устройство для шагового перемещения

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАГОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащее две пары рычагов, попарно соединенных между собой посредством шарнирных узлов, имеющих стопорные механизмы, каждый из которых включает сегмент с наклонными зубьями, взаимодействующую с ним собачку и приспособление для управления собачкой и элементы крепления рычагов к стопе, голени и тазобедренной части, отличающееся тем, что, с целью расширения возможностей использования, оно снабжено двумя парами дополнительных рычагов, попарно связанных между собой шарнирами, и опорными элементами, при этом пары основных и дополнительных рычагов связаны между собой шарнирно с образованием шарнирного параллелограмма в рабочем положении, а опорные элементы укреплены на дополнительных рычагах, связанных со ступнями.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорные элементы и связанные с ними дополнительные рычаги в поперечном направлении выполнены составными по меньшей мере из двух связанных между собой рояльными петлями частей.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что шарнирные соединения дополнительных рычагов снабжены средствами для фиксирования их в неподвижном положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спорту и медицине.

Известно устройство для шагового перемещения, содержащее две пары рычагов, попарно соединенных между собой посредством шарнирных узлов, имеющих стопорные механизмы, каждый из которых включает сегмент с наклонными зубьями, взаимодействующую с ним собачку и приспособление для управления собачкой, и элементы крепления рычагов к стопе, голени и тазобедренной части.

Известное устройство не позволяет поддерживать массу тела при перемещении "гусиным шагом", что снижает его область его применения.

Целью изобретения является расширение возможностей использования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя парами дополнительных рычагов, попарно связанных между собой шарнирами, и опорными элементами, при этом пары основных и дополнительных рычагов связаны между собой шарнирно с образованием шарнирного параллелограмма в рабочем положении, а опорные элементы укреплены на дополнительных рычагах, связанных со ступнями.

Опорные элементы и связанные с ними дополнительные рычаги в поперечном направлении выполнены составными, по меньшей мере из двух связанных между собой рояльными петлями частей, причем шарнирные соединения дополнительных рычагов снабжены средствами для фиксирования их в неподвижном положении.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, закрепленное на теле человека, в режиме перемещения "гусиным шагом", вид сзади; на фиг. 2 - то же, в режиме шагового перемещения, вид сбоку; на фиг. 3 - храповой механизм шарнирного соединения на уровне коленного сустава; на фиг. 4 - рычаг с дополнительной опорной платформой; на фиг. 5 - шарнирное соединение на уровне тазобедренного сустава; на фиг. 6 - шарнирное соединение рычага с дополнительной опорной платформой.

Устройство содержит тазобедренные 1 и голеностопные 2 рычаги, паховые планки 3, опорное седло 4, шарнирное соединение 5 с храповым механизмом, шарнирное соединение 6 на уровне тазобедренного сустава, шарнирное соединение 7 дополнительных рычагов, шарнирное соединение стремени с дополнительным рычагом 8, поддерживающие ремни 9, дополнительные рычаги 10 и 11, опорные элементы 12, шарнирное соединение 13 на дополнительных рычагах и опорных элементах, шарнирное соединение с осью 14, ось 15 шарового шарнира 16, шейку 17, собачку фиксатора 18. Храповой механизм содержит сегмент 19 с наклонными зубьями, упорный винт 20, цилиндрическую пружину 21, крышку 22 корпуса.

Работает устройство следующим образом.

Тело человека подвешивается в тазобедренной области на седле 4 с помощью ремней 9 и паховых планок 3 в шарнирном соединении 6 тазобедренного сустава, расположенного в верхних частях рычагов 1. Нижние конечности фиксируются неподвижно относительно рычагов 1 и 2 при продевании носка ноги в стремя, расположенное в нижней части рычагов 2, и удерживаются с помощью щитков и поддерживающих ремней. Неподвижность шарнирного соединения на уровне коленного сустава обеспечивается взаимодействием собачки, расположенной в верхней части рычага 2 с зубьями сегмента 19 за счет воздействия на нее массы тела через рычаг 2. При этом собачка перемещается в тоннеле крышек 22, а крышки соединяются осью шарнира и винтом 20. При положении расправленной стойки на прямых ногах дополнительные рычаги 10 и 11 совместны с основными рычагами 1 и 2 и фиксируются к ним на оси 15 за счет взаимодействия фиксатора 18 с шейкой 17. При положении стойки "всадника" освобождают стопор (собачку) и выводят из зацепления осевое отверстие шарнирного 7 соединения с осью 15. При этом приподнимаются на носках, в результате под действием своего веса и усилия пружин 21 рычаги 2 с собачками выходят из зацепления с зубьями храпового сегмента 19 и шарнирное соединение 5 обретает полную подвижность. Одновременно с осуществлением приседа с помощью рук отводят шарнирное соединение 7 вниз, при этом образуется конструкция параллелограмма из рычагов 1, 2, 10 и 11. Осуществляется приседание до момента упора опорных элементов в грунт. Если при этом расставить колени, то и получается положение стойки "всадника". Жесткость каркаса в положения приседа стойки "всадника" обеспечивается за счет перенесения центра тяжести на пятку. При этом стремя, расположенное в нижней части рычагов 2, перемещается вместе с рычагом 2 и собачкой в сторону зубчатого сегмента 19 до момента фиксации собачки.

Таким образом, в статическом положении масса тела человека поддерживается в тазобедренной области на опорном седле 4, расположенном на жестком каркасе, образованном рычагами 1 и 2, 10 и 11. При этом в стойке "всадника" полностью имитируется эффект сидения на табурете.

Работа устройства в динамике отличается тем, что перемещение нижних конечностей человека обеспечивается путем перенесения центра тяжести на одну из опорных ног и освобождения за счет этого зубчатого зацепления храпового механизма шарнирного соединения 5. При этом собачка храпового механизма под действием пружины 21 отдаляется от зубчатого сегмента 19, перемещаясь в тоннеле крышек 22. В результате освобождается шарнирное соединение 5, расположенное в области коленного сустава неопорной ноги, т.е. могут взаимно перемещаться на оси шарнира рычаги 1 и 2, а значит и соответственно рычаги 10 и 11. В результате конечность человека приобретает в коленном суставе требуемую подвижность. В данном случае под действием усилия соответствующих мышц происходит естественное движение подъема, сгибания и последующего затем расправления в тазобедренном и коленном суставах, что характерно для выполнения шагового движения. Одновременно тело человека наклоняется вперед, центр тяжести смещается в переднюю часть стопы опорной ноги и соответственно происходит горизонтальное смещение (наклон) стопы относительно нижней части рычага 2. При этом масса тела и переносимого им груза по-прежнему поддерживается рычагами 1, 2, 10 и 11 опорной ноги, так как продолжается фиксация неподвижности шарнирного соединения 5 опорной конечности, а значит через седло 4 планки 3, ремни 9 и рычаги 1, 2, 10 и 11 опорной конечности тело по-прежнему остается в подвешенном состоянии. При дальнейшем перенесении центра тяжести на выдвигаемую вперед ногу происходит перемещение собачки рычага 2 в тоннеле крышек 22 и соответственно фиксируется неподвижность шарнирного соединения 5 теперь уже ставшей опорной конечности. В дальнейшем работа устройства не отличается от приведенной.

При движении человека по пересеченной местности и в положении приседа работа устройства отличается тем, что опорная нога является согнутой в коленном суставе в момент восприятия конечностью массы тела и груза. В данном случае шарнирные соединения 5 опорной ноги стопорятся от перемещения в сторону дальнейшего сгибания и взаимного смещения рычагов 1 и 2, а значит и рычагов 10 и 11 собачкой рычагов 2 за счет наклона зубьев сегмента 19 и собачки, но остается возможность свободного расправления конечности в коленном суставе (в сторону совпадения продольных осей рычагов 1, 2, 10 и 11) опорной ноги. Тем самым мышцы ноги частично освобождаются от поддержания массы тела и груза в процессе шагового перемещения в том числе и "гусиным шагом", т.е. в режиме приседа. В последнем случае становится возможным выполнять многие сельскохозяйственные работы, например прополку в сидячем положении, при существенной экономии мышечных усилий, в том числе спины, так как отпадает необходимость в наклоне туловища. Шарнирное соединение 13 позволяет регулировать глубину приседания, так, фиксируя осевое расположение рычагов 10 и 11 в шарнирном соединении 7, мы сможем получить опору на рычаги 10 и 11 в положении полуприседа, так как роль шарнирного соединения 7 выполняет шарнирное соединение 13. Шарнирное соединение 13 выполняется по принципу рояльной петли и таких соединений на рычаге 11 и элементе 12 может быть несколько, что позволяет регулировать высоту фиксируемого приседа.

Таким образом предлагаемое техническое решение по сравнению с базовым позволяет создавать дополнительную опору для туловища при перемещении "гусиным шагом", без ограничения естественности шагового перемещения. Следовательно, достигается расширение области применения известного технического решения.