Пристрій для допомоги м’язам ніг людини робити кроки

Изобретение относится к легкой промышленности и спорту, оно может найти применение у людей, занимающихся пешеходными прогулками и бегом. Известное устройство для помощи мышцам ног человека совершать шаги [1] содержит пояс с подпружиненными поворотными рычагами на боковых сторонах, на которых размещены ремни для ног и с возможностью поворота зубчатые элементы, находящиеся в постоянном зацеплении с закрепленными на поясе -зубчатыми секторами, при этом, зубчатые элементы связаны с рычагами и пружинами кручения для аккумулирования энергии при вращении зубчатого элемента в одну сторону и отдачи ее при вращении в другую сторону. При поднятии ноги и выносе вперед вместе с рычагом зубчатый элемент, вращаясь под действием закрученной пружины, движется, перекатываясь по зубьям сектора, помогая мышцам ног производить вынос ноги, и при опускании ноги на грунт под действием сил тяжести и сил инерции зубчатый элемент, перекатываясь назад по зубчатому сектору, вра щается, закручивая пружину, тормозя движению ноги и аккумулируя энергию для следующего цикла. Но такое устройство имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что при изменении темпа движения пружины не меняют усилий, поэтому эффективность работы недостаточна. Задачей изобретения является повышение эффективности работы путем автоматического регулирования усилий пружин кручения при изменении темпа шагания. Поставленная задача достигается тем, что у устройства для помощи мышцам ног человека совершать шаги, содержащего пояс с подпружиненными поворотными рычагами на боковых сторонах, на которых размещены ремни для ног и с возможностью поворота зубчатые элементы, находящиеся в постоянном зацеплении с закрепленными на поясе зубчатыми секторами, при этом зубчатые элементы связаны с рычагами пружинами кручения для аккумулирования энергии при вращении зубчатых элементов в одну сторону и отдачи ее при вращении в другую сторону, каждый зубчатый элемент снабжен дополнительной пружиной кручения, установленной параллельно основной пружине, связанной с ней и выполненной из биметаллической пластины материал наружного слоя которой имеет коэффициент теплового расширения больший, чем материал внутреннего слоя, соединенной электроцепью через усилитель мощности с пьезоэлектрическим элементом, размещенным на рабочей поверхности зубчатого сектора. При увеличении темпа шагания воздействие на пьезоэлементы повышается, и в нем будет возбуждаться больше электроэнергии, отчего температура дополнительной пружины повысится и за счет разности коэффициентов теплового расширения она закрутится сильней, поэтому при выносе ноги вперед и поднятии ее вверх пружина отдаст больше энергии поворотному рычагу, а через него окажет большую помощью мышцам ног. Таким образом, снабдив каждый зубчатый элемент дополнительной пружиной, установленной параллельно основной и выполненной из биметаллической пластины с разным коэффициентом теплового расширения внутренней и внешней сторон, соединенной электроцепью через усилитель мощности с пьезоэлектрическим элементом, размещенным на рабочей поверхности зубчатого элемента, устройство обеспечивает изменение усилий пружин при изменении темпа движения. На фиг. 1 показано устройство для помощи мышцам ног человека совершать шаги; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.4; на фиг.6 - вид Д на фиг.5; на.фиг.7 - сечение Е-Е фиг.6. Устройство для помощи мышцам ног человека совершать шаги содержит пояс 1, на боковых сторонах которого при помощи осей 2 размещены с возможностью поворота рычаги 3, снабженные пружинами кручения 4, обеспечивающие поворот рычагов вперед по направлению движения, и ремнями 5 для ног. На каждом рычаге 3 размещен при помощи втулки-подшипника 6 зубчатый элемент 7, находящийся в постоянном зацеплении с зубчатым сектором 8, закрепленным на боковой стороне пояса 1. Каждый зубчатый элемент 7 связан с поворотным рычагом 3 двумя пружинами 9 и 10 спиральной формы, расположенными параллельно друг другу, одним концом закрепленными на хвостовике 11 зубчатого элемента 7, а другими концами связанными между собой и с поворотным рычагом 3. Пружины 9 и 10 кручения размещены в кожухе 12, жестко закрепленным на поворотном рычаге 3, на наружной стороне которого по окружности расположены гнезда 13 для подпружиненного фиксатора 14, размещенного на рукояти 15, установленной с возможностью поворота на хвостовике 11 зубчатого элемента 7. На торцевой стенке кожуха 12 расположено окно 16, через которое выведен конец 17 соединенных между собой пружин 9 и 10, который закреплен на рукояти 15, т.е. пружины связаны с поворотным рычагом 3 через кожух 12, фиксатор 14 и рукоять 15. Пружина 9 выполнена из пружинной стальной проволоки, свернутой в спираль и обладающей упругими внутренними силами. Она предназначена для аккумулирования энергии путем закручивания и отдачи ее путем раскручивания. Пружина 10 выполнена из биметаллической пластины, свернутой в спираль, у которой, внутренняя 18 и внешняя 19 стороны имеют разный коэффициент теплового расширения, поэтому при увеличении температуры пружина закручивается, а при уменьшении температуры раскручивается, поэтому при повышенной температура она увеличивает энергию пружины 9. Пружина 10 выполнена с электроизоляцией 20 на наружной поверхности и она соединена электроцепью 21 через усилитель мощности с пьезоэлектрическим элементом 22, размещенным на рабочей поверхности зубчатого сектора 8. Устройство работает следующим образом. Устройство при помощи пояса 1 закрепляют на туловище человека так, чтобы боковые оси 2 размещались против тазобедренного сустава, а поворотные рычаги 3 - вдоль бедер с внешней стороны, закрепляя свободные концы их ремнями 5 выше колен. Закручивают пружины 9 и 10 кручения до необходимого усилия так, чтобы они помогали мышцам ног поднимать ногу и выносить ее вперед и тормозить ногу при установке ее на грунт. Для закручивания пружин 9 и 10 необходимо взять рукой за головку фиксатора 14 и вытянуть его из гнезда 13, после чего двигают рукоять 15 по окружности, закручивая пружины 9 и 10, после чего опускают фиксатор 14 в гнездо 13. Отрегулировав пружины 9 и 10 на необходимое усилие, совершают шаг, для чего, оттолкнувшись от грунта, нога под действием усилий мышц, поворачиваясь в тазобедренном суставе, выносится вперед с поднятием вверх, при этом, пружины 9 и 10, ничем не сдерживаемые, раскручиваются под действием упругих сил, вращая зубчатый элемент 7, который за счет этого вращения будет перекатываться по зубчатому сектору 8, продвигаясь вперед по направлению движения и поворачивая рычаг, который помогает мышцам ног выносить ногу вперед с поднятием вверх, при этом зубчатые элементы 7, перекатываясь по зубьям сектора 8, обеспечивают нормальную скорость поворота рычага, соответствующую повороту в тазобедренном суставе. Совершив вынос вперед и поднятие вверх, нога под действием сил тяжести и сил инерции опускается, поворачивая рычаг 3 назад, и зубчатый элемент 7 его, перекатываясь по зубчатому сектору 8, закручивает пружины 9 и 10, тормозя движению ноги вниз и аккумулируя энергию путем закручивания пружин для следующего цикла. Аналогичный шаг совершается и другой ногой, далее процесс повторяется. При медленном темпе движения пьезоэлемент 22 возбуждает электрический ток мощностью, недостаточной для нагрева спиральной пружины 10, поэтому она не оказывает влияния на повышение энергии. При переходе темпа движения на более интенсивный, например, бег, воздействие на пьезоэлемент 22 резко повышается и в нем возбуждается электрический ток, достаточный при усилении его усилителем для нагревания биметаллической пластины, из которой выполнена пружина 10, отчего пластина удлиняется и изза разности теплового расширения внутренней и внешней сторон она будет закручиваться и закручивать пружину 9, увеличивая ее энергию, необходимую для усиленного темпа движения. Ввод в конструкцию теплового элемента в виде спирали обеспечивает автоматическое регулирование усилий силовой пружины, а это будет давать положительный эффект закрепляя свободные концы их ремнями 5 выше колен. Закручивают пружины 9 и 10 кручения до необходимого усилия так, чтобы они помогали мышцам ног поднимать ногу и выносить ее вперед и тормозить ногу при установке ее на грунт. Для закручивания пружин 9 и 10 необходимо взять рукой за головку фиксатора 14 и вытянуть его из гнезда 13, после чего двигают рукоять 15 по окружности, закручивая пружины 9 и 10, после чего опускают фиксатор 14 в гнездо 13. Отрегулировав пружины 9 и 10 на необходимое усилие, совершают шаг, для чего, оттолкнувшись от грунта, нога под действием усилий мышц, поворачиваясь в тазобедренном суставе, выносится вперед с поднятием вверх, при этом, пружины 9 и 10, ничем не сдерживаемые, раскручиваются под действием упругих сил, вращая зубчатый элемент 7, который за счет этого вращения будет перекатываться по зубчатому сектору 8, продвигаясь вперед по направлению движения и поворачивая рычаг, который помогает мышцам ног выносить ногу вперед с поднятием вверх, при этом зубчатые элементы 7, перекатываясь по зубьям сектора 8, обеспечивают нормальную скорость поворота рычага, соответствующую повороту в тазобедренном суставе. Совершив вынос вперед и поднятие вверх, нога под действием сил тяжести и сил инерции опускается, поворачивая рычаг 3 назад, и зубчатый элемент 7 его, перекатываясь по зубчатому сектору 8, закручивает пружины 9 и 10, тормозя движению ноги вниз и аккумулируя энергию путем закручивания пружин для следующего цикла. Аналогичный шаг совершается и другой ногой, далее процесс повторяется. При медленном темпе движения пьезоэлемент 22 возбуждает электрический ток мощностью, недостаточной для нагрева спиральной пружины 10, поэтому она не оказывает влияния на повышение энергии. При переходе темпа движения на более интенсивный, например, бег, воздействие на пьезоэлемент 22 резко повышается и в нем возбуждается электрический ток, достаточный при усилении его усилителем для нагревания биметаллической пластины, из которой выполнена пружина 10, отчего пластина удлиняется и изза разности теплового расширения внутренней и внешней сторон она будет закручиваться и закручивать пружину 9, увеличивая ее энергию, необходимую для усиленного темпа движения. Ввод в конструкцию теплового элемента в виде спирали обеспечивает автоматическое регулирование усилий силовой пружины, а это буде т давать положительный эффект.