AT502520B1 - Vorrichtung zum bewegen von menschen zu spielerischen, sportlichen, pädagogischen oder therapeutischen zwecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ortsfeste Vorrichtung zum aktiven Bewegen von Menschen. Die Vorrichtung weist eine ruhende Basisfläche (2) eine bewegte Fläche (1), auf welcher sich der zu bewegende Mensch befindet, sowie Luftmuskel (3) als aktive, steuerbare, mechanische Stellorgane auf, welche zwischen ruhender und zu bewegender Fläche wirken. Weiters sind Sensoren zur Messung der Längen der Luftmuskeln (3) sowie des in ihnen herrschenden Druckes und eine Steuereinheit vorgesehen, an die die Messwerte der Sensoren übertragen werden und die mit einem Regelkreis die Längen der einzelnen Luftmuskeln (3) vom jeweiligen Istwert aus, einem Sollwert, welcher sich aus einer gewünschten Stellung der zu bewegenden Fläche durch geometrische Berechnung ergibt, nachregelt. Dabei sind die Regelungsparameter auf die Masse abgestimmt, welche sich auf der zu bewegenden Platte (1) befindet, wobei die erforderliche Bestimmung der Masse zur Laufzeit erfolgt, indem aus der Messung der Länge der Luftmuskeln und der Messung des in ihnen herrschenden Drucks auf die an ihnen anliegende Zugkraft und damit auf das auf die Platte (1) drückende Gewicht geschlossen wird.

Description

österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen von Menschen zu spielerischen, sportlichen, pädagogischen oder therapeutischen Zwecken.

[0002] Es gibt verschiedenartige, relativ einfache Wippen oder Schaukeln, welche typischerweise in Praxen von Physiotherapeuten, manchmal auch in Fitnessräumen aufgestellt sind, auf welche sich Menschen stellen, um damit Übungen zu machen. Als Beispiele für derartige Geräte seien die AT 411 015 B und die DE 10004785 B4 genannt.

[0003] Entsprechend der AT 411 015 B steht die übende Person auf einer Platte, welche mittels zwei in einer vertikalen Ebene gebogenen Kufen am Boden aufliegt, sodass die Plane Aber diese Kufen wippen kann. Die Kufen können in ihrer Lage verstellt werden, womit das Wippverhalten der Platte sanfter oder abrupter wird. Die auf der Platte stehende Person wird dazu angeregt, so zu balancieren, dass die Platte horizontal bleibt. Vorteilhaft an dieser Vorrichtung ist, dass sie einfach, kostengünstig und raumsparend ist. Nachteilig ist, dass sie nur einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung zulässt, nämlich Wippbewegung in einer vertikalen Ebene. Ein weiterer Nachteil besieht darin, dass die charakteristische Kurve der Wippbewegung während des Betriebes der Vorrichtung nicht verstellt werden kann.

[0004] Die DE 100 04 785 B4 zeigt eine Standfläche, welche um zwei im Abstand dazu darüber befindliche, aufeinander normal stehende horizontale Achsen in einem beschränkten Winkelbereich geschwenkt werden kann. Bewegung der Platte kann mit einer mechanischen Dämpfung beaufschlagt werden. Die Höhe der Achsen über der Standfläche und die Bewegungsdämpfung sind einstellbar. Die Winkelauslenkung kann dem Benutzer visualisiert werden.

[0005] Auch diese Vorrichtung ist relativ einfach und auch noch kostengünstig. Gegenüber der zuvor genannten Vorrichtung bietet sie einen weiteren Freiheitsgrad der Bewegung und eine einstellbare Dämpfung. Nachteilig ist, dass sie relativ Platz in Anspruch nimmt, und dass sie nur geringe Herausforderungen an das Balancegefühl bietet.

[0006] Bezüglich Vor- und Nachteilen gilt das gleiche für die US 5 112 045 A und die DE 197 09 456 A1. Diese zeigen Vorrichtungen, bei denen eine Platte, auf welche eine Person stehen kann auf einem ringförmig gekrümmten Schlauch aufliegt. Der Schlauch wirkt als einstellbares passives Federungselement für die Platte. Je nachdem, wie sehr der Schlauch aufgepumpt ist, liegt die Platte darauf weicher oder härter auf und fordert der auf ihr stehenden Person mehr oder weniger Balancegefühl ab.

[0007] Darüber hinaus gibt es Vorrichtungen, welche in Zusammenarbeit mit Computern und aktiven Antriebselementen, Flächen auf denen sich ein Mensch befindet, in bis zu allen sechs Freiheitsgraden im Raum bewegen können, und darüber hinaus noch auf Bildschirmen dazu passende Bilder zeigen, beispielsweise von Fahrten in virtuellen Räumen, oder informative Anzeigen über Bewegungszustände. Bewegung und Bilder können wahlweise interaktiv durch die, die Anlage benutzende Person beeinflusst werden, oder sie laufen nach Art eines Filmes einfach ab und üben so ihre Wirkung auf die Person aus. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise für Ausbildungszwecke verwendete Simulatoren von Fahrzeugen. In etwas sparsamer Ausführung gibt es sie auch als immer noch sehr aufwendige Spielgeräte mit denen beispielsweise in Spielsalons oder auf Jahrmärkten eine sogenannte "Virtual reality" gegen Bezahlung einer Gebühr für einige Minuten gut erlebbar wird. Als Beispiele für derartige Geräte seien die US 5 629594 A, die DE 199 12281 A1 und die DE 19846 337 C2 genannt.

[0008] Die US 5 629 594 A zeigt eine Vorrichtung, welche in Verbindung mit einem Computer, eine Fläche auf welcher sich ein Mensch befindet, innerhalb eines begrenzten Bereiches in beschleunigte Bewegung versetzen kann, um damit Bewegungen, welche in der im Computer simulierten Realität stattfinden, in der gegenständlichen Realität des Computerbenutzers fühlbar zu machen. Die Bewegung wird mittels Elektromotoren, Zahnrädern und Zahnstangen erzwungen. Das ist extrem teuer. Zudem erfordern die dynamisch gesteuerten Elektromotoren Frequenzumrichter, welche in normalen Stromversorgungsnetzen erhebliche Probleme verur- 1/11 österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15

Sachen.

[0009] Die DE 199 12 281 A1 zeigt einen Reitsimulator, welcher eine Pferdeattrappe in drei lineare Richtungen und in drei Drehrichtungen bewegen kann. Die Bewegung erfolgt mittels Pneumatikzylindern. Wegen der Haftreibung zwischen Zylinder und Kolben, gekoppelt mit der Volumenelastizität von Gasen, ist es damit praktisch unmöglich feine Bewegungsverläufe mit wechselnden Richtungen ohne Rucken nachzuführen. Insgesamt ist die Anordnung nur unter Verwendung von sehr hochwertigen mechanischen Komponenten und einer extrem intelligenten und hochdynamischen Steuerung annähernd in jener Qualität herstellbar, wie in der Schrift angegeben. Damit ist die Anlage sehr teuer.

[0010] Würde man die Bauweise entsprechend der DE 199 12 281 A1 mit hydraulischen Antriebselementen anstatt pneumatischen Elementen verwirklichen, so könnte damit zwar das Problem der Volumenelastizität des Druckmittels vermieden werden. Mit der Hydraulikanlage sind aber auch hohe Kosten, hohes Gewicht, unter Umständen Geruchsbelästigung und im Fall von Undichtheiten Gefahr von Verschmutzung verbunden.

[0011] Sowohl entsprechend der US 5 629 594 A, als auch entsprechend der DE 199 12 281 A1 werden Bauweisen vorgeschlagen, bei denen auf einem, in eine Richtung bewegbaren, Grundschlitten ein weiterer Schlitten, welcher darauf in eine andere Richtung bewegbar ist, montiert wird, usw. bis auf dem letzten Schlitten die zu bewegende Fläche befestigt ist. Diese Bauweise führt zwar dazu, dass die kinematischen Verhältnisse jederzeit gut verständlich sind, ist aber sehr schwer und teuer.

[0012] Demgegenüber wird in der DE 198 46 337 C2 eine Bauweise dargestellt, entsprechend welche die zu bewegende Fläche an drei Punkten drehbar an einem Ende von längenverstellbaren Stellelementen gehalten ist. Mit dem anderen Ende sind die Stellelemente ebenfalls drehbar an einer unbeweglichen Basisfläche befestigt. Alle Bewegungen der zu bewegenden Fläche werden durch entsprechend koordiniertes Ändern der Dinge der Stellelemente bewirkt. Gegenüber einer Bauweise mit verschachtelten Schlitten, ist diese Bauweise wesentlich kostengünstiger, auch wenn sie etwas mehr Computer- Rechenleistung erfordert. Dadurch entsteht jedoch ein sehr voluminöser Aufbau, der sich in zusammengebauten Zustand nur sehr schwer transportieren lässt. Die längenverstellbaren Stellelemente gemäß der DE 198 46 337 C2 sind in der Schrift nicht näher beschrieben. Aus der Zeichnung und aus der Anordnung ergibt sich aber, dass es pneumatische oder hydraulische Zylinder-Kolbenanordnungen sind. Mit diesen ergeben sich wiederum die schon zuvor erwähnten Probleme.

[0013] Die Druckschrift US 2003/0199374 A1 beschreibt eine Maschine zum Propriozep-tionstraining, bei der eine Basisplatte mit Hilfe von Linearaktoren mit Zeromotoren und Spindeltrieb und geeigneten Schwingelementen um eine beliebige, in der Basisplatte liegende Achse verkippbar ist. Die Lage der verkippbaren Basisplatte, auf der ein Benutzer stehen kann, ist jedoch rein positionsgeregelt. Eine Anpassung an spezifische Eigenschaften der trainierenden Person, wie z.B. deren Größe oder deren Gewicht sowie deren Geschicklichkeit usw., ist dabei nicht vorgesehen. Die Druckschrift EP 1 607 636 A1 (WO 04/85856 A1) offenbart ein Rehabilitationsgerät zur Verbesserung der Beweglichkeit von Armen und Beinen bzw. zum Training des Knie- bzw. des Ellenbogengelenks. Zur Durchführung der Bewegung ist ein Luftmuskel zum Beugen bzw. zum Strecken der Vorrichtung vorgesehen. Von diesem Stand der Technik ausgehend hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Bewegen von Menschen zur Verfügung zu stellen, welche selbst an einem Ort steht, und eine bewegte Fläche aufweist, auf welcher sich der zu bewegende Mensch befindet. Der Bewegungsbereich soll in der Größenordnung von Zentimetern bis Dezimetern liegen, der Frequenzbereich bei periodischen Bewegungen soll bei kleinen Amplituden bis zu einigen Hertz reichen. Die Vorrichtung soll verschiedene voreinstellbare Bewegungsabläufe in mehreren Freiheitsgraden der Bewegung aktiv durchlaufen können. Es soll die Möglichkeit bestehen, die Bewegungsabläufe durch einen Computer zu steuern, und es soll die Möglichkeit gegeben sein, den jeweiligen Bewegungszustand zu messen und das Messergebnis datentechnisch weiterzuverarbeiten. Gegenüber bekannten Vorrichtungen die es zu diesem Zweck schon gibt, soll die neue Vorrichtung 2/11 österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15 markant kostengünstiger sein. Darüber hinaus soll es möglich sein sie so auszulegen, dass sie (im zusammengebauten Zustand) weniger Platz beansprucht, und dass sie so leicht ist, dass sie von einer Personen transportierbar ist. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für einen möglichen Einsatz als Heimtherapiegerät.

[0014] Erfindungsgemäß wird vorgesehen, als aktive, längenveränderliche Stellelemente, welche zwischen fixem und bewegtem Teil der Vorrichtung wirken, sogenannte Luftmuskeln zu verwenden.

[0015] Diese Luftmuskeln bestehen aus einem schlauchartigen Mittelteil und zwei plattenartigen Abschlussstücken, von denen zumindest eines mit einem Luftdurchlass versehen ist. Wenn der schlauchartige Mittelteil aufgeblasen wird, so erweitert er sich im Umfang und verkürzt sich in seiner Länge, bis auf maximal etwa 75% der ursprünglichen Länge. Dieses Verkürzen der Länge kann durchaus auch unter Überwindung einer äußeren Zugkraft erfolgen. Eine der ersten Veröffentlichungen in der derartige Stellorgane beschrieben sind, ist die GB 1331756 A (Trish Energetics, veröffentlicht 1973). Diese Luftmuskeln weisen keine Haftreibung auf.

[0016] Da Luftmuskeln in ihrer Längsrichtung nur eine Zugkraft, aber keine Druckkraft ausüben können, werden je Bewegungsrichtung zwei entgegengesetzt wirkende Luftmuskeln verwendet. Um Platz zu sparen, werden die Luftmuskeln einer Vorrichtung möglichst so gelegt, dass ihre Längsrichtung parallel zur Basisebene der Vorrichtung liegen. Ihre Wirkungslinien werden erforderlichenfalls mittels Übersetzungen, beispielsweise mit Seilen und Umlenkrollen passend umgelenkt.

[0017] Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Prinzipskizzen von beispielhaften Ausführungsformen zeigen, anschaulicher: [0018] Fig. 1: zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht. Die Darstellung ist auf die für das Verständnis wesentlichen Bauelemente beschränkt. Die Kraftübertragung von den Luftmuskeln auf die zu bewegende Fläche erfolgt hierbei mittels Schwenkhebeln.

[0019] Fig. 2: zeigt wesentliche Elemente einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung in

Seitenansicht. Die Kraftübertragung von den Luftmuskeln auf die zu bewegende Fläche erfolgt hierbei mittels Seilen und Umlenkrollen.

[0020] Fig. 3: zeigt wesentliche Elemente einer dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung in Sei tenansicht. Die Kraftübertragung von den Luftmuskeln auf die zu bewegende Fläche erfolgt hierbei ebenfalls mittels Seilen und Umlenkrollen. Gegenüber der Vorrichtung von Fig. 2 kann die zu bewegende Fläche in weiteren Freiheitsgraden bewegt werden.

[0021] Fig. 4: zeigt einen möglichen Ablauf der Informationsverarbeitung bei der Anpassung der Iststellung der zu bewegenden Fläche an eine Sollstellung. In den einzelnen Feldern sind Zwischenergebnisse der Informationsverarbeitung angegeben. Die mit Pfeilspitzen versehen Linien bedeuten die Aufnahme von Daten von Sensoren, oder Berechungsvorgänge.

[0022] Entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die gegenüber der Basis 2 zu bewegende, als Platte ausgebildete Fläche 1 durch Kontraktion der Luftmuskeln 3 über Schwenkhebel 4, 14 an den jeweiligen Angriffspunkten senkrecht auf bzw. ab bewegbar. Die Luftmuskeln 3 sind an Leitungen 5 angeschlossen. Dabei ist eine Leitung ein Schlauch für die Luftzufuhr von einem Kompressor in den Luftmuskel. Eine weitere Leitung führt elektrische Signale von einer Steuereinheit zu dem steuerbaren Ventil 3.1, welches dementsprechend wahlweise Luft in den Muskeln, bzw. Luft vom Muskel ins Freie strömen lässt, oder alles dichtet. Eine dritte Leitung überträgt elektronisch dargestellte Messdaten bezüglich Länge des Muskels und Gasdruck im Muskel, eventuell auch bezüglich angreifender Kraft an die Steuereinheit.

[0023] Luftmuskeln, welche mit den entsprechenden Sensoren für Länge, Druck und Kraft ausgestattet sind, sind heutzutage in standardisierter Qualität erhältliche Serienprodukte. Wenn 3/11 österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15 die Fläche 1 gemäß Fig. 1 an drei voneinander entfernt liegenden Orten mit derartigen Angriffsstellen zur vertikalen Bewegung ausgestattet ist, so kann die Fläche in zwei Freiheitsgraden der Rotation (um horizontale Achsen) und linear in vertikaler Richtung bewegt werden. Um Undefinierte weitere Bewegungskomponenten zu vermeiden, kann die Vorrichtung mit einer Führung 6 versehen sein, welche gegen derartige Bewegungen einen Anschlag bildet.

[0024] Entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die gegenüber der Basis 2 zu bewegende Fläche 1 durch Kontraktion der Luftmuskeln 3 über ein Seil 13 und Umlenkrollen 2.4. an den jeweiligen Angriffspunkten senkrecht auf bzw. ab bewegbar. Auf Grund der Flexibilität des Seiles ergibt sich damit gegenüber der Bauweise von Fig. 1 ein geringerer Aufwand für die bei Schwenkbewegung erforderliche winkelflexible Befestigung der Fläche 1 an den jeweiligen Kraftübertragungsteilen. Damit die Fläche 1 auch nach oben bewegt werden kann, muss ein Seilstück vom Kraftangriffspunkt 1.1 nach oben weg verlaufen. Deshalb ist es erforderlich, eine Seilrolle über der Fläche 1 an einem nach oben über die Fläche 1 hinausragenden Fortsatz 2.1 der Basis 2 anzubringen. Damit sich der an diesem Seilstück ziehende Luftmuskel unter der zu bewegenden Fläche 1.1 und parallel zu dieser ausgerichtet befinden kann, ist eine weitere Seilrolle erforderlich, durch welche das Seil am richtigen Ort in die richtige Richtung umgelenkt wird. Es wäre auch möglich, den die Fläche 1 nach oben ziehenden Muskel über der Fläche 1 anzubringen; wenn er parallel zur Fläche 1 ausgerichtet sein soll, ist dann nur eine Seilrolle erforderlich. Wenn er vertikal ausgerichtet sein darf, braucht man dafür überhaupt keine Seilrolle; der emporragende Basisteil 2.1 - und mit ihm die gesamte Vorrichtung - wäre dann aber beträchtlich höher.

[0025] Bei der Bauweise entsprechend Fig. 3 ist die Vorrichtung von Fig. 2 um ein am Kraftangriffspunkt 1.1 für die zu bewegende Fläche 1 horizontal ausgerichtetes Seil erweitert, bei welchem an beiden Enden wiederum Luftmuskeln angeordnet sind. Damit sind auch lineare Bewegungen in horizontaler Richtung möglich.

[0026] Entsprechend Fig. 3 ist die zu bewegende Fläche 1 über der obersten Umlenkrolle angeordnet. Der Angriffspunkt 1.1 für die von den Seilen 13 ausgeübten Kräfte an die zu bewegende Fläche 1 ist an einem starr von dieser nach unten ragenden Teil 1.2 festgelegt. Damit liegt die zu bewegende Fläche 1 bezüglich der Basis 2 zwar relativ hoch, braucht aber nicht von irgendwelchen anderen Teilen der Vorrichtung überragt zu werden.

[0027] Es ist noch eine Vielzahl weiterer Bauweisen unter der Verwendung von Luftmuskeln denkbar und sinnvoll. Beispielsweise können Schwenkbewegungen um eine vertikale Achse ermöglicht werden, indem die Basis zweigeteilt ausgeführt ist, wobei ein oberer Teil an dem unteren Teil an einer vertikalen Achse drehbar gelagert ist.

[0028] Da Luftmuskeln bei ihrer Bewegung keine aneinander reibenden Teile, insbesondere keine derartigen Dichtfläche aufweisen und damit keine Haftreibung aufweisen können auch kleine sanfte Bewegungen ohne rucken ausgeführt werden.

[0029] Auf Grund der Volumenelastizität von Gasen gibt es bei der Verwendung von Luftmuskeln als Antriebselemente stärkere Einschränkung in der Regelbarkeit von Bewegungsabläufen als beispielsweise bei der Verwendung von hydraulischen Zylindern. Diese Einschränkungen betreffen vor allem die Schnelligkeit mit der ein Sollzustand der Länge der Muskeln genau erreicht wird. Bei den beschriebenen Anwendungszwecken für die Bewegung von Menschen spielen diese Einschränkungen keine Rolle, da die temporären Ungenauigkeiten im Bereichen von so kurzer Dauer und so kleinen Längenmaßen gehalten werden können, dass es für Menschen nicht störend, manchmal auch gar nicht fühlbar ist.

[0030] Vor allem um das Einschwingverhalten des Regelkreises der Bewegungsabläufe optimal einzustellen, ist es sinnvoll Regelungsparameter wie z.B. Verstärkung, oder Dämpfungskonstanten auf die Masse abzustimmen, welche sich auf der zu bewegenden Fläche befindet. Die damit erforderliche Massenbestimmung kann zur Laufzeit, ohne Erfordernis von zusätzlichen Sensoren erfolgen, indem aus der Messung der Länge der Luftmuskeln und der Messung des in ihnen herrschenden Drucks auf die an ihnen anliegende Zugkraft und damit auf das auf 4/11 österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15 die Fläche drückende Gewicht geschlossen wird.

[0031] Zum Ziehen werden die Luftmuskeln durch einen - hier nicht dargestellten - Kompressor mit Druckluft versorgt. Zum Entspannen wird die Luft einfach abgelassen. Die genaue Ansteuerung eines Luftmuskels erfolgt über das einstellbare Ventil 3.1. Idealerweise ist der Kompressor mit einem kleinen Speichervolumen für Druckluft ergänzt, weil er dann für eine problemlos geringe Leistung ausgelegt werden kann. Auch der Kompressor ist damit von einer Person transportierbar. Zum Betrieb wird lediglich die haushaltsübliche Netzspannung benötigt.

[0032] In Fig. 4 ist ein möglicher Ablauf der Informationsverarbeitung bei der Anpassung der Iststellung der zu bewegenden Fläche an eine Sollstellung gezeigt. Dieser Ablauf muss bei einer kontrollierten Stellungsänderung der zu bewegenden Fläche 1, pro Sekunde einige Male, beispielsweise etwa 100 mal, durchlaufen werden. Der größte Teil dieser Informationsverarbeitung betrifft zum einen die Umrechnungen zwischen der Lage der zu bewegenden Fläche und den Längen der einzelnen Luftmuskeln, und zum anderen die Bestimmung der erforderlichen Druckänderungen in den einzelnen Luftmuskeln für erwünschte Längenänderungen. Die dafür notwendige Hardware, also Sensoren und Datenverarbeitungseinrichtungen sind in der erforderlichen Leistungsfähigkeit problemlos erhältlich. Nur einmalig je Bauweise von erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist einiger Programmieraufwand erforderlich, um den diesbezüglichen richtigen Ablauf sicherzustellen.

[0033] Der Sollwert der Lage der zu bewegenden Fläche 1 kann durch ein übergeordnetes Programm vorgegeben werden, welches den für den Benutzer fühlbaren Charakter der Vorrichtung bestimmen soll. Beispielsweise sind durch das übergeordnete Programm folgende Verhaltensweisen einstellbar: [0034] - zyklisches lineare Bewegungen (mit sich einstellbar ändernden Frequenzen und Hü ben) [0035] - zyklische Schwenkbewegungen (mit sich einstellbar ändernden Frequenzen und Hü ben) [0036] - Imitation der Beweglichkeit einer Platte, welche auf einer Rolle aufliegt [0037] - Imitation der Beweglichkeit einer Platte, welche auf einer Kugel aufliegt [0038] - Imitation des bei einem Erdbeben fühlbaren Rüttelns [0039] - Imitation des Beschleunigungszyklus', den ein Reiter auf einem Pferd fühlt [0040] - Imitation der Erschütterungen, welcher ein Schifahrer fühlt, wenn er bei einer Abfahrt über Bodenunebenheiten gleitet [0041] - Imitation der Beweglichkeit eines an mehreren Seilen aufgehängten Brettes [0042] - Imitation des Gehens in Matsch usw.

[0043] Sofern nur vorgegebene Bewegungsabläufe durchfahren werden müssen, braucht das übergeordnete Programm keine aktuellen Messergebnisse über den Zustand der Vorrichtungen verarbeiten. Sofern interaktiv Simulationen erlebbar werden sollen, muss das übergeordnete Programm auch aktuelle Messergebnisse über den Zustand der Vorrichtungen verarbeiten und das in die Vorgabe der Sollwerte für die Stellung der zu bewegenden Fläche miteinbeziehen. Auf diese Weise ist es auch möglich, dass die Vorrichtung ein Feedback auf Kräfte gibt, welche die benutzende Person darauf ausübt. Das kann insbesondere bei therapeutischen Anwendungen, beispielsweise zum Training der Standfestigkeit von ansonsten sturzgefährdeten Patienten, sehr wertvoll sein.

[0044] Für einfachere Anwendungen kann es ausreichen, nicht die Längen der einzelnen Luftmuskeln zu regeln, sondern nur den an ihnen anliegenden Druck, bzw. den an einem gegeneinander ziehenden Muskelpaar anliegenden Mittendruck.

[0045] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hervorragend als Spiel-, Trainings- und Therapiegerät geeignet. Sie kann so einfach, kostengünstig, sicher, leicht und klein gefertigt werden, 5/11

Claims (13)

1. österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15 dass sie sich nicht nur für die gewerbliche Nutzung anbietet, sondern auch für eine erhebliche Anzahl von privaten Anwendern in deren Wohnung leistbar und benutzbar wird. Alternativ ist sie so leicht transportierbar, dass sie als kurzfristiges Leihgerät verwendet werden kann. [0046] Es bietet sich an, die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem auch unabhängig davon verwendbaren Computer zu verwenden, auf welchem das oben erwähnte übergeordnete Programm laufen kann, und welcher auf dem zu ihm gehörigen Bildschirm auch die passenden Bilder zu den Bewegungssituationen liefert. Bei entsprechend modulartiger Programmierweise ist es damit einfach möglich, für verschiedene Bewegungssimulationen verschiedene, separat zu beziehende und einzuspielende Programmmodule vorzusehen. [0047] Es ist sinnvoll auf der bewegten Fläche 1 Befestigungsmöglichkeiten für Geräte vorzusehen, welche mitbewegt werden sollen. Patentansprüche 1. Ortsfeste Vorrichtung zum aktiven Bewegen von Menschen, welche - eine ruhende Basisfläche (2), - eine bewegte Fläche (1), auf welcher sich der zu bewegende Mensch befindet, sowie - Luftmuskel (3) als aktive, steuerbare, mechanische Stellorgane, welche zwischen ruhender und zu bewegender Fläche wirken aufweist, gekennzeichnet durch - Sensoren zur Messung der Längen der Luftmuskeln sowie des in ihnen herrschenden Druckes, und - eine Steuereinheit, an die die Messwerte der Sensoren übertragen werden und die mit einem Regelkreis die Längen der einzelnen Luftmuskeln (3) vom jeweiligen Istwert aus, einem Sollwert, welcher sich aus einer gewünschten Stellung der zu bewegenden Fläche (1) durch geometrische Berechnung ergibt, nachregelt, wobei Regelungsparameter auf die Masse abgestimmt sind, welche sich auf der zu bewegenden Platte (1) befindet, und die erforderliche Bestimmung der Masse zur Laufzeit erfolgt, indem aus der Messung der Länge der Luftmuskeln (3) und der Messung des in ihnen herrschenden Drucks auf die an ihnen anliegende Zugkraft und damit auf das auf die Platte (1) drückende Gewicht geschlossen wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass eine horizontal wirkende Zugbewegung der Luftmuskel (3) in einem oder mehreren Freiheitsgrade der zu bewegenden Fläche (1) umgelenkt wird, und dass zur Vermeidung von den übrigen unerwünschten Bewegungen der Fläche (1) eine oder mehrere zwischen dieser Fläche (1) und der Basis (2) wirkende Führungen vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass ein dem Regelkreis übergeordnetes Programm die jeweiligen Sollwerte für die Stellung der zu bewegenden Fläche (1) vorgibt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass das übergeordnete Programm in einem auch unabhängig von der Bewegungsvorrichtung verwendbaren Computer läuft, welcher für die Zwecke der Bewegung mit der Bewegungsvorrichtung interagiert.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass je Bewegungsrichtung für die zu bewegende Fläche (1) zwei entgegengesetzt wirkende Luftmuskeln (3) vorgesehen werden.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass ein Luftmuskel (3) mit seiner Längsrichtung parallel zur Basisfläche (2) der Vorrichtung ausgerichtet liegt und die Wirkung seiner Zugkraft auf die zu bewegende Fläche (1) mittels einer Übersetzung in die passende Wirkungslinie gelenkt wird.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Übersetzung mittels starren Teilen, welche an anderen beweglich geführt sind (4, 14) erfolgt. 6/11 österreichisches Patentamt AT 502 520 B1 2010-11-15
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Übersetzung mittels flexiblen, Zugkräfte übertragenden Elementen, wie beispielsweise Seilen (13), oder Riemen oder Ketten und Umlenkrollen (2.4) erfolgt.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass von der Basis (2) ein Fortsatz (2.1) überden Angriffspunkt (1.1) eines Seiles (13) an der zu bewegenden Fläche (1) hinaus emporragt, und dass an diesem Fortsatz (2.1) oberhalb des Angriffspunktes (1.1) eine Umlenkrolle (2.4) für das Seil (13) angeordnet ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass die zu bewegende Platte (1) über der oberen Umlenkrolle (2.4) angeordnet ist, dass von dieser Platte (1) ein starrer Teil (1.2) nach unten ragt, und dass an diesem starren Teil (1.1) der Angriffspunkt (1.1) eines Seiles (3) liegt.
11. 11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass sie ein Bewegungsverhalten der zu bewegenden Fläche (1) entsprechend Vorbildern in der realen Welt nachbildet.
12. 12. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass auf der zu bewegenden Fläche (1) Mittel zum Befestigen von weiteren Gegenständen, welche durch die Fläche mitbewegt werden sollen, vorgesehen sind.
13. 13. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Länge der Luftmuskeln eines gegeneinander ziehenden Muskelpaares aus den in ihnen herrschenden Drücken errechnet wird. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 7/11