшипники вращения коленных суставов с голеностопными рычагами, выполненными в виде пластин, в нижней части вилкообразных с дугообразным соединением, имеющих четыре пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями; при этом каждый модуль плечевого сустава выполнен в виде металлического стержня, изогнутого по форме плечевого сустава человека с элементами пространственных шарниров на концах; модули плеча выполнены в виде пластин, в нижней части дугообразных по форме плеча человека с элементами пространственных шарниров по краям, имеющих три пары прорезей с закрепленными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения эластичными ремнями и закругленные прямоугольные утолщения в средней части; причем модули предплечья выполнены в виде двух прямых стержней, имеющих элементы пространственных шарниров на концах; а модуль запястья выполнен в виде пластины, изогнутой по форме запястья человека с элементами пространственных шарниров и соединенной подшипниками вращения с боковой плоскостью кисти через короткий запястный рычаг, выполненный в виде пластины, согнутой по форме боковой поверхности запястья, причем кисть выполнена в виде пластины, имеющей форму криволинейной трапеции, с длинной стороны которой располагаются дугообразные прорези под суставы проксимальных фаланг человека, а ее профиль изогнут по форме человеческого пястья, и расположенной сверху площадки для крепления корпуса сервопривода, реализующего возвратно поступательные движения соединенного с ним подшипником вращения рычага сервопривода, представляющего собой металлическую закругленную с обеих сторон пластину с отверстиями на концах, свободным концом соединенного с осью вращения проксимальных фаланг; причем ось вращения проксимальных фаланг выполнена в виде стержня в форме дуги, изогнутой по форме пястья человека, имеющей соединение с элементами проксимальных фаланг через подвижные подшипники; при этом элементы проксимальных фаланг выполнены в виде пластин в форме разомкнутых трубок, имеющих закругленное удлинение и изогнутых по форме проксимальных фаланг человека, соединенных подшипниками вращения со средними фалангами, причем средние фаланги выполнены пластинчатыми в форме разомкнутых трубок, изогнутых по форме средних фаланг человека.Passive rehabilitation exoskeleton containing a frame with elements of attachment to the body; two pairs of hip and ankle arms made in the form of spatial shells, movably connected to each other and the free end of the hip lever with a frame; modules of the shoulder joint, shoulder, forearm, wrist and hands, articulated between each other and the free end of the module of the shoulder joint with the frame, characterized in that the frame consists of a shoulder block in the form of a wide plate of a rhombic shape having slots in the middle of the sides with secured in them with the possibility of reciprocating movement with elastic belts and elements of the spatial hinges of the shoulder arch in the lateral angles, with a beveled upper angle and elongated in the form of a rectangle with a rounded lower angle; connected by means of a rotation bearing to a lumbar block, consisting of upper and lower lumbar block strips, movably movable with the possibility of reciprocating and rotational movement, through a steel pin of the lumbar node passing inside the holes made in the lower part of the side surface of the upper plate of the lumbar block and through rectangular grooves with rounded ends at the side surface of the lower plate of the lumbar assembly, connected by a rotation bearing to the midpoint of the belt egg module consisting of a rocker-belts, the lumbar region of the human curved shape having rounded ends of rectangular and thickening compound with the hip levers via hip rotation bearings; moreover, the hip levers made in the form of plates in the lower part of the fork-shaped ones with an arcuate connection, having four pairs of slots with elastic straps fixed to them with the possibility of reciprocating movement and rounded rectangular thickenings in the upper part, and connected from below through rotation bearings of the knee joints with ankle arms made in the form of plates in the lower part of the fork-shaped with an arcuate connection having four pairs of slots with the possibility of being fixed in them reciprocating movement with elastic straps; each module of the shoulder joint is made in the form of a metal rod curved in the shape of the human shoulder joint with elements of spatial joints at the ends; shoulder modules are made in the form of plates in the lower part of an arcuate in the shape of a human shoulder with elements of spatial joints at the edges, having three pairs of slots with elastic belts fixed to them with the possibility of reciprocating movement and rounded rectangular thickenings in the middle part; moreover, the forearm modules are made in the form of two straight rods having elements of spatial hinges at the ends; and the wrist module is made in the form of a plate curved in the shape of a human wrist with spatial joints and connected by rotation bearings to the lateral plane of the hand through a short wrist lever made in the form of a plate bent in the shape of the side surface of the wrist, and the brush is made in the form of a plate having the shape of a curved trapezoid, on the long side of which there are arched slots under the joints of the proximal phalanges of a person, and its profile is curved in the shape of a human metacarpus, and is located second top pad for mounting the housing servo realizing reciprocating translational movement connected to it a bearing rotation servo arm, which is a metal rounded on both sides of the plate with holes at the ends, the free end connected with the rotation axis of the proximal phalanx; moreover, the axis of rotation of the proximal phalanges is made in the form of a rod in the form of an arc curved in the shape of the human metacarpus, which is connected to the elements of the proximal phalanges through movable bearings; wherein the elements of the proximal phalanx are made in the form of open-tube plates having a rounded extension and curved in the shape of the human proximal phalanx connected by rotation bearings to the middle phalanges, the middle phalanges being plate-like in the form of open tubes curved in the shape of the middle human phalanges.
RU2017141119A 2017-11-27 2017-11-27 Passive rehabilitation exoskeleton RU2665386C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141119A RU2665386C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Passive rehabilitation exoskeleton

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141119A RU2665386C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Passive rehabilitation exoskeleton

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665386C1 true RU2665386C1 (en) 2018-08-29

Family

ID=63460111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141119A RU2665386C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Passive rehabilitation exoskeleton

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665386C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701814C1 (en) * 2018-10-25 2019-10-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for mechanization of pasture livestock sector automation based on individual mobile exoskeletons
RU2717046C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Exoskeleton glove with linear actuators
RU2717152C1 (en) * 2019-05-20 2020-03-18 Андрей Владимирович Зубковский Simulator of passive burdening
CN113786313A (en) * 2021-09-17 2021-12-14 安徽工程大学 Wearable lower limb rehabilitation device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140100493A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Travis Craig Bipedal Exoskeleton and Methods of Use
US8894592B2 (en) * 2008-05-20 2014-11-25 University of California at Berkekey Device and method for decreasing oxygen consumption of a person during steady walking by use of a load-carrying exoskeleton
CN104188675A (en) * 2014-09-24 2014-12-10 哈尔滨工业大学 Exoskeleton robot system with human motion detecting function and control method of robot system
US9022956B2 (en) * 2011-06-10 2015-05-05 U.S. Bionics, Inc. Trunk supporting exoskeleton and method of use
RU2563209C2 (en) * 2014-05-15 2015-09-20 Сергей Васильевич Злыдарь Cargo exoskeleton, back cardan assembly and annular cardan of cargo exoskeleton
FR3034659A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-14 Wandercraft EXOSQUELET COMPRISING HIDES CONNECTED WITH PASSIVE MOBILITY DEGREES
JP2016193138A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 学校法人トヨタ学園 Quadrupedal type walking support machine, control method and control program of quadrupedal type walking support machine
CN107320292A (en) * 2017-08-07 2017-11-07 南京理工大学 A kind of wearable ectoskeleton power assisting device of tubular modulesization and its control method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8894592B2 (en) * 2008-05-20 2014-11-25 University of California at Berkekey Device and method for decreasing oxygen consumption of a person during steady walking by use of a load-carrying exoskeleton
US9022956B2 (en) * 2011-06-10 2015-05-05 U.S. Bionics, Inc. Trunk supporting exoskeleton and method of use
US20140100493A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Travis Craig Bipedal Exoskeleton and Methods of Use
RU2563209C2 (en) * 2014-05-15 2015-09-20 Сергей Васильевич Злыдарь Cargo exoskeleton, back cardan assembly and annular cardan of cargo exoskeleton
CN104188675A (en) * 2014-09-24 2014-12-10 哈尔滨工业大学 Exoskeleton robot system with human motion detecting function and control method of robot system
JP2016193138A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 学校法人トヨタ学園 Quadrupedal type walking support machine, control method and control program of quadrupedal type walking support machine
FR3034659A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-14 Wandercraft EXOSQUELET COMPRISING HIDES CONNECTED WITH PASSIVE MOBILITY DEGREES
CN107320292A (en) * 2017-08-07 2017-11-07 南京理工大学 A kind of wearable ectoskeleton power assisting device of tubular modulesization and its control method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701814C1 (en) * 2018-10-25 2019-10-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for mechanization of pasture livestock sector automation based on individual mobile exoskeletons
RU2717152C1 (en) * 2019-05-20 2020-03-18 Андрей Владимирович Зубковский Simulator of passive burdening
RU2717046C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Exoskeleton glove with linear actuators
CN113786313A (en) * 2021-09-17 2021-12-14 安徽工程大学 Wearable lower limb rehabilitation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101937012B1 (en) Exoskeleton system for assisting lower limb joints
CN107847333B (en) Universal tensioned monolithic joint for human exoskeletons
KR101073525B1 (en) Wearable robot for assisting the muscular strength of lower extremity
RU2665386C1 (en) Passive rehabilitation exoskeleton
KR102360981B1 (en) Leg orthosis and orthosis
KR101363834B1 (en) Assistance apparatus for movement of ankle joint
US20180257217A1 (en) Load-bearing exoskeleton
EP3705104B1 (en) Ankle brace or ankle exoskeleton
US9744064B2 (en) Lower exoskeleton
Chiri et al. On the design of ergonomic wearable robotic devices for motion assistance and rehabilitation
Guan et al. Optimization of an unpowered energy-stored exoskeleton for patients with spinal cord injury
KR20220098532A (en) Wearable Assistance Device
RU2629738C1 (en) Upper limbs exoskeleton
RU2635760C1 (en) Tibial link of orthesis or exoskeleton
Talukder et al. Elastic textile-based wearable modulation of musculoskeletal load: A comprehensive review of passive exosuits and resistance clothing
Racu Cazacu et al. An overview on ankle rehabilitation devices
Georgarakis et al. Supporting and stabilizing the scapulohumeral rhythm with a body-or robot-powered orthosis
Amigo et al. Design of a 3-DoF joint system with dynamic servo-adaptation in orthotic applications
RU194544U1 (en) PASSIVE EXOSCELETON
Ghosh et al. Design of wearable lower leg orthotic based on six-bar linkage
JPS6355346B2 (en)
Racu Cazacu et al. Structural and kinematic aspects of a new ankle rehabilitation device
RU166055U1 (en) Passive Exoskeleton of the Ankle
Giovacchini et al. A light-weight exoskeleton for hip flexion-extension assistance
CN116945138A (en) Exoskeleton for grounding work of high-voltage electric equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191128