Устройство переноса и экстренного сброса груза для пассивного экзоскелета

Устройство переноса и экстренного сброса груза для пассивного экзоскелета относится к средствам транспортировки и переноса грузов для совместного применения с биомеханическими антропоморфными средствами перераспределения массы носимого груза (пассивными экзоскелетами).
Существующие разработки пассивных экзоскелетов, основаны на принципе перераспределения массы переносимых объектов с тела оператора на опорную плоскость конструкции, что определяет сферу применения таких устройств в качестве вспомогательных средств для облегчения перемещения грузов. Примером такого экзоскелета является изобретение RU 2563209, конструкция состоит из каркаса с элементами крепления к туловищу, двух пар тазобедренных и голеностопных рычагов. Данное изобретение позволяет продолжительное время переносить тяжести на большие расстояния, с уменьшением физических усилий и энергозатрат человека. Особенностью данного изобретения является отсутствие системы крепления грузов к каркасу, что позволяет крепить груз только на рычагах плечевого блока с использованием средств аналогичных ранцам и рюкзакам. Данный факт не позволяет производить крепление грузов неправильной формы, объем которых превышает объем рюкзака или ранца. Также при переносе груза в ранце или рюкзаке с использованием пассивного экзоскелета по пересеченной местности могут возникать моменты силы тяжести, образуемые грузом, что приводит к потере равновесия и падению оператора экзоскелета, с последующими значительными усилиями для подъема в вертикальное положение и высокой вероятностью получения травмы. Для обеспечения нетравмоопасного и моментального подъема система крепления должна быть оснащена устройством экстренного сброса груза. Из средств транспортировки и перемещения груза известны изобретения RU 2301756 и RU 2497705, конструкции которых включают корпус, кожухи для колес, телескопическую ручку, поворотную опору и фиксатор, а также спинку с заплечными лямками и опоры с колесами. Данные изобретения обеспечивают возможность перемещение грузов за плечами человека и путем тяги за собой, когда часть пути рюкзак можно катить по дороге. Недостатком является отсутствие модульности конструкции, что не обеспечивает возможность крепления к каркасу экзоскелета и внедрения системы экстренного сброса груза. Наиболее близким аналогом является изобретение RU 2254043, состоящее из элемента удержания груза (вещевого мешка) и рамы основного каркаса. Данное изобретение направлено на распределение массы груза, находящегося в вещевом мешке по всей площади рамы основного каркаса, которая одевается за спину и удерживается с помощью заплечных ремней. Основными причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются отсутствие системы экстренного сброса груза, конструктивных элементов, обеспечивающих возможность безлямочного крепления к каркасу экзоскелета и ограниченный объем вещевого мешка, что не обеспечит возможность крепления объектов неправильной формы.
Устройство переноса и экстренного сброса груза для пассивного экзоскелета состоит из основного каркасного модуля с крепежными элементами, транспортировочного модуля с колесами и ремнями удерживания груза и блочно-тросового модуля экстренного отсоединения транспортировочного модуля с грузом. Основной каркасный модуль имеет прямоугольную форму с пропорцией сторон один к двум, но не менее 50 мм на 100 мм, и изготавливается в виде плиты из низкоплотных полимерных материалов с высоким пределом прочности. По углам модуля имеются отверстия диаметром от 10 до 20 мм, предназначенные для болтового крепления модуля к каркасу экзоскелета. По краю больших сторон каркасного модуля расположены П-образные рельсовые направляющие длиной не менее 50 мм, по две штуки на каждой стороне. На нижних рельсовых направляющих расположен узлы фиксаторов с пружинами. На основном каркасном модуле расположен блочно-тросовый модуль, состоящий из двух направляющих блоков диаметром не менее 50 мм и троса с рукоятью. Основной трос в нижней части соединен с двумя рычажными тросами, концы которых жестко закреплены с Г-образными фиксаторами. Транспортировочный модуль состоит из прямоугольной панели со сторонами равными сторонам основного каркасного модуля изготавливаемой в виде плиты из аналогичного материала. По углам панели жестко закреплены болтовым или клепочным соединением 4 ремня удерживания груза. Ремни расположены оппозитно друг к другу по диагонали прямоугольного контура панели. Ремни изготавливаются из синтетической высокопрочной ткани и имеют ширину не менее 40 мм. На концах верхних ремней закреплены защелки, изготавливаемые из прочного пластика. На концах нижних ремней жестко закреплен замок с отверстиями для защелок верхних ремней. В нижней части модуля расположена горизонтальная полка, изготавливаемая из аналогичного панели материала с длиной равной ширине модуля и шириной не менее 100 мм. В нижней части транспортировочного модуля с торцов прикреплены колеса из синтетического каучука с диаметром не менее 100 мм. На тыльной стороне по краю больших сторон транспортировочного модуля расположены салазки для сопряжения и фиксации на П-образных рельсовых направляющих основного каркасного модуля. В верхней части модуля расположен элепсообразный вырез для ручного захвата с касательными размерами 150 мм на 50 мм.
Технический результат полезной модели основан на модульности конструкции устройства, что обеспечивает ее крепление к каркасу пассивного экзоскелета, возможность перемещения груза различной формы и его экстренного сброса при падении оператора экзоскелета.
На фигуре 1 изображен общий вид устройства, где 1 - основной каркасный модуль, 2 - транспортировочный модуль. На фигуре 2 изображен общий вид основного каркасного модуля и блочно-тросового модуля, где 3 - П-образные рельсовые направляющие, 4 - крепежные отверстия, 5 - Г-образные фиксаторы с пружинами, 6 - рукоять, 7 - блоки, 8 - трос. На фигуре 3 изображены вид спереди транспортировочного модуля, где 9 - вырез для ручного захвата, 10 - ремни удерживания груза, 11 - замок ремней, 12 - горизонтальная платформа, 13 - колеса, 14 - салазки. На фигуре 4 изображен вид сзади транспортировочного модуля, где 14 - салазки.
Осуществление устройства переноса и экстренного сброса груза для пассивного экзоскелета может быть произведено в следующем примере. Оператор экзоскелета осуществляет крепление основного каркасного модуля (фиг. 2) на болтовое соединение к каркасу экзоскелета. Далее оператор устанавливает груз на панель транспортировочного модуля и закрепляет его с помощью ремней удержания груза защелкнув концы в замок (фиг. 3). Ременная конструкция удержания груза позволит закрепить объект любой геометрической формы, поскольку объем транспортировочного модуля не ограничен дополнительными конструктивными элементами. В случае движения по ровной поверхности оператор экзоскелета может транспортировать устройство без установки его на основной каркасный модуль с помощью ручной тяги, захватив рукой за вырез в транспортировочном модуле. Транспортировочный модуль, опираясь на колеса, будет легко перемещаться за оператором экзоскелета. В случае движения по пересеченной местности оператор самостоятельно закрепляет транспортировочный модуль, устанавливая салазки в П-образные рельсовые направляющие до упора в Г-образные фиксаторы. Далее, оператор повторяет крепление груза к транспортировочному модулю с помощью ремней. При необходимости экстренного сброса груза оператор дергает за рукоять, сила тяги передается через направляющие блоки по основному тросу на рычажные тросы, которые сдвигают Г-образные фиксаторы и освобождают транспортировочный модуль, при этом модуль с грузом под действием силы тяжести освобождается с рельсовых направляющих и происходит его экстренный сброс.