УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОТЕЗОВ ПЛЕЧА РАЗРАБОТЧИКОМ СО ЗДОРОВЫМИ РУКАМИ
DEVICE FOR COMPARATIVE TESTING OF CONTROL SYSTEMS OF ACTIVE MULTIFUNCTIONAL SHOULDER PROSTHESES BY DEVELOPER WITH HEALTHY HANDS

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.
Известно «Устройство для исследования движений сегментов верхней конечности при управлении протезом» по а.с. A61F 1/06 №663398.
Устройство содержит жилет, тягу управления, датчик контроля, а также накладные шины плеча и предплечья, соединенные шарниром.
Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для исследования только согласованных движений плеча и предплечья в плоскости сгибания плеча и предплечья, но не позволяет контролировать свободные компенсаторные перемещения плеча и надплечья.
Известно также «Устройство для исследования движений при управлении протезом верхней конечности» по а.с. A61F 1/06 №888987, которое частично устраняет этот недостаток.
Устройство содержит наплечник, охватывающий надплечье, шину плеча и предплечья с датчиком угла сгибания предплечья.
Данное устройство обеспечивает возможность учета управляющих движений надплечья в комплексе с движениями плеча и предплечья, тем самым осуществляя исследование соответствующих групп синергий.
Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет исследовать управляющие движения надплечья в комплексе с движениями плеча и предплечья только в сагиттальной плоскости, но не позволяет регистрировать свободные интуитивно-компенсаторные перемещения плеча и надплечья в условиях максимально приближенных к реальным, а именно после ампутации верхней конечности в пределах плеча.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для сравнительных испытаний систем управления активным многофункциональным протезом плеча разработчиком со здоровыми руками в условиях приближенных к реальным, исключая посредника между разработчиком протезов верхних конечностей и проектируемой им конструкцией путем обеспечения ему возможности самому управлять спроектированным им протезом плеча, в частности, для исследования возможности использования при управлении протезом интуитивно-компенсаторных движений культи плеча и надплечья для формирования сочетанных движений протеза подобных синергиям при самообслуживании инвалида и при трудовых действиях.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в устройство для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками в условиях приближенных к реальным, содержащее наплечник, охватывающий надплечье, и датчик угла сгибания плеча предлагается: ввести разъемную приемную гильзу, охватывающую плечо с максимально согнутым предплечьем, причем наплечник, охватывающий надплечье, сформировать как часть приемной гильзы и снабдить в передней части рукояткой с возможностью захвата кистью испытателя, а также ввести дополнительно неподвижный наплечник, фиксируемый на корпусе испытателя и подвижно соединенный с приемной гильзой плеча-предплечья, обеспечивающий свободное перемещение надплечья в сгиттальной плоскости, при этом датчик угла сгибания плеча разместить на приемной гильзе плеча-предплечья, также ввести и разместить на этой приемной гильзе датчики угла отведения плеча и горизонтального перемещения надплечья, обеспечив связь указанных датчиков с неподвижным наплечником, кроме того ввести датчик управления схватом кисти и разместить его на рукоятке, причем в передней части приемной гильзы плеча-предплечья неподвижно закрепить кронштейн, на котором укрепить, совместив в горизонтальной плоскости оси сгибания локтевого шарнира и сгибания естественного локтевого сустава разработчика, активный многофункциональный имитатор протеза плеча, содержащий последовательно прикрепленные друг к другу исполнительные механизмы с самотормозящими приводами ротации плеча, сгибания предплечья, ротации предплечья, сгибания кисти, оснащенные датчиками угла поворота этих сегментов, а также активную искусственную кисть и блок управления активными шарнирами, размещенный на приемной гильзе, при этом датчики угла поворота сегментов имитатора, привода исполнительных механизмов, привод искусственной кисти и датчики угла отведения плеча, сгибания плеча, горизонтального движения надплечья в сагиттальной плоскости, а также датчик управления схватом кисти соединить с блоком управления.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема устройства для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками.
Устройство содержит приемную гильзу 1 плеча-предплечья с рукояткой 2, закрепленной в передней части наплечника приемной гильзы, охватывающего надплечье, неподвижный наплечник 3, фиксируемый на корпусе оператора, датчики угла сгибания плеча 4, отведения плеча 5 и горизонтального перемещения надплечья 6, размещенные на приемной гильзе плеча-предплечья 1 и датчик 7 управления схватом, размещенный на рукоятке 2. На приемной гильзе 1 плеча-предплечья закреплен кронштейн 8 с овальными отверстиями мест его закрепления, позволяющими обеспечить регулировку размещения активного многофункционального имитатора 9 протеза плеча вдоль приемной гильзы 1 плеча-предплечья. Активный многофункциональный имитатор протеза плеча содержит последовательно прикрепленные друг к другу исполнительные механизмы ротации плеча 10, сгибания предплечья 11, ротации предплечья 12, сгибания кисти 13, а также активную искусственную кисть 14. При этом блок управления 23 активными шарнирами размещен на приемной гильзе 1 плеча-предплечья. Все исполнительные механизмы оснащены соответственно самотормозящими приводами 15, 17, 19, 21 и датчиками угла поворота 16, 18, 20, и 22 сегментов активного многофункционального имитатора протеза плеча. При этом датчики угла поворота сегментов активного многофункционального имитатора протеза плеча, привода исполнительных механизмов, привод искусственной кисти и датчики угла отведения плеча, сгибания плеча, горизонтального движения надплечья, а также датчик управления схватом кисти соединены с блоком управления 23.
Устройство для сравнительных испытаний систем управления активных многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками работает следующим образом. В исходном положении гильза плеча 1 с закрепощенным предплечьем и закрепленным на ней имитатором 9 протеза плеча установлена в вертикальное положение с искусственной кистью 14 вниз. Разработчик по заранее сформированной методике с использованием степеней подвижности плеча и надплечья выполняет тестовые действия по управлению ориентацией икусственной кисти в пространстве рабочей зоны естественного плеча с имитатором многофункционального активного протеза плеча. Метод управления может предусматривать как сочетанные, так и раздельные движения искусственных суставов имитатора протеза плеча. Данный подход позволяет формировать систему непрерывного, близкого к естественному, управления степенями подвижности звеньев протеза плеча с организацией позиционной обратной связи управляемых звеньев.
Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в создании устройства с новыми функциональными возможностями - обеспечением сравнительных испытаний различных систем управления при различных уровнях функциональности многофункциональных протезов плеча разработчиком со здоровыми руками.
Новые функциональные возможности достигаются путем формирования самим разработчиком раздельного и сочетанного управления звеньями протеза плеча с использованием интуитивно-компенсаторного метода координирования движений искусственной руки в целом, на основе системы позиционной обратной связи при непрерывном управлении исполнительными механизмами имитатора активного многофункционального протеза плеча с обеспечением необходимой точности координирования движений. Приобретаемый опыт управления новым устройством, в том числе на основе интуитивно-компенсаторного метода, позволит повысить уровень функциональности протезов рук при самообслуживании инвалида и при трудовых действиях.