DE102016210252B4

DE102016210252B4 - Griffunterstützungsgerät mit automatischer modus-steuerlogik

Info

Publication number: DE102016210252B4
Application number: DE102016210252.4A
Authority: DE
Inventors: Donald R. Davis; Chris A. Ihrke; Evan Laske
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC; National Aeronautics and Space Administration NASA
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC; National Aeronautics and Space Administration NASA
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-06-10
Also published as: DE102016210252A1; CN106393095A; US9878452B2; US20160361820A1; CN106393095B

Abstract

System, das Folgendes umfasst: Handschuh (12); Vielzahl von Sensoren (28, 78, 88), die in Bezug auf den Handschuh (12) positioniert sind, einschließlich Lastsensoren (28), die konfiguriert sind, eine von dem Bediener (11), der den Handschuh (12) trägt, auf einen Gegenstand angewendete tatsächliche Griffkraft, zu messen, und Haltungssensoren (88), die konfiguriert sind, eine Haltung des Handschuhs (12) zu bestimmen; Aktuatoranordnung (32), die betreibbar ist, über den Handschuh (12) eine Griffunterstützungskraft bereitzustellen; und Steuerung (50), die mit einer respektiven Lage für jede einer Vielzahl von Arbeitszellen in der Arbeitsumgebung und auch mit einem Set von zulässigen Arbeitsaufgaben für jede der Arbeitszellen programmiert ist, worin die Steuerung (50) weiterhin programmiert ist: um die Lage des Handschuhs (12) in der Arbeitsumgebung zu bestimmen; um die Haltung des Handschuhs (12) in der erfassten Lage durch Verarbeiten der Haltungssignale (88) von den Haltungssensoren zu bestimmen; um eine Arbeitsaufgabe aus einer Liste der zulässigen Arbeitsaufgaben für die erfasste Lage unter Verwendung der erfassten Lage und Haltung zu wählen; um eine erforderliche Griffunterstützungskraft unter Verwendung der tatsächlichen Griffkraft von den Lastsensoren (28) zu berechnen; und um eine Anwendung der erforderlichen Griffunterstützungskraft auf den Gegenstand über den Handschuh (12) unter Verwendung der Aktuatoranordnung (32) anzuweisen, um dadurch den Bediener (11) bei der Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe zu unterstützen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Griffunterstützung mit automatischer Modus-Steuerlogik.
HINTERGRUND
Ergonomie ist eine sich entwickelnde wissenschaftliche Disziplin, die letztlich versucht, menschliche Interaktionen mit den verschiedenen Geräten, die innerhalb einer Arbeitsumgebung verwendet werden, wie Tastaturen, Arbeitsplätze, Drehmomentschlüssel, Steuereingabegeräte und dergleichen, zu verstehen und zu verbessern. Moderne ergonomische Designpraktiken versuchen alle Aspekte der physischen Arbeitsumgebung eines Bedieners zu optimieren. Trotzdem können sich wiederholende Bewegungen die Produktqualität und Prozesseffizienz im Laufe der Zeit negativ beeinflussen.
Für einige Arten von sich wiederholenden Aufgaben, die die Anwendung einer Griffkraft durch einen Bediener an einem Werkzeug oder einem anderen Gegenstand erfordern, kann die Griffstärke des Bedieners im Laufe eines Arbeitstages nach und nach sinken. Die Griffstärke kann auch stark zwischen den verschiedenen Bedienern, die die gleichen Arbeitsaufgaben durchführe, variieren, zum Beispiel aufgrund von Unterschieden in der Stärke, körperlichen Statur, oder Muskelermüdung. Die variable Natur einer Griffstärke des Bedieners kann zu relativ ineffizienter Ausführung bestimmter Griff bezogener Arbeitsaufgaben in einer Arbeitsumgebung führen.
Um dieser Problematik Rechnung zu tragen, wurden Greifhilfevorrichtungen entwickelt, wie sie beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2013 202 749 A1 oder DE 10 2010 045 342 A1 bekannt sind.
KURZDARSTELLUNG
Ein System und ein zugehöriges Steuerverfahren für ein Griffunterstützungsgerät werden hierin offenbart, wie beispielsweise ein Handschuh basiertes Griffunterstützungsgerät der Art, die allgemein in der Technik bekannt ist. Der Bereich möglicher Arbeitsaufgaben für eine bestimmte Arbeitsumgebung kann von relativ groben Aktionen, wie schwerem Heben und Positionieren eines relativ großen Gegenstands, beispielsweise ein Fahrzeugrad, bis zu feineren Aktionen, wie der Positionierung und Installation von Befestigungselemente variieren. Diesbezüglich können vorhandene Steuersysteme für konventionelle Griffunterstützungsgeräte, die in der Regel manuelle Bestimmung und Auswahl eines geeigneten Steuermodus von einem Bediener, der eine Benutzerschnittstelle verwendet, erfordern, nicht optimal sein, wenn sie in bestimmten Arten von Arbeitsumgebungen eingesetzt werden. Die vorliegende Entwurf ist daher beabsichtigt, einige dieser Leistungsbedenken auszuräumen durch Abladen des Griffunterstützungs-Modusauswahl-Entscheidungsprozesses und der -Umsetzung vom Bediener an eine Onboard-Steuerung.
Das hierin offenbarte Griffunterstützungsgerät fügt eine Sensoranordnung und zugehörige Steuerlogik hinzu, um die Leistung der Griffunterstützungsgeräte des Standes der Technik zu verbessern. Die Sensoranordnung ermöglicht es der Steuerung, das Griffunterstützungsgerät innerhalb einer Arbeitsumgebung automatisch zu lokalisieren und eine Position eines Bedieners, der das Griffunterstützungsgerät trägt, zu bestimmen. Die Sensoren in der Anordnung erfassen auch eine Haltung des Griffunterstützungsgeräts, beispielsweise Nicken, Rollen, Gieren, Beschleunigung, Magnetfeld und/oder allgemeine Ausrichtung der verschiedenen Abschnitte des Geräts. Gemeinsam ermöglichen die Lage und die Haltungsdaten es der Steuerung, mit minimal erforderlicher Eingabe vom Bediener, automatisch einen entsprechenden Griff-Steuermodus auszuwählen, der für die vorliegende Arbeitsaufgabe geeignet ist. Optionale Funktionen können in die Steuerung programmiert werden, wie ein Kalibrierungsmodus und ein Ein/Aus-Geste Erfassungsmodus, wie er hier dargelegt wird, um die Leistung des Griffunterstützungsgeräts weiter zu optimieren.
Der Bediener kann ein Handschuhabschnitt des vorliegenden Griffunterstützungsgeräts an einer Hand tragen. In einer solchen Ausführungsform werden mehrere flexible Sehnen selektiv mit einer berechneten Zugkraft durch eine entsprechende Aktuatoranordnung, beispielsweise eine motorisiertes Kugelschraube, gespannt. Die Aktuatoranordnung wendet Spannung auf eine oder mehrere der Sehnen an, um zu helfen die Hand des Bedieners in einer vorbestimmten Griffstellung zu schließen. Lastsensoren, die an den Finger- und Daumenabschnitten oder anderen Oberflächen des Handschuhs positioniert sind, stellen zusammen Kraftrückkopplungssignale an die Steuerung bereit. Die Steuerung berechnet dann und weist eine erforderliche Zugkraft von den verschiedenen Sehnen auf Niveaus an, die von der jeweiligen Arbeitsaufgabe abhängen, die vom Bediener ausgeführt wird. All dies geschieht in Verbindung mit der hierin beschriebenen orts- und haltungsbasierten automatischen Steuermodusauswahl.
Im Allgemeinen erkennt die Steuerung während sich ein Bediener, das Griffunterstützungsgerät tragend, durch eine Anlage bewegt, automatisch die Lage/Position des Bedieners und eine Zielarbeitszelle, entweder über die Messung/Detektion oder Berechnung und schränkt danach automatisch den Betrieb des Griffunterstützungsgeräts auf eine Teilmenge von erlaubten Arbeitsaufgaben ein, zum Beispiel automatische Auswahl aus einer globalen Liste von vorgegebenen Arbeitsaufgaben, die in den Speicher der Steuerung programmiert sind. GPS oder RFID-Sensoren sind mögliche exemplarische Lagesensoren, die als Teil der Sensoranordnung verwendet werden können, wenn die Lage erfasst wird, um die erforderlichen Lage/Position an die Steuerung bereitzustellen. Innerhalb der Arbeitszelle selbst bestimmen die Haltungssensoren gemeinsam die Haltung des Handschuhs oder eines anderen Abschnitts des Griffunterstützungsgeräts, beispielsweise unter Verwendung von Gelenkwinkelsensoren und/oder Beschleunigungsmessern, die auf verschiedenen Oberflächen des Griffunterstützungsgeräts positioniert sind. Danach schränkt die Steuerung eng erlaubte Funktionen des Griffunterstützungsgeräts auf eine bestimmte von der Steuerung aus der eingeschränkten Liste vorgegebener Aufgaben ausgewählte Arbeitsaufgabe oder Arbeitsaufgaben ein.
Die Lage und/oder die Haltung des Griffunterstützungsgeräts kann auch verwendet werden, um der Griffunterstützungs-Funktionalität an oder aus zu schalten je nach Bedarf, beispielsweise wenn der Bediener aus der Arbeitszelle in einen benachbarten Gang, einen Aufenthaltsbereich oder einen anderen bezeichneten Bereich tritt, in dem der Betrieb des Griffunterstützungsgeräts nicht wünschenswert ist, und/oder wenn der Bediener das Griffunterstützungsgeräts mit einer vorgegebenen Geste bewegt, die einen Wunsch signalisiert, die Griffunterstützungsgerät-Funktionalität vorübergehend einzustellen oder zu deaktivieren unabhängig von der Lage.
In einigen Ausführungsformen kann eine mobile oder stationäre Datenanzeigevorrichtung in Kommunikation mit der Steuerung Informationen empfangen und anzeigen in einer Weise, die abhängig davon ist, wo der Bediener in der Anlage ist. Zum Beispiel kann die Anzeigevorrichtung einen Bauzeitplan oder andere Bauinformationen, Arbeitsschritte, die Produktionshinweise und dergleichen darstellen.
Insbesondere umfasst ein hierin dargelegtes System einen Handschuh, eine Anordnung von Sensoren, eine Aktuatoranordnung, und eine Steuerung. Die Sensoren sind in Bezug auf den Handschuh positioniert und umfassen Lastsensoren, die, die von der Bedienungsperson auf einen Gegenstand angewendete tatsächliche Griffkraft, während er den Handschuh trägt, messen, und Haltungssensoren, die gemeinsam eine Haltung des Handschuhs bestimmen, und die verwendet werden können, um die Lage allein und/oder mit optionalen Lagesensoren zu bestimmen. Die Aktuatoranordnung oder -anordnungen sind betreibbar, um dem Handschuh ein Griffunterstützungskraft bereitzustellen.
Die Steuerung ist mit einem Set von Koordinaten für Arbeitszellen in der Arbeitsumgebung programmiert, und auch mit einem Set von zulässigen Arbeitsaufgaben für jede der Arbeitszellen. Die Steuerung ist ferner programmiert, um eine Lage des Bedieners in der Arbeitsumgebung und eine Haltung des Handschuhs in der erfasstem Lage zu erfassen. Zusätzlich wählt die Steuerung eine Arbeitsaufgabe aus einer Liste der zulässigen Arbeitsaufgaben für die erkannte Lage unter Verwendung der bestimmten Lage und Haltung aus, und empfängt eine gemessene tatsächliche Griffkraft über die Lastsensoren. Die Steuerung berechnet dann eine Griffunterstützungskraft, die geeignet ist, die Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe mit der gemessenen Griffkraft zu unterstützen, und wählt und wendet automatisch die erforderliche Griffunterstützungskraft auf den Handschuh über die Aktuatoranordnung an. Auf diese Weise wird der Bediener bei der Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe unterstützt.
Ein zugehöriges Verfahren wird auch offenbart. In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte der Bestimmung der Lage des Bedieners und dann die Bestimmung der Haltung des Handschuhs innerhalb der bestimmten Lage mit den Haltungssignalen. Das Verfahren umfasst auch das Identifizieren einer Arbeitsaufgabe aus einer Liste der zulässigen Arbeitsaufgaben für die bestimmte Lage unter Verwendung der bestimmten Lage und Haltung aus, und das Messen einer tatsächlichen durch den Bediener auf einen Gegenstand angewendeten Griffkraft über die Lastsensoren, das Berechnen der erforderlichen Griffunterstützungskraft für die identifizierte Arbeitsaufgabe mit der gemessenen tatsächlichen Griffkraft. Danach umfasst das Verfahren die Anweisung der Anwendung der erforderlichen Griffunterstützungskraft auf den Handschuh über die Aktuatoranordnung mit der Steuerung, um dadurch den Bediener bei der Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe zu unterstützen.
Die oben beschriebenen sowie weitere Merkmale und Vorabschnitte der vorliegenden Offenbarung gehen ganz offensichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Art(en) zum Ausführen der beschriebenen Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Griffunterstützungsgeräts und einer zugehörigen Steuerung, die konfiguriert ist, um automatisch die Modusauswahl des Griffunterstützungsgeräts zu steuern, wie hier beschrieben.
2 ist eine schematische Darstellung eines Bedieners, der das Griffunterstützungsgeräts von 1 trägt, während er sich in eine exemplarischen Arbeitsumgebung mit mehreren ausgewiesenen Arbeitsaufgabenbereichen bewegt.
3 ist ein schematisches Logikflussdiagramm, das den programmierten Modusauswahlbetrieb der Steuerung der 1 beschreibt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Steuerung eines in 1 gezeigten Griffunterstützungsgeräts beschreibt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich in den mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten beziehen, ist ein exemplarisches Griffunterstützungsgerät 10 mit einer Steuerung 50 in 1 gezeigt. Das Griffunterstützungsgerät 10 kann einen Handschuh 12 und einen Ärmel 18 umfassen. Wenn das Griffunterstützungsgerät 10 an einer Hand und Unterarm eines Bedieners getragen wird, unterstützt das Gerät den Bediener automatisch in beim Griffen eines Gegenstands und/oder bei der Durchführung einer beliebigen Anzahl von manuellen Arbeitsaufgaben. Der Bereich möglicher Arbeitsaufgaben in einer bestimmten Arbeitsumgebung kann von relativ groben Aktionen, wie schwerem Heben oder allgemein Positionieren relativ großer Gegenstände, beispielsweise Fahrzeugräder, bis zu feineren Motorik-Fähigkeiten, wie der Lokalisierung und Installation von Befestigungselementen oder unterstützenden Körperpaneelen während eines Installationsverfahrens variieren.
Bestehende Steuerschemata, die für konventionelle Griffunterstützungsgeräte verwendet werden, können nicht optimal in Anlagen mit einer Vielzahl von Arbeitsaufgaben, die in unterschiedliche Arbeitszellen unterteilt sind, sein, da diese Designs in der Regel dazu tendieren, eine Modus-Entscheidung und affirmative Auswahl durch einen Bediener zu erfordern. Zum Beispiel kann ein Bediener eine Steuerung auf die jeweilige durchzuführende Aufgabe aufmerksam machen müssen, oder ein gewünschtes Griffunterstützungsniveau auswählen müssen, oder das Griffunterstützungsgerät kann nur programmiert werden, eine begrenzte Anzahl von vorgegebenen Griffunterstützungsniveaus zur Verfügung zu stellen. Die vorliegende Konstruktion soll durch Abladen der Steuerungsentscheidung an die Steuerung in Zusammenwirkung mit einer Sensoranordnung dieses Steuerungsproblem adressieren, wie es hier beschrieben wird, und um dadurch die Effizienz des Bedieners zu optimieren, wenn Gerät-gestützte Arbeitsaufgaben durchgeführt werden.
Neben der unten mit Bezug auf die 2–4 beschriebenen automatischen Steuerfunktionalität, die die Steuersignale von einem Lagesensor 78 und einer Vielzahl von an exemplarischen Lagen in 1 gezeigten Haltungssensoren 88 verwendet, oder die Lage von den Haltungssensoren 88 ableitet, während sie auf die Verwendung des Lagesensors 78 in einer anderen Ausführung verzichtet, berechnet und wendet die Steuerung 50 auch eine unterstützende Zugkraft (Pfeil F_A) auf eine oder mehrere flexible Sehnen 20 an, wie in der Technik bekannt ist. Ein Sehnenantriebssystem (TDS) 16, das vollständig oder abschnittweise innerhalb des Ärmels 18 enthalten ist und mit dem Handschuh 12 über die Sehne(n) 20 verbunden ist, kann für einen solchen Zweck verwendet werden, wobei die unterstützende Zugkraft (Pfeil F_A) auf einige oder alle der flexiblen Sehnen 20 in Reaktion Kraftrückkopplungssignale (Pfeil 24), die durch die Steuerung 50 von einem oder mehreren Lastsensoren 28, die in Bezug auf den Handschuh 12 positioniert sind, empfangen werden, angewendet wird. Solche Lastsensoren 28 sind in der 1 als Sterne zur Verdeutlichung angedeutet. Die Lage und/oder Anzahl der Lastsensoren 28 kann von denen in 1 gezeigten variieren und ist daher nicht auf Fingerspitzen-Platzierung begrenzt, wie dargestellt.
Der Handschuh 12 kann eine oder mehrere Fingerabschnitte umfassen, d. h. einen Daumenabschnitt 14 und/oder einen oder mehrere Fingerabschnitte 15. Der Handschuh 12 kann als herkömmlicher Vollvierfinger-/ein Daumenhandschuh, wie gezeigt, oder in anderen Ausführungsformen mit weniger Fingern 15/ohne Daumen 14 ausgebildet sein. Eine Vielzahl von Phalange-Ringen 26 oder eine andere geeignete Tragstruktur kann mit Material 17 des Handschuhs 12, beispielsweise an Ort und Stelle vernäht, verbunden sein. Jede der Phalange-Ringe 26 kann zumindest abschnittweise einen Finger der Hand der Bedienungsperson umgrenzen, d. h. durch zumindest abschnittweises umschreiben eines jeweiligen Daumenabschnitts 14 oder Fingerabschnitts 15 des Handschuhs 12. Alternativ können die Phalange-Ringe 26 innerhalb des Daumenabschnitts 12/der Fingerabschnitte 15 positioniert werden. Somit kann jede Zugkraft (Pfeil F_A), die durch einige oder alle der Sehnen 20 bestimmt wird, indirekt auf tatsächliche Finger/Daumen des Bedieners durch die Phalange-Ringe 26 wirken.
Die in 1 gezeigten Lastsensoren 28 können in Bezug auf den Handschuh 12, wie beispielsweise bei einem medialen (Pfeil Md) Abschnitt oder distalen Ende (Pfeil D) des Daumenabschnitts 14 und/oder der Fingerabschnitte 15, oder alternativ auf einer Handfläche des Handschuhs 12 positioniert werden. Nur ein Lastsensor 28 kann in einer alternativen Ausführungsform verwendet werden. Der Lagesensor 78 und der Haltungssensor(en) 88 können auf einem oder mehreren des Daumenabschnitts 14 und/oder der Fingerabschnitte 15 oder der Handfläche angeordnet werden, wobei die Lastsensoren 28, der Lagesensor 78 und der Haltungssensor(en) 88 zusammen eine Sensoranordnung des Griffunterstützungsgeräts 10 bilden.
Innerhalb der Sensoranordnung werden die Lastsensoren 28 verwendet, um einen gewünschten Griff/Grifflösen zu signalisieren und eine entsprechende kontrollierte Anwendung oder ein Abbruch der Zugkraft (Pfeil F_A), wie oben beschrieben, auszulösen. Der Ortssensor 78 wird verwendet, um eine momentane Lage zu erfassen und auch eine Richtung oder Ausrichtung des Griffunterstützungsgeräts 10 in einer Arbeitszelle zu berechnen, wie erforderlich, wie es unter Bezugnahme auf 2 unten dargelegt wird, und den Bereich der zulässigen Steuermodi für eine bestimmte Arbeitszelle weiter zu beschränken. Der Haltungssensor(en) 88 wiederum wird durch die Steuerung 50 verwendet, um von der eingeschränkten Liste der erlaubten Arbeitsaufgaben für die vorliegende Arbeitszelle des Bedieners zu wählen, und möglicherweise auch andere Steuermodi einschließlich eines Kalibrierungsmodus und eines Ein/Aus-Modus auszuführen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Beispiele für die Haltungssensoren 88 umfassen alle drahtlosen Lagepositionierungssensoren, Transceiver, Empfänger oder Geräte, die betreibbar sind, eine Orientierung oder Stellung des Griffunterstützungsgeräts 10 in einem Inertialsystem zu bestimmen, und/oder die Lage des Handschuhs 12 zu bestimmen, wenn ein dedizierter Lagesensor 78 nicht verwendet wird, beispielsweise Gelenkwinkelsensoren, Gyroskope, digitale Kompasse, Beschleunigungsmesser, Höhenmesser, Magnetometer und dergleichen. Solche Geräte können Multi-Achsen-Motion-Tracking-Chip-basierte Geräte der Typen, die im Stand der Technik für den Einsatz in Smartphones und tragbaren Sensoren bekannt sind, umfassen. Zum Beispiel können Magnetometer verwendet werden, um die Orientierung des Handschuhs 12 in Bezug auf das Magnetfeld der Erde zu bestimmen, wie in der Technik bekannt ist, und wenn sie in Verbindung mit Beschleunigungsmessern verwendet werden, können sie helfen, Drift von jeder abgeleiteten Lage zu eliminieren, wenn Lagesensoren 78 nicht verwendet werden. Mehr oder weniger Haltungssensoren 88 relativ zur in 1 gezeigten Anzahl können in einem bestimmten Design verwendet werden. Ebenso können die Lagen der Haltungssensoren 88 variieren. In einer Beispielkonfiguration kann jeweils ein Gelenkwinkelsensor am Handgelenk und Finger-/Daumenabschnitt des Handschuhs 12 positioniert werden, und ein oder mehrere Beschleunigungsmesser können auf dem Handschuh 12 positioniert werden.
In Bezug auf den optionalen Lagesensor(en) 78, kann in einem möglichen Ansatz verwendet ein Funkfrequenzidentifikation(RFID)-Sensorsystem werden. Wie im Stand der Technik bekannt ist, umfassen typische RFID-Sensoren, die für den Innenbereich geeignet sind, drahtlose RFID-Tags und Antennen. Wenn sie mit dem Griffunterstützungsgerät 10 der 1 verwendet werden, können die Haltungssensoren 88 als diese RFID-Tags ausgebildet sein, wobei die erforderlichen Lageinformationen zu oder von den RFID-Tags durch feste Antennen übertragen werden, z. B. eine pro Arbeitszelle, um dadurch die Steuerung 50 über die aktuelle Position des Geräts 10 zu alarmieren. Wenn als alternatives globales Positionierungssystem(GPS)-Gerät konfiguriert, kann der Lagesensor 78 als GPS-Empfänger ausgebildet werden, der mit einem Navigationssatelliten (nicht gezeigt) kommuniziert, um die geospatialen Koordinaten eines Bedieners zu bestimmen, der da Griffunterstützungsgerät 10 trägt. Die Verwendung von GPS-Empfängern in einer Innenanlage kann jedoch, aufgrund des Vorhandenseins eines Dachs und Wänden, die die GPS-Signale stören können, nicht optimal sein. Wie oben erwähnt, kann die Funktion des Lagesensors 78 durch einige oder alle der Haltungssensoren 88 bereitgestellt werden, zum Beispiel durch die Ableitung der Lage des Handschuhs 12 von den Haltungssensoren 88, wie anhand von Änderungen in den Werten der Haltungssignale (Pfeil A₁₀).
Im Allgemeinen aktiviert eine auf einen Gegenstand in der Reichweite der Bedienungsperson ausgeübte Griffkraft den Lastsensor(en) 28. Die Phalange-Ringe 26 wiederum sind mit den Sehnen 20 verbunden, die durch die Phalange-Phalange-Ringe 26 laufen, wobei zumindest einige der Phalange-Ringe 26 als Führungen für die Sehnen 20 wirken. Zwei Arten von Phalange-Ringe 26 können hier bereitgestellt werden: die Phalange-Ringe, die am distalen Ende (Pfeil D) jedes Fingerabschnitts 15 und Daumenabschnitts 14 angeordnet sind und die jeweiligen medialen (Pfeil Md) und proximalen (Pfeil Pr) Phalange-Ringe 26. In einigen Ausführungsformen können die Sehnen 20 an den distalen (Pfeil D) Phalange-Ringen 26 enden, während die medialen (Pfeil Md) und proximalen (Pfeil Pr) Phalange-Ringe 26 in erster Linie verwendet werden, um die Sehnen 20 zu führen oder zu leiten und die Bedienerfinger zu unterstützen. Es können jedoch andere Konfigurationen innerhalb des beabsichtigten Erfindungsumfangs in Betracht gezogen werden.
Die Lastsensoren 28 können positioniert und konfiguriert werden, um nur die Griffkraft, die von der Bedienungsperson auf einen Gegenstand angewendet wird, zu erfassen. In dieser Ausführungsform kann der Lastsensor(en) 28 auf einer Innenfläche des distalen Phalange-Rings 26 (Pfeil D) positioniert werden. Andere Designs können auch verwendet werden, ohne vom beabsichtigten Umfang des in 4 gezeigten und unten beschriebenen Steuerverfahrens 100 abzuweichen.
Wenn einen Gegenstand von einem Bediener ergriffen wird, wird die tatsächliche Griffkraft oder der durch den Bediener auf einen Gegenstand angewendete Druck durch den Lastsensor(en) 28 gemessen und als die Kraftrückkopplungssignale (Pfeil 24) an die Steuerung 50 weitergeleitet, die an/in dem Ärmel 18 des Griffunterstützungsgeräts 10 getragen werden oder sich außerhalb des Geräts 10 befinden und drahtlos gesteuert werden kann. Jeder der Lastsensoren 28 kann als ein Druckwandler oder eine andere geeignete Last- oder Kontaktzelle konfiguriert werden, die den Betrag der Kraft zwischen dem Lastsensor 28 und einem durch die Bedienungsperson ergriffenen Gegenstand genau misst. Zusätzlich werden ein Lagesignal (Pfeil L₁₀) und ein Haltungssignal (A₁₀) von der Steuerung 50 vom jeweiligen Lagesensor 78 und Haltungssensor(en) 88 empfangen und verarbeitet.
In Bezug auf die Sehnen 20, kann jede der Sehnen 20 optional als geflochtener Polymer ausgebildet sein, beispielsweise Fluorkohlenstoff, um die Abnutzungslebensdauer jeder Sehne 20 zu erhöhen. Jedoch können auch andere Materialien und/oder Designs verwendet werden, ohne vom beabsichtigten Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Sehnen 20 können durch einen optionale Sehnen-Konzentrator 21 passieren, der sich auf oder in der Nähe der Basis der Handfläche oder dem Handgelenksbereich des Bedieners befindet. Die Sehnen 20 verlaufen durch die Leitung 30 für zumindest einen Teil der Längen der Sehnen 20 und frei zwischen dem Sehnen-Konzentrator 21 und den Phalange-Ringen 26. Diese Anordnung kann helfen, die Griffunterstützungsbewegung auf den Bereich auf der Hand des Bedieners von den Fingerspitzen zur Basis der Handfläche des Bedieners zu isolieren, das heißt, die Wirkung einer zunehmenden Zugkraft auf den Bereich zwischen dem Sehnen-Konzentrator 21 und den Phalange-Ringen 26 zu isolieren. Von der Fingerseite des Sehnen-Konzentrators 21 zu den distalen Phalange-Ringen 26, können die Sehnen 20 in Kanälen 35 enthalten sein, die in dem Material des Handschuhs 12 eingebettet oder enthalten sind.
Wie gestrichelt dargestellt, können mehrere Aktuatoranordnungen 32, zum Beispiel motorisierte Kugelschraubengeräte, in einer Anordnung innerhalb der TDS 16 konfiguriert werden. Jede Aktuatoranordnung 32 wirkt auf einen Abschnitt einer entsprechenden flexiblen Sehne 20. Obwohl nicht gezeigt aus veranschaulichender Vereinfachung, kann eine Sehne 20 sich durch eine Mutter in einer gegebenen der Aktuatoranordnungen 32 schlingen, sodass die Sehne 20 frei gleiten kann, mit den Enden der Sehnen 20 befestigt, beispielsweise an unterschiedlichen Fingerabschnitten 15. In einem solchen Design, wenn ein Fingerabschnitt 15 greift oder in Kontakt mit einem Gegenstand kommt, wird die Sehne 20 durch die Mutter gleiten, sodass der andere Fingerabschnitt 15 mit dem Greifen oder Schließen fortfahren kann. Danach kann die Aktuatoranordnung 32 eine Griffkraft auf beide Fingerabschnitte 15 anwenden. Andere sehnengetriebene Designs können in Betracht gezogen werden, sowie Antriebssysteme, die keine Sehnen verwenden, ohne vom beabsichtigten Umfang abzuweichen. Wenn nur eine TDS 16 verwendet wird, kann der Sehnen-Konzentrator 21 verwendet werden, um die flexiblen Sehnen 20, die von einem Daumenabschnitt 14 und jedem Fingerabschnitt 15 zu einer einzigen Aktuator-Sehne führen, das heißt die flexible Sehne, die mit durchgezogenen Linien in 1 gezeigt wird, zu verbinden. In diesem Fall stellt der Sehnen-Konzentrator 21 eine Fläche für die mehreren flexiblen Sehnen 20 bereit, um mit einer einzigen Sehne verbunden zu werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1, kann die Aktuatoranordnung 32 einen Servomotor 34 und eine Antriebsanordnung 36 umfassen, beispielsweise ein Kugelumlaufspindel-Linearaktuatoranordnung nach einer möglichen Ausführungsform. Der Betrieb des TDS 16 wird über die Steuerung 50 bereitgestellt, die jede erforderliche Leistung aus einer Energieversorgung (E) 40 zieht. Die Energieversorgung 40 kann als Miniaturbatteriesatz, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle bzw. -Zellen oder ein anderer relativ leichter oder massearmer Energiespeicher, konfiguriert werden. Eine optionale Ärmel-Anzeige 42 kann mit dem Ärmel 18 verbunden werden und mit der Steuerung 50 in Kommunikation angeordnet werden, um einen von der Steuerung ausgewählten Steuermodus anzuzeigen. Die Ärmel-Anzeige 42 kann ein kleines, dem Bediener zugängliches Bedienfeld, Touchpad oder ein dem Bediener zugänglicher Touchscreen sein, das bzw. der es einem Bediener ermöglicht, einen bestimmten Betriebsmodus oder eine andere Nachricht anzuzeigen.
Die Steuerung 50 kann eine oder mehrere integrierte Schaltung(en) umfassen, die durch verschiedene elektronische Geräte, wie beispielsweise Spannungsregler, Kondensatoren, Treiber, Timing-Kristalle, Kommunikationsschnittstellen usw., erhöht werden können. Die Steuerung 50 kann ein Mikrocontroller mit einem Prozessor und Speicher sein, beispielsweise optische oder magnetische Lesespeicher (ROM), sowie ausreichenden Mengen an Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder elektrisch programmierbaren Festspeichern (EPROM), Eingabe/Ausgabe(I/O)-Schaltungen, Signalaufbereitung und Elektronik-Puffern und dergleichen. Die Ausgangssignale (Pfeil 13) können zu einem optionalen statischen oder mobilen Anzeigebildschirm 45 (siehe 2) übertragen werden, um detaillierte aufgabenbezogene Informationen an den Bediener bei der Durchführung einer bestimmten Arbeitsaufgabe zu kommunizieren.
Bezugnehmend auf 2, wird eine exemplarische Arbeitsumgebung 60 schematisch gezeigt mit drei unterschiedlichen Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_C, die durch Grenzen 19, 190, 290 und 590 definiert werden. Wie es typisch für Fertigungsanlagenlayouts ist, können die Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_C benachbart einem Gang 21 angeordnet werden, d. h. einem abgegrenzten Korridor eines Gangs entlang dem ein Bediener 11 sich frei bewegen kann. Die Arbeitszelle WC_A kann von der Arbeitszelle WC_B durch eine innere Grenze 390 getrennt werden. Ähnlich kann die Arbeitszelle WC_B kann von der Arbeitszelle WC_C durch eine innere Grenze 490 getrennt werden.
Die Grenzen 19, 190, 290, 390, 490 und 590 können real oder imaginär sein. Während zum Beispiel Wände oder andere feste physische Barrieren verwendet werden können, um die Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_A voneinander und/oder vom Gang 21 zu trennen, können die Grenzen 19, 190, 290, 390, 490 und 590 einfach definierte imaginäre Umfänge der Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_A bedeuten. In jedem Fall können die Koordinaten jeder der Grenzen 19, 190, 290, 390, 490 und 590 in den Speicher M der Steuerung 50 der 1 programmiert werden und sind damit der Steuerung 50 bekannt.
Wenn der Bediener 11, der das Griffunterstützungsgerät 10 trägt, sich innerhalb der Arbeitsumgebung 60 von 2 bewegt, wird die Steuerung 50 bezüglich der Lage und Haltung des Bedieners 11 in erster Linie über den Betrieb des Lagesensors 78 der 1 kontinuierlich aktualisiert. Daher kann, während der Bediener 11 entlang des Gangs 21 unterwegs ist oder sonst nicht in einer der Arbeitszellen WC_A, WC_B oder WC_C ist, die Steuerung 50 das Griffunterstützungsgerät 10 in einem ausgeschalteten oder Standby-Zustand halten. In einer solchen Ausführungsform schaltet das Griffunterstützungsgerät 10 automatisch ab, wenn der Bediener 11 eine Arbeitszelle WC_A, WC_B oder WC_C verlässt und nicht in eine andere benachbarte Arbeitszelle eintritt. Während er in einer Arbeitszelle WC_A, WC_B oder WC_C ist, kann der Bediener 11 optional die Deaktivierung des Griffunterstützungsgeräts 10 über eine vorbestimmte Geste, wie unten unter Bezugnahme auf 3 angegeben, anfordern.
Um die oben erwähnte Funktionalität zu aktivieren, kann die Steuerung 50 mit den geographischen Koordinaten der verschiedenen Arbeitszellen in der Arbeitsumgebung programmiert werden. So kann die Steuerung 50 die empfangenen Lagesignale vom Lagesensor 78 von 1 mit vorbestimmten Koordinaten, die die oben erwähnten Grenzlinien 190, 290 abgrenzen, vergleichen. Auf diese Weise ist die Steuerung 50 in der Lage, die physische Lage und Richtung des Bedieners 11 relativ zur Arbeitsumgebung 60 zu bestimmen. Die Steuerung des Geräts 10 erfolgt in anderer Weise, sobald die Bedienungsperson 11 an einer gegebenen Arbeitszelle eintrifft.
In Bezug auf die optionalen Anzeigebildschirme 45 können diese Geräte statische Anzeigebildschirme, wie beispielsweise Videomonitore, in drahtloser Kommunikation mit der Steuerung 50 von 1, sein. Da die Größe des Ärmels 18 begrenzt ist, kann ein vergleichsweise großer Bildschirm 45 in jeder Arbeitszelle WC_A, WC_B und WC_C angeordnet sein, oder er kann durch den Bediener 11, zum Beispiel als ein Smartphone oder Brille, getragen werden, sodass der Bediener 11 über Test, Ton, Video und dergleichen über Informationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Aufgabe alarmiert wird. Wenn die Steuerung 50 eine vorbestimmte Aufgabe für eine gegebene Arbeitszelle WC_A, WC_B oder WC_C wählt, kann der Anzeigebildschirm 45 für die jeweilige Arbeitszelle beispielsweise Informationen, wie beispielsweise einen Bauzeitplan, Sequenzen oder Anweisungen in Antwort auf den Empfang des Ausgabesignals (Pfeil 13) der Steuerung 50, darstellen.
Bezugnehmend auf 3 veranschaulicht ein Logik-Flussdiagramm 80 die Lage- und Haltungserfassungs-Funktionalität der Steuerung 50 von 1. Eine repräsentative Tabelle 83 von möglichen Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_C wird in den Speicher (M) der in 1 gezeigten Steuerung 50 programmiert, wobei die drei Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_C für die Übereinstimmung mit der nicht einschränkenden Ausführungsform von 2 gezeigt werden. Für ein gegebenes Griffunterstützungsgerät 10 kann die Tabelle 83 alle möglichen Arbeitszellen in einer gegebenen Arbeitsumgebung 60 oder nur eine Teilmenge dieser Arbeitszellen umfassen, sodass das Griffunterstützungsgerät 10 nur in bestimmten Bereichen arbeiten wird. Lagesignale (Pfeil L₁₀) vom optionalen Lagesensor 78, wie in 1 gezeigt, können in einigen Ausführungsformen an die Steuerung 50 übertragen werden, und wenn die Bedienperson 11 in eine gegebene Arbeitszelle eintritt, beispielsweise Arbeitszelle WC_A, wird eine entsprechende Arbeitszellen-Tabelle 183 durch die Steuerung 50 abgerufen, wobei die Arbeitszellen-Tabelle 183 eine kalibrierte Liste von Arbeitsaufgaben 93, die für die jeweilige Arbeitszelle zugelassen sind, umfasst. Wenn der Lagesensor 78 nicht verwendet wird, kann die Lage über die Haltungssensoren 88 abgeleitet werden, wie oben erwähnt.
Die kalibrierte Liste von Arbeitsaufgaben 93 umfasst exemplarische Arbeitsaufgaben WT₁, WT₂, WT₃ und WT₄ wie gezeigt. Zum Beispiel kann der Bediener 11 aus 2 für eine gegebene Arbeitszelle WC_A als Arbeitsaufgabe WT₁ ein Fahrzeugrad erfassen und anheben, das Rad auf einer Nabe eines Fahrzeugs als Arbeitsaufgabe WT₂ platzieren, das positionierte Rad über die Platzierung von Muttern als Arbeitsaufgabe WT₃ befestigen und die Muttern über einen Drehmomentschlüssel als Arbeitsaufgabe WT₄ befestigen dürfen. Jede Arbeitsaufgabe kann einem anderen Satz von Griffunterstützungsparametern entsprechen, z. B. unterschiedlichen Zugkräften (F_A), die auf verschiedenen Fingerabschnitte 15 und/oder den Daumen 14 wirken, was wiederum mit jedem Bediener 11, der das Griffunterstützungsgerät 10 trägt, variieren kann. Für die exemplarische Arbeitsaufgabe WT₁ kann beispielsweise eine maximale Menge an Unterstützungskraft an allen Fingerabschnitten 15 und dem Daumenabschnitt 14 bereitgestellt werden, während nur der Daumenabschnitt 14 und ein Fingerabschnitt 15 für Arbeitsaufgaben WT₃ und WT₄ aktiviert werden können.
Um schnell zwischen all den möglichen Arbeitsaufgaben in der exemplarischen Arbeitszelle WC_A zu unterscheiden, empfängt und verarbeitet die Steueranordnung 50 Signale (Pfeil A₁₀) vom Haltungssensor(en) 88 von 1. Exemplarische Signale umfassen Beschleunigung von einer Handfläche des Griffunterstützungsgeräts 10 und/oder Nicken, Gieren und Rollen der verschiedenen Abschnitte des Handschuhs 12. In anderen Worten erfasst die Steuerung 50 eine Bewegung des Bedieners 11 aus 2 und wählt automatisch einen Steuermodus für eine zugeordnete Arbeitsaufgabe 193 basierend auf der erfassten Geste, dies von der kalibrierten Liste mit Arbeitsaufgaben 93. Diese Fähigkeit erlaubt es auch der Steuerung 50, mit einer vorbestimmten Ein-/Aus-Geste programmiert zu werden, beispielsweise ein vorbestimmtes Winken, anstatt das der Bediener 11 physisch einen Schalter oder einen Ein-/Aus-Knopf aktivieren muss.
Gegebenenfalls kann die Steuerung 50 mit einem Kalibrierungsmodus programmiert werden. Dieser Modus kann wünschenswert sein, da jedes Griffunterstützungsgerät 10 von verschiedenen Bediener 11 zu unterschiedlichen Zeiten getragen werden kann, und da jeder Bediener 11 einzigartige Griff-Eigenschaften im Vergleich zu anderen Bedienern 11 aufweisen kann. Somit kann ein one-size-fits-all-Design nicht optimal sein. In diesem Kalibrierungsmodus kann der Bediener 11 aus 2 aufgefordert werden, sich durch eine Serie oder Reihe von vorgegebenen Gesten zu bewegen und/oder vorgegebene Arbeitsaufgaben durchzuführen, während die Steuerung 50 die Tendenzen des Bedieners lernt. Auf diese Weise kann Handschuh Varianz zwischen verschiedenen Bedienern 11 minimiert werden.
Bezugnehmend auf 4 beginnt eine Ausführungsform des Verfahrens 100 zum Steuern des Griffunterstützungsgeräts 10 von 1 mit dem Schritt S102, worin der Bediener 11 das Griffunterstützungsgerät 10 anlegt und dann beginnt sich durch den Arbeitsraum 60 zu bewegen, wie in 2 gezeigt. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S104.
Bei Schritt S104 bestimmt die Steueranordnung 50 als nächstes die Lage des Handschuhs 12 in der Arbeitsumgebung. Die Steuerung 50 kann zum Beispiel Lagesignale (Pfeil L₁₀) vom Lagesensor 78 aus 1 empfangen und verarbeiten oder kann die Lage über die Haltungssensoren 88, wie oben erwähnt und in der Technik bekannt, ableiten. Dieser Schritt ermöglicht es der Steueranordnung 50 die Lage des Bedieners 11, der den Handschuh 12 trägt, in der Arbeitsumgebung 60 zu bestimmen. Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt S106 fort, während die Lage weiter von der Steuerung 50 gelesen und verfolgt wird.
Schritt S106 umfasst das Bestimmen, wiederum über die Steuerung 50, ob der Bediener 11 eine vorgegebene Arbeitszelle, z. B. WC_A, WC_B oder WC_C betreten hat. Die Steuerung 50 kann dann beispielsweise die gegenwärtigen Koordinaten des Bedieners 11 mit vorbestimmten Koordinaten vergleichen, die die Umfange der verschiedenen Arbeitszellen WC_A, WC_B und WC_C abgrenzen, um zu bestimmen, ob der Bediener 11 eine der Arbeitszellen WC_A, WC_B oder WC_C betreten hat. Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt S108 fort, wenn der Bediener 11 eine der Arbeitszellen WC_A, WC_B oder WC_C betreten hat. Andernfalls wird der Schritt S106 wiederholt, und das Griffunterstützungsgerät 10 bleibt ausgeschaltet oder in einem Standard-Standby-Modus.
Schritt S108 umfasst das Identifizieren einer Arbeitsaufgabe aus einer Liste der zulässigen Arbeitsaufgaben für die erkannte Lage von Schritt S106 unter Verwendung der bestimmten Lage und Haltung.
Als Teil von Schritt S108 extrahiert die Steuerung 50 die kalibrierte Liste von Arbeitsaufgaben 93, die in 3 als exemplarische Arbeitsaufgaben WT₁, WT₂, WT₃ und WT₄ gezeigt wird. Die Fertigstellung von Schritt S108 kann verhindern, dass das Griffunterstützungsgerät 10 bei anderen Arbeitsaufgabe, als denen von der kalibrierten Liste von Arbeitsaufgaben 93, hilft. Als solche wird das Griffunterstützungsgerät 10 in Schritt S108 nur für eine lokalisierte Gruppe von Arbeitsaufgaben aktiviert, die der Arbeit, die in der vorliegenden Arbeitszelle durchgeführt werden soll, entsprechen. Die Steuerung 50 liest auch die Haltungssignale (Pfeil A₁₀) von der Haltungssensoren 88 von 1 und fährt mit Schritt S110 fort.
Als Teil von Schritt S108 bestimmt die Steuerung 50, ob die empfangenen Haltungssignale (Pfeil A₁₀) einer der vorgegebenen Arbeitsaufgaben entsprechen, die für die momentane Arbeitszelle erlaubt sind, zum Beispiel Arbeitsaufgaben WT₁, WT₂, WT₃ und WT₄ für die exemplarische Arbeitszelle WC_A. Wenn ja, extrahiert die Steuerung 50 Anweisungen aus ihrem Speicher (M) für die Unterstützung der erfassten Aufgabe und fährt mit Schritt S112 fort. Andernfalls wird der Schritt S110 wiederholt. Optional kann eine Warnung oder Fehlermeldung über den Anzeigebildschirm 42 der 1 angezeigt werden, wenn die Gesten des Bedieners nicht einer der autorisierten Arbeitsaufgaben für die vorliegende Arbeitszelle entsprechen.
Bei Schritt S112 empfängt die Steuerung 50 gemessene tatsächliche Griffkräfte von den Lastsensoren 28 von 1 als Kraftrückkopplungssignale (Pfeil 24) und berechnet eine erforderliche Griffunterstützungskraft, die benötigt wird, den Bediener 11 bei der Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe zu unterstützen. Die Steuerung 50 weist dann die Anwendung der erforderlichen Griffunterstützungskraft an den Handschuh 12 für die vorliegende autorisierte Arbeitsaufgabe an, beispielsweise durch Anweisung der Anwendung einer Zugkraft auf den Daumenabschnitt 14 und einen Fingerabschnitt 15 von 1 über 20 Sehnen, beim manuellen Festziehen einer Radmutter, oder unterstützt alle Fingerabschnitte 15 und den Daumenabschnitt 14, beim Heben eines schweren Gegenstands. Während dieser Prozess fortfährt, fährt das Verfahren 100 dann mit Schritt S114 fort.
Schritt S114 umfasst das Erfassen einer Standardgeste des Bedieners 11, die einen Wunsch signalisiert das Griffunterstützungsgerät 10 von 1 vorübergehend zu deaktivieren. Die Steuerung 50 kann beispielsweise mit einer Standard-Geste, wie beispielsweise einem Hin- und Herwinken des Handschuhs 12 in einer festgelegten Bewegung, programmiert werden. Das Verfahren 100 fährt mit Schritt S116 fort, wenn diese Geste erfasst wird. Die Schritte S112 und S114 fahren sonst in einer Schleife fort, bis sich der Bediener 11 zu einer anderen Arbeitsaufgabe bewegt oder die Arbeitszelle verlässt, an welchem Punkt das Verfahren 100 erneut bei Schritt S102 beginnt.
Durch die Verwendung der oben beschriebenen Vorgehensweise wird der Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass herkömmliche Bediener-intensive Griffunterstützungs-Steuerungen durch die Verwendung von auf Sensordaten basierender dynamischer Modusauswahl optimiert werden können. Positionsinformationen können verwendet werden, um die Lage und Ausrichtung eines Bedieners zu bestimmen, während Inertial- und Gelenkwinkel-/Positionssensoren Haltungsdaten bereitstellen können, das heißt Nicken, Rollen, Gieren, usw. Gemeinsam werden die Sensordaten mit minimaler Bedienerstörung verarbeitet, um dadurch die Effizienz des Bedieners zu erhöhen.
Zusätzlich wird die Anzahl der möglichen Steuermodi erhöht relativ zu manuell ausgewählten/GUI-basierten Geräten, die zu einem großen Teil aufgrund des begrenzten Raums auf dem Ärmel 18 von 1 und der Notwendigkeit für einen Bediener, durch Listen zu scrollen, während er das Griffunterstützungsgerät 10 trägt, begrenzt sind, zusammen mit der Anforderung, dass der Bediener 11 immer die richtige Modusauswahl von diesen angezeigten Modi machen wird.

Claims

System, das Folgendes umfasst: Handschuh (12); Vielzahl von Sensoren (28, 78, 88), die in Bezug auf den Handschuh (12) positioniert sind, einschließlich Lastsensoren (28), die konfiguriert sind, eine von dem Bediener (11), der den Handschuh (12) trägt, auf einen Gegenstand angewendete tatsächliche Griffkraft, zu messen, und Haltungssensoren (88), die konfiguriert sind, eine Haltung des Handschuhs (12) zu bestimmen; Aktuatoranordnung (32), die betreibbar ist, über den Handschuh (12) eine Griffunterstützungskraft bereitzustellen; und Steuerung (50), die mit einer respektiven Lage für jede einer Vielzahl von Arbeitszellen in der Arbeitsumgebung und auch mit einem Set von zulässigen Arbeitsaufgaben für jede der Arbeitszellen programmiert ist, worin die Steuerung (50) weiterhin programmiert ist: um die Lage des Handschuhs (12) in der Arbeitsumgebung zu bestimmen; um die Haltung des Handschuhs (12) in der erfassten Lage durch Verarbeiten der Haltungssignale (88) von den Haltungssensoren zu bestimmen; um eine Arbeitsaufgabe aus einer Liste der zulässigen Arbeitsaufgaben für die erfasste Lage unter Verwendung der erfassten Lage und Haltung zu wählen; um eine erforderliche Griffunterstützungskraft unter Verwendung der tatsächlichen Griffkraft von den Lastsensoren (28) zu berechnen; und um eine Anwendung der erforderlichen Griffunterstützungskraft auf den Gegenstand über den Handschuh (12) unter Verwendung der Aktuatoranordnung (32) anzuweisen, um dadurch den Bediener (11) bei der Durchführung der identifizierten Arbeitsaufgabe zu unterstützen.
System nach Anspruch 1, ferner flexible mit dem Handschuh (12) verbundene Sehnen (20) umfassend, worin die Aktuatoranordnung (32) konfiguriert ist, die erforderliche Griffunterstützungskraft durch Anwendung einer Zugkraft auf die flexiblen Sehnen (20) anzuwenden.
System nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Sensoren (28, 78, 88) einen Lagesensor (78) umfasst, der konfiguriert ist, die Lage des Handschuhs (12) in der Arbeitsumgebung zu bestimmen.
System nach Anspruch 3, worin der Lagesensor (78) ein globales Positionierungssystem (GPS-Sensor) ist.
System nach Anspruch 3, worin der Lagesensor (78) ein Radio-Frequenz-Identifikations(RFID)-Sensor ist.
System nach Anspruch 1, worin die Haltungssensoren (88) mindestens einen Beschleunigungsmesser umfassen.
System nach Anspruch 1, worin die Haltungssensoren (88) mindestens einen Gelenkwinkelsensor umfassen.
System nach Anspruch 1, das weiterhin einen Anzeigebildschirm (45) in Kommunikation mit der Steuerung (50) umfasst, worin die Steuerung (50) programmiert ist, Informationen bezüglich der identifizierten Arbeitsaufgabe über den Anzeigebildschirm (45) zu kommunizieren.
System nach Anspruch 1, worin die Steuerung (50) programmiert ist, eine vorbestimmte Geste des Handschuhs (12) zu erfassen und vorübergehend die angewiesene Anwendung der erforderlichen Griffunterstützungskraft in Reaktion auf die erfasste vorbestimmte Geste einzustellen.