DE102010045343B4

DE102010045343B4 - Sehnengetriebenes betätigungssystem mit indirekter messung der sehnenspannung

Info

Publication number: DE102010045343B4
Application number: DE102010045343.9A
Authority: DE
Inventors: Chris A. Ihrke; David M. Reich; Lyndon Bridgwater; Douglas Martin Linn; Scott R. Askew; Myron A. Diftler; Robert Platt; Brian Hargrave; Michael C. Valvo; Muhammad E. Abdallah; Frank Noble Permenter; Joshua S. Mehling
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC; National Aeronautics and Space Administration NASA
Current assignee: THE U.S.A. AS REPRESENTED BY THE ADMINISTRATOR, US; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: JP5265635B2; US8467903B2; DE102010045343A1; JP2011067935A; US20110071678A1

Abstract

Ein humanoider Roboter enthält eine Roboterhand mit mindestens einem Finger. Ein Betätigungssystem für den Roboterfinger umfasst eine Stellgliedanordnung, die durch den Roboter abgestützt ist und vom Finger beabstandet ist. Eine Sehne erstreckt sich von der Stellgliedanordnung zu dem mindestens einem Finger und endet in einem Sehnenabschluss. Die Stellgliedanordnung dient zum Betätigen der Sehne, um den Sehnenabschluss und damit den Finger zu bewegen.

Description

AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der Regierung unter dem NASA Space Act Agreement mit der Nummer SAA-AT-07-003 durchgeführt. Die Regierung kann einige Rechte an der Erfindung besitzen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDNUNG
Roboter sind automatisierte Einrichtungen, die in der Lage sind, Objekte unter Verwendung einer Reihe starrer Glieder zu manipulieren, welche wiederum über Gelenkverbindungen oder motorgetriebene Robotergelenke miteinander verbunden sind. Jedes Gelenk in einem typischen Roboter stellt eine unabhängige Steuerungsvariable dar, die auch als ein Freiheitsgrad (DOF) bezeichnet wird. Greiforgane sind die speziellen Glieder, die zum Ausführen einer anstehenden Aufgabe verwendet werden, z. B. dem Ergreifen eines Werkzeugs oder eines Objekts. Eine präzise Bewegungssteuerung eines Roboters kann daher durch die Ebene der Aufgabenbeschreibung organisiert sein: eine Steuerung auf Objektebene, d. h. die Fähigkeit zur Steuerung des Verhaltens eines Objekts, das von einem Roboter in einem Einzelgriff oder einem zusammenwirkenden Griff gehalten wird, eine Greiforgansteuerung und eine Steuerung auf Gelenkebene. Die verschiedenen Steuerungsebenen arbeiten zusammen, um gemeinsam die benötigte Mobilität, Geschicklichkeit und arbeitsaufgabenbezogene Funktionalität des Roboters zu erreichen.
Humanoide Roboter sind insbesondere Roboter mit einer annähernd menschlichen Gestalt oder einem annähernd menschlichen Erscheinungsbild, sei es ein vollständiger Körper, ein Torso und/oder eine Gliedmaße, wobei die strukturelle Komplexität des humanoiden Roboters zu einem großen Teil von der Natur der Arbeitsaufgabe abhängt, die ausgeführt wird. Die Verwendung humanoider Roboter kann bevorzugt sein, wo eine direkte Interaktion mit Einrichtungen oder Systemen benötigt wird, die speziell für den menschlichen Gebrauch hergestellt wurden. Aufgrund des breiten Spektrums von Arbeitsaufgaben, die von einem humanoiden Roboter möglicherweise erwartet werden, können unterschiedliche Steuerungsmodi gleichzeitig benötigt werden. Zum Beispiel muss in den verschiedenen vorstehend angegebenen Räumen eine präzise Steuerung sowie eine Kontrolle über das angewendete Drehmoment oder die angewendete Kraft, die Bewegung und die verschiedenen Grifftypen angewendet werden.
Die US 5 184 319 A offenbart ein Betätigungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der US 6 042 555 A ist eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle für Anwendungen der ”virtuellen Realität” offenbart, bei der eine Krafterzeugungsvorrichtung eine Kraft erzeugt, die über eine Kraftübertragungsvorrichtung an eine Vorrichtung zum Aufbringen der Kraft auf ”fühlende Körperteile” übertragen wird. Die auf die fühlenden Körperteile aufgebrachte Kraft wird gemessen und mit gemessenen Winkeln von relevanten Körperteilen kombiniert, um Kraftbefehle für die Krafterzeugungsvorrichtung zu bestimmen.
Die US 5 447 403 A offenbart einen Roboterarm und eine Roboterhand, die humanoid ausgestaltet sind und mit Hilfe eines ”Teachhandschuhs” gesteuert werden können. Am Teachhandschuh angebrachte Sensoren erfassen Bewegungen, die von der humanoiden Roboterhand nachgeahmt werden.
In der WO 2009/094670 A1 sind Systeme und Verfahren zur Krafterfassung in einem Schlangenarm-Roboter offenbart, bei dem eine Endscheibe über mehrere Kabelkanäle mit einer Basisscheibe gekoppelt ist. Eine Betätigungsvorrichtung ist mit den Kabelkanälen so gekoppelt, dass sie diese relativ zu der Basisscheibe durch Drücken und Ziehen bewegen kann und dadurch die Endscheibe bewegen kann. Kraftsensoren zwischen der Betätigungsvorrichtung und den Kabelkanälen erfassen die aufgebrachten Kräfte.
Um eine menschliche Bewegung anzunähern, benötigt jedes Gelenk im Roboter mindestens ein Stellglied für jeden Freiheitsgrad. Zudem müssen diese Stellglieder in einer Anordnung verpackt sein, die annähernd eine menschliche Gestalt und ein menschliches Erscheinungsbild darstellt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Betätigungssystem bereitzustellen, das eine präzise Steuerung sowie eine Kontrolle über das angewendete Drehmoment oder die angewendete Kraft ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das Betätigungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend wird hier ein Betätigungssystem bereitgestellt.
Das Betätigungssystem umfasst eine Stellgliedanordnung, eine Sehne, die sich von der Stellgliedanordnung weg erstreckt, und einen Sehnenabschluss, der an der Sehne an einem Ende montiert ist, das zu der Stellgliedanordnung entgegengesetzt ist. Die Stellgliedanordnung ist vom Sehnenabschluss beabstandet, um eine Bewegung des Sehnenabschlusses aus der Ferne zu betätigen.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines geschickten humanoiden Roboters, der nicht Teil der Erfindung ist;
2 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Oberarms für den geschickten humanoiden Roboter von 1;
3 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Unterarms für den geschickten humanoiden Roboter von 1 und 2;
4 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Fingerstellgliedanordnung für den geschickten humanoiden Roboter von 1–3;
5 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung in teilweisem Querschnitt einer erfindungsgemäßen Fingerstellgliedanordnung für den geschickten humanoiden Roboter von 1–4; und
6 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Kabelkanals für die Fingerstellgliedanordnung für den geschickten humanoiden Roboter von 1–5.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Fingerstellgliedanordnung 26. Die Fingerstellgliedanordnung 26 enthält einen Motor 34, einen Zahnradantrieb 36, ein Stellgliedgehäuse 38, eine Sehne 40 und einen Sehnenabschluss 42. Die Sehne 40 erstreckt sich vom Stellgiedgehäuse 38 zu einem der Finger 19. Die Sehne 40 ist im Finger 19 in einer zur Mitte versetzten Position veranschaulicht, da sich in jeden der Finger 19 mehr als eine Sehne 40 hinein erstrecken kann. Der Motor 34, der Zahnradantrieb 36 und das Stellgliedgehäuse 38 sind im Unterarm 24 angeordnet, um den Einbauraum zu minimieren, der in den Fingern 19 und im Daumen 21 benötigt wird, und um zu ermöglichen, dass die größeren Komponenten der Fingerstellgliedanordnung 26, wie etwa das Stellgliedgehäuse 38, von den Fingern 19 und dem Daumen 21 entfernt eingepackt werden.
Die Sehne 40 erstreckt sich vom Stellgliedgehäuse 38 zu dem Finger 19 und ist durch eine Kabelkanalauskleidung 44 und einen Kabelkanal 46 geschützt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Sehnenauskleidung 44 ein Teflon^®-Material und die Sehne 40 ist aus einem geflochtenen Material gefertigt. Das Material für die Sehne 40 ist eine Kombination aus Vectran^TM und Teflon^®. Das Vectran^TM ist ein Material mit hoher Zugfestigkeit, das dehnungs- und kriechresistent ist, was das Verhalten der Sehne 40 im Lauf der Zeit nachteilig beeinflussen würde, und das Teflon^® unterstützt das Verhindern von Verschleiß aufgrund einer Bewegung der Sehne 40 relativ zum Kabelkanal 46 und zu anderen Komponenten des Betätigungssystems 30, welche die Sehne 40 im Betrieb kontaktiert.
Der Kabelkanal 46 erstreckt sich vom Stellgliedgehäuse 38 bis zu einem Spannungssensor 48. Die Sehne 40 und die Kabelkanalauskleidung 44 erstrecken sich an dem Spannungssensor 48 vorbei und durch diesen hindurch. Auf diese Weise unterstützt die Kabelkanalauskleidung 44 auch den Schutz der Sehne 40 vor einer Abnutzung durch den Spannungssensor 48. Da die Fingerstellgliedanordnung 26 die Sehne 40 bewegt, verschiebt sich die Sehne 40 relativ zum Spannungssensor 48, der an einer (nicht gezeigten) Handstütze starr montiert ist. Die Sehne 40 ist im Finger 19 am Sehnenabschluss 42 terminiert. Eine Bewegung der Sehne 40 bewirkt eine Relativbewegung des Sehnenabschlusses 42, wodurch der Finger 19 bewegt wird.
Der Sehnenabschluss 42 kann entweder intern (durch eine Bewegung der Fingerstellgliedanordnung 26) oder extern (d. h. am Finger 19 durch ein Objekt 20) durch eine Kraft belastet werden, welche bewirkt, dass die Sehne 40 eine Kraft auf das Fingerstellgliedgehäuse 38 (durch die internen Komponenten der Fingerstellgliedanordnung 26) in die Richtung des Fingers 19 ausübt. Der Spannungssensor 48 ist jedoch an der (nicht gezeigten) Handstütze starr befestigt und bewegt sich nicht. Auf ähnliche Weise ist die Fingerstellgliedanordnung 26 an der Vorderarmstruktur (nicht gezeigt) starr befestigt und bewegt sich nicht. Als Folge wird der Kabelkanal 46 zusammengedrückt, da die Spannung in der Sehne 40 andernfalls dazu tendieren würde, die Distanz zwischen dem Fingerstellgliedgehäuse 38 und dem Finger 19 zu verringern, beispielsweise durch eine Bewegung einer oder beider Handgelenkachsen (nicht bezeichnet). Der Spannungssensor 48 misst die Druckkraft auf den Kabelkanal 46, um den Spannungsbetrag zu ermitteln, der auf der Sehne 40 platziert ist. Die Spannung in den Sehnen 40 ist eine wichtige Messgröße, weil sie vom Steuerungssystem des Roboters 10 verwendet werden kann, um Momente zu berechnen, die an den Gelenken der Finger 19 erzeugt werden oder auftreten, welche wiederum vom Steuerungssystem für eine fortgeschrittene Moment- oder Impedanzsteuerung der Finger 19 (und des Daumens 21) verwendet werden können.
5 ist eine perspektivische Veranschaulichung in teilweisem Querschnitt der Fingerstellgliedanordnung 26. Der Motor 34 wird mit Leistung versorgt, um den Zahnradantrieb 36 anzutreiben, was eine Drehung einer Kugelumlaufspindel 50 bewirkt. Eine Kugelmutter 52 ist auf der Kugelumlaufspindel 50 montiert und steht mit dieser in einem Gewindeeingriff. Ein Führungsstift 54 erstreckt sich von der Kugelmutter 52 weg und verhindert eine Drehung der Kugelmutter 52 in Ansprechen auf eine Bewegung der Kugelumlaufspindel 50. Der Führungsstift 54 erstreckt sich zumindest teilweise durch eine Nut 55 hindurch, die durch das Fingerstellgliedgehäuse 38 definiert ist. Das Fingerstellgliedgehäuse 38 verhindert eine Drehbewegung des Führungsstifts 54 und somit der Kugelmutter 52. Wenn der Zahnradantrieb 36 daher die Kugelumlaufspindel 50 dreht, wird die Kugelmutter 52 axial entlang der Kugelumlaufspindel 50 verschoben. Der Motor 34, der Zahnradantrieb 36 und die Kugelumlaufspindel 50 definieren eine Achse F des Fingerstellglieds, entlang welcher sich die Kugelmutter 52 bewegt.
Der Zahnradantrieb 36 ist mit einer Kupplung 56 mit der Kugelumlaufspindel 50 verbunden. Die Welle des Zahnradantriebs 36 weist eine ebene Oberfläche auf, die einer ebenen Oberfläche an der Kupplung 56 entspricht, und dies ermöglicht der Kupplung 56, das Drehmoment des Zahnradantriebs 36 zu übertragen, ohne irgendeine axiale Last zu übertragen. Zudem ist ein Lager 58 zwischen der Kupplung 56 und der Kugelumlaufspindel 50 angeordnet, um eine Reibung zwischen dem Stellgliedgehäuse 38 und der Kugelumlaufspindel 50 zu verringern und um die axiale Last zu tragen, die von der Sehne 60 an die Kugelumlaufspindel 50 übertragen wird.
Ein Positionssensor 57 ist am Fingerstellgliedgehäuse 38 montiert, um die axiale Position der Kugelmutter 52 entlang der Kugelumlaufspindel 50 zu erfassen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Positionssensor 57 ein Halleffekt-Sensor und ein Magnet 59 ist an der Kugelmutter 52 angebracht. Der Positionssensor 57 erfasst den Magnet 59, wenn die Kugelmutter 52 am Positionssensor 57 vorbeigeht. Daher kann ein Steuerungssystem (nicht gezeigt) für die Fingerstellgliedanordnung 26 so entworfen sein, dass es die lineare Position der Kugelmutter 52 automatisch oder periodisch aktualisiert. Die lineare Position der Kugelmutter 52 kann auch mit der Drehposition des Motors 34 verglichen werden, um das (nicht gezeigte) Steuerungssystem zu kalibrieren oder neu zu kalibrieren und um zu verhindern, dass die Fingerstellgliedanordnung 26 die Kugelmutter 52 in beide axiale Richtungen entlang der Kugelumlaufspindel 50 zu weit verschiebt. Ein Kalibrieren der Position der Kugelmutter 52 kann nach einem Leistungsverlust am Betätigungssystem 10 besonders nützlich sein, bei dem die Positionsinformation möglicherweise nicht gehalten wird und eine automatische Kalibrierung der Position der Kugelmutter 52 wünschenswert ist.
Die Sehne 40 ist mit einer Sehnenschlinge 60 an der Kugelmutter 52 angebracht. Daher wird eine Bewegung der Kugelmutter 52 zu einer ähnlichen Bewegung der Sehne 40 führen. Die Bewegung der Sehne 40 wird den Finger 19 in Abhängigkeit von der Verbindung der Fingerstellgliedanordnung 26 zu der Hand 18 (in 3 gezeigt) entweder strecken oder beugen. Eine zusätzliche Fingerstellgliedanordnung 26 wird verwendet, um die entgegengesetzte Streck- oder Beugebewegung auszuführen. Daher weist jeder Finger 19 (in 3 gezeigt) mindestens eine Fingerstellgliedanordnung 26 für jeden Freiheitsgrad auf. Im Allgemeinen weist jeder Finger 19 ein Stellglied pro Freiheitsgrad plus ein zusätzliches Stellglied auf. Beispielsweise weist ein Finger mit drei Freiheitsgraden vier Stellglieder auf und ein Finger mit vier Freiheitsgraden weist fünf Stellglieder auf.
Die Sehne 40 bildet die Sehnenschlinge 60 zur Befestigung an der Kugelmutter 52. Die Sehne 40 und die Sehnenschlinge 60 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet und die Sehnenschlinge 60 ist vorzugsweise eine Augspleißung, die eine sichere Befestigung an der Kugelmutter 52 ermöglicht, ohne die Festigkeit der Sehne 40 in großem Umfang zu verringern.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Sehnengehäuse 62 an der Kugelmutter 52 befestigt und bewegt sich damit. Das Sehnengehäuse 62 definiert einen Sehnenhaken 64. Die Sehnenschlinge 60 ist in den Sehnenhaken 64 so eingepasst, dass sie die Sehne 40 an der Kugelmutter 52 lösbar festhält. Der Sehnenhaken 64 ist vorzugsweise eine Rille im Sehnengehäuse 62, die sich in etwa den halbem Weg um das allgemein kreisförmig geformte Sehnengehäuse 62 herum erstreckt. Der Sehnenhaken 64 kann auch einander gegenüberliegende axiale Kanäle 66 enthalten, um ein Führen und Befestigen der Sehnenschlinge 60 am Sehnengehäuse 62 zu unterstützen. Die einander gegenüberliegenden axialen Kanäle 66 (nur einer ist gezeigt) sind parallel zu der Fingerstellgliedachse F und liegen mit Bezug auf die Achse F einander diametral gegenüber. Die symmetrische Anordnung zum Anbringen der Sehnenschlinge 60 am Sehnenhaken 64 führt zu axialen Kräften (parallel zu der Fingerstellgliedachse F und um die Achse F herum ausgeglichen), die an der Kugelmutter 52 platziert sind, was eine nicht-axiale Belastung der Kugelumlaufspindel 50 minimiert. Eine nicht-axiale Belastung würde zu einem Kontakt zwischen dem Sehnengehäuse 62 oder der Kugelmutter 52 und dem Stellgliedgehäuse 38 führen. Das Aufrechterhalten einer Belastung an der Kugelmutter 52, die in die axiale Richtung und um die Achse F herum ausgeglichen ist, minimiert eine Reibung und verringert damit einen Verschleiß der verschiedenen Komponenten in der Fingerstellgliedanordnung 26, welche die Kugelumlaufspindel 50, die Kugelmutter 52, das Sehnengehäuse 62, die Lager 58 und das Stellgliedgehäuse 38 umfassen. Zudem wird die Sehnenschlinge 60 durch den Sehnenhaken 64 lösbar festgehalten, um eine Wartung oder Reparatur der Fingerstellgliedanordnung 26 oder der Sehne 40 und der Sehnenschlinge 60 zu ermöglichen.
Bei der gezeigten Ausführungsform definiert das Sehnengehäuse 62 den Sehnenhaken 64. Es können jedoch auch andere Verfahren zum Ausbilden des Sehnenhakens 64 verwendet werden, welche umfassen, dass der Sehnenhaken 64 mit der Kugelmutter 52 gebildet wird. Ein Fachmann ist in der Lage, die bevorzugte Weise zum Definieren des Sehnenhakens 64 für eine gegebene Fingerstellgliedanordnung 26 zu bestimmen.
Ein Enddeckel 68 ist am Stellgliedgehäuse 38 befestigt. Der Enddeckel 68 definiert Führungsnuten 70 zum Führen der Sehnenschlinge 60 aus dem Stellgliedgehäuse 38 heraus. Die Führungsnuten 70 können gebogene Oberflächen aufweisen, um einen Verschleiß an der Sehnenschlinge 60 zu verringern. Ein Enddeckellager 75 ist an der Kugelumlaufspindel 50 montiert, um eine Drehung der Kugelumlaufspindel 50 relativ zum Enddeckel 68 zu ermöglichen. Zudem ist ein Verteiler 72 am Enddeckel 68 befestigt. Der Verteiler 72 definiert eine trichterähnliche Verteilernut 74, welche die sich axial gegenüberliegenden Seiten der Sehnenschlinge 60 in die Kabelkanalauskleidung 44 führt, die sich im Kabelkanal 46 befindet.
6 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung des Kabelkanals 46. Der Kabelkanal 46 ist unter Verwendung eines Drahts 76 mit einer quadratischen (oder bei einer anderen Ausführungsform rechteckigen) Querschnittsgestalt in eine Spulenform gewickelt. Nachdem der Draht 76 zum Kabelkanal 46 gewickelt worden ist, stellt die quadratische Gestalt des Drahts 76 eine relativ glatte Innenoberfläche 78 bereit. Zudem ist die Kabelkanalauskleidung 44 (in 4 und 5 gezeigt) im Kabelkanal 46 angeordnet, um das Schützen der Sehne 40 (in 4 und 5 gezeigt) vor Verschleiß zu unterstützen.
Der Kabelkanal 46 ist an einem ersten Ende 80 (in 5 gezeigt) an dem Verteiler 72 befestigt und an einem zweiten Ende 82 (in 4 gezeigt) am Spannungssensor 48. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Spannungssensor 48 an der Handstütze (nicht gezeigt) starr montiert. Daher setzt eine Bewegung der Sehne 40 (in 4 und 5 gezeigt) in dem Kabelkanal 46 den Kabelkanal 46 unter Druck. Ebene Seiten 84 des quadratischen Drahts 76 kontaktieren jeweils die benachbarte Spule des Drahts 76 und verringern den Schlupf zwischen den relativen Spulen, wenn der Kabelkanal 46 unter Druck gesetzt wird, um ein Kräuseln des Kabelkanals 46 zu verringern. Das heißt, dass die relative Bewegung zwischen den Spulen des Drahts 76 im Vergleich mit einem Draht 76 verringert ist, der eine runde Querschnittsgestalt aufweist, da der quadratische Draht 76 in etwa das Dreifache der Drucklast aushalten kann wie ein ähnlich dimensionierter Draht mit einer runden Querschnittsgestalt.
Bei der in 1–6 gezeigten Ausführungsform ermöglicht die Fingerstellgliedanordnung 26 einen axialen Weg der Kugelmutter 52 von 3,55 cm (1,4 Zoll) und stellt eine Zugkraft von 222 N (50 Pfund) bereit. Andere Axialwegdistanzen und Zugkräfte können auf der Grundlage der Länge der Kugelumlaufspindel 50 und der Größen des Motors 34, des Zahnradantriebs 36 und der Sehne 40 erzeugt werden. Ein Fachmann ist in der Lage, den geeigneten Betrag an axialem Weg und axialer Zugkraft für eine spezielle Fingerstellgliedanordnung 26 zu bestimmen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Betätigungssystem, das umfasst: eine Fingerstellgliedanordnung (26); eine Sehne (40), die sich von der Fingerstellgliedanordnung (26) weg erstreckt; und einen Sehnenabschluss (42), der an der Sehne (40) an einem der Fingerstellgliedanordnung (26) entgegengesetzten Ende so montiert ist, dass die Fingerstellgliedanordnung (26) vom Sehnenabschluss (42) beabstandet ist; eine Kabelkanalauskleidung (44), welche die Sehne (40) auf einer wesentlichen Länge der Sehne (40) umgibt; und einen Kabelkanal (46), der die Kabelkanalauskleidung (44) auf einer wesentlichen Länge der Sehne (40) umgibt; dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kabelkanal (46) von der Fingerstellgliedanordnung (26) zu einem Spannungssensor (48) erstreckt und wobei der Spannungssensor (48) die Kompression des Kanals (46) misst, um die Spannung in der Sehne (40) zu ermitteln.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Fingerstellgliedanordnung (26) umfasst: einen Stellgliedmotor (34); einen Zahnradantrieb (36), der mit dem Stellgliedmotor (34) in einer Drehverbindung steht; eine Kugelumlaufspindel (50), die von dem Zahnradantrieb (36) drehend angetrieben wird; eine Kugelmutter (52), die in Ansprechen auf eine Drehung der Kugelumlaufspindel (50) entlang dieser bewegbar ist; und wobei die Sehne (40) an der Kugelmutter (52) zur axialen Bewegung damit befestigt ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Kugelmutter (52) einen Sehnenhaken (64) definiert und die Sehne (40) eine Sehnenschlinge (60) aufweist, die mit dem Sehnenhaken (64) an der Kugelmutter (52) lösbar befestigt ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 3, wobei der Sehnenhaken (64) ein Paar sich axial erstreckender Kanäle (66) definiert, von denen jeder zur Aufnahme eines Abschnitts der Sehnenschlinge (60) gedacht ist, so dass die Sehne (40) in der Fingerstellgliedanordnung (26) auf der Kugelumlaufspindel (50) und/oder den Kugelmutterkomponenten (52, 62) axial platziert ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 2, wobei die Fingerstellgliedanordnung (26) ferner umfasst: ein Gehäuse (38) für die Fingerstellgliedanordnung (26), wobei die Kugelumlaufspindel (50), die Kugelmutter (52) und die Sehne (40) zumindest teilweise im Gehäuse (38) angeordnet sind; einen Positionssensor (57), der am Gehäuse (38) montiert ist; und einen an der Kugelmutter (52) montierten Magneten (59) zur Erfassung einer relativen linearen Position der Kugelmutter (52) entlang der Kugelumlaufspindel (50).
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kabelkanalauskleidung (44) zumindest teilweise aus Teflon^® gebildet ist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Kabelkanal (46) aus einer Drahtspule gebildet ist, und wobei der Draht (76) entweder eine quadratische oder eine rechteckige Querschnittsgestalt aufweist.
Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sehne (40) zumindest teilweise aus Vectran^TM und Teflon^® gebildet ist.