Полезная модель относится к устройствам для проведения работ, сопряженных с длительным статическим нахождением верхних конечностей в вынужденном положении, и может быть использована в быту и на производстве, например, для облегчения ручного труда рабочего промышленного производства при работе с тяжелым инструментом в течение рабочей смены.The utility model relates to devices for carrying out work associated with a long static stay of the upper limbs in a forced position, and can be used in everyday life and at work, for example, to facilitate the manual labor of industrial workers when working with heavy tools during a work shift.
Известно устройство для удержания грузов верхними конечностями, характеризующееся тем, что состоит из функционально соединенных между собой модуля крепления и модуля подъема груза, причем модуль крепления включает в себя каркас, присоединяемый с помощью поясного фиксатора к корпусу оператора, при этом модуль подъема груза включает в себя накопитель упругой энергии, содержащий корпус с упругим элементом и подвижный шток, причем нижний конец корпуса накопителя соединен шарнирно сферическим шарниром с каркасом, а верхний конец подвижного штока шарнирно соединен с ложементом для поддержки оператора, при этом корпус накопителя соединен шарнирно с приводом, кинематически связанным с нижним концом троса, а верхний конец троса шарнирно соединен с ложементом для поддержки руки оператора. конечностями (см. патент на полезную модель №200733, от 09.11.2020, бюл. №31).A device for holding loads with the upper limbs is known, characterized in that it consists of a fastening module and a load lifting module, which are functionally interconnected, and the fastening module includes a frame attached using a belt clip to the operator's body, while the load lifting module includes an elastic energy storage device comprising a housing with an elastic element and a movable rod, the lower end of the storage housing being pivotally connected by a spherical hinge to the frame, and the upper end of the movable rod pivotally connected to a lodgment to support the operator, while the storage housing is hingedly connected to a drive kinematically connected to the lower end of the cable, and the upper end of the cable is pivotally connected to the cradle to support the operator's hand. limbs (see utility model patent No. 200733, dated 09.11.2020, bul. No. 31).
Недостатком данного устройства является то, что оно работает только в вертикальной плоскости, что снижает область его функционирования.The disadvantage of this device is that it works only in the vertical plane, which reduces the area of its operation.
Задача полезной модели - расширение области функционирования устройства.The task of the utility model is to expand the area of operation of the device.
Устройство включает в себя каркас 1, присоединяемый с помощью поясного фиксатора к корпусу оператора. К каркасу 1 через подшипник 2 подвижно присоединен поворотный механизм, состоящий двух последовательно соединенных через подшипник 3 узлов. Каждый узел включает в себя промежуточные звенья 4 и 5,соединенные через подшипники 6 и 7 с шарнирными четырехзвенниками 8 и 9. Каждый четырехзвенник дополнительно содержит накопители упругой энергии 10 и 11, установленные подвижно по диагонали между противоположными шарнирами четырехзвенников 8 и 9. В качестве накопителей упругой энергии могут быть использованы пружины, пневматические и гидравлические упругие элементы и т.п.The device includes a frame 1, which is attached with a belt clip to the operator's body. To the frame 1, through the bearing 2, a rotary mechanism is movably connected, consisting of two units connected in series through the bearing 3. Each unit includes intermediate links 4 and 5, connected through bearings 6 and 7 with hinged four-link links 8 and 9. Each four-link link additionally contains elastic energy storage units 10 and 11, installed movably diagonally between the opposite hinges of the four-link links 8 and 9. As accumulators elastic energy can be used springs, pneumatic and hydraulic elastic elements, etc.
Устройство работает следующим образом. Рука оператора закрепляется на ложементе 12, шарнирно соединенным с ветикальной стороной шарнирного четырехзвенника 9. При приложении нагрузки 13 (например, использование ручного инструмента), а также учитывая вес руки, накопители упругой энергии 10 и 11 создают усилие, которое будет противодействовать весу руки и нагрузке (диагональное расположение упругого элемента обеспечивает постоянное усилие, так называемую квазинулевую жесткость). При этом, за счет регулировок создается равновесие сил (сил упругости, нагрузки и веса руки), позволяющее в вертикальной плоскости не затрачивать усилий. Перемещение руки в горизонтальной плоскости происходит за счет поворота шарнирных четырехзвенников 8 и 9 относительно промежуточных звеньев 4 и 5. Особенностью использования шарнирных четырехзвенников является то, что они позволяют обеспечивать вертикальное положение осей вращения при поворотах четырехзвенников 8 и 9 соответственно относительно промежуточных звеньев 4 и 5. Это обеспечивает простоту перемещения, а также возможность регулировки поворота шарнирных четырехзвенников в заданном диапазоне углов поворота.The device works as follows. The operator's hand is fixed on the cradle 12, pivotally connected to the vertical side of the articulated four-link bar 9. When a load 13 is applied (for example, using a hand tool), as well as taking into account the weight of the hand, the elastic energy stores 10 and 11 create a force that will oppose the weight of the hand and the load (the diagonal arrangement of the elastic element provides a constant force, the so-called quasi-zero stiffness). At the same time, due to the adjustments, a balance of forces is created (elastic forces, load and hand weight), which allows not to expend efforts in the vertical plane. The movement of the hand in the horizontal plane occurs due to the rotation of the hinged four-link links 8 and 9 relative to the intermediate links 4 and 5. The peculiarity of using the hinged four-link links is that they allow the vertical position of the axes of rotation when turning the four-link links 8 and 9, respectively, relative to the intermediate links 4 and 5. This provides ease of movement, as well as the ability to adjust the rotation of the hinged four-link in a given range of rotation angles.
Таким образом, конструкция предлагаемого устройства обеспечивает повышенную подвижность руки оператора при сохранении постоянства усилия противодействия весу руки и нагрузке.Thus, the design of the proposed device provides increased mobility of the operator's hand while maintaining a constant force against the weight of the hand and load.
Предлагаемое устройство значительно снижает статические и динамические нагрузки на мышцы плечевого пояса и спины и обеспечивает комфортные условия работы оператора.The proposed device significantly reduces static and dynamic loads on the muscles of the shoulder girdle and back and provides a comfortable working environment for the operator.