Пассивный экзоскелет верхних конечностей

Полезная модель относится к устройствам для перемещения грузов и предназначенным для усиления физических возможностей человека, в частности при подъеме грузов на высоту.
Известно устройство для восстановления двигательных функций в верхних конечностях, содержащее опорные элементы, выполненные в виде манжет, с возможностью их закрепления на верхних конечностях, и фиксирующие элементы, выполненные в виде эластичных тяг с возможностью расположения на теле пациента спереди, сбоку и сзади, жестко связанных с соответствующими опорными элементами через регулятор натяжения, отличающееся тем, что дополнительно содержит в качестве опорного элемента жилет, манжеты выполнены в количестве двух пар с возможностью их закрепления вокруг плеча и предплечья с левой и правой сторон тела пациента, эластичные тяги разделены на пять групп, попарно для левой и правой частей тела пациента, первые три группы тяг, включающие передние, задние и латеральные тяги, закреплены на манжетах плеча и с помощью регуляторов натяжения зафиксированы замками крепления на контрлатеральных половинах жилета и в верхней части проймы жилета, а две другие группы тяг расположены между манжетами плеча и предплечья спереди и сзади (см. патент РФ № 2325895 от 10.06.2008).
Недостатком данного устройства является то, что оно не имеет внешнего скелета и поэтому усилие от упругих элементов передается непосредственно на манжеты, плотно облегающие соответствующие участки тела (плечо и предплечье), что подвергает подлежащие ткани сдавлению, нарушая в них кровообращение при длительном ношении. Кроме того, данное расположение упругих элементов создает вектор сил, действующий вдоль оси конечности по направлению к плечевому суставу, подвергая его избыточной нагрузке.
Задача полезной модели – снижение нагрузки на человека – оператора.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, выполненное в виде пассивного экзоскелета верхних конечностей, содержащее опорные элементы с возможностью их закрепления на верхних конечностях, дополнительно содержит двуплечий рычаг, шарнирно установленный на каркасе, причем один конец двуплечего рычага шарнирно соединен с манжетой, закрепленной на руке человека-оператора, а другой конец шарнирно соединен с направляющей накопителя упругой энергии, неподвижно установленного на каркасе.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что оно дополнительно содержит двуплечий рычаг, шарнирно установленный на каркасе, причем один конец двуплечего рычага шарнирно соединен с манжетой, закрепленной на руке человека-оператора, а другой конец шарнирно соединен с направляющей накопителя упругой энергии, неподвижно установленного на каркасе.
Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.
Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - снижение нагрузки на человека-оператора.
На фиг. 1 показан вид сбоку устройства, на фиг. 2 – вид сзади.
Устройство состоит из каркаса 1, который закрепляется на спине человека-оператора посредством опорных элементов - поясного фиксатора 2, грудного фиксатора 3 и плечевых лямок 4. На каркасе 1 неподвижно установлены накопители упругой энергии, включающие в себя корпус 5, упругий элемент 6 и направляющую 7. Направляющая 7 шарнирно соединена с одним концом двуплечего рычага 8, шарнирно закрепленного с каркасом 1 посредством шарнира 9. Другой конец рычага 8 шарнирно соединен с манжетой 10, закрепленной на руке человека-оператора.
Устройство работает следующим образом. При вертикальном положении руки оператора, рычаг 8 поворачивается вокруг шарнира 9, упругий элемент 6 деформируется и запасает потенциальную энергию. При подъеме груза оператором происходит поворот рычага 8 вокруг шарнира 9 в другую сторону, при этом упругий элемент 6 удлиняется и отдает потенциальную энергию, создавая крутящий момент, способствующий подъему руки оператора. Таким образом, подъем груза в вертикальное положение происходит не только за счет работы мышц руки, но и дополнительноза счет сил, создаваемых при отдаче потенциальной энергии накопителем.
Применение предлагаемого экзоскелета позволит значительно снизить нагрузку на человека-оператора и усилить его физические возможности при подъеме вверх тяжелых грузов.