БИОУПРАВЛЯЕМЫЙ РОБОТ

Область техники, к которой относится полезная модель, представляет собой робот для проведения массажной физиотерапии. Областью применения полезной модели является автоматизация процедур массажа.
Уровень техники. Известно устройство, содержащее подвижное основание, оснащенное массажным инструментом. (Массажный робот, патент Японии, публ. №06304217, А61Н 7/00, 1994). Устройство имеет ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия универсальности проводимых массажных операций.
Наиболее близкое к полезной модели является устройство, содержащее антропоморфный манипулятор робота с электромеханическими приводами, конечное звено которого оснащено массажным инструментом (Способ массажа и устройство для его осуществления, патент РФ №2145833, А61Н 7/00, 1998). Устройство способно проводить широкий диапазон массажных операций, однако не обеспечивает высокой эффективности и безопасности массажа из-за отсутствия контроля глубины процессов тонизации и релаксации пациента.
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели выражается в использовании электромеханических приводов и антропоморфных звеньев в виде предплечья и кисти, оснащенной датчиком усилия и массажным инструментом, а также систему управления, связанную с электромеханическими приводами, и во введении датчика электрокожного сопротивления и блока биотехнического управления, содержащего фильтр низких частот, выход которого связан с входом первого аналого-цифрового преобразователя, замыкатель, выход которого последовательно связан через пиковый детектор и выходной буфер напряжения с входом второго аналого-цифрового преобразователя, таймер, выход которого соединен с управляющим входом замыкателя, а также модуль ввода-вывода данных и центральный процессор, соединенные с магистралью, с которой связаны выходы обоих аналого-цифровых преобразователей и вход таймера, причем вход фильтра низких частот соединен с выходом датчика электрокожного сопротивления, а информационный вход замыкателя соединен с выходом датчика усилия, при этом магистраль связана с системой управления.
Технический результат выражается в повышении эффективности и безопасности массажа путем контроля глубины процессов тонизации и релаксации пациента.
Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена схема предложенного устройства, а на фигуре 2 - выполнение блока биотехнического управления.
Робот 1 имеет антропоморфные звенья манипулятора в виде предплечья 2 и кисти 3, оснащенной датчиком 4 усилия и массажным инструментом 5, а также систему управления 6, связанную с электромеханическими приводами 7, датчик 8 электрокожного сопротивления (ЭКС) и блок 9 биотехнического управления (БТУ), содержащего фильтр 10 низких частот, выход которого связан с входом первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 11, замыкатель 12, выход которого последовательно связан через пиковый детектор 13 и выходной буфер 14 напряжения с входом второго аналого-цифрового преобразователя 15, таймер 16, выход которого соединен с управляющим входом замыкателя 12, а также модуль 17 ввода-вывода данных (МВВ) и центральный процессор 18, соединенные с магистралью 19, с которой связаны выходы аналого-цифровых преобразователей 11 и 15 и вход таймера 16, причем вход фильтра 10 низких частот соединен с выходом датчика 8 электрокожного сопротивления, а информационный вход замыкателя 12 соединен с выходом датчика 4 усилия, при этом магистраль 19 связана с системой управления 6.
Осуществление полезной модели. Конструкция устройства в статическом состоянии содержит электромеханические приводы и антропоморфные звенья в виде предплечья и кисти, оснащенной датчиком усилия и массажным инструментом, а также систему управления, связанную с электромеханическими приводами, датчик электрокожного сопротивления и блок биотехнического управления, содержащий фильтр низких частот, выход которого связан с входом первого аналого-цифрового преобразователя, замыкатель, выход которого последовательно связан через пиковый детектор и выходной буфер напряжения с входом второго аналого-цифрового преобразователя, таймер, выход которого соединен с управляющим входом замыкателя, а также модуль ввода-вывода данных и центральный процессор, соединенные с магистралью, с которой связаны выходы обоих аналого-цифровых преобразователей и вход таймера, причем вход фильтра низких частот соединен с выходом датчика электрокожного сопротивления, а информационный вход замыкателя соединен с выходом датчика усилия, при этом магистраль связана с системой управления. Все входящие в схему блоки являются стандартными устройствами.
Действие устройства основано на том, что массажный инструмент 5 воздействует на тело пациента в соответствии с программой, управляющей электромеханическими приводами 7 антропоморфных звеньев. Величина массажного усилия и траектория движения массажного инструмента 5 формируется системой управления 6. Измерение параметров ЭКС в процессе массажа осуществляется с помощью установленного на ладони пациента датчика 8. Чувствительность датчика 8 ЭКС позволяет регистрировать тонкие изменения психофизиологического состояния человека и степень тонизации или релаксации при разных видах массажа. Данный сигнал измеряется непрерывно, а выходной величиной датчика 8 является аналоговое напряжение. Поскольку на полезную составляющую сигнала ЭКС накладываются помехи, в том числе зависящие от психического состояния пациента, необходима фильтрация низкочастотной составляющей сигнала с помощью фильтра 10. После фильтрации аналоговый сигнал поступает на АЦП 11, где преобразуется в цифровой код и передается по магистрали 19 в центральный процессор 18, куда поступает информация также от датчика 4 усилия. Процедура измерения усилия в одной точке состоит в том, что массажный инструмент 5 надавливает на тело пациента на заданную программой глубину и задерживается в ней на время, в течение которого таймер 16 подключает выход датчика 4 к пиковому детектору 13 с помощью замыкателя 12. Заданная программой глубина перемещения массажного инструмента может для надежности контролироваться стандартным датчиком перемещения, установленном на кисти робота. Пиковый детектор 13 позволяет из всего массива данных отделить максимальное (амплитудное) напряжение. Сигнал с пикового детектора 13 поступает на выходной буфер 14, который запоминает максимальный уровень напряжения и передает его на АЦП 15. По истечении времени измерения усилия таймер 16 подает сигнал на отключение замыкателя 12. Сигналы с датчиков 4 и 8 позволяют судить о тонизации или релаксации массируемого участка, а также о безопасности реализуемого режима массажа.
После каждого измерения сигналы с датчиков 4 и 8 передаются по магистрали 19 в центральный процессор 18 и непрерывно поддерживаются на его входах до момента следующего измерения. С помощью набора правил, реализованных в центральном процессоре 18, формируются управляющие сигналы для коррекции массажного воздействия по силе, скорости и повторяемости воздействия на пациента с учетом информации с датчиков 4 и 8. После очередного режима измерения система управления 6 корректирует указанные параметры движения массажного инструмента 5 по информации, получаемой из магистрали 19 и отображаемой на модуле ввода-вывода 17.
Таким образом, достигается повышение эффективности и безопасности массажа путем контроля глубины процессов тонизации и релаксации пациента.