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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Bewegung zumindest eines Fingerglieds.
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Weiter befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem Fingerglied umfassend einen Elektromotor zur Bewegung des Fingerglieds und ein Steuer- und/oder Regelelement, welches zumindest eine Stromeigenschaft, wie Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz des dem Elektromotor zugeführten Stroms steuert und/oder regelt.
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Fingerglieder werden in der Robotik und/oder der Prothetik verwendet, um die Funktion und/oder das Aussehen von natürlichen, insbesondere menschlichen, Fingergliedern nachzubilden. Solche Fingerglieder sind beweglich an einem Grundelement befestigt. Das Grundelement dient dabei zur Befestigung des Fingerelements, umfassend das Fingerglied, an einem Körperteil, insbesondere an einem Hand- und/oder Armteil. Für die Bewegung des Fingerglieds relativ zu dem Grundelement wird zumeist ein Elektromotor verwendet. Der Elektromotor kann sich dabei in dem Fingerglied oder außerhalb des Fingerglieds zum Beispiel an oder in dem Grundelement befinden.
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Soll das Fingerglied bewegt werden, so wird der Elektromotor, in seiner Ausführung als Gleichstrommotor, elektrisch Kommutierter Gleichstrommotor oder Schrittmotor, mit einem kontinuierlichen und/oder gepulsten Strom versorgt, so dass die Ausgangswelle über ein Getriebe, wie ein Planetenrad-, Stirnrad-, Kegelrad- und/oder ein Schneckenradgetriebe, Stindschraubgetriebe, Reibradgetriebe und/oder über Schubstangen, Riemen und/oder Ketten das Fingerglied bewegt, insbesondere schwenkt.
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Jedoch gibt es auch Situationen, in denen das Fingerglied in einer Position gehalten werden soll. Dieses Halten kann gegen eine äussere Kraft geschehen, wie es beim Festhalten einer Haltestange auftritt, wobei beim Halten das Gewicht der Person auf die Hand wirkt. Weiter kann es auch gewünscht sein, eine Position beizubehalten, ohne dass eine wesentliche äussere Kraft auf den Finger und/oder das Fingerglied wirkt.
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EP0748194 zeigen ein Fingerelement, bei der die Bewegung des Elektromotors über ein Schneckenradgetriebe auf eine Schwenkbewegung des Fingergliedes übertragen wird. So soll eine Selbsthemmung bewirkt werden, um den Finger auch gegen eine Kraft von außen in seiner Position zu halten.
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Aus der
EP 0748 194 B1 ist eine elektrisch betriebene Handprothese bekannt, in der der den Finger antreibende Motor im Finger angeordnet ist. Gemäß dem hier diskutierten Lösungsansatz befindet sich auf der Motorachse eine Schnecke, die mit einem entsprechenden Schneckenzahnrad kämmt, das ortsfest im Stützkörper der Prothese angeordnet ist. Die gemäß dieser Druckschrift vorgeschlagene Schneckenzahnrad/Schneckenkombination hat den angeblichen Vorteil, dass es sich bei diesem Getriebe um ein sperrendes Getriebe handelt, bei dem der Finger ohne Motorantrieb in seiner Position arretiert wird.
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EP1962731 und
EP2135588 zeigen ein Fingerglied bei denen ein Schneckenradgetriebe zur Selbsthemmung verwendet wird, wobei das Schneckenrad über ein Kegelradgetriebe mit einem Grundelement verbunden ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein geeignetes Halten und Bewegen eines Fingerglieds ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bewegen zumindest eines Fingerglied, wobei zum Beibehalten einer Fingerposition der Elektromotor mit einem Strom versorgt wird. Dieser Strom ist dabei größer als Null und versorgt den Elektromotor mit weniger Energie, als der Strom, der dem Elektromotor zum Bewegen des Fingerglieds zugeführt wird.
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Es wurde also erkannt, dass zum Halten des Fingerglieds der Elektromotor insbesondere mit einem geringeren Strom, einer geringeren Stromfrequenz, einer geringeren Spannung und/oder einem Strom mit einer anderen Eigenschaft beaufschlagt werden kann, so dass dem Elektromotor zwar Energie zugeführt wird, jedoch weniger Energie pro Zeiteinheit als zum Bewegen des Fingerglieds.
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Auch wurde erkannt, dass anstatt oder zuzüglich zu einem selbsthemmenden Getriebe, wie einem Schneckenradgetriebe, der Elektromotor als Bremse verwendet werden kann.
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Durch die Verwendung des Elektromotors zum Bremsen der Fingergliedbewegung ist es nicht notwendig Getriebe mit einer Selbsthemmung zu verwenden. Es kann also auf eine insgesamt größere Vielfalt an verschiedenen Getrieben zurückgegriffen werden.
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Getriebe mit einer erhöhten Selbsthemmung weisen einen verschlechterten Wirkungsgrad auf, so dass bei der Bewegung des Fingers über das selbsthemmende Getriebe vermehrt Energie aufgewendet werden muss. Dies führt zu der Notwendigkeit von stärkeren und somit auch größeren Motoren, stärkeren und somit größeren Energiespeichern und auch verstärkten Lagerungen des Motors und des Getriebes. Somit wird der Finger schwerer, unhandlicher und der Betrieb des Fingers ist aufgrund der begrenzten Kapazität des Energiespeichers nur kurze Zeit möglich. Durch die Hemmung der Fingerbewegung mittels eines Elektromotors kann auf die Selbsthemmung des Getriebes verzichtet werden und so auch leichtgängigere Getriebe verwendet werden. Solche Getriebe können Kegelradgetriebe, Kegel-Schraubgetriebe, Stirnrad-Schraub-Getriebe, Reibrad-Getriebe, Globoid-Getriebe sein.
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Durch die Verwendung eines Getriebes mit geringer Selbsthemmung, kann die Steifigkeit des Fingers so ausgelegt sein, dass der Finger nachgibt, wenn eine große äußere Kraft auf den Finger einwirkt. Auch kann durch die Verwendung des Elektromotors als Bremse für die Bewegung des Fingers, verschiedene Fingersteifigkeit realisiert werden. Diese Fingersteifigkeit kann dem Träger, dem Finger und/oder der jeweiligen Benutzungssituation angepasst werden. Die Anpassung kann durch die Höhe der dem Elektromotor zugeführten Energie erreicht werden.
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So wird es auch möglich, die verschiedenen Finger in eine Position zu fahren, in der die Finger einen Haken bilden und so in einen Griff, wie einem Koffergriff einzuhaken. Liegen beim Anheben des Koffers nicht alle Finger an den Griff an, so verteilt sich in die Last lediglich auf die anliegenden Finger. Weist das Getriebe nun eine starke Selbsthemmung auf, so muss die Last durch die an den Griff anliegenden Finger aufgebracht werden, wobei die Finger Schaden nehmen können. Wird ein Getriebe verwendet, dass eine geringere Selbstfindung aufweist, so werden die Finger, welche dem Griff anliegen, leicht nachgeben, bis die Kraft auf mehrere oder alle Finger verteilt ist.
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Auch kann bei Stürzen oder anderen Situationen, in denen der Finger Schaden nehmen könnte, die Bremse so ausgelagert sein, dass der Finger nachgibt und keinen Schaden nimmt.
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Weiter wurde erkannt, dass der Elektromotor zum Bremsen des Fingerglieds mit weniger Strom bestromt werden muss, als zum Bewegen des Fingerglieds. So kann, damit der Finger eine Bewegung ausführt, der Elektromotor mit Strom beaufschlagt werden. Wird dem Elektromotor ein geringerer Strom zugeführt, so kann die Kraft des Elektromotor die Reibung des Getriebes und/oder der Gelenke und/oder anderer beweglicher Bauteile nicht überwinden und das Fingerglied wird in der momentanen Position gehalten, ohne sich zu bewegen.
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Bevorzugt kann der Elektromotor in dem Fingerglied angeordnet sein. So kann ein schlankeres Grundelement bereitgestellt werden, da das Grundelement keine oder nur wenige Elektromotoren aufweisen muss. Dies gibt dem Grundelement ein natürlicheres Aussehen.
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Die Drehbewegung der Welle des Elektromotors kann auf ein Kegelrad übertragen werde, wobei das Kegelrad mit einem zweiten Kegelrad in Eingriff stehen und das zweite Kegelrad fest mit der Schwenkachse verbunden sein kann. Ein sogenanntes Kegelradgetriebe weist nur eine geringe Selbsthemmung auf und überträgt das Drehmoment des Elektromotor auf das Grundelement, welches fest mit dem Körper- und/oder Maschinenteil verbunden ist.
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Auch kann das zweite Kegelrad kann fest mit einem zweiten Fingerglied verbunden sein, so dass sich das erste Fingerglied gegenüber dem zweiten Fingerglied bewegen kann.
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Bevorzugt wird die Bewegung des Fingerglieds und/oder des Fingers und/oder des Zahnrades und/oder der Motorwelle und/oder der Getriebewelle durch einen Bewegungssensor erfasst. Der Bewegungssensor oder die Bewegungssensoren können dabei in den Gelenken positioniert sein oder an anderen Stellen des Fingerglieds, wie der Fingergliedspitze. Die Bewegungssensoren können auch Positionssensoren, Beschleunigungssensoren, Drehrichtung- und Drehzahlsensoren, Kraftsensoren, Drehmomentsensoren und ähnliches sein.
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Das Fingerglied und/oder das Fingerelement kann bevorzugt einen Elektromotor, eine Steuerung und/oder Sensoren und/oder eine Regelung des Elektromotors, eine Batterie und/oder ein Getriebe umfassen. So kann das Fingerelement an ein Grundelement angeordnet werden, ohne dass eine Vielzahl weiterer Elemente verknüpft werden müssen. So kann ein weitgehend autarkes Fingerelement bereitgestellt werden. Dem Fingerelement kann ein Eingang zugeordnet werden, wie ein elektrischer Eingang, in dem ein elektrisches Steuersignal der Steuerung und/oder Regelung zugeführt wird. Ein solches Steuersignal kann ein Muskelpotential abbilden.
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Bevorzugt wird der Strom erhöht, wenn sich das Fingerglied unbeabsichtigt bewegt. So kann dem Elektromotor zum Halten des Fingerglieds ein nur geringer Strom zugeführt werden, so dass der Energieverbrauch insgesamt möglichst gering bleibt. Sollte der geringe Strom nicht zu einem Halten des Fingerglied genügen, und sich der Finger bewegen, so wird der Strom erhöht, so dass das Fingerglied zuverlässig gehalten wird. Wird das Fingerglied, obwohl es durch den Elektromotor in der Position gehalten werden sollen, durch den Elektromotor bewegt, so kann der Strom, welcher dem Elektromotor zugeführt wird, verringert werden. Vor der Korrektur des Stroms kann eine Positionskorrektur durchgeführt werden, indem der Elektromotor und damit das Fingerglied bewegt wird.
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Bevorzugt ist der Haltestrom des Elektromotors kleiner als das 0.9 fache besonders bevorzugt kleiner als das 0,5 fache, insbesondere kleiner als das 0,1 fache des Stroms zum Bewegen des Fingerglieds.
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Bevorzugt umfasst ein Fingerglied einen Elektromotor zur Bewegung des Fingerglieds und ein Steuer- und/oder Regelelement, welches zumindest eine Stromeigenschaft, wie Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz, des dem Elektromotor zugeführten Stroms steuert und/oder regelt, wobei das Steuer- und/oder Regelelement zur Bewegung und zum Halten des Fingerglieds dem Elektromotor einen Strom zuführt, jedoch zum Halten des Fingerelements die gesteuerte und/oder geregelte Stromeigenschaft so beschaffen ist, dass dem Elektromotor eine geringere Energie zugeführt wird.
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Der Elektromotor kann dabei funktionell mit einem Kegelrad verbunden sein und das Kegelrad mit einem zweiten Kegelrad in Eingriff steht, wobei das zweite Kegelrad mit einem relativ zum Fingerglied schwenkbaren Elementes fest angeordnet ist und die Rotationsachse des zweiten Kegelrads die Schwenkachse des Fingerglieds ist.
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Die Rotationsachse des zweiten Kegelrads kann senkrecht zur Rotationsachse des ersten Kegelrads angeordnet sein. Die Achsen der Kegelräder können auf einer Ebene liegen, sie können aber auch zueinander versetzt angeordnet sein unter Änderung der Verzahnungsform.
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Bevorzugt kann ein durch einen Motor, wie einen Elektromotor bewegbares Fingerglied mit einem weiteren Fingerglied, insbesondere mechanisch, aber auch magnetisch etc. verbunden sein, so dass sich das weitere Fingerglied bei Bewegung des ersten Fingerglieds ebenfalls bewegt. Das zweite Fingerglied kann an dem Fingerelement des ersten Fingerglieds angeordnet sein oder aber an einem weiteren, bevorzugt benachbarten, Fingerelement angeordnet sein.
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Bevorzugt weist das weitere Fingerelement eine Batterie auf, aus welcher der Elektromotor des ersten Fingerelements versorgt wird. Weiter kann das weitere Fingerelement eine Steuerung/Regelung aufweisen zur Steuerung/Regelung des Elektromotors im ersten Fingerglied.
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Eine weitere Ausführungsform umfasst eine Prothese mit wenigsten einem Fingerglied und einem darin angeordneten Motor zum Antrieb des Fingerglieds, sowie einem Prothesenbasisteil, um das das Fingerglied schwenkt, wobei zwischen dem Fingerglied und dem Basisteil ein nicht-sperrendes Getriebe angeordnet ist.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigt
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1 Ein Fingerelement von der Seite,
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2 das Fingerelement nach Figur eins von oben,
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3 das Fingerelement nach 1 in einer Schnittansicht von der Seite,
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4 das Fingerelement nach 1 in einer Schnittansicht von oben,
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5 das Fingerelement nach 1 in einer abgewinkelten Position,
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6 das Fingerelement nach 5 von oben,
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7 eine weitere Ausführungsform eines Fingerelements.
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1 zeigt ein Fingerelement 1 umfassend ein Grundelement 2, ein erstes Fingerglied 3 und ein zweites Fingerglied 4. Das Fingerelement 1 ist dabei dem natürlichen menschlichen Finger nachgebildet. Das Grundelement 2 ist geeignet um unmittelbar an einem menschlichen Körperteil, insbesondere einem Handstumpf befestigt zu werden, bevorzugt jedoch geeignet, um an einer Halterung, welche mit dem Körperteil verbunden werden kann, befestigt zu werden. Das erste Fingerglied 3 ist mit seinem proximalen Ende 30 schwenkbar mit dem Grundelement 2 verbunden. Das zweite Fingerglied 4 ist schwenkbar an dem distalen Ende 31 des ersten Fingerglieds 3 befestigt.
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Das Grundelement 2 ist, wie in 2 näher gezeigt, in etwa hufeisenförmig, zur Aufnahme des proximalen Endes des ersten Fingerglieds 3. Weiter weist das Grundelement 2 eine erste gerade Fläche 5 auf, welche die Schenkel 6 und 7 verbindet und so die Hufeisenform ausbildet.
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Die gerade Fläche 5 eignet sich dabei, dass das Grundelement 2 mit einer Halterung verbunden werden kann.
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Die Schenkel 6 und 7 sind plattenförmig und erstrecken sich hauptsächlich jeweils in einer Ebene, in der die Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelementes 1 enthalten ist oder die dazu parallel ist. Die ebene Fläche 5 ist im Wesentlichen senkrecht zu den Schenkeln 6 und 7. Die Schenkel 6 und 7 weisen jeweils eine konvex gebogene Oberkante 8 auf, die in Richtung des distalen Endes des ersten Fingerglieds 3 über eine abgerundete Ecke 9 in eine im Wesentlichen gerade verlaufende Vorderkante 10 übergeht. Die Vorderkante 10 geht über eine zweite gerundete Ecke 11 in eine gerundete Unterkante 12 über. Die Unterkante 12 grenzt an die hintere Kante 13, welche gerade ausgebildet ist, um an einer Halterung gehalten zu werden. Das Grundelement 2 weist in den Schenkeln 6 und 7 jeweils eine Aussparung 14 und 15 auf, durch welche jeweils eine Achse geführt werden kann, um welche das erste Fingerglied 3 schwenkt.
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Im Bereich der vorderen Ecke 9 weisen die Schenkel 6 und 7 jeweils eine weitere Aussparung 18, 19 auf, an welcher jeweils eine Feder 20, 21 schwenkbar befestigt werden kann. Das Grundelement 2 ist dabei bevorzugt aus einem Metall, wie Stahl, Titan und/oder Aluminium, kann aber auch aus einem Kunststoff und/oder einem Verbundmaterial wie glasfaserverstärkter oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff gefertigt sein. Die Federn 20, 21 sind bevorzugt auch Federstahl, einer NiTi-Legierung und/oder Titan gefertigt. Die Federn 20, 21 weisen einen bogenförmigen Verlauf auf.
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Das erste Fingerglied 3 umfasst ein Gehäuse 22, eine Abdeckung 23, ein Elektromotor 24 mit einem Getriebe, eine Getriebeabtriebswelle 25, ein erstes Kegelrad 26 und ein zweites Kegelrad 27. Das Gehäuse 22 ist einstückig aus einem Material wie Titan, Aluminium, Kunststoff oder Stahl und in etwa zylinderförmig, wobei sich die Zylinderhauptachse Z entlang der Fingergliedhauptachse F erstreckt. In einer Richtung R senkrecht zur Fingergliedhauptachse F und in der Schwenkebene des Fingerglieds 3 weicht die Form des Gehäuses 22 von der Zylinderform ab. So weist das Gehäuse 22 an seinem proximalen Ende nach oben eine Verdickung 28 auf. Die Verdickung 28 steigt von distal nach proximal an. Die Verdickung kann entweder durch eine Vergrößerung der Wandstärke in diesem Bereich, durch eine Änderung der Innenraumform bei gleichbleibender Wandstärke oder durch einen weiteren separaten Hohlraum gebildet werden. In einem solchen Innenraum können Batterien und andere Leistungsspeicher untergebracht werden, die einen Motor in dem Innenraum des Fingerglieds oder in einem benachhbarten Fingerglied versorgen. Auch ist es möglich in dem Innenraum eine oder mehrere Schaltungen unterzubringen.
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Am proximalen Ende 29 weist das Gehäuse 29 ein geschlossenes oder einen im Wesentlichen geschlossenes Ende 29 auf. Das Ende 29 geht dabei mittels einer Rundung 30 in die Verdickung 28 über. Durch das geschlossene Ende 29 kann der Innenraum des Gehäuses 22 vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Die Rundung 30 ist dabei der Oberkante 8 des Grundelementes angepasst, so dass die Oberkante 8 des Grundelements im Wesentlichen mit der Rundung abschließt.
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So wird der Finger weiter dem natürlichen Vorbild nachgebildet, da er wie ein Finger in Richtung der Hand an Umfang zunimmt und schließlich in einem knöchelförmigen Ende endet.
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Wie auch in 3 zu sehen, weist die Unterseite des Gehäuses eine Einbuchtung auf, so dass auch die Unterseite des Gehäuses 22 von der Zylinderform abweicht. Die Einbuchtung des Gehäuses 22 ist der Unterkante 12 des Grundelements angepasst, so dass die Unterkante 12 des Grundelement mit der Außenseite des ersten Fingerglied abschließen kann. Am distalen Ende weist das Gehäuse 22 eine Öffnung auf, die in einen Innenraum des Gehäuses 22 führt. Die Öffnung und der Innenraum sind so dimensioniert, dass durch die Öffnung ein Elektromotor in den Innenraum gebracht werden kann. Die Öffnung ist mit einer Abdeckung 23 verschließbar, so das der Innenraum befindliche Elektromotor und/oder das Getriebe vor Außeneinflüssen geschützt ist. Die Abdeckung ist dabei bevorzugt aus einem Kunststoff und kann auf die Öffnung aufgesteckt werden. Bevorzugt schließt die Abdeckung mit der Außenfläche des ersten Fingerglied ab, so dass die Kanten des Gehäuses 22 am distalen von der Abdeckung abgedeckt werden. So werden, wenn das Fingerglied oder das ganze Fingerelement in eine Hülle, wie einen Handschuh eingebracht wird, die Kanten des Fingerglieds bzw. des Fingerelements nicht das Gewebe der Hülle zerstören.
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Der Elektromotor ist im Innenraum des Gehäuses 22 angeordnet. Der Elektromotor erstreckt sich dabei entlang der Hauptausbreitungsrichtung Z des Fingerglieds und weist ein Getriebe auf, welches in den Elektromotor integriert ist und eine Abtriebswelle aufweist, welche funktional mit der Ausgangswelle des Elektromotors verbunden ist und die Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors auf ein Kegelrad überträgt. Die Rotationsachse des Kegelrads ist somit koaxial oder parallel zur Hauptausbreitungsrichtung des Fingerglieds. Senkrecht zu dem ersten Kegelrad und damit im Eingriff ist ein zweites Kegelrad angeordnet. Die Rotationsachse dieses zweiten Kegelrads ist senkrecht zur Ebene einer der Schenkel des Grundelements. Das Kegelrad ist durch einen Bolzen rotationsfest an dem Schenkel angebracht. An dem gegenüberliegenden Schenkel des Grundelement ist in der Flucht mit dem ersten Bolzen ein weiterer Bolzen 16 angeordnet, welche als Schwenkachse für das erste Fingerglied dient. Wird das erste Kegelrad durch den Elektromotor über das Getriebe angetrieben, so stützt sich das erste Kegelrad an dem zweiten Kegelrad ab und das erste Fingerglied schwenkt zusammen mit dem daran verbundenen zweiten Fingerglied um die Schwenkachse, die durch den Bolzen 16 festgelegt wird.
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An dem distalen Ende des ersten Fingerglieds ist schwenkbar ein zweites Fingerglied angebracht. Das zweite Fingerglied weist dabei zwei Schenkel auf, die jeweils an einer Seite des ersten Fingerglieds schwenkbar befestigt sind. Die schwenkbare Verbindung ist dabei am distalen Fingergliedende im Wesentlichen auf der halben Höhe des Fingerglied angeordnet. Die schwenkbar Verbindung besteht dabei aus jeweils einer Aussparung an jeweils einer Seite des Gehäuses 22 und einer Aussparung an jeweils einem Schenkel, wobei jeweils eine Aussparung der einer Seite mit einer Aussparung an dem Gehäuse über ein oder mehrere Verbindungselemente wie Achsen oder Bolzen verbunden ist. Diese Verbindung, welche zum Beispiel über eine Schraube verwirklicht wird, dient als Schwenkachse, um welche das zweite Fingerglied relativ zu dem ersten Fingerglied schwenkt.
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Das zweite Fingerglied 4 ist über mehrere biegsame, gebogene Federn 20, 21, die als Stange ausgebildet ist, mit dem Grundelement verbunden. Die Feder kann dabei elastisch gebogen werden, Die Stange führt bei einer Schwenkbewegung des ersten Fingerglied zu einer Schwenkbewegung des zweiten Fingerglied relativ zu dem ersten Fingerglied. Wird das zweite Fingerglied gegen eine durch den Elektromotor angetriebene Bewegung oder Arretierung bewegt, so biegt sich die Stange und das zweite Fingerglied kann elastisch zurückfedernd bewegt werden. Bei der Bewegung des zweiten Fingerglieds dient die Abdeckung als Anschlag, so dass das zweite Fingerglied keinen Winkel kleiner als ein bestimmten Grenzwinkel mit der Hauptausbreitungsrichtung des ersten Fingerglieds einschliesst. Die Befestigungspunkte der Stange ist sowohl beim Grundelement als auch beim zweiten Fingerelement distal zu den jeweiligen Schwenkachsen versetzt.
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Das zweite Fingerelement weist an seine distalen Ende eine Aussparung aus, in die einen Stift eingeführt werden kann, so das eine Kappe auf dem Fingerelement befestigt werden kann. Die Kappe ist insbesondere aus Kunststoff und ermöglicht eine weiche Fingerspitze. Durch Austausch der Fingerspitzen kann auch die Länge des Fingerelements einfach geändert werden.
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Das Fingerglied umfasst einen Elektromotor, welcher über Leitungen mit einer Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung verbunden ist. Die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung kann dabei einen Steuer- und/oder Regelungseingang aufweisen. Dieser Steuer- und/oder Regelungseingang kann zum Beispiel mit einer Muskelelektrode verbunden sein, welche ein Muskelpotential erfasst und ein entsprechendes Signal dem Steuer- und Regelungseingang zur Verfügung stellt.
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Bevorzugt versorgt die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung den Elektromotor mit Strom, welcher durch eine Batterie zur Verfügung gestellt wird. Die Batterie ist dabei ebenfalls im Grundelement oder einer weiteren Halterung angeordnet. Wird nun durch den Steuer- und/oder Regelungseingang ein Signal an den Eingang gegeben das Fingerglied zu bewegen, so wird über die Steuer- und/oder Regelungsvorrichtung dem Elektromotor ein Strom in einer bestimmten Höhe und Richtung zur Verfügung gestellt. Die Höhe und/oder Polarität des Stroms kann von dem Steuer- und/oder Regelungssignal, von früheren Signalen, von der Fingerposition und/oder von der Fingergeschwindigkeit etc. abhängen. Soll nun der Finger gehalten werden, so wird der Strom, welcher dem Elektromotor zugeführt wird, auf 1/10 des maximalen Stroms verringert. Wird durch einen Bewegungssensor weiterhin eine Bewegung des Fingerglieds detektiert, so wird der Strom erhöht, bis das Fingerglied sich nicht mehr bewegt. Der Strom hat dabei die Polarität umgekehrt zu einem Strom der die zu bremsende Bewegung hervorbringen würde.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Fingerelements 1, umfassend ein erstes Fingerglied 3 und ein zweites Fingerglied 4, wobei das zweite Fingerglied 4 am distalen Ende des ersten Fingerglieds 3 befestigt ist. Das erste Fingerglied 3 ist schwenkbar um eine erste Gelenkachse 34 an dem Grundelement 2 befestigt.
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Das zweite Fingerglied 4 umfasst einen steifen Kern, der zur Befestigung und Stabilisierung des zweiten Fingerglieds 4 dient. Um den distalen Bereich des Kerns 38 ist die weiche und elastische Fingerkuppe 41 platziert. Zwischen dem Kern 38 und dem distalen Ende des ersten Fingerglieds 3 ist ein Abstreifer angeordnet, der den Übergang zwischen ersten und zweiten Fingerglied überbrückt und so eine annähernd stetige Oberfläche bildet. Am distalen Ende des ersten Fingerglieds 3 ist die Verschlusskappe bzw. Gleitfläche 40, 23 angeordnet, um das Gehäuse des ersten Fingerglieds zu verschließen und um das zweite Fingerglied 4 darauf gleiten lassen zu können. Auch kann die Abdeckung 40, 23 als Anschlag für die Bewegung des zweiten Fingerglieds 4 dienen.
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Das erste Fingerglied 3 wird durch einen Antrieb 24, wie einen Elektromotor angetrieben. Der Elektromotor bzw. das mit dem Elektromotor direkt verbundene Getriebe umfasst eine Antriebswelle 36, 25, welche durch die Führungen 37 geführt und gelagert werden. Auf der Antriebswelle 36, 25 ist ein Stirnschraubrad 32 drehfest angeordnet, welches in einem Stirnschraubradsegment 33 kämmt. Das Stirnschraubradsegment 33 weist Zahnsegmente 35 auf. Das Stirnschraubradsegment 33 ist an der ersten Gelenkachse 34 angeordnet und drehfest mit dem Grundelement 2 verbunden.
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Unter einem Stirnschraubgetriebe kann dabei ein Stirnrad mit einer Bogenverzahnung verstanden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fingerelement
- 2
- Grundelement
- 3
- erstes Fingerglied
- 4
- zweites Fingerglied
- 5
- ebene Fläche
- 6
- erster Schenkel
- 7
- zweiter Schenkel
- 8
- Oberkante
- 9
- obere, vordere Ecke
- 10
- Vorderkante
- 11
- untere, vordere Ecke
- 12
- Unterkante
- 13
- hintere Kante
- 14
- erste Aussparung
- 15
- zweite Aussparung
- 16
- erste Achse
- 17
- zweite Achse
- 18
- dritte Achse
- 19
- vierte Achse
- 20
- Bogen
- 21
- Bogen
- 22
- Gehäuse
- 23
- Abdeckung
- 24
- Elektromotor
- 25
- Getriebeabtriebswelle
- 26
- erstes Kegelrad
- 27
- zweites Kegelrad
- 28
- Verdickung
- 29
- proximales Ende des Gehäuses
- 30
- Rundung des Gehäuses
- 31
- distales Ende des Gehäuses
- 32
- Stirnschraubrad
- 33
- Stirnschraubradsegment
- 34
- erste Gelenkachse
- 35
- Zahnsegment
- 36
- Antriebswelle
- 37
- Führung
- 38
- Kern
- 39
- Abstreifer
- 40
- Gleitfläche/Verschlußkappe
- 41
- Fingerkuppe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0748194 [0006]
- EP 0748194 B1 [0007]
- EP 1962731 [0008]
- EP 2135588 [0008]
