DE102007035401A1 - Anordnung für ein Exoskelett und Gliedmaßen-Exoskelett - Google Patents

Anordnung für ein Exoskelett und Gliedmaßen-Exoskelett Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für ein Exoskelett, insbesondere ein Hand- oder ein Knieexoskelett, mit einem einem Gliedmaßengelenk zugeordneten Kreisbogengelenk, bei dem ein Gelenkbauteil und ein weiteres Gelenkbauteil gelenkig verbunden sind, wobei das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil mittels Verlagerung entlang eines Kreisbogens relativ zueinander verlagerbar sind, und mit einem am Kreisbogengelenk koppelnden Seilzugsystem, welches konfiguriert ist, an einen Exoskelettantrieb zu koppeln und beim Beaufschlagen mit einer Zugkraft die Verlagerung des Gelenkbauteils und des weiteren Gelenkbauteils relativ zueinander zu bewirken.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für ein Exoskelett, insbesondere ein Hand- oder ein Knieexoskelett, sowie ein Gliedmaßen-Exoskelett.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Wenn eine Hand verletzt ist, Arme oder Beine unbeweglich sind, zum Beispiel infolge eines Unfalls, wirft dieses für Patient und Arzt viele Probleme auf. Auch die wirtschaftlichen Konsequenzen sind hierbei nicht unerheblich. Es kommen dann aktive Orthesen oder Exoskelette zum Einsatz, die die betroffene Gliedmaße von außen stützen, es zur Bewegung animieren oder diese sogar für die Gliedmaße und mit ihnen ausführen. Es handelt sich hierbei um mechanische Konstruktionen, die die Bewegung eines vorhandenen Körperteils unterstützen, dieses jedoch nicht ersetzen. Beispielsweise sind Beinorthesen, Armorthesen und Fingerorthesen bekannt. Aktiv betriebene Orthesen, d. h. Orthesen mit einem Antrieb für die mechanische Konstruktion werden auch als Exoskelette bezeichnet. Derartige Exoskelette wurden für verschiedene Körperteile oder Gliedmaßen vorgeschlagen (vgl. zum Beispiel „Das Skelett, das hellsehen kann", Medieninformation Nr. 131 vom 20. Juni 2005, TU Berlin; Fleischer et al.: „Mit Hand und Fuß", TU Berlin, Forschung Aktuell 2006, Gesundheitstechnologien, S. 22–24).
  • Aus dem Dokument Yamada et al. („Proposal of a SkilMate finger for EVA gloves", Proceedings of the 2001 IEEE International Conference an Robotics and Automation, Vol. 2, Seiten 1406–1412, 2001) ist ein Handexoskelett bekannt, bei dem Kreisbogengelenke genutzt werden, um Gelenkbauteile gelenkig miteinander zu verbinden. Als Antrieb für das Kreisbogengelenk wird ein Ultraschallmotor verwendet, welcher dazu dient, die Gelenkbauteile im Betrieb aktiv relativ zueinander zu verlagern.
  • Ein weiteres Beispiel für ein Handexoskelett ergibt sich aus Bouzit et al. („The Rutgers Master II-new design force-feedback glove", IEEE/ASME Transactions an Mechatronics 2002, Vol. 7, Iss. 2, Seiten 256–263, 2002). Weiterhin wurde ein künstlicher Muskelhandschuh vorgeschlagen („Artificial muscle glove", http://media.uow.edu.au/releases/2002/Glove.html – Abgerufen 12. März 2007). Andere Handexoskelette sind aus Sarakoglou et al. („Occupational and physical therapy using a hand exoskeleton based exerciser", Proceedings of the 2004 IEEE/RSJ International Conference an Intelligent Robots and Systems, Vol. 3, Seiten 2973–2978, 2004) und Choi et al. („A semi-direct drive hand exoskeleton using ultrasonic motor", Proceedings of the 8th IEEE International Workshop an Robot and Human Interaction 1999, Seiten 285–290, 1999) bekannt. Darüber hinaus ist ein weiteres Handexoskelett in Wege et al. („Development and control of a hand exoskeleton for rehabilitation of hand injuries", Proceedings of the 2005 IEEE/RSJ International Conference On Intelligent Robots and Systems, Seiten 3461–3466, 2005) beschrieben.
  • Auch das Dokument WO 01/18617 A1 offenbart Exoskelette für die Hand. In einer Ausführungsform wird ein kreisbogenförmig gekrümmter Aktuator verwendet, um zwei Gelenkbauteile beim Betätigen der Orthese relativ zueinander zu verlagern. Bei dem Aktuator wird eine Art Kolben in einem kreisbogenförmig gebildeten Zylinder verlagert. In mechanischer Hinsicht eher aufwendige mechanische Konstruktionen sind weiterhin in dem Dokument WO 99/21478 beschrieben.
  • Ein Hauptproblem bei der Konstruktion von Exoskeletten, insbesondere bei Handexoskeletten, besteht in der Unterbringung der mechanischen Konstruktion und des Antriebes, insbesondere wenn eine individuelle Ansteuerung einzelner Gelenke ermöglicht werden soll, wie es beispielsweise für die Fingergelenke wünschenswert ist. Hierbei ist zu beachten, dass die Krafteinwirkung zum Bewegen der einzelnen den Fingergelenken zugeordneten Gelenke des Exoskeletts möglichst optimal zum Fingerglied erfolgen soll, um eine natürliche Bewegung zu ermöglichen. Häufig werden deshalb komplexe mechanische Konstruktionen unter Verwendung von Hebeln und Zahnrädern vorgeschlagen, um eine möglichst optimale Krafteinwirkung zu erreichen. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf Nakagawara et al. („An encounter-type multi-fingered master hand using circuitous joints", Proceedings of the 2005 IEEE International Conference an Robotics and Automation, Seiten 2667–2672, 2005) verwiesen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung für ein Exoskelett, insbesondere ein Hand- oder ein Knieexoskelett, sowie ein verbessertes Gliedmaßen-Exoskelett anzugeben, bei denen eine auch bei häufiger Betätigung stabile mechanische Konstruktion und eine opti mierte Kraftübertragung auf die Gliedmaßenteile erreicht ist. Darüber hinaus ist eine möglichst raumsparende Konstruktion zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung für ein Exoskelett nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Gliedmaßen-Exoskelett nach dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
  • Die Erfindung umfasst den Gedanken einer Anordnung für ein Exoskelett, insbesondere ein Hand- oder ein Knieexoskelett, mit einem einem Gliedmaßengelenk zugeordneten Kreisbogengelenk, bei dem ein Gelenkbauteil und ein weiteres Gelenkbauteil gelenkig verbunden sind, wobei das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil mittels Verlagerung entlang eines Kreisbogens relativ zueinander verlagerbar sind, und mit einem an das Kreisbogengelenk koppelnden Seilzugsystem, welches konfiguriert ist, an einen Exoskelettantrieb zu koppeln und beim Beaufschlagen mit einer Zugkraft die Verlagerung des Gelenkbauteils und des weiteren Gelenkbauteils relativ zueinander zu bewirken.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Gliedmaßen-Exoskelett, insbesondere Hand- oder Knieexoskelett, geschaffen, welches eine Anordnung der vorgenannten Art mit einem Kreisbogengelenk und einem an das Kreisbogengelenk koppelnden Seilzugsystem sowie einen an das Seilzugsystem gekoppelten Exoskelettantrieb aufweist.
  • Indem das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil entlang des Kreisbogens relativ zueinander verlagert werden, kann eine Bewegung des zugeordneten Gliedmaßengelenkes hervorgerufen oder unterstützt werden. Funktionell ist das Kreisbogengelenk charakterisiert durch eine Kreisbogenführung der Gelenkbauteile. Insoweit realisiert das Kreisbogengelenk eine Kreisbogenführung. Eine kreisbogenförmige Ausbildung des Gelenkbauteils und des weiteren Gelenkbauteils, welche erreicht wird, indem das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil entlang eines jeweiligen Kreisbogenabschnittes mit unterschiedlichem Radius verlaufen, ist es ermöglicht, beim Anordnen des Kreisbogengelenkes an dem zugeordneten Gliedmaßengelenk die von den Gelenkbauteilen auf die Gliedmaßen eingetragenen Kräfte im wesentlichen orthogonal einwirken zu lassen. Orthogonalität besteht hierbei üblicherweise zu einer gedachten Mittellinie der Gliedmaßen. Eine Gelenkbewegung erfolgt hierbei üblicherweise mittels Ein- und Ausfahren eines der Gelenkbauteile, was zu einer Relativverlagerung der Gelenkbauteile zueinander führt. Das ein- und ausfahrbare Gelenkbauteil kann als beweglich gegenüber einem feststehenden Gelenkbauteil angesehen werden.
  • In einer Ausgestaltung kann die Anordnung bei der Nutzung für ein Handexoskelett mit einem Drehgelenk über dem Grundgelenk eines Fingers kombiniert werden, welches als solches bekannt ist und auch eine seitliche Bewegung ermöglichen kann (Abduktion).
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Gelenkbauteil eine Gleitfläche und an dem weiteren Gelenkbauteil eine weitere, der Gleitfläche zugeordnete Gleitfläche gebildet sind, die konfiguriert sind, bei der Verlagerung aufeinander zu gleiten. Die Gleitflächen werden aufeinander liegend relativ zueinander verschoben. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Führung für das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil bei der Verlagerung gebildet. Die zur gegenseitigen Auflage kommenden Gleitflächen unterstützen darüber hinaus die mechanische Stabilität des Kreisbogengelenkes, indem insbesondere einem seitlichen Verkippen entgegengewirkt wird.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das weitere Gelenkbauteil zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer eingefahrenen Stellung verlagerbar ist, in welcher das Gelenkbauteil wenigstens teilweise in einer an dem Gelenkbauteil gebildeten Aufnahme angeordnet ist. Bevorzugt ist das weitere Gelenkbauteil in die Aufnahme formschlüssig eingepasst. Mit der Aufnahme kann in einer Ausführungsform ein Gehäuse gebildet sein, in welchem das weitere Gelenkbauteil je nach Stellung in bestimmtem Umfang angeordnet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahme das weitere Gelenkbauteil bei der Verlagerung radial nach außen und radial nach innen führend ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das weitere Gelenkbauteil sowohl auf der dem zugeordneten Gliedmaßengelenk zugewandten als auch auf der hiervon abgewandten Seite geführt.
  • Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass die Aufnahme das weitere Gelenkbauteil bei der Verlagerung seitlich wenigstens einseitig führend ausgebildet ist. Eine seitliche Führung kann beispielsweise mittels einer an dem Gelenkbauteil gebildeten Seitenwand ausgeführt sein, die Teil der Aufnahme ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das weitere Gelenkbauteil eine sich in Längsrichtung des weiteren Gelenkbauteils erstreckende Ausnehmung für ein Seilzugelement aufweist. In einer Ausgestaltung ist die Ausnehmung als ein Schlitz gebildet. Das Seilzugelement kann sich je nach Gelenkstellung mehr oder weniger in der Ausnehmung erstrecken.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil in zueinander distalen Endbereichen einen jeweiligen Gliedmaßenauflageabschnitt aufweisen. Der jeweilige Gliedmaßenauflageabschnitt ist gegenüber dem zugehörigen Gelenkbauteil nach außen abgewinkelt. Mittels Wahl des Winkels zwischen dem Endbereich des Gelenkbauteils und dem zugehörigen Gliedmaßenauflageabschnitt kann in Abhängigkeit von der Gliedmaße jeweils eine orthogonale Krafteinleitung von dem Gelenkbauteil in das Körperteil erreicht werden, nämlich orthogonal zu einer gedachten Mittellinie des zugeordneten Körperteils. Auf diese Weise werden die von einem Exoskelett erzeugten Kräfte in optimierter Art und Weise auf die Gliedmaße übertragen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Seilzugsystem ein Seilzugelement und ein weiteres Seilzugelement aufweist, die an einem zu dem Gelenkbauteil proximalen Endbereich des weiteren Gelenkbauteils befestigt sind, wobei das Seilzugelement und das weitere Seilzugelement konfiguriert sind, das weitere Gelenkbauteil mit Zugkräften in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen zu beaufschlagen, und wobei das weitere Seilzugelement über einen Umlenkpunkt geführt ist. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Seilzugsystems können zum Antrieb verschiedene Antriebssysteme je nach Anwedungsfall eingesetzt werden. Hierzu gehören pneumatische, hydraulische oder auch elektrische Antriebsmittel. Der Konstruktionsaufwand für die Antriebsmittel wird verringert, wenn Antriebskräfte lediglich in eine gleiche Wirkrichtung zu erzeugen sind, beispielsweise einheitlich als Zugkräfte.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Umlenkpunkt an dem Gelenkbauteil gebildet ist. Bevorzugt ist der Umlenkpunkt an einem zu dem weiteren Gelenkbauteil proximalen Endbereich des Gelenkbauteils ausgebildet.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Gelenkbauteil und das weitere Gelenkbauteil als Flachbauteile gebildet sind. In diesem Zusammenhang kann eine flächige Auflage der Gelenkbauteile auf einfache Art und Weise ausgeführt werden. Die Flachbauteile können in einer bevorzugten Ausführung im Querschnitt U-förmig mit seitlicher Versteifung gebildet sein.
  • In Verbindung mit einem Gliedmaßen-Exoskelett können vorteilhaft mehrere Anordnungen in mindestens einer der vorgenannten Ausführungsformen in Reihe hintereinander angeordnet werden, wobei sie mit einem oder mehreren Seilzugsystemen betreibbar sind, welche seinerseits an einen Exoskelettantrieb gekoppelt sind. Auch ein gemeinsames Seilzugsystem kann vorgesehen sein. Beispielsweise sind drei Kreisbogengelenke hintereinander koppelbar, um die drei Gelenke eines Fingers zu betätigen. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Anordnung lässt sich für jedes der Gelenke ein orthogonale Krafteinleitung realisieren. Nicht nur bei der Hintereinanderreihung mehrerer Kreisbogengelenke sondern auch bei der Nutzung nur eines Kreisbogengelenkes können die hierfür verwendeten Gelenkbauteile hinsichtlich ihrer Radien so konfiguriert werden, dass der zugehörige Mittelpunkt der Kreisbögen im Mittelpunkt eines gedachten, zugeordneten Drehgelenkes des Gliedmaßengelenkes liegt.
  • Die mit der vorgeschlagenen Anordnung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen erreichte Möglichkeit einer orthogonalen Krafteinwirkung auf die an dem Gliedmaßengelenk beteiligten Körperteile führt zu einem wesentlichen Vorteil bei der Simulation einer haptischen Interaktion mit einer virtuellen Umgebung. Im Vergleich zu anderen Exoskelettkonstruktionen entstehen keine „Phantomkräfte", d. h. Kräfte auf die beteiligten Körperteile oder Gliedmaßen, wo kein Kontakt in der virtuellen Welt auftritt, an den Körperteilen, wo die Exoskelettkonstruktion ebenfalls befestigt ist. Bei der Verwendung von mehreren Anordnungen mit Kreisbogengelenk gemäß den vorgeschlagenen Ausgestaltungen kann auf eine individuelle Befestigung an den einzelnen Körperteilen, beispielsweise Fingergliedern verzichtet werden. Bei einer solchen Konstruktion wären nur eine Basis und die Fingerspitze miteinander verbunden, um haptische Interaktionen an der Fingerspitze zu simulieren. Insgesamt zeichnen sich die vorgeschlagene Anordnung sowie ein sie nutzendes Exoskelett in den verschiedenen Ausgestaltungen durch einen einfachen und kompakten Aufbau aus.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kreisbogengelenkes an einem Gliedmaßengelenk (Einzugmechanismus),
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines Kreisbogengelenkes mit einem Seilzugsystem (Auszugmechanismus),
  • 3 eine weitere perspektivische Darstellung des Kreisbogengelenkes mit Seilzugsystem aus 2,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Kreisbogengelenkes mit mehreren Gelenkbauteilen und
  • 5 eine schematische Darstellung einer Anordnung mehrerer Kreisbogengelenke, welche insbesondere für ein Handexoskelett nutzbar ist.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kreisbogengelenkes 1, welches an einem Gliedmaßengelenk 2 mit einem Körperteil 3 und einem weiteren Körperteil 4 angeordnet ist. Bei dem dargestellten Kreisbogengelenk 1 bildet ein Gelenkbauteil 5 ein feststehendes Bauteil, bei dem in einer als Hohlraum ausgeführten Aufnahme 6 ein weiteres Gelenkbauteil 7 als verlagerbares Bauteil angeordnet ist. In 1 ist das weitere Gelenkbauteil 7 in einer ausgefahrenen Stellung gezeigt, in welcher das Körperteil 3 zu dem weiteren Körperteil 4 nach unten abgewinkelt ist. Das weitere Gelenkbauteil 7 wird in der Aufnahme 6 beim Verlagern entlang eines Kreisbogenabschnitts geführt. Hierbei gleiten Außenflächen 8, 9 des weiteren Gelenkbauteils 7 auf Innenflächen 10, 11 des Gelenkbauteils 5. Die Aufnahme 6 bildet eine Art Tasche, in welche das weitere Gelenkbauteil 7 eingeschoben wird.
  • Das weitere Gelenkbauteil 7 ist im Vergleich zu Teilelementen 5a, 5b des Gelenkbauteils 5 mit einem anderen Krümmungsradius gebildet. In jeweiligen Endbereichen 12, 13, die proximal zueinander angeordnet sind, weisen das Gelenkbauteil 5 sowie das weitere Gelenkbauteil 8 jeweils einen Auflageabschnitt 14, 15 auf, der an dem Körperteil 3 oder dem weiteren Körperteil 4 zur Auflage kommt. Die abgewinkelten Auflageabschnitte 14, 15 weisen zu den Endbereichen 12, 13 einen Winkel auf, welcher dazu führt, dass ein Krafteintrag aus den Gelenkbauteilen 5, 7 im wesentlichen orthogonal zu einer gedachten Mittellinie 17, 18 der Körperteile 3, 4 erfolgt.
  • 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kreisbogengelenkes 20 mit Gelenkbauteilen 21, 22, die relativ zueinander verlagerbar verbunden und ähnlich den Gelenkbauteilen 5, 7 in 1 ausgeführt sind. Zur Vereinfachung der Darstellung ist wiederum eine obere Führung weggelassen. Ein Seilzugelement 23 ist an dem Gelenkbauteil 21 um einen Umkehrpunkt 24 umgelenkt und an dem weiteren Gelenkbauteil 22 festgemacht, so dass mittels Ziehen an dem Seilzugelement 23 das weitere Gelenkbauteil 22 ausgefahren werden kann. Zur wenigstens teilweise Aufnahme des Seilzugelementes 23 ist an dem weiteren Gelenkbauteil 22 eine schlitzförmige Ausnehmung 25 vorgesehen. Seitenwandabschnitt 26, 27 an dem Gelenkbauteil 21 bilden eine seitliche Führung für das weitere Gelenkbauteil 22. Darüber hinaus wird mit Hilfe der Seitenwandabschnitte 26, 27 die mechanische Stabilität des Gelenkbauteils 21 verbessert.
  • 3 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des Kreisbogengelenkes 20 aus 2. Zur Vereinfachung der Darstellung ist eine obere Führung weggelassen. Aus 3 ergibt sich, dass ein weiteres Seilzugelement 28 vorgesehen ist, welches seinerseits an dem weiteren Gelenkbauteil 22 befestigt ist, um dieses mittels einer Zugbewegung in die eingefahrene Stellung zu ziehen. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in den 2 und 3 jeweils nur ein Seilzugelement gezeigt, nämlich das Seilzugelement 23 in 2 und das Seilzugelement 28 in 3. In der konkreten Umsetzung des Kreisbogengelenkes 20 sind beide Bestandteil eines Seilzugsystems.
  • Die Seilzugelemente können zum Beispiel aus einem hochfesten Polyethylen wie Dyneema (Handelsname) sein, welches eine hohe Zugfestigkeit aufweist und einen geringen Biegeradius ermöglicht. Eine Gelenkbefestigung kann mittels Klettbändern erfolgen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kreisbogengelenkes 30, bei dem mehrere Gelenkbauteile 31, 32, 33 relativ zueinander entlang eines Kreisbogens verlagerbar sind. Mit Hilfe der mehreren Gelenkbauteile 31, 32, 33 ist eine Art teleskopartiges Aus- und Einfahren des Kreisbogengelenkes 30 ermöglicht. Das Aus- und Einfahren wird mit Hilfe eines geeigneten Seilzugsystems (nicht dargestellt) bewirkt, welches die in Verbindung mit den 2 und 3 beschriebenen Prinzipien für die mehreren Gelenkbauteile 31, 32, 33 umsetzt.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mehrerer zusammengekoppelter Kreisbogengelenke 40, 41, 42 für ein Exoskelett an einem Finger 43 mit Fingergliedern 44, 45, 46. Die mehreren Kreisbogengelenke 40, 41, 42 sind hintereinander angeordnet und vorzugsweise gemäß einer der vorangehend erläuterten Ausgestaltungen ausgeführt, wobei sie jeweils einem Fingergelenk zugeordnet sind. Die Aktivierung der Kreisbogengelenke 40, 41, 42 erfolgt jeweils mittels Elementen eines nicht dargestellten Seilzugsystems. Mit Hilfe der mehreren Kreisbogengelenke 40, 41, 42 ist jeweils eine orthogonale Krafteinwirkung auf die zugeordneten Körperteile (Fingerglieder) realisiert. Hierbei kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Beugung jedes der Kreisbogengelenke 40, 41, 42 mit einem zugehörigen Seilzugelement realisiert wird, wohingegen ein gemeinsames Seilzugelement für die Streckung verwendet wird. Die Ausgestaltung nach 5 ermöglicht ein teleskopartiges Aus- und Einfahren der beteiligten Kreisbogengelenke 40, 41, 42.
  • Die Elemente der vorangehend beschriebenen Kreisbogengelenke werden beispielsweise aus einem Karbonmaterial hergestellt.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 01/18617 A1 [0005]
    • - WO 99/21478 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Das Skelett, das hellsehen kann", Medieninformation Nr. 131 vom 20. Juni 2005, TU Berlin [0002]
    • - Fleischer et al.: „Mit Hand und Fuß", TU Berlin, Forschung Aktuell 2006, Gesundheitstechnologien, S. 22–24 [0002]
    • - Yamada et al. („Proposal of a SkilMate finger for EVA gloves", Proceedings of the 2001 IEEE International Conference an Robotics and Automation, Vol. 2, Seiten 1406–1412, 2001) [0003]
    • - Bouzit et al. („The Rutgers Master II-new design force-feedback glove", IEEE/ASME Transactions an Mechatronics 2002, Vol. 7, Iss. 2, Seiten 256–263, 2002) [0004]
    • - „Artificial muscle glove", http://media.uow.edu.au/releases/2002/Glove.html – Abgerufen 12. März 2007 [0004]
    • - Sarakoglou et al. („Occupational and physical therapy using a hand exoskeleton based exerciser", Proceedings of the 2004 IEEE/RSJ International Conference an Intelligent Robots and Systems, Vol. 3, Seiten 2973–2978, 2004) [0004]
    • - Choi et al. („A semi-direct drive hand exoskeleton using ultrasonic motor", Proceedings of the 8th IEEE International Workshop an Robot and Human Interaction 1999, Seiten 285–290, 1999) [0004]
    • - Wege et al. („Development and control of a hand exoskeleton for rehabilitation of hand injuries", Proceedings of the 2005 IEEE/RSJ International Conference On Intelligent Robots and Systems, Seiten 3461–3466, 2005) [0004]
    • - Nakagawara et al. („An encounter-type multi-fingered master hand using circuitous joints", Proceedings of the 2005 IEEE International Conference an Robotics and Automation, Seiten 2667–2672, 2005) [0006]

Claims (13)

  1. Anordnung für ein Exoskelett, insbesondere ein Hand- oder ein Knieexoskelett, mit einem einem Gliedmaßengelenk zugeordneten Kreisbogengelenk (1; 20), bei dem ein Gelenkbauteil (5; 21) und ein weiteres Gelenkbauteil (7; 22) gelenkig verbunden sind, wobei das Gelenkbauteil (5; 21) und das weitere Gelenkbauteil (7; 22) mittels Verlagerung entlang eines Kreisbogens relativ zueinander verlagerbar sind, und mit einem an das Kreisbogengelenk (1; 20) koppelnden Seilzugsystem (23, 28), welches konfiguriert ist, an einen Exoskelettantrieb zu koppeln und beim Beaufschlagen mit einer Zugkraft die Verlagerung des Gelenkbauteils (5; 21) und des weiteren Gelenkbauteils (7; 22) relativ zueinander zu bewirken.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gelenkbauteil (5; 7) eine Gleitfläche und an dem weiteren Gelenkbauteil (7; 22) eine weitere, der Gleitfläche zugeordnete Gleitfläche gebildet sind, die konfiguriert sind, bei der Verlagerung aufeinander zu gleiten.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gelenkbauteil (7; 22) zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer eingefahrenen Stellung verlagerbar ist, in welcher das Gelenkbauteil (7; 22) wenigstens teilweise in einer an dem Gelenkbauteil (5; 21) gebildeten Aufnahme (6) angeordnet ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) das weitere Gelenkbauteil (7; 22) bei der Verlagerung radial nach außen und radial nach innen führend ausgebildet ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) das weitere Gelenkbauteil (7; 22) bei der Verlagerung seitlich wenigstens einseitig führend ausgebildet ist.
  6. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gelenkbauteil (7; 22) eine sich in Längsrichtung des wei teren Gelenkbauteils (7; 22) erstreckende Ausnehmung (25) für ein Seilzugelement (23) aufweist.
  7. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkbauteil (5; 21) und das weitere Gelenkbauteil (7; 22) in zueinander distalen Endbereichen (12, 13) einen jeweiligen Gliedmaßenauflageabschnitt (14, 15) aufweisen.
  8. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seilzugsystem (23, 28) ein Seilzugelement (23) und ein weiteres Seilzugelement (28) aufweist, die an einem zu dem Gelenkbauteil (5; 21) proximalen Endbereich des weiteren Gelenkbauteils (7; 22) befestigt sind, wobei das Seilzugelement (23) und das weitere Seilzugelement (28) konfiguriert sind, das weitere Gelenkbauteil (7; 22) mit Zugkräften in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen zu beaufschlagen, und wobei das Seilzugelement (23) über einen Umlenkpunkt (24) geführt ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkpunkt (24) an dem Gelenkbauteil (5; 22) gebildet ist.
  10. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkbauteil (5; 21) und das weitere Gelenkbauteil (7; 22) als Flachbauteile gebildet sind.
  11. Gliedmaßen-Exoskelett, insbesondere Hand- oder Knieexoskelett, aufweisend eine Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Kreisbogengelenk und einem an das Kreisbogengelenk koppelnden Seilzugsystem sowie einem an das Seilzugsystem gekoppelten Exoskelettantrieb.
  12. Gliedmaßen-Exoskelett nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anordnungen (40, 41, 42) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 in Reihe hintereinander angeordnet und mit einem oder mehreren Seilzugsystemen betreibbar sind, welches an den Exoskelettantrieb gekoppelt ist.
  13. Gliedmaßen-Exoskelett nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Anordnungen (40, 41, 42) einem Teleskopaufbau entsprechend gekoppelt sind.
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