DE102016223575A1 - Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person - Google Patents

Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person Download PDF

Info

Publication number
DE102016223575A1
DE102016223575A1 DE102016223575.3A DE102016223575A DE102016223575A1 DE 102016223575 A1 DE102016223575 A1 DE 102016223575A1 DE 102016223575 A DE102016223575 A DE 102016223575A DE 102016223575 A1 DE102016223575 A1 DE 102016223575A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
person
movement
frame
cable
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016223575.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Gert Fensel
Uwe Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Physiomed Elektromedizin AG
Original Assignee
Physiomed Elektromedizin AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Physiomed Elektromedizin AG filed Critical Physiomed Elektromedizin AG
Priority to DE102016223575.3A priority Critical patent/DE102016223575A1/en
Publication of DE102016223575A1 publication Critical patent/DE102016223575A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224Measuring muscular strength
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/09Rehabilitation or training
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/70Means for positioning the patient in relation to the detecting, measuring or recording means
    • A61B5/702Posture restraints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B2071/0647Visualisation of executed movements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50Force related parameters
    • A63B2220/51Force
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50Force related parameters
    • A63B2220/54Torque
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80Special sensors, transducers or devices therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803Motion sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/806Video cameras
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/20Movements or behaviour, e.g. gesture recognition
    • G06V40/23Recognition of whole body movements, e.g. for sport training
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/30ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to physical therapies or activities, e.g. physiotherapy, acupressure or exercising

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

Das Gerät (1) ist zur Erfassung und Führung einer von einer Person (2) durchzuführenden Bewegung bestimmt. Es hat ein Gestell (3) mit einem unteren und einem oberen Gestellrahmen (4, 5), eine an der Person (2) anzubringende Adaptereinheit (9), eine Antriebs- und Überwachungseinheit (37), und neun Seile (13 - 21), von denen jedes jeweils mindestens zwischen der Adaptereinheit (9) einerseits und dem unteren Gestellrahmen (4) oder dem oberen Gestellrahmen (5) andererseits verläuft, und von denen jedes eine Seilverbindung mit einer einstellbaren Verbindungslänge bildet. Die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) ist dazu ausgelegt, als Maß für eine von der Person (2) durchgeführte tatsächliche Bewegung die tatsächlichen Verbindungslängen aller Seilverbindungen sowie in jedem der Seile vorliegende tatsächliche Seilkräfte zu erfassen, die so erfasste tatsächliche Bewegung mit einer gewünschten Bewegung zu vergleichen, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Verbindungslängen der Seilverbindungen und die Seilkräfte nachzustellen.The device (1) is intended for detecting and guiding a movement to be performed by a person (2). It has a frame (3) with a lower and an upper frame frame (4, 5), an adapter unit (9) to be attached to the person (2), a drive and monitoring unit (37), and nine cables (13-21). each of which extends at least between the adapter unit (9) on the one hand and the lower frame frame (4) or the upper frame frame (5) on the other hand, and each of which forms a cable connection with an adjustable connection length. The drive and monitoring unit (37) is designed to measure, as a measure of an actual movement performed by the person (2), the actual connection lengths of all cable connections and actual cable forces present in each of the cables, the actual movement thus detected with a desired movement and, depending on this comparison, adjust the connection lengths of the cable connections and the cable forces.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erfassung und Führung einer von einer Person durchzuführenden Bewegung.The invention relates to a device for detecting and guiding a movement to be performed by a person.

Die Bewegung, die von der Person durchzuführen ist, kann dabei z.B. zum sportlichen Training oder auch zur medizinisch-therapeutischen Behandlung dieser Person dienen. Bei der Person kann es sich also insbesondere um einen Sportler, um einen Probanden oder um einen Patienten handeln.The movement to be performed by the person may be e.g. to serve for athletic training or for the medical therapeutic treatment of this person. The person may therefore be in particular an athlete, a subject or a patient.

Geräte zur Unterstützung, teils auch inklusive der Erfassung und Überwachung, von Bewegungen sind bereits in vielen unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Geräte werden nicht nur, aber insbesondere in Fitness-Studios und in physiotherapeutischen Einrichtungen verwendet.Devices for supporting, partly including the detection and monitoring, of movements are already known in many different configurations. Such devices are used not only but especially in gyms and in physiotherapy facilities.

In der DE 198 40 800 C1 ist beispielsweise ein Gerät zur Erfassung der Krafttätigkeit einzelner Muskelgruppen offenbart. Es hat mehrere an einem Gestell angeordnete höhenverstellbare Andrückelemente, die jeweils mit einer Kraftmesseinheit in Wirkverbindung stehen. Die jeweilige Kraftmesseinheit misst die auf die Andrückelemente ausgeübte Kraft. Bei diesem Gerät handelt es sich um ein reines Diagnose-System zur Bestimmung der isometrischen Kraft.In the DE 198 40 800 C1 For example, a device for detecting the power of individual muscle groups is disclosed. It has a plurality of height-adjustable pressing elements arranged on a frame, each of which is in operative connection with a force measuring unit. The respective force measuring unit measures the force exerted on the pressing elements. This device is a pure diagnostic system for determining isometric force.

Weiterhin wird in der US 5,474,086 ein Gerät zur Kontrolle der Bewegung bzw. der Kraftaufwendung der Lendenwirbelsäule eines Patienten beschrieben. Es sind ein aufrecht stehendes Gestell und ein Boden mit einer rotierbaren Bodenplatte vorgesehen. Ein Patient ist relativ fest und mit eingeschränkter Bewegungsfreiheit in dem Gerät fixiert. Die Kraftmesseinrichtungen sind an ein Computerkontrollsystem angeschlossen, dessen Programm ausgelegt ist, um die Beweglichkeit des Patienten beispielsweise unter isokinetischen und isometrischen Bedingungen zu testen.Furthermore, in the US 5,474,086 a device for controlling the movement or the force application of the lumbar spine of a patient described. There are provided an upright frame and a bottom with a rotatable bottom plate. A patient is relatively fixed and with limited freedom of movement fixed in the device. The force measuring devices are connected to a computer control system whose program is designed to test the mobility of the patient, for example, under isokinetic and isometric conditions.

Die DE 10 2004 054 051 A1 offenbart ein Gerät zum Trainieren von Bewegungsabläufen und Gleichgewicht bei Kurvenlagen, wie sie beispielsweise beim Skilaufen auftreten. Das Trainingsgerät umfasst eine Bodenplatte mit Hauptverstrebungen und Halteelementen. Ein auf der Bodenplatte stehender Trainierender trägt einen Körpergurt, der in vier Richtungen z.B. mittels Gummizügen mit den Halteelementen verspannt ist. Eine Diagnose oder eine Verlaufskontrolle der Bewegungen des Trainierenden gestattet dieses Trainingsgerät nicht.The DE 10 2004 054 051 A1 discloses a device for training movements and balance in cornering, such as occur when skiing. The exercise device comprises a bottom plate with main braces and holding elements. A standing on the bottom plate trainees wearing a body belt, which is braced in four directions, for example by means of rubber bands with the holding elements. A diagnosis or follow-up of the exerciser's movements does not allow this exerciser.

In der DE 10 2005 051 674 A1 wird ein Gerät zum Muskeltraining beschrieben, bei dem eine Gegenkraft nicht über Gewichte bereit gestellt wird, sondern über einen Elektromotor, der eine entgegen der vom Trainierenden über die Extremitäten aufgebrachten Leistung gerichtete Gegenleistung aufbringt. Das Trainingsgerät hat einen Gestellrahmen sowie eine mit einem Ausgang eines Elektromotors verbundene Seilzuganordnung mit zwei Griffen. Mit dem Trainingsgerät sind weitgehend freie Bewegungen der Extremitäten möglich. Nicht vorgesehen sind dagegen auch bei diesem Gerät eine Diagnose oder eine Verlaufskontrolle der Bewegungen des Trainierenden.In the DE 10 2005 051 674 A1 a device for muscle training is described, in which a counterforce is not provided by weights, but by an electric motor, which applies a contrary to the applied by the exerciser on the extremities power directed consideration. The training device has a frame frame and a cable assembly connected to an output of an electric motor with two handles. With the training device largely free movements of the extremities are possible. On the other hand, there is no provision for this device to diagnose or monitor the movements of the exerciser.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät der eingangs bezeichneten Art mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Eigenschaften anzugeben.The object of the invention is to provide a device of the type described above with improved over the prior art properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gerät entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Das erfindungsgemäße Gerät hat ein Gestell mit einem unteren und einem oberen Gestellrahmen, eine an der Person anzubringende Adaptereinheit, eine Antriebs- und Überwachungseinheit sowie neun Seile, von denen jedes jeweils mindestens zwischen der Adaptereinheit einerseits und dem unteren Gestellrahmen oder dem oberen Gestellrahmen andererseits verläuft, und von denen jedes eine Seilverbindung mit einer einstellbaren Verbindungslänge bildet. Die Antriebs- und Überwachungseinheit ist dabei dazu ausgelegt, als Maß für eine von der Person durchgeführte tatsächliche Bewegung die tatsächlichen Verbindungslängen aller Seilverbindungen sowie in jedem der Seile vorliegende tatsächliche Seilkräfte zu erfassen, die so erfasste tatsächliche Bewegung mit einer gewünschten Bewegung zu vergleichen, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Verbindungslängen der Seilverbindungen und die Seilkräfte nachzustellen.To solve this problem, a device according to the features of claim 1 is given. The device according to the invention has a frame with a lower and an upper frame frame, an adapter unit to be mounted on the person, a drive and monitoring unit and nine cables, each of which runs at least between the adapter unit on the one hand and the lower frame frame or the upper frame frame on the other hand, and each of which forms a cable connection with an adjustable connection length. The drive and monitoring unit is designed to measure the actual connection lengths of all cable connections as well as actual cable forces present in each of the cables as a measure of an actual movement performed by the person, to compare the thus detected actual movement with a desired movement, and in FIG Dependence on this comparison to adjust the connection lengths of the cable connections and the rope forces.

Es wurde erkannt, dass Seilverbindungen zwischen dem Gestellrahmen bzw. der insbesondere geregelten Antriebs- und Überwachungseinheit einerseits und der Person bzw. der an der Person angebrachten Adaptereinheit andererseits im Hinblick auf die Realisierung von freien Bewegungsabläufen erheblich besser geeignet sind als grundsätzlich ebenfalls denkbare mechanisch starre Verbindungen. Seilverbindungen behindern freie Bewegungsabläufe deutlich weniger als starre Verbindungen. Andererseits lassen sich über Seilverbindungen nur Zug(gegen)kräfte aufbringen und übertragen, nicht jedoch Druck(gegen)kräfte, die beim Arbeiten oder Trainieren mit dem Gerät ebenfalls auftreten können bzw. benötigt werden. Um auch Druck(gegen)kräfte in beliebiger Richtung „nachbilden“ zu können, hat das Gerät eine vergleichsweise hohe Zahl an Seilverbindungen, nämlich neun Stück. Insbesondere ist die Zahl der vorhandenen Seilverbindungen größer als die Anzahl der mechanischen Freiheitsgrade, von welchen es insgesamt sechs gibt, nämlich drei translatorische und drei rotatorische. Jede dieser Seilverbindungen ist insbesondere zwischen der Adaptereinheit und einem Seil- oder Einzelantrieb der Antriebs- und Überwachungseinheit gebildet.It has been recognized that cable connections between the frame frame or the particular controlled drive and monitoring unit on the one hand and the person or the adapter unit attached to the person on the other hand with respect to the realization of free movement significantly better suited than basically also conceivable mechanically rigid connections , Cable connections hinder free movement significantly less than rigid connections. On the other hand can be applied via cable connections only train (against) forces and transmitted, but not pressure (against) forces that can also occur when working or training with the device or are required. In order to be able to "imitate" pressure (counter) forces in any direction, the device has a comparatively high number of cable connections, namely nine. In particular, the number of existing cable connections is greater than the number of mechanical degrees of freedom, of which there are a total of six, namely three translational and three rotary. Each of these Cable connections are formed in particular between the adapter unit and a cable or individual drive of the drive and monitoring unit.

Mittels der Antriebs- und Überwachungseinheit sind vorzugsweise sowohl die insbesondere jeweils aktuell, d.h. zum jeweiligen Auswerte- oder Berechnungszeitpunkt, vorliegenden tatsächlichen Verbindungslängen und die in jeder der Seilverbindungen ebenfalls insbesondere jeweils aktuell vorliegenden tatsächlichen Seilkräfte erfassbar, als auch die einer gewünschten Bewegung entsprechenden Verbindungslängen jeder der Seilverbindungen individuell ermittelbar und ein- bzw. nachstellbar sowie für jede der Seilverbindungen eine der gewünschten Bewegung entsprechende Antriebsseilkraft ermittelbar und ein- bzw. nachstellbar. Diese durch die Antriebs- und Überwachungseinheit vorgenommenen Erfassungen, Ermittlungen und Einstellungen erfolgen insbesondere laufend während des gesamten Bewegungsvorgangs. Die zugehörigen Auswerte- und Berechnungsschritte wiederholen sich vorzugsweise zyklisch und beispielsweise im zeitlichen Abstand von höchstens 1ms. Vorzugsweise weist die Antriebs- und Überwachungseinheit eine Steuerungsuntereinheit, eine Regelungsuntereinheit und insbesondere neun an die Regelungsuntereinheit angeschlossene Einzelantriebe, z.B. in Form von Elektromotoren, auf.By means of the drive and monitoring unit are preferably both in particular each current, i. to the respective evaluation or calculation time, present actual connection lengths and the actual in each of the cable connections also in each case currently present actual cable forces detectable, as well as the desired movement corresponding connection lengths of each of the cable connections individually determinable and adjustable or adjustable and for each of the cable connections one the desired movement corresponding Antriebsseilkraft determined and switched on or adjustable. These detections, determinations and adjustments made by the drive and monitoring unit take place, in particular, continuously during the entire movement process. The associated evaluation and calculation steps are preferably repeated cyclically and, for example, at intervals of at most 1 ms. Preferably, the drive and monitoring unit comprises a control sub-unit, a control sub-unit and in particular nine individual drives connected to the control sub-unit, e.g. in the form of electric motors, on.

Vorteilhafterweise ermöglicht das Gerät, einen praktisch beliebigen dreidimensionalen Bewegungsablauf einer mit dem Gerät arbeitenden oder trainierenden Person zu erfassen und auch zu führen. Der Bewegungsablauf kann dabei praktisch ausschließlich entsprechend der Trainings- oder Therapieziele vorgegeben werden, ohne dass Begrenzungen durch das Gerät zu berücksichtigen sind. Bevorzugt hat das Gerät eine vorteilhafte mehrdimensionale (und insbesondere dreidimensionale), dynamische (und insbesondere isokinetische) Kraftleistung-Diagnostik. Die Anwendung erfolgt während der Bewegung. Insbesondere ist das Gerät ein isokinetisches Test- und Trainingsgerät. Es hat bezüglich der Diagnose (Erfassung) und der Führung von Bewegungsabläufen eine außergewöhnliche Flexibilität, die so bei bisherigen Geräten nicht gegeben ist. Das Gerät eignet sich insbesondere sehr gut zur Diagnose der dreidimensionalen Beweglichkeit einer beispielsweise durch Erkrankung oder Verletzung beeinträchtigten Person, aber zusätzlich auch zur Therapierung einer solchen Person, also zur Durchführung von Reha-Training mit vorzugsweise ebenfalls dreidimensionalen Bewegungsabläufen.Advantageously, the device makes it possible to detect and also guide virtually any three-dimensional movement sequence of a person working or training with the device. The sequence of movements can be specified practically exclusively according to the training or therapy goals, without limitations to be considered by the device. Preferably, the device has an advantageous multi-dimensional (and in particular three-dimensional), dynamic (and in particular isokinetic) power-output diagnostics. The application takes place during the movement. In particular, the device is an isokinetic test and training device. It has with respect to the diagnosis (capture) and the management of movements an extraordinary flexibility, which is not given in previous devices. The device is particularly well suited for the diagnosis of the three-dimensional mobility of a person affected for example by illness or injury, but in addition also for the therapy of such a person, that is to carry out rehab training with preferably likewise three-dimensional movement sequences.

Die gewünschte Bewegung ist insbesondere vorgebbar. Sie kann beispielsweise mittels einer Eingabeeinheit direkt in das Gerät eingegeben und in einem Bewegungs-Speicher hinterlegt werden. Alternativ kann sie aber auch mittels einer Datenverbindung in den Bewegungs-Speicher des Geräts eingelesen werden. Dementsprechend kann das Gerät also vorzugsweise mit einem Bewegungs-Speicher ausgestattet sein, in dem gewünschte Bewegungen bzw. gewünschte Bewegungsabläufe hinterlegt sind.The desired movement is specifiable in particular. It can for example be entered directly into the device by means of an input unit and stored in a motion memory. Alternatively, however, it can also be read into the motion memory of the device by means of a data connection. Accordingly, the device may thus preferably be equipped with a motion memory in which desired movements or desired movement sequences are stored.

Die neun Seile sind insbesondere über am unteren oder am oberen Gestellrahmen oder an beiden Gestellrahmen angebrachte Umlenkstellen geführt. Bevorzugt verbindet jedes der neun Seile die Adaptereinheit mit einer der insbesondere als Einzelantriebe ausgeführten Antriebskomponenten der Antriebs- und Überwachungseinheit. Insbesondere dadurch, dass die Seile nach oben oder unten zu dem betreffenden Gestellrahmen geführt sind, steht genügend freier Raum zur Verfügung, innerhalb dessen die Person die gewünschte weitgehend beliebige dreidimensionale Bewegung durchführen kann, ohne durch die Seilverläufe behindert zu werden. Vorzugsweise sind der untere und obere Gestellrahmen übereinander und um mehr als eine typische Körpergröße, insbesondere um mehr als 2,00 m und insbesondere um weniger als 3,00 m, vorzugsweise um einen Wert zwischen 2,20 m und 2,50 m, höchst bevorzugt um etwa 2,40 m, voneinander beabstandet angeordnet. Zischen dem unteren und dem oberen Gestellrahmen ist somit insbesondere ein freier Bewegungsraum vorhanden, innerhalb dessen die gewünschte Bewegung erfolgen kann.The nine cables are guided in particular via deflection points mounted on the lower or upper frame frame or on both frame frames. Each of the nine cables preferably connects the adapter unit with one of the drive components of the drive and monitoring unit, which are designed in particular as individual drives. In particular, the fact that the ropes are guided up or down to the frame frame in question, there is enough free space available, within which the person can perform the desired largely arbitrary three-dimensional movement, without being hindered by the cable courses. Preferably, the lower and upper frame frames are one above the other and more than a typical body size, in particular more than 2.00 m and in particular less than 3.00 m, preferably a value between 2.20 m and 2.50 m preferably about 2.40 m, spaced from each other. Hiss the lower and the upper frame frame is thus in particular a free movement space available within which the desired movement can take place.

Außerdem zeichnet sich das Gerät dadurch aus, dass die verwendeten Seilverbindungen im Fehlerfall mit einem niedrigeren Verletzungsrisiko einhergehen als starre Verbindungen. Hinzu kommt, dass sich eine mit dem Gerät arbeitende oder trainierende Person durch die Seilverbindungen weniger eingeengt oder eingesperrt fühlt, als dies bei Verwendung starrer Verbindungen der Fall wäre. Dadurch steigt die Akzeptanz des Geräts bei der anwendenden Person.In addition, the device is characterized by the fact that the cable connections used in case of failure associated with a lower risk of injury than rigid connections. In addition, a person working or exercising with the device feels less constrained or trapped by the cable connections than would be the case with the use of rigid connections. This increases the acceptance of the device with the user.

Insgesamt ist durch das Gerät vorteilhafterweise eine beliebige dreidimensionale tatsächliche Bewegung der Person erfassbar, und außerdem eine beliebige dreidimensionale gewünschte Bewegung der Person führbar.Overall, an arbitrary three-dimensional actual movement of the person is advantageously detectable by the device, and also any desired three-dimensional desired movement of the person can be guided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geräts ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the features of the dependent claims of claim 1.

Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der der obere Gestellrahmen eine größere Fläche, insbesondere eine um 10% bis 30% größere Fläche, umschließt als der untere Gestellrahmen. Dadurch ergibt sich für eine das Gerät benutzende Person im Bereich des Oberkörpers eine größere Bewegungsfreiheit. Grundsätzlich können die beiden Gestellrahmen aber auch gleich groß sein. Bei Bedarf können die am unteren und oberen Gestellrahmen jeweils vorhandenen und insbesondere normalerweise in Verlängerung einer jeweiligen Antriebswirkungslängsachse platzierten Umlenkstellen für die Seile in ihrer jeweiligen Position verändert werden, um auch bei hinsichtlich der Erfassung und/oder Führung besonders anspruchsvollen Bewegungen, wie z.B. einer Rumpfrotation, das durch die Körperanatomie bestimmte maximale Bewegungsausmaß realisieren zu können. Insbesondere können die am unteren Gestellrahmen vorhandenen Umlenkstellen versetzt zu den am oberen Gestellrahmen vorhandenen Umlenkstellen platziert sein.Conveniently, an embodiment in which the upper frame frame encloses a larger area, in particular a 10% to 30% larger area than the lower frame frame. This results in greater freedom of movement for a person using the device in the region of the upper body. Basically, the two frames can also be the same size. If necessary, the respectively existing on the lower and upper frame frame and in particular normally in Extension of a respective Antriebswirkungslängsachse be placed deflection points for the ropes are changed in their respective position in order to realize even with respect to the detection and / or leadership particularly demanding movements, such as a trunk rotation, the determined by the body anatomy maximum amount of movement. In particular, the deflecting points present on the lower frame frame can be offset relative to the deflection points provided on the upper frame frame.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Adaptereinheit als ein an einer Körperregion der Person anzulegender Adapterring ausgestaltet oder weist einen solchen Adapterring auf. Insbesondere ist die Adaptereinheit zur Anlage am Rumpf oder an einer der Extremitäten (Arm oder Bein) ausgebildet. Bevorzugt ist der Adapterring mehrteilig und hat insbesondere mindestens zwei lösbar zusammensetzbare Ringteile. Dies erleichtert und beschleunigt das An- und Ablegen der Adaptereinheit. Der Adapterring ermöglicht die Festlegung definierter Messpunkte für die Erfassung und Führung der Bewegungsabläufe. Insbesondere stimmen diese Messpunkte mit den Anlenkpunkten für die Befestigung der Seile am Adapterring überein. Die Seile lassen sich in einfacher Weise am Adapterring befestigen, beispielsweise mittels am Adapterring angebrachter Befestigungshaken, -ösen oder -schlaufen. Weiterhin hat der Adapterring vorzugsweise eine hohe Steifigkeit, so dass er Kräfte von den Seilen auf den Körper der Person und/oder umgekehrt im Wesentlichen verlustfrei übertragen kann. Der Adapterring ist außerdem insbesondere sehr kompakt und hat nur ein geringes Volumen, so dass er im angelegten Zustand die Bewegungsfreiheit der Person nicht oder zumindest nicht wesentlich einschränkt. Weiterhin ist das Gewicht des Adapterrings vorteilhafterweise niedrig, wodurch auch die Massenträgheit niedrig gehalten wird. Vorzugsweise ist der Adapterring mit zur Anlage an der Person bestimmten Anlagekomponenten ausgestattet. Die Anlagekomponenten können insbesondere flexibel und/oder gepolstert und/oder in ihrer Position und/oder Form veränderbar sein. Es liegt eine günstige Funktionstrennung vor. Während der Adapterring zur definierten Einbindung in das Erfassungssystems des Geräts, insbesondere zur fixen und definierten Verbindung mit den Seilen, bestimmt ist, dienen die Anlagekomponenten zur individuellen Anpassung an die Anatomie der Person. Insbesondere können die Anlagekomponenten die unterschiedlichen anatomischen Gegebenheiten verschiedener das Gerät nutzender Personen ausgleichen.According to a further advantageous embodiment, the adapter unit is configured as an adapter ring to be applied to a body region of the person or has such an adapter ring. In particular, the adapter unit is designed to rest on the trunk or on one of the extremities (arm or leg). Preferably, the adapter ring is multi-part and in particular has at least two releasably composable ring parts. This facilitates and speeds up the loading and unloading of the adapter unit. The adapter ring enables the definition of defined measuring points for recording and guiding the movement sequences. In particular, these measuring points coincide with the articulation points for attaching the cables to the adapter ring. The ropes can be easily attached to the adapter ring, for example by means of attached to the adapter ring attachment hooks, loops or loops. Furthermore, the adapter ring preferably has a high rigidity, so that it can transmit forces from the ropes to the body of the person and / or vice versa substantially lossless. The adapter ring is also particularly very compact and has only a small volume, so that it does not restrict the freedom of movement of the person or at least not significantly in the applied state. Furthermore, the weight of the adapter ring is advantageously low, whereby the inertia is kept low. The adapter ring is preferably equipped with system components intended for installation on the person. In particular, the abutment components can be flexible and / or padded and / or variable in their position and / or shape. There is a favorable separation of functions. While the adapter ring is intended for defined integration into the detection system of the device, in particular for fixed and defined connection with the cables, the abutment components serve for individual adaptation to the anatomy of the person. In particular, the system components can compensate for the different anatomical conditions of different persons using the device.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind an der Adaptereinheit zwischen drei und sechs voneinander beabstandete Befestigungsstellen für die neun Seile vorhanden, wobei diese Befestigungsstellen über eine Umfangsrichtung der Adaptereinheit gesehen bevorzugt im Wesentlichen gleich verteilt angeordnet sind. Insbesondere sind drei solcher Befestigungsstellen vorhanden. Gemäß der Theorie zur Stewart-Plattform (Hexapod) lässt sich eine freie Bewegung im Raum mittels dreier Anlenkpunkte (entsprechend den oben genannten Befestigungsstellen) besonders gut und sehr effizient realisieren.According to a further advantageous embodiment, there are at the adapter unit between three and six spaced attachment points for the nine cables, said attachment points are seen over a circumferential direction of the adapter unit preferably arranged substantially equally distributed. In particular, there are three such attachment points. According to the theory of the Stewart platform (Hexapod), a free movement in space can be realized particularly well and very efficiently by means of three articulation points (corresponding to the above-mentioned attachment points).

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Adaptereinheit als ein an einer Körperregion der Person anzulegendes Adaptergurtgeschirr ausgestaltet oder weist ein solches Adaptergurtgeschirr auf. Auch mittels eines solchen Adaptergurtgeschirrs lassen sich definierte Messpunkte für die Erfassung und Führung der Bewegungsabläufe festlegen. Außerdem hat es ein reltiv geringes Gewicht und ist bequem an- und abzulegen sowie zu tragen. Das Adaptergurtgeschirr gestattet weiterhin einen weitgehend uneingeschränkten oder unbeeinträchtigten Bewegungsablauf. Eine das Adaptergeschirr tragende Person wird durch das Adaptergeschirr kaum oder praktisch gar nicht in ihrer durchzuführenden Bewegung gestört.According to a further advantageous embodiment, the adapter unit is configured as an adapter harness to be applied to a body region of the person or has such an adapter harness. By means of such an adapter harness, defined measuring points for the detection and guidance of the movements can be defined. In addition, it has a relatively low weight and is comfortable to put on and take off and wear. The adapter harness further allows a largely unrestricted or undisturbed movement. A person wearing the adapter harness is disturbed by the adapter harness hardly or practically not at all in their movement to be performed.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind drei der Seile entweder zum oberen Gestellrahmen oder zum unteren Gestellrahmen und die anderen sechs Seile zum jeweils anderen Gestellrahmen geführt. Die Zuführung von drei Seilen von oben und von drei Seilen von unten resultiert aus der Vorgabe von vorzugsweise drei Befestigungsstellen an der Adaptereinheit. Die verbleibenden drei Seile, die nur dazu da sind, die bei Seilen generell - und dementsprechend auch bei den ersten sechs Seilen - nicht gegebene Druckkraftübertragung zu realisieren bzw. nachzubilden, können entweder von oben oder von unten zugeführt werden. Eine Aufteilung dieser drei Zusatzseile, mit einer Zuführung von z.B. zwei Seilen von oben oder unten und dem dritten Seil von der anderen Seite ist technisch zwar grundsätzlich möglich, aber nicht sinnvoll, da es eine aufwändigere Umsetzung zur Folge hätte. Die Zuführung der drei Zusatzseile von oben bietet technische Vorteile, insbesondere bei der Erfassung/Führung einer Rumpfbewegung der Person, da dann bei einer starken Rumpfbeugung vorteilhafterweise insgesamt sechs von oben zugeführte Seile zur Verfügung stehen, die den abgewinkelten Rumpf der Person halten und führen können. Dagegen ist die Zuführung der drei Zusatzseile von unten für die Person angenehmer, da sie dann weniger in der Bewegungsfreiheit ihres Oberkörpers beeinträchtigt ist. Die Anbringung der Seile am oberen und unteren Gestellrahmen erfolgt ebenfalls jeweils über drei in Umfangsrichtung insbesondere in etwa gleich verteilt voneinander beabstandete Umlenkstellen, wobei vorzugsweise drei Doppelumlenkstellen für jeweils zwei Seilverbindungen mit dementsprechend zwei eng beieinander liegenden Einzelseilumlenkungen vorhanden sind. Insbesondere können die am unteren Gestellrahmen vorhandenen Umlenkstellen in Umfangsrichtung versetzt zu den am oberen Gestellrahmen vorhandenen Umlenkstellen platziert sein. Bevorzugt ist der Versatz so, dass in Umfangsrichtung gesehen einer Umlenkstelle am unteren Gestellrahmen eine Umlenkstelle am oberen Gestellrahmen folgt und umgekehrt, wobei ein Umfangswinkelversatz zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten aber an unterschiedlichen Gestellrahmen angeordneten Umlenkstellen jeweils in etwa gleich groß ist.According to a further advantageous embodiment, three of the cables are guided either to the upper frame frame or the lower frame frame and the other six cables to each other frame frame. The feeding of three ropes from above and from three ropes from below results from the specification of preferably three fastening points on the adapter unit. The remaining three ropes, which are only there to realize the ropes in general - and therefore also in the first six ropes - not given pressure force transmission or reproduce can be supplied either from above or from below. A division of these three additional ropes, with a supply of eg two ropes from above or below and the third rope from the other side is technically possible in principle, but not useful, since it would have a more complex implementation result. The supply of the three additional ropes from the top offers technical advantages, especially in the detection / management of a trunk movement of the person, since then in a strong torso bending advantageously a total of six supplied from above ropes are available that can hold and lead the angled body of the person. In contrast, the supply of the three additional ropes from the bottom is more comfortable for the person, since it is less affected in the freedom of movement of her upper body. The attachment of the ropes on the upper and lower frame frame also takes place in each case via three in the circumferential direction in particular approximately equally spaced spaced deflection, preferably three Doppelumlenkstellen for two cable connections with accordingly two closely together lying individual cable deflections are present. In particular, the deflecting points present on the lower frame frame can be placed offset in the circumferential direction relative to the deflection points present on the upper frame frame. Preferably, the offset is such that, seen in the circumferential direction, a deflection point on the lower frame frame follows a deflection point on the upper frame frame and vice versa, wherein a circumferential angular offset between two circumferentially adjacent but arranged on different frame frame deflection points is approximately the same size.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung hat das Gerät eine Personenfixierungseinheit, die dazu ausgelegt ist, die Person so zu fixieren, dass die Person nur teilweise, und insbesondere nur in einem gewünschten Maß oder Umfang, bewegungsfrei ist. Insbesondere kann die Personenfixierungseinheit Fußschlaufen haben oder einen Stuhl oder ein stuhlähnliches Element aufweisen, wobei die letzteren beiden jeweils mit Fixierungsgurten ausgestattet sind. Alternativ kann die Personenfixierungseinheit auch eine komplexere Einspannvorrichtung mit mehreren Fixierstellen haben, die z.B. eine Fixierung des Unterkörpers der Person ermöglicht. Die Personenfixierungseinheit erleichtert die exaktere Durchführung einer gewünschten Bewegung. Aufgrund der durch sie bewirkten Teilfxierung der das Gerät benutzenden Person wird insbesondere vermieden, dass an der gewünschten Bewegung eigentlich unbeteiligten Körperpartien fälschlicherweise mit bewegt werden. Insbesondere kann die Personenfixierungseinheit mechanisch fest mit dem Gestell verbunden sein. Dadurch erreicht man eine sehr genaue und wohl definierte Positionierung der Person innerhalb des Gestells und auch des Geräts insgesamt. Optional kann die Personenfixierungseinheit mit einem Sensor, insbesondere einem Kraftsensor, ausgestattet sein, der bevorzugt dazu ausgelegt ist, die Kraft oder das Drehmoment, die bzw. das die Person auf die Personenfixierungseinheit ausübt, zu erfassen, und dessen Sensorausgang vorzugsweise an die Antriebs- und Überwachungseinheit angeschlossen ist.According to a further advantageous embodiment, the device has a person fixing unit, which is designed to fix the person so that the person is only partially, and in particular only to a desired extent or extent, free of movement. In particular, the person fixing unit may have foot straps or a chair or a chair-like element, the latter two are each equipped with fixing straps. Alternatively, the personal fixation unit may also have a more complex fixation device with multiple fixation points, e.g. allows a fixation of the lower body of the person. The personal fixation unit facilitates the more accurate execution of a desired movement. Due to the fact caused by them Teilfxierung the person using the device is particularly avoided that actually uninvolved parts of the body at the desired movement are erroneously moved. In particular, the person fixing unit can be mechanically fixedly connected to the frame. This achieves a very accurate and well-defined positioning of the person within the frame and also of the device as a whole. Optionally, the person fixing unit can be equipped with a sensor, in particular a force sensor, which is preferably designed to detect the force or the torque that the person exerts on the person fixing unit, and its sensor output preferably to the drive and Monitoring unit is connected.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist eine gesonderte zweite Überwachungseinheit vorhanden, die zur Überwachung der Bewegung der Person ausgelegt ist und bei Erkennen einer Abnormalität in der Bewegung der Person oder einer Überlastung der Person eine Notabschaltung, insbesondere zumindest einer Seilantriebsleistung, veranlasst. Die gesonderte zweite Überwachungseinheit kann beispielsweise eine Kamera, Lichtvorhänge und/oder auf der Adaptereinheit angebrachte fernabfragbare Bewegungssensoren aufweisen. Bevorzugt ist auch die Antriebs- und Überwachungseinheit dazu ausgelegt, bei Erkennen einer Abnormalität in der Bewegung der Person oder einer Überlastung der Person eine Notabschaltung vorzunehmen. Durch die gesonderte Überwachungseinheit ist insofern aber eine die Sicherheit erhöhende Redundanz gegeben.According to a further advantageous embodiment, a separate second monitoring unit is provided, which is designed to monitor the movement of the person and on detection of an abnormality in the movement of the person or an overload of the person an emergency shutdown, in particular at least one cable drive performance, causes. The separate second monitoring unit may, for example, have a camera, light curtains and / or remote-sensing motion sensors mounted on the adapter unit. Preferably, the drive and monitoring unit is designed to make an emergency shutdown upon detection of an abnormality in the movement of the person or an overload of the person. Due to the separate monitoring unit, however, a security enhancing redundancy is given.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Antriebs- und Überwachungseinheit dazu ausgelegt, auch Veränderungen der Verbindungslängen aller Seilverbindungen in Abhängigkeit vom Vergleich zwischen tatsächlicher Bewegung und gewünschter Bewegung nachzustellen. Bei den Veränderungen der Verbindungslängen aller Seilverbindungen handelt es sich insbesondere um (Seil-)Geschwindigkeiten. Diese können dabei insbesondere entweder direkt erfasst werden oder indirekt ermittelt bzw. berechnet werden, beispielsweise durch die Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der jeweiligen der Verbindungslängen der Seilverbindungen. Aufgrund der zusätzlichen Berücksichtigung der (Seil-)Geschwindigkeiten lässt sich die Bewegung der Person noch besser erfassen und/oder führen.According to a further advantageous embodiment, the drive and monitoring unit is designed to also adjust changes in the connection lengths of all cable connections as a function of the comparison between the actual movement and the desired movement. The changes in the connection lengths of all cable connections are in particular (rope) speeds. These can in particular either be detected directly or determined or calculated indirectly, for example by the formation of the first time derivative of the respective connection lengths of the cable connections. Due to the additional consideration of the (rope) speeds, the movement of the person can be detected and / or guided even better.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist in der Antriebs- und Überwachungseinheit eine Kraftregelung implementiert, so dass die Antriebs- und Überwachungseinheit die von der Person tatsächlich durchgeführte Bewegung in Abhängigkeit vom Vergleich mit der gewünschter Bewegung durch entsprechend nachgestellte Seilkräfte unterstützt oder abbremst. So lässt sich eine gewünschte Bewegung der Person sehr effizient führen.According to a further advantageous embodiment, a force control is implemented in the drive and monitoring unit, so that the drive and monitoring unit supports or slows down the movement actually carried out by the person as a function of the comparison with the desired movement by correspondingly adjusted cable forces. Thus, a desired movement of the person can be performed very efficiently.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist in der Antriebs- und Überwachungseinheit ein Berechnungsalgorithmus implementiert, der die zur Erreichung der gewünschten Bewegung insbesondere zu jedem Berechnungszeitpunkt ein- bzw. nachzustellenden Seilkräfte und/oder Verbindungslängen und/oder ggf. auch (Seil-)Geschwindigkeiten vorzugsweise als Sollwerte für einen insbesondere ebenfalls in der Antriebs- und Überwachungseinheit implementierten Regelungsalgorithmus unter Verwendung eines Berechnungskriteriums ermittelt, demzufolge die Seilkräfte den kleinst möglichen Wert, also insbesondere ein Minimum, annehmen. Das Berechnungskriterium der minimalen Seilkräfte kann sich dabei auf den Summenwert aller Seilkräfte und/oder auf jede einzelne Seilkraft beziehen. Im zuerst genannten Fall dient das Berechnungskriterium dazu, denjenigen Satz an Seilkräften zu ermitteln, der den minimalen Summenwert aller Seilkräfte aufweist. Im zweiten genannten Fall dient das Berechnungskriterium dazu, alle Seilkräfte so zu ermitteln, dass sie jeweils den minimalen Wert aufweisen. Insbesondere können die für beide Varianten des Berechnungskriteriums ermittelten Lösungen auch zusammenfallen, also identisch sein. Insbesondere ist der implementierte Berechnungsalgorithmus ein Simplex-Algorithmus. Mit einem derartigen Berechnungskriterium und insbesondere einem derartigen Algorithmus lässt sich vorteilhafterweise auch das Überbestimmungsproblem lösen, das sich aus dem Vorhandensein von neun Seilverbindungen mit neun Seilkräften (und damit neun Gleichungen) bei nur sechs zu bestimmenden Unbekannten entsprechend den sechs mechanischen Freiheitsgraden, nämlich den drei translatorischen und den drei rotatorischen Bewegungskomponenten, ergibt. Bevorzugt hat der in der Antriebs- und Überwachungseinheit implementierte Berechnungsalgorithmus ein Berechnungsintervall von höchstens 1 ms. Die ein- bzw. nachzustellenden Seilkräfte und/oder Verbindungslängen und/oder ggf. auch (Seil-) Geschwindigkeiten werden insbesondere in jedem Berechnungsintervall neu ermittelt oder aktualisiert. Dadurch ist die Antriebs- und Überwachungseinheit in der Lage, sehr rasch auf geänderte Bedingungen, beispielsweise auf Bewegungsänderungen, zu reagieren. Dies fördert zum einen den mit dem Gerät erzielbaren Trainings- oder Therapieeffekt und erhöht aber zugleich auch die Sicherheit. Sich abzeichnende für die das Gerät benutzende Person kritische Belastungssituationen können so sehr schnell erkannt und abgestellt werden.According to a further advantageous refinement, a calculation algorithm is implemented in the drive and monitoring unit, which preferably uses the cable forces and / or connection lengths and / or connection lengths and / or also connection speeds required to achieve the desired movement, in particular at each calculation time Setpoint values for a control algorithm also implemented in particular in the drive and monitoring unit are determined using a calculation criterion, according to which the cable forces assume the smallest possible value, ie in particular a minimum. The calculation criterion of the minimum rope forces can refer to the sum value of all rope forces and / or to each individual rope force. In the former case, the calculation criterion serves to determine the set of rope forces that has the minimum sum value of all rope forces. In the second mentioned case, the calculation criterion serves to determine all the cable forces so that they each have the minimum value. In particular, the solutions determined for both variants of the calculation criterion can also coincide, ie be identical. In particular, the implemented calculation algorithm is a simplex algorithm. With such a calculation criterion and in particular such an algorithm can be advantageously also the To solve the overdetermination problem that results from the presence of nine rope connections with nine rope forces (and thus nine equations) with only six unknowns to be determined according to the six mechanical degrees of freedom, namely the three translational and the three rotational motion components. Preferably, the calculation algorithm implemented in the drive and monitoring unit has a calculation interval of at most 1 ms. The rope forces and / or connection lengths and / or optionally also (rope) speeds which are to be adjusted or adjusted are in particular newly determined or updated in each calculation interval. As a result, the drive and monitoring unit is able to respond very quickly to changing conditions, such as movement changes. On the one hand, this promotes the training or therapeutic effect that can be achieved with the device and at the same time increases safety. Emerging for the person using the device critical stress situations can be detected and turned off very quickly.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist die Antriebs- und Überwachungseinheit als Elektromotoren ausgeführte Einzelantriebe zur individuellen Beeinflussung jeder der Seilverbindungen auf, und ist vorzugsweise dazu ausgelegt, elektrische Motorströme der Elektromotoren zu messen und mittels dieser gemessenen Motorströme die in den jeweils zugehörigen Seilverbindungen aktuell gegebenen Seilkräfte und damit insbesondere zumindest indirekt und in etwa die durch die Person in den jeweils zugehörigen Seilverbindungen hervorgerufenen Seilkräfte zu erfassen. Insbesondere ist jedes Seil mit einem der Einzelantriebe verbunden, beispielsweise auf eine durch den Einzelantrieb angetriebene Wickelrolle aufgewickelt. Dann kann der Einzelantrieb auch als Wickelantrieb verstanden werden. Vorzugsweise lassen sich mittels des Einzelantriebs die Verbindungslänge der mit diesem Seil gebildete Seilverbindung und insbesondere auch die Seilkraft, mit der diese Seilverbindung beaufschlagt ist, und insbesondere auch die (Seil-) Geschwindigkeit, mit der die Verbindungslänge dieses Seils verändert wird, ein- bzw. nachstellen. Die Einzelantriebe beaufschlagen die zugehörigen Seilverbindungen also insbesondere mit der jeweils benötigten Zugkraft. Die Einzelantriebe können beispielsweise als elektrische Linearmotoren oder als elektrische Rotationsmotoren ausgeführt sein. Anhand des jeweiligen gemessenen Motorstroms der Elektromotoren kann ohne weiteres die Seilkraft in der zugehörigen Seilverbindung ermittelt werden. Diese gesuchte Kraft ist insbesondere direkt proportional zu dem Motorstrom. Letzteres gilt vorzugsweise für elektrische Linearmotoren. Aber auch bei anderen Typen von Elektromotoren besteht ein bekannter und damit auswertbarer Zusammenhang zwischen dem Motorstrom und der vom Elektromotor hervorgerufenen Kraftwirkung. Entsprechend dem physikalischen Prinzip „actio = reactio“ ist die vom Einzelantrieb in der zugehörigen Seilverbindung hervorgerufene (Antriebs-)Seilkraft betragsmäßig zumindest im Wesentlichen gleich der Kraft, mit der die das Gerät benutzende Person aufgrund ihrer tatsächlichen Bewegung an dieser Seilverbindung zieht. Die von der Person in den Seilverbindungen hervorgerufenen (Personen-)Seilkräfte sind also problemlos aus den (Antriebs-) Seilkräften und damit aus den gemessenen Motorströmen zu ermitteln.According to a further advantageous embodiment, the drive and monitoring unit designed as electric motors individual drives for individually influencing each of the cable connections, and is preferably adapted to measure electric motor currents of the electric motors and by means of these measured motor currents currently in the respective cable connections given rope forces and thus, in particular, at least indirectly and approximately to detect the cable forces caused by the person in the respectively associated cable connections. In particular, each cable is connected to one of the individual drives, for example, wound on a driven by the single drive winding roller. Then the single drive can also be understood as a winding drive. Preferably, by means of the single drive, the connection length of the cable connection formed with this rope and in particular the cable force, which is applied to this cable connection, and in particular the (rope) speed, with which the connection length of this rope is changed, on or readjust. The individual drives act on the associated cable connections so in particular with the required traction. The individual drives can be designed, for example, as electric linear motors or as electric rotary motors. Based on the respective measured motor current of the electric motors, the cable force in the associated cable connection can be determined without further ado. In particular, this sought-after force is directly proportional to the motor current. The latter is preferably true for electric linear motors. But even with other types of electric motors there is a known and thus evaluable relationship between the motor current and the force produced by the electric motor. According to the physical principle "actio = reactio", the (drive) cable force produced by the individual drive in the associated cable connection is at least substantially equal to the force with which the person using the device pulls on this cable connection due to their actual movement. The (person-) rope forces caused by the person in the cable connections can thus be easily determined from the (drive) cable forces and thus from the measured motor currents.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist die Antriebs- und Überwachungseinheit neun Kraftmesseinheiten auf, von denen jede jeweils einer der Seilverbindungen zugeordnet ist und die in der zugeordneten Seilverbindung gegebene Seilkraft ermittelt. Die so ermittelten in den Seilverbindungen bzw. in deren Seilen jeweils tatsächlich vorliegenden Seilkräfte dienen als Maß für die von der Person tatsächlich durchgeführte Bewegung. Insbesondere sind die Kraftmesseinheiten als Seilkraft-Sensoren ausgeführt, die eine direkte Kraftmessung in den Seilverbindungen durchführen, die also insbesondere die an den Seilverbindungen angreifenden oder darin herrschenden Seilkräfte direkt erfassen. Alternativ oder ergänzend können die Kraftmesseinheiten aber auch dazu ausgelegt sein, die jeweilige Seilkraft indirekt über einen elektrischen Motorstrom des zugehörigen Elektromotors zu ermitteln, also die jeweilige Seilkraft indirekt mittels einer Motorstromerfassung zu bestimmen. Die Antriebs- und Überwachungseinheit ist insbesondere zu einer Seilkraft-Überprüfung ausgelegt. Dabei wird vorzugsweise auch überprüft, ob die an den Seilverbindungen angreifenden oder darin herrschenden Seilkräfte eine untere Schwellkraft unterschreiten. Bei Unterschreiten der unteren Schwellkraft veranlasst die Antriebs- und Überwachungseinheit die Beaufschlagung der betreffenden Seilverbindung mit einer Mindest-Seilkraft. So wird sichergestellt, dass alle Seile stets zumindest etwas gespannt sind. Andernfalls könnte es zu lose verlaufenden Seilen kommen, die die Bewegung der Person beeinträchtigen und im ungünstigsten Fall sogar ein Verletzungsrisiko darstellen könnten. Im Zusammenhang mit der Seilkraft-Überprüfung kann bevorzugt auch überprüft werden, ob die an den Seilverbindungen angreifenden oder darin herrschenden Seilkräfte eine obere Schwellkraft überschreiten. Ist dies der Fall, wird in der betreffenden Seilverbindung die Seilkraft durch eine entsprechende Nachstellung reduziert, indem beispielsweise die Vorgabe für die Seilkraft verringert wird. Dadurch wird verhindert, dass das Seil der betreffenden Seilverbindung überlastet wird und im ungünstigsten Fall sogar reißt. Außerdem dient die Obergrenze für die Seilkräfte in Form der oberen Schwellkraft auch der Sicherheit der das Gerät benutzenden Person. Die untere Schwellkraft und die obere Schwellkraft können außerdem insbesondere weitere Berechnungskriterien (oder Randbedingungen) des bevorzugt in der Antriebs- und Überwachungseinheit implementierten Berechnungsalgorithmus sein, der die zur Erreichung der gewünschten Bewegung insbesondere zu jedem Berechnungszeitpunkt einzustellenden Seilkräfte und/oder Verbindungslängen und/oder ggf. auch (Seil-)Geschwindigkeiten vorzugsweise als Sollwerte für einen insbesondere ebenfalls in der Antriebs- und Überwachungseinheit implementierten Regelungsalgorithmus ermittelt.According to a further advantageous embodiment, the drive and monitoring unit on nine force measuring units, each of which is associated with one of the cable connections and determines the given in the associated cable connection cable force. The rope forces actually determined in the cable connections or in their cables serve as a measure of the movement actually carried out by the person. In particular, the force measuring units are designed as cable force sensors, which perform a direct force measurement in the cable connections, which thus in particular detect directly the rope forces acting on the cable connections or prevailing therein. Alternatively or additionally, however, the force measuring units can also be designed to determine the respective cable force indirectly via an electric motor current of the associated electric motor, that is to say to determine the respective cable force indirectly by means of a motor current detection. The drive and monitoring unit is designed in particular for a cable force test. In this case, it is also preferably checked whether the cable forces acting on the cable connections or prevailing therein fall below a lower threshold force. When falling below the lower threshold force causes the drive and monitoring unit, the application of the respective cable connection with a minimum cable force. This ensures that all ropes are always at least slightly tense. Otherwise it could lead to loose running ropes that affect the movement of the person and in the worst case could even pose a risk of injury. In connection with the cable force check, it is also preferably possible to check whether the cable forces acting on the cable connections or prevailing therein exceed an upper threshold force. If this is the case, the cable force is reduced in the relevant cable connection by an appropriate adjustment, for example, by reducing the default for the cable force. This prevents that the rope of the cable connection in question is overloaded and in the worst case even ruptures. In addition, the upper limit for the rope forces in the form of the upper threshold force also serves the safety of the person using the device. The lower threshold force and the upper threshold force may also, in particular, further calculation criteria (or Boundary conditions) of the calculation algorithm which is preferably implemented in the drive and monitoring unit and which preferably determines the cable forces and / or connection lengths and / or optionally also (cable) speeds to be used to achieve the desired movement at each calculation time the drive and monitoring unit implemented control algorithm determined.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist die Antriebs- und Überwachungseinheit neun Positionsmesseinheiten auf, von denen jede jeweils einer der Seilverbindungen und/oder insbesondere einem der Einzelantriebe bzw. Elektromotoren zugeordnet ist. Die Antriebs- und Überwachungseinheit ist insbesondere dazu ausgelegt, anhand der Messergebnisse der Positionsmesseinheiten die jeweilige Verbindungslänge der zugeordneten Seilverbindung zu ermitteln. Die so ermittelten tatsächlichen Verbindungslängen dienen als Maß für die von der Person tatsächlich durchgeführte Bewegung.According to a further advantageous embodiment, the drive and monitoring unit on nine position measuring units, each of which is associated with one of the cable connections and / or in particular one of the individual drives or electric motors. The drive and monitoring unit is in particular designed to determine the respective connection length of the associated cable connection on the basis of the measurement results of the position measuring units. The actual connection lengths determined in this way serve as a measure of the movement actually carried out by the person.

Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Antriebs- und Überwachungseinheit dazu ausgelegt, von der tatsächlichen Bewegung der Person die Bewegungsanteile gemäß allen sechs mechanischen Freiheitsgraden zu ermitteln. Insbesondere erfolgt diese Ermittlung innerhalb jedes Berechnungsintervalls. Dadurch ist eine sehr gute Diagnose und Dokumentation der Beweglichkeit der das Gerät benutzenden Person möglich. Die Kenntnis aller Bewegungsanteile verbessert außerdem die Qualität der durch das Gerät bewerkstelligten Bewegungsführung. Anhand dieser Daten lässt sich die tatsächliche Bewegung der Person sehr gut mit der eigentlich gewünschten Bewegung vergleichen.According to a further advantageous embodiment, the drive and monitoring unit is designed to determine the motion components according to all six mechanical degrees of freedom from the actual movement of the person. In particular, this determination takes place within each calculation interval. As a result, a very good diagnosis and documentation of the mobility of the person using the device is possible. The knowledge of all motion components also improves the quality of the motion control provided by the device. Based on this data, the actual movement of the person can be compared very well with the actually desired movement.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Geräts zur Erfassung und Führung einer beliebigen dreidimensionalen Bewegung in einer perspektivischen Ansicht,
  • 2 das Gerät gemäß 1 in einer Seitenansicht,
  • 3 das Gerät gemäß 1 in einer Draufsicht von oben,
  • 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Adaptereinheit des Geräts gemäß 1 in Form eines Adapterrings und in einem am Rumpf der die Bewegung ausführenden Person angelegten Zustand,
  • 5 den Adapterring gemäß 4 im nicht angelegten geschlossenen Zustand,
  • 6 den Adapterring gemäß 4 im nicht angelegten geöffneten Zustand,
  • 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Adaptereinheit des Geräts gemäß 1 in Form eines Adapterrings und in einem am Arm der die Bewegung ausführenden Person angelegten Zustand,
  • 8 den angelegten Adapterring gemäß 7 in einer vergrößerten Darstellung
  • 9 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Geräts zur Erfassung und Führung einer beliebigen dreidimensionalen Bewegung mit einer Adaptereinheit in Form eines Adaptergurtgeschirrs, und
  • 10 ein Blockschaltbild einer Antriebs- und Überwachungseinheit der Geräte gemäß 1 und 9.
Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:
  • 1 An embodiment of a device for detecting and guiding any three-dimensional movement in a perspective view,
  • 2 the device according to 1 in a side view,
  • 3 the device according to 1 in a top view from above,
  • 4 a first embodiment of an adapter unit of the device according to 1 in the form of an adapter ring and in a state applied to the trunk of the person performing the movement,
  • 5 according to the adapter ring 4 in the unused closed state,
  • 6 according to the adapter ring 4 in an unopened open state,
  • 7 a second embodiment of an adapter unit of the device according to 1 in the form of an adapter ring and in a state applied to the arm of the person performing the movement,
  • 8th the applied adapter ring according to 7 in an enlarged view
  • 9 a second embodiment of an apparatus for detecting and guiding any three-dimensional movement with an adapter unit in the form of an adapter belt harness, and
  • 10 a block diagram of a drive and monitoring unit of the devices according to 1 and 9 ,

Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 10 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten der im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiele können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgegenstands sein.Corresponding parts are in the 1 to 10 provided with the same reference numerals. Also details of the embodiments explained in more detail below may constitute an invention in itself or be part of an inventive subject matter.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Geräts 1 zur Erfassung und Führung einer beliebigen dreidimensionalen Bewegung einer Person 2 perspektivisch dargestellt. In 2 und 3 ist das Gerät 1 in anderen Ansichten, nämlich in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht von oben, gezeigt. Mit dem Gerät 1 lässt sich eine praktisch beliebige dreidimensionale Bewegung der Person 2 diagnostizieren, so dass das Gerät 1 auch als ein Diagnose-Gerät verstanden werden kann. Zugleich ist es aber ebenso möglich, die Bewegung der Person 2 entsprechend einem vorgebbaren, ebenfalls praktisch beliebigen dreidimensionalen Bewegungsablauf zu führen. Diese Bewegungsführung kann dabei zum Training oder auch zur Therapie, beispielsweise im Rahmen einer Reha-Maßnahme, vorgenommen werden. Sie dient dabei insbesondere einem Muskelaufbau oder einer Verbesserung der Beweglichkeit. Insofern kann das Gerät 1 auch als Trainings-, Reha- oder Therapie-Gerät verstanden werden.In 1 is an embodiment of a device 1 to capture and guide any three-dimensional movement of a person 2 shown in perspective. In 2 and 3 is the device 1 in other views, namely in a side view and in a plan view from above shown. With the device 1 can be a virtually arbitrary three-dimensional movement of the person 2 diagnose, so that the device 1 can also be understood as a diagnostic device. At the same time it is just as possible, the movement of the person 2 to lead according to a predetermined, also virtually any three-dimensional movement sequence. This movement guidance can be carried out for training or for therapy, for example as part of a rehabilitation measure. It is used in particular to build muscle or improve mobility. In this respect, the device can 1 also be understood as a training, rehabilitation or therapy device.

Das Gerät 1 weist ein Gestell 3 mit einem unteren Gestellrahmen 4 und einem oberen Gestellrahmen 5 auf. Die beim gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen kreisringförmig ausgeführten Gestellrahmen 4 und 5 sind zumindest in etwa konzentrisch übereinander angeordnet. Sie sind mittels dreier Gestellstützen 6 auf Abstand gehalten. Die Gestellstützen 6 haben eine Stützenlänge, die größer als eine typische Körpergröße ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Gestellstützen 6 eine Länge von etwa 2,20 m. Dadurch ist zwischen dem unteren Gestellrahmen 4 und dem oberen Gestellrahmen 5 ein freier Bewegungsraum 7 gebildet, innerhalb dessen die Person 2 ihre Bewegung vornehmen kann.The device 1 has a frame 3 with a lower frame 4 and an upper rack frame 5 on. The frame in the embodiment shown substantially circular executed 4 and 5 are at least approximately arranged concentrically one above the other. They are by means of three frame supports 6 kept at a distance. The frame supports 6 have a column length that is larger than a typical body size. In the embodiment shown, the frame supports 6 a length of about 2.20 m. This is between the lower frame frame 4 and the upper one rack 5 a free space of movement 7 formed within which the person 2 make their move.

Das Gestell 3 umfasst außerdem drei Antriebssockel 8, von denen jeder in Umfangsrichtung des unteren Gestellrahmens 4 gesehen in etwa mittig zwischen zwei benachbarten Gestellstützen 6 auf dem unteren Gestellrahmen 4 platziert ist.The frame 3 also includes three drive sockets 8th each of which is in the circumferential direction of the lower frame frame 4 seen approximately in the middle between two adjacent frame supports 6 on the lower frame 4 is placed.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gestellrahmen 4, 5 in etwa gleich groß. Sie umschließen eine etwa gleich große Fläche. Bei einem nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel kann der obere Gestellrahmen 5 eine größere Fläche umschließen als der untere Gestellrahmen 4.In the illustrated embodiment, the two frame frames 4 . 5 in about the same size. They enclose an approximately equal area. In an alternative embodiment, not shown, the upper frame frame 5 enclose a larger area than the lower frame frame 4 ,

Außer dem Gestell 3 weist das Gerät 1 eine Adaptereinheit 9 auf, die zur Anbringung an der Person 2 bestimmt ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 ist diese Anbringung der Adaptereinheit 9 nur schematisch dargestellt. Details hierzu sind den in 4 bis 9 gezeigten konkreten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Die Adaptereinheit 9 ist vorzugsweise ringförmig ausgestaltet und hat in Umfangsrichtung drei gleichmäßig verteilt angeordnete und voneinander beabstandete Befestigungsstellen 10, 11, 12, an denen insgesamt neun Seile 13 bis 21 an der Adaptereinheit 9 fixiert sind. An jeder der Befestigungsstellen 10, 11, 12 sind drei der Seile 13 bis 21 angebracht, beispielsweise mittels entsprechender Befestigungsösen. Pro Befestigungsstelle 10, 11, 12 sind zwei der Seile 13 bis 21 an einer Oberseite und ein weiteres der Seile 13 bis 21 an einer Unterseite der ringförmigen Adaptereinheit 9 fixiert.Except the frame 3 points the device 1 an adapter unit 9 to be attached to the person 2 is determined. In the embodiment according to 1 to 3 is this attachment of the adapter unit 9 shown only schematically. Details are the in 4 to 9 refer to specific embodiments shown. The adapter unit 9 is preferably annular and has circumferentially three evenly spaced and spaced mounting locations 10 . 11 . 12 in which a total of nine ropes 13 to 21 on the adapter unit 9 are fixed. At each of the attachment points 10 . 11 . 12 are three of the ropes 13 attached to 21, for example by means of appropriate eyelets. Per attachment point 10 . 11 . 12 are two of the ropes 13 to 21 on one top and another of the ropes 13 to 21 on an underside of the annular adapter unit 9 fixed.

Die Seile 13 bis 21 bilden jeweils eine Seilverbindung zwischen der Adaptereinheit 9 und neun Wickelantrieben 22 bis 30. Jeder der Wickelantriebe 22 bis 30 hat einen Elektromotor 31 und eine daran angeschlossene Wickelrolle 32, welche über den zugehörigen Elektromotor 31 in beide Drehrichtungen gedreht werden kann, so dass das zugehörige der Seile 13 bis 21, das an dieser Wickelrolle 32 befestigt ist, je nach Drehrichtung der Wickelrolle 32 entweder auf- oder abgewickelt wird. Die drei Wickelantriebe 22, 23, 24 sind jeweils an einem der drei auf dem unteren Gestellrahmen 4 befindlichen Antriebssockel 8 montiert, wohingegen die übrigen sechs Wickelantriebe 25 bis 30 jeweils oben an den Gestellstützen 6 montiert sind. An jeder Gestellstütze 6 sind zwei dieser Wickelantriebe 25 bis 30 montiert, einer an der dem Bewegungsraum 7 zugewandten Innenseite und der zweite an der von dem Bewegungsraum 7 abgewandten Außenseite der betreffenden Gestellstütze 6.The ropes 13 to 21 each form a cable connection between the adapter unit 9 and nine winding drives 22 to 30 , Each of the winding drives 22 to 30 has an electric motor 31 and an attached winding roll 32 , which via the associated electric motor 31 can be rotated in both directions, so that the associated of the ropes 13 to 21, that on this winding roll 32 is attached, depending on the direction of rotation of the winding roll 32 either wound up or unwound. The three winding drives 22, 23, 24 are each on one of the three on the lower frame frame 4 located drive socket 8th mounted, whereas the other six winding drives 25 to 30 each at the top of the frame supports 6 are mounted. On every frame support 6 are two of these winding drives 25 to 30 mounted, one at the movement room 7 facing the inside and the second at the of the movement space 7 facing away outside of the relevant frame support 6 ,

Die durch die Seile 13 bis 21 gebildeten Seilverbindungen haben jeweils eine Umlenkung, die durch drei am unteren Gestellrahmen 4 und sechs am oberen Gestellrahmen 5 angeordneten Umlenkrollen 33 realisiert sind. Die Umlenkrollen 33 sind dabei an nach innen vorspringenden Fortsätzen 34 des unteren und des oberen Gestellrahmens 4 bzw. 5 montiert, wobei an den Fortsätzen 34 des oberen Gestellrahmens 5 jeweils zwei Umlenkrollen 33 und an den Fortsätzen 34 des unteren Gestellrahmens 4 nur jeweils eine Umlenkrolle 33 platziert sind bzw. ist. Jedes der Seile 13 bis 21 verläuft somit ausgehend von der Wickelrolle 32 des zugehörigen der Wickelantriebe 22 bis 30 über eine der Umlenkrollen 33 zu einer der Befestigungsstellen 10, 11, 12 an der Adaptereinheit 9. Die drei Seile 13, 14, 15 verlaufen ausgehend von der Adaptereinheit 9 nach unten in Richtung des unteren Gestellrahmens 4, die übrigen sechs Seile 16 bis 21 verlaufen dagegen ausgehend von der Adaptereinheit 9 nach oben in Richtung der des oberen Gestellrahmens 5.The through the ropes 13 to 21 formed cable connections each have a deflection by three on the lower frame frame 4 and six on the upper rack 5 arranged pulleys 33 are realized. The pulleys 33 are doing on inwardly projecting extensions 34 of the lower and upper frame 4 respectively. 5 mounted, taking on the extensions 34 of the upper frame 5 two guide rollers 33 and on the extensions 34 of the lower frame 4 only one pulley each 33 are placed or is. Each of the ropes 13 to 21 thus proceeds from the winding roll 32 the associated of the winding drives 22 to 30 over one of the pulleys 33 to one of the attachment points 10 . 11 . 12 on the adapter unit 9 , The three ropes 13 . 14 . 15 starting from the adapter unit 9 down towards the lower frame 4 , the remaining six ropes 16 to 21 on the other hand, starting from the adapter unit 9 upwards in the direction of the upper frame 5 ,

Die Umlenkrollen 33 stellen für die durch die Seile 13 bis 21 gebildeten Seilverbindungen Umlenkstellen am unteren und oberen Gestellrahmen 4, 5 dar. Am oberen Gestellrahmen 5 sind zwei dieser Umlenkstellen aufgrund ihrer Anordnung am gleichen Fortsatz 34 eng benachbart zueinander platziert. Sie bilden jeweils eine Doppelumlenkstelle. Die drei so gebildeten Doppelumlenkstellen sind in Umfangsrichtung des ringförmigen oberen Gestellrahmens 5 im Wesentlichen gleich verteilt angeordnet. Das Gleiche gilt für die am ebenfalls ringförmigen unteren Gestellrahmen 4 angeordneten Einzelumlenkstellen, wobei die Doppelumlenkstellen am oberen Gestellrahmen 5 in Umfangsrichtung versetzt zu den Einzelumlenkstellen am unteren Gestellrahmen 4 angeordnet sind. Wie aus 3 ersichtlich, ist der Umfangswinkelversatz so gewählt, dass die Einzelumlenkstellen des unteren Gestellrahmens 4 in Umfangsrichtung jeweils in etwa mittig zwischen zwei Doppelumlenkstellen des oberen Gestellrahmens platziert sind. Dadurch ergibt sich zwischen einer Einzelumlenkstelle des unteren Gestellrahmens 4 und einer Doppelumlenkstelle des oberen Gestellrahmens 5 jeweils ein Umfangswinkelversatz von etwa 60°. Bei der Seilführung wird somit der an den beiden Gestellrahmen 4, 5 verfügbare Platz möglichst gleichmäßig ausgenutzt.The pulleys 33 make up for that by the ropes 13 to 21 formed cable connections deflection points at the lower and upper frame frame 4 , 5. At the upper frame 5 are two of these deflection points due to their arrangement on the same extension 34 placed close to each other. They each form a double deflection point. The three Doppelumlenkstellen thus formed are in the circumferential direction of the annular upper frame frame 5 arranged substantially equally distributed. The same applies to the likewise annular lower frame frame 4 arranged Einzelumlenkstellen, wherein the Doppelumlenkstellen on the upper frame frame 5 circumferentially offset to the Einzelumlenkstellen on the lower frame frame 4 are arranged. How out 3 can be seen, the circumferential angular offset is selected so that the individual deflection of the lower frame frame 4 are placed approximately centrally in the circumferential direction between two double deflection of the upper frame frame. This results between a Einzelumlenkstelle the lower frame frame 4 and a Doppelumlenkstelle the upper frame frame 5 each a circumferential angle offset of about 60 °. When the cable guide is thus on the two frame frame 4 . 5 available space as evenly as possible.

Um die Person 2 innerhalb des Bewegungsraums 7 an einer definierten Position zu fixieren, sind zwei Fußschlaufen 35 vorhanden, welche über eine Bodenstandplatte 36 fest mit dem unteren Gestellrahmen 4 und damit mit dem Gestell 3 insgesamt verbunden sind. Die Bodenplatte 36 und die daran angebrachten Fußschlaufen 35 können als Personenfixierungseinheit verstanden werden, mittels derer die Bewegungsfreiheit der Person 2 während einer innerhalb des Bewegungsraums 7 durchgeführten Bewegung eingeschränkt wird. Eine derartige Personenfixierungseinheit ist nicht zwingend erforderlich. Dies ist optional und kann in manchen Anwendungsfällen dazu beitragen, eine von der Person 2 durchzuführende Bewegung einfacher zu erfassen und/oder einfacher zu führen. Grundsätzlich gibt es auch andere Ausgestaltungen von Personenfixierungseinheiten. Eine alternative Ausgestaltung ist beispielsweise ein Stuhl, auf dem die Person 2 mit ihrem Unterkörper fixiert werden kann.To the person 2 within the movement space 7 To fix at a defined position are two foot straps 35 present, which over a Bodenstandplatte 36 fixed to the lower frame 4 and therefore with the frame 3 are connected in total. The bottom plate 36 and the attached foot straps 35 can be understood as a person fixing unit, by means of which the freedom of movement of the person 2 during one within the movement space 7 movement is restricted. Such Personenfixierungseinheit is not mandatory. This is optional and can in some cases help one by the person 2 easier to grasp and / or guide the movement to be performed. In principle, there are also other embodiments of personal fixing units. An alternative embodiment, for example, a chair on which the person 2 can be fixed with her lower body.

Die Wickelantriebe 22 bis 30 sind Bestandteile einer Antriebs- und Überwachungseinheit 37, die außerdem weitere Komponenten aufweist, insbesondere eine Ein-/Ausgabeeinheit 38 in Form eines Bedienterminals sowie einer Auswerte-/Ansteuereinheit 39. Die Komponenten der Antriebs- und Überwachungseinheit 37 sind miteinander verbunden, um einen Datenaustausch und/oder zumindest teilweise auch die Zufuhr von elektrischer Versorgungs-/Antriebsenergie zu realisieren. Diese Verbindungen können leitungsgebunden oder jedenfalls bei Datenverbindungen auch drahtlos als Funkverbindungen ausgestaltet sein. Aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung sind in 1 bis 3 diese Verbindungen zwischen den Komponenten der Antriebs- und Überwachungseinheit 37 nicht mit eingetragen, selbst wenn diese leitungsgebunden ausgeführt sein sollten.The winding drives 22 to 30 are components of a drive and monitoring unit 37 , which also has other components, in particular an input / output unit 38 in the form of an operator terminal and an evaluation / control unit 39 , The components of the drive and monitoring unit 37 are interconnected to realize a data exchange and / or at least partially the supply of electrical supply / drive energy. These connections may be wired or at least in data connections and wirelessly configured as radio links. For the sake of clearer presentation are in 1 to 3 these connections between the components of the drive and monitoring unit 37 not included, even if they should be wired.

Die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 ermöglicht die Erfassung einer von der Person 2 durchgeführten tatsächlichen Bewegung. Außerdem kann sie die Bewegung der Person 2 nach einem entsprechenden Vergleich der erfassten tatsächlichen Bewegung mit einer vorgebbaren gewünschten Bewegung so führen, dass der von der Person 2 durchgeführte Bewegungsablauf der gewünschten Bewegung möglichst nahe kommt.The drive and monitoring unit 37 allows the capture of one from the person 2 carried out actual movement. Besides, it can control the movement of the person 2 after a corresponding comparison of the detected actual movement with a predeterminable desired movement so that lead by the person 2 performed movement of the desired movement comes as close as possible.

Um die tatsächliche Bewegung der Person 2 zu bestimmen, werden mittels der Antriebs- und Überwachungseinheit 37 die Verbindungslängen der durch die Seile 13 bis 21 gebildeten Seilverbindungen sowie die in jedem der Seile 13 bis 21 herrschenden Seilkräfte erfasst.To the actual movement of the person 2 be determined by means of the drive and monitoring unit 37 the connection lengths of the through the ropes 13 to 21 formed rope connections as well as in each of the ropes 13 to 21 recorded ruling rope forces.

Zur Führung der Bewegung der Person 2 ermittelt die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 für jeden Zeitpunkt, d.h. für jedes zeitliche Berechnungsintervall, die für die gewünschte vorgegebene Bewegung erforderlichen Verbindungslängen der durch die Seile 13 bis 21 gebildeten Seilverbindungen sowie die in jedem der Seile 13 bis 21 hierzu einzustellenden Seilkräfte. Weiterhin veranlasst die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 durch eine entsprechende Ansteuerung der Wickelantriebe 22 bis 30 zum einen die Einstellung der so ermittelten Verbindungslängen und zum anderen eine Beaufschlagung der Seile 13 bis 21 mit den so ermittelten Seilkräften. Optional können zusätzlich auch die Seilgeschwindigkeiten, mit denen sich die Verbindungslängen verändern, mittels der Antriebs- und Überwachungseinheit 37 erfasst und eingestellt werden.To guide the movement of the person 2 determines the drive and monitoring unit 37 for each time, ie for each temporal calculation interval, the connection lengths required by the ropes for the desired given movement 13 to 21 formed rope connections as well as in each of the ropes 13 to 21 For this purpose set rope forces. Furthermore, the drive and monitoring unit initiates 37 by a corresponding control of the winding drives 22 to 30 on the one hand the setting of the connection lengths determined in this way and, on the other hand, an action on the cables 13 to 21 with the determined rope forces. Optionally, in addition, the cable speeds with which the connection lengths change, by means of the drive and monitoring unit 37 be recorded and set.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Antriebs- und Überwachungseinheit 37 des Geräts 1 anhand des Blockschaltbilds gemäß 10 näher beschrieben. In der Darstellung von 10 sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit von den insgesamt neun Seilen 13 bis 21 und neun Wickelantrieben 22 bis 30 jeweils nur eines bzw. einer schematisch abgebildet, nämlich das Seil 13 und der Wickelantrieb 22. Die nicht mit abgebildeten Seile 14 bis 21 und Wickelantriebe 23 bis 30 sind analog zu ergänzen, ebenso wie weitere Komponenten und Größen, die in 10 jeweils nur in einfacher Ausführung dargestellt sind.The following is the operation of the drive and monitoring unit 37 of the device 1 based on the block diagram according to 10 described in more detail. In the presentation of 10 are for the sake of clarity of the total of nine ropes 13 to 21 and nine winding drives 22 to 30 only one or one shown schematically, namely the rope 13 and the winding drive 22 , The not shown with ropes 14 to 21 and winding drives 23 to 30 are analogous to complement, as well as other components and sizes in 10 each shown only in a simple design.

Die Auswerte-/Ansteuereinheit 39 hat eine Steuerungsuntereinheit 39a sowie neun Regelungsuntereinheiten 39b in Form von Antriebsreglern, die jeweils einen der Wickelantriebe 22 bis 30 regeln.The evaluation / control unit 39 has a control subunit 39a and nine regulatory sub-units 39b in the form of drive controllers, each one of the winding drives 22 to 30 regulate.

Die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 hat als weitere Komponenten neun Seilkraft-Sensoren 13a sowie neun Seilpositionsmesser 13b, die jeweils einem der Seile 13 bis 21 der neun Seilverbindungen zur Person 2 zugeordnet sind und zur Erfassung der tatsächlichen aktuell in dem betreffenden Seil 13 vorliegenden Seilkraft Fist und der tatsächlichen aktuellen Verbindungslänge sist der durch dieses Seil 13 gebildeten Seilverbindung bestimmt sind. Die so erfassten tatsächlichen Seilkräfte Fist und tatsächlichen Verbindungslängen sist sind Eingangsgrößen der Steuerungsuntereinheit 39a sowie der Regelungsuntereinheiten 39b.The drive and monitoring unit 37 has as additional components nine cable force sensors 13a as well as nine rope position knives 13b , each one of the ropes 13 to 21 the nine rope connections to the person 2 are assigned and to capture the actual current in the particular rope 13 present cable force F and the actual current connection length S is defined by this rope 13 formed cable connection are determined. The so-detected actual rope forces F, and actual connection lengths s are input variables of the control subunit 39a and the regulatory sub-units 39b ,

In der Steuerungsuntereinheit 39a werden diese Eingangsgrößen ggf. einer Koordinatentransformation unterzogen. In der Steuerungsuntereinheit 39a ist ein Berechnungsalgorithmus implementiert, der u.a. einen Vergleich zwischen einer anhand der (ggf. transformierten) Eingangsgrößen bestimmten tatsächlichen aktuellen Bewegung der Person 2 und einem in einem Speicher 39c der Steuerungseinheit hinterlegten (gewünschten) Bewegungsprofil anstellt, um auf Basis der Vergleichsergebnisse den Regelungsuntereinheiten 39b (ggf. rücktransformierte) Sollwert-Vorgaben zu machen. Der in der Steuerungsuntereinheit 39a implementierte Berechnungsalgorithmus enthält einen Teilalgorithmus, insbesondere einen Simplex-Algorithmus, anhand dessen aus den (ggf. transformierten) Eingangsgrößen Fist und sist die tatsächliche aktuelle Bewegung bestimmt wird, wobei ein verwendetes Berechnungskriterium darin besteht, dass die Gesamtheit aller Seilkräfte in allen Seilen 13 bis 21 einen minimalen Wert annimmt. Weitere Randbedingungen können hinzukommen, beispielsweise Mindest- und Maximalwerte für die Seilkräfte in allen Seilen 13 bis 21. Eine solche Mindest-Seilkraft (untere Schwellkraft) sollte nicht unterschritten werden, um die Seile 13 bis 21 stets gespannt zu halten. Die Maximal-Seil (obere Schwellkraft) sollte nicht überschritten, um ein Reißen der Seile 13 bis 21 oder eine zu starke Belastung der Person 2 zu verhindern. Der Berechnungsalgorithmus wird in einer zentralen Recheneinheit 39d der Steuerungsuntereinheit 39a durchgeführt.In the control subunit 39a If necessary, these input variables are subjected to a coordinate transformation. In the control subunit 39a A calculation algorithm is implemented, which includes a comparison between an actual actual movement of the person determined on the basis of the (possibly transformed) input variables 2 and one in a store 39c the control unit deposited (desired) motion profile to the control subunits based on the comparison results 39b (if necessary, transformed back) setpoint specifications. The one in the control subunit 39a implemented calculation algorithm includes a sub-algorithm, in particular a simplex algorithm, is the basis of which (transformed, if necessary) from the input parameters F, and s is the actual current motion is determined, wherein a used calculation criterion is that the totality of all rope forces in all ropes 13 to 21 assumes a minimum value. Additional boundary conditions may be added, for example minimum and maximum values for the rope forces in all ropes 13 to 21 , Such a minimum cable force (lower threshold force) should not fall below the ropes 13 to 21 always curious. The maximum rope (upper swelling force) should not be exceeded, in order to tear the ropes 13 to 21 or overburden the person 2 to prevent. The calculation algorithm is in a central processing unit 39d the control subunit 39a carried out.

Die zentrale Recheneinheit 39d hat auch Zugriff auf den Speicher 39c, in dem das (gewünschte) Bewegungsprofil hinterlegt ist. Dieses (gewünschte) Bewegungsprofil kann entweder über die Ein-/Ausgabeeinheit 38 eingegeben oder bei Durchführung einer Musterbewegung abgespeichert worden sein.The central processing unit 39d also has access to the memory 39c in which the (desired) movement profile is stored. This (desired) movement profile can be achieved either via the input / output unit 38 entered or stored when performing a pattern movement.

Bei den an die Regelungsuntereinheiten 39b gelieferten Sollwert-Vorgaben handelt es sich zumindest um die Verbindungslängen-Sollwerte ssoll und die Seilkraft-Sollwerte Fsoll. Optional können zusätzlich auch Seilgeschwindigkeits-Sollwerte vsoll vorgegeben werden. Aufgrund des optionalen Charakters sind diese Vorgaben im Blockschaltbild gemäß 10 nur mit gestrichelter Linienführung eingetragen.At the to the control sub-units 39b delivered target values is at least around the connection lengths setpoints s will and the cable force setpoints F should. Optionally, additional cable speed setpoints v set can be specified. Due to the optional character, these specifications are in the block diagram according to 10 entered only with dashed lines.

Dementsprechend handelt es sich bei den Regelungsuntereinheiten 39b um an sich bekannte Kaskadenregler mit jeweils bis zu drei Führungsgrößen, nämlich den vorstehend genannten Sollwerten ssoll, Fsoll und ggf. vsoll. Die Ausgänge dieser neun Kaskadenregler sind an die Elektromotoren 31 der Wickelantriebe 22 bis 30 angeschlossen. Die Kaskadenregler veranlassen ensprechend dem jeweiligen Regelungsresultat eine Strombeaufschlagung der Elektromotoren 31. Falls auch die Seilgeschwindigkeits-Sollwerte vSoll mit berücksichtigt werden, können die tatsächlichen aktuellen Seilgeschwindigkeiten vist ohne weiteres in den Regelungsuntereinheiten 39b anhand einer zeitlichen Ableitung der tatsächlichen aktuellen Verbindungslänge sist ermittelt werden.Accordingly, the regulatory sub-units are 39b cascade controllers known per se, each having up to three reference variables, namely the above-mentioned desired values s soll , F soll and possibly v soll . The outputs of these nine cascade controllers are connected to the electric motors 31 the winding drives 22 to 30 connected. The cascade controllers cause ensprechend the respective control result, a current to the electric motors 31 , If the cable speed setpoint values v setpoint are also taken into account, the actual actual rope speeds v can easily be found in the control sub-units 39b based on a time derivative of the actual current connection length s is to be determined.

Gemäß einem nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel können die tatsächlichen Seilkräfte Fist anstelle direkt mittels der Seilkraft-Sensoren 13a auch indirekt mittels einer Messung der Motorströme der Elektromotoren 31 der Wickelantriebe 22 bis 30 bestimmt werden.According to an alternative embodiment, not shown, the actual cable forces F is instead of directly by means of the cable force sensors 13a and indirectly by means of a measurement of the motor currents of the electric motors 31 the winding drives 22 to 30 be determined.

Weiterhin gibt es Ausführungsbeispiele, bei denen die Regelungsuntereinheiten 39b in baulicher Einheit mit den Wickelantrieben 22 bis 30 oder mit der Steuerungsuntereinheit 39a ausgeführt sind.Furthermore, there are embodiments in which the control sub-units 39b in structural unity with the winding drives 22 to 30 or with the control subunit 39a are executed.

Die im Rahmen der Regelungsuntereinheiten 39b auch jeweils implementierte Kraftregelung bewirkt, dass die Bewegung der Person 2 bei erkanntem zu langsamen und/oder zu kraftlosen Agieren durch entsprechend nachgestellte Seilkräfte unterstützt wird, und umgekehrt bei erkanntem zu schnellen und/oder kräftigen Agieren durch entsprechend nachgestellte Seilkräfte abgebremst wird.Those within the regulatory sub-units 39b Also, each implemented force control causes the movement of the person 2 when detected too slow and / or too powerless action by appropriately trailing rope forces is supported, and vice versa when detected too fast and / or vigorous action is slowed down by appropriately trailing rope forces.

Da zur umfassenden Bewegungsführung außer Zugkräften, die ohne Weiteres über die Seilverbindungen übertragen werden können, manchmal auch Druckkräfte benötigt werden, sind insgesamt neun durch die Seile 13 bis 21 gebildeten Seilverbindungen vorhanden. Aufgrund dieser hohen Anzahl an Seilverbindungen ist es möglich, eine über diese Seilverbindungen auf die Person 2 einwirkende Kraftkonstellation so zu einzustellen, dass sie einer durch Beaufschlagung mit Druckkräften hervorgerufenen Kraftkonstellation entspricht. Die hohe Anzahl an Seilverbindungen ermöglicht also die Nachbildung einer solchen durch Druckkraft-Beaufschlagung hervorgerufenen Kraftwirkung. Andererseits führt die Verwendung von neun Seilverbindungen bei nur sechs mechanischen Bewegungsfreiheitsgraden in dem in der Auswerte-/Ansteuereinheit 39 implementierten Berechnungsalgorithmus zu einer Überbestimmung. Dieses Überbestimmungsproblem lässt sich jedoch z.B. durch Verwendung des bereits erwähnten Simplex-Algorithmus und des ebenfalls genannten Berechnungskriteriums der minimalen Summe aller Seilkräfte in allen Seilen 13 bis 21 lösen.Since the comprehensive motion control except tensile forces, which can be easily transmitted over the cable connections, sometimes pressure forces are required, a total of nine through the ropes 13 up to 21 formed cable connections available. Due to this high number of rope connections it is possible to have one over these rope connections to the person 2 To set acting force constellation so that it corresponds to a force caused by the application of compressive forces. The high number of cable connections thus allows the replication of such caused by pressure force application force. On the other hand, the use of nine cable joints results in only six mechanical degrees of freedom of movement in the evaluation / drive unit 39 implemented calculation algorithm for over-determination. However, this overdetermination problem can be solved, for example, by using the already mentioned simplex algorithm and the likewise mentioned calculation criterion of the minimum sum of all rope forces in all ropes 13 to 21 to solve.

Die Auswerte-/Ansteuereinheit 39 kann außer den einzustellenden Seilkräften Fsoll und den einzustellenden Verbindungslängen sSoll auch die tatsächlich von der Person durchgeführte Bewegung mit ihren Bewegungsanteilen gemäß allen sechs mechanischen Freiheitsgraden ermitteln.The evaluation / control unit 39 In addition to the rope forces F soll to be set and the connection lengths s set to be set, it is also possible to determine the movement actually carried out by the person with their movement parts according to all six mechanical degrees of freedom.

Die Bestimmung der Sollwerte sSoll, FSoll und optional vSoll sowie gegebenenfalls auch die der Bewegungsanteile der tatsächlichen Bewegung erfolgt zyklisch während der gesamten Dauer des Bewegungsvorgangs. In der Auswerte-/Ansteuereinheit 39 ist hierzu ein Berechnungsintervall von beispielsweise jeweils einer Millisekunde vorgesehen.The determination of the setpoint values s set , F setpoint and optionally v setpoint as well as possibly also the motion components of the actual movement takes place cyclically during the entire duration of the movement process. In the evaluation / control unit 39 For this purpose, a calculation interval of, for example, one millisecond is provided.

Obwohl bereits die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 dazu ausgelegt ist, eine für die Person 2 kritische Belastungssituation zu erkennen und abzustellen, weist das Gerät 1 eine zusätzliche Überwachungseinheit mit einer in 1 lediglich schematisch mit abgebildeten Kamera 40 auf. Diese Kamera 40 beobachtet die von der Person 2 durchgeführte Bewegung ebenfalls. Sobald bei dieser zusätzlichen optischen Überwachung eine kritische Situation erkannt wird, wird die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 veranlasst, die über die Wickelantriebe 22 bis 30 erfolgende Kraftbeaufschlagung auf ein unkritisches Niveau zu reduzieren, oder eine Notabschaltung durchzuführen.Although already the drive and monitoring unit 37 designed to be one for the person 2 Detect and eliminate critical stress situation, the device 1 an additional monitoring unit with an in 1 only schematically with imaged camera 40 on. This camera 40 watch the person 2 performed movement as well. As soon as a critical situation is detected in the case of this additional optical monitoring, the drive and monitoring unit 37 is initiated, that via the winding drives 22 to 30 to reduce the application of force to an uncritical level, or to perform an emergency shutdown.

Insgesamt ermöglicht das Gerät 1 aufgrund der vorgesehenen neun Seilverbindungen und deren Einstellung durch die Antriebs- und Überwachungseinheit 37 die Erfassung weitgehend beliebiger dreidimensionaler Bewegungen der Person 2 und zusätzlich auch die Führung der Bewegung der Person 2, so dass die Bewegung zumindest weitgehend einem vorgebbaren Bewegungsablauf entspricht. Wie die Bewegungserfassung kann auch die Bewegungsführung vorteilhafterweise weitgehend beliebig im dreidimensionalen Raum erfolgen. Grenzen für die durchzuführende Bewegung sind weniger durch das Gerät 1, sondern vielmehr durch die anatomischen Gegebenheiten der Person 2 bestimmt.Overall, the device allows 1 due to the intended nine cable connections and their Adjustment by the drive and monitoring unit 37 the acquisition of largely arbitrary three-dimensional movements of the person 2 and in addition, the leadership of the movement of the person 2 , so that the movement at least largely corresponds to a predetermined movement. Like the movement detection, the movement guidance can advantageously be largely arbitrary in three-dimensional space. Limits for the movement to be performed are less due to the device 1 but rather by the anatomical conditions of the person 2 certainly.

Wie bereits erwähnt, sind in 4 bis 6 sowie 7 und 8 zwei Ausführungsbeispiele für im Rahmen des Geräts 1 einsetzbare Adaptereinheiten 9 gezeigt.As already mentioned, are in 4 to 6 and FIGS. 7 and 8 show two exemplary embodiments within the scope of the device 1 usable adapter units 9 shown.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 bis 6 ist ein Adapterring 41, der zur Anlage am Rumpf der Person 2 und dementsprechend auch primär zur Erfassung und Führung von Rumpfbewegungen der Person 2 bestimmt ist. Der Adapterring 41 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein zweigeteilter Aluminiumring, der trotz seines geringen Gewichts eine ausreichende mechanische Stabilität hat, um definierte Befestigungsstellen 10, 11, 12 für die Seile 13 bis 21 zu bilden. In 4 bis 6 sind die zur Bildung der Befestigungsstellen 10, 11, 12 vorgesehenen Befestigungsösen nicht mit abgebildet. Dargestellt sind nur Bohrungen 42, in denen die Befestigungsösen montiert werden können.The embodiment according to 4 to 6 is an adapter ring 41 that attach to the person's torso 2 and accordingly also primarily for detecting and guiding trunk movements of the person 2 is determined. The adapter ring 41 is in the embodiment shown a two-part aluminum ring, which despite its low weight has sufficient mechanical stability to defined attachment points 10 . 11 . 12 for the ropes 13 to 21 to build. In 4 to 6 are the for the formation of the attachment points 10 . 11 . 12 provided eyelets not shown. Shown are only holes 42 in which the eyelets can be mounted.

Die Zweiteilung des Adapterrings 41 in die Halbringe 43, 44 geht aus den Abbildungen gemäß 5 und 6 hervor. In 6 ist die geöffnete Stellung zum An- oder Ablegen des Adapterrings 41 gezeigt.The division of the adapter ring 41 in the half rings 43 . 44 go from the pictures according to 5 and 6 out. In 6 is the open position for attaching or removing the adapter ring 41 shown.

Der Adapterring 41 ist mit Anlagepolstern 45 ausgestattet, die zur Anlage an der Person 2 bestimmt sind. Die Position der Anlagepolster 45 ist veränderbar, so dass eine Anpassung an die Brustkorb- oder Rumpfanatomie der Person 2 möglich ist. Die translatorisch und rotatorisch veränderbare Positionierung der Anlagepolster 45 ist in 5 durch die Doppelpfeile 46 und 47 angedeutet. Die Anlagepolster 45 können entsprechend verschoben und/oder verkippt werden.The adapter ring 41 is with plant pads 45 equipped to attach to the person 2 are determined. The position of the plant pads 45 is changeable, allowing an adaptation to the thorax or trunk anatomy of the person 2 is possible. The translational and rotationally changeable positioning of the plant pads 45 is in 5 through the double arrows 46 and 47 indicated. The investment cushion 45 can be moved and / or tilted accordingly.

In 7 und 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Adaptereinheit 9 ebenfalls in Form eines Adapterrings 48 gezeigt, wobei letzterer zur Führung und Erfassung einer Armbewegung der Person 2 bestimmt ist. Der Adapterring 48 ist mit einer Armschlaufe 49 und einer Handgelenksschlaufe 50 sowie mit einem Haltegriff 51 ausgestattet. Die Armschlaufe 49 ist am Ringelement des Adapterrings 48 befestigt, wohingegen zur Fixierung der Handgelenksschlaufe 50 eine Querstrebe 52 innerhalb des Adapterrings 48 vorhanden ist. Mittels der Armschlaufe 49, der Handgelenksschlaufe 50 und des Haltegriffs 51 kann der Adapterring 48 sicher und vor allem auch in definierter und reproduzierbarer Weise am Arm der Person 2 fixiert werden. Auch der Adapterring 48 hat Bohrungen 42, die zur Montage von Befestigungsösen und damit zur Bildung der Befestigungsstellen 10, 11, 12 bestimmt sind.In 7 and 8th is another embodiment of an adapter unit 9 also in the form of an adapter ring 48 the latter, the latter for guiding and detecting an arm movement of the person 2 is determined. The adapter ring 48 is with an arm loop 49 and a wrist strap 50 as well as with a handle 51 fitted. The arm loop 49 is on the ring element of the adapter ring 48 attached, whereas for fixing the wrist strap 50 a crossbar 52 is present within the adapter ring 48. By means of the arm loop 49 , the wrist strap 50 and the grab handle 51 can the adapter ring 48 safe and, above all, in a defined and reproducible way on the person's arm 2 be fixed. Also the adapter ring 48 has holes 42 used for mounting eyelets and thus for the formation of attachment points 10 . 11 . 12 are determined.

Abgesehen von den in 4 bis 6 und 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispielen gibt es noch andere Ausgestaltungen für die Adaptereinheit 9 des Geräts 1. Bei allen Varianten ist gewährleistet, dass die Bewegung der Person 2 nicht oder jedenfalls nicht maßgeblich beeinträchtigt wird. Außerdem sind jeweils die zur Fixierung der Seile 13 bis 21 benötigten Befestigungsstellen 10, 11, 12 vorhanden oder zumindest einfach montierbar. Diese Befestigungsstellen 10, 11, 12 bilden nämlich zugleich die Messpunkte zur Erfassung der von der Person 2 tatsächlich durchgeführten Bewegung.Apart from the in 4 to 6 and 7 and 8th illustrated embodiments, there are other embodiments for the adapter unit 9 of the device 1 , In all variants it is guaranteed that the movement of the person 2 not or at least not significantly affected. In addition, each of the fixation of the ropes 13 to 21 required attachment points 10 . 11 . 12 present or at least easy to assemble. These attachment points 10 . 11 . 12 namely form at the same time the measuring points for the detection of the person 2 actually performed movement.

Das in 9 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel eines Geräts 53 zur Erfassung und Führung einer beliebigen dreidimensionalen Bewegung unterscheidet sich von dem Gerät 1 gemäß 1 im Wesentlichen nur durch die Ausgestaltung der Adaptereinheit 9. Bei dem Gerät 53 ist die von der Person 2 anzulegende Adaptereinheit 9 als ein Adaptergurtgeschirr 54 in Form eines Brustgurtes ausgeführt. Wie der Adapterring 41 des Geräts 1 ist das Adaptergurtgeschirr 54 des Geräts 53 zur Anlage am Rumpf der Person 2 und dementsprechend auch primär zur Erfassung und Führung von Rumpfbewegungen der Person 2 bestimmt. Auch das Adaptergurtgeschirr 54 hat mehrere Befestigungsstellen, an denen die neun Seile 13 bis 21 fixiert sind. Die Befestigungsstellen, von denen in 9 beispielhaft fünf Stück, nämlich die Befestigungsstellen 55 bis 59, abgebildet sind, haben wiederum Befestigungsösen zur Anbringung der Seile 13 bis 21. Das Adaptergurtgeschirr 54 ist leicht. Es trägt sich sehr bequem, lässt sich aber dennoch fest und damit definiert am Rumpf der Person 2 anbringen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das Adaptergurtgeschirr 54 die Bewegungsfreiheit der Person 2 nicht maßgeblich beeinträchtigt.This in 9 shown another embodiment of a device 53 to capture and guide any three-dimensional movement is different from the device 1 according to 1 essentially only by the configuration of the adapter unit 9 , At the device 53 is that of the person 2 to be created adapter unit 9 as an adapter harness 54 executed in the form of a chest strap. Like the adapter ring 41 of the device 1 is the adapter harness 54 of the device 53 for attachment to the person's trunk 2 and accordingly also primarily for detecting and guiding trunk movements of the person 2 certainly. Also the adapter harness 54 has several attachment points, where the nine ropes 13 to 21 are fixed. The attachment points, of which in 9 For example, five pieces, namely the attachment points 55 to 59 , in turn, have eyelets for attaching the ropes 13 to 21 , The adapter harness 54 is easy. It wears very comfortably, but can still be fixed and thus defined on the person's torso 2 Attach. Another advantage is the fact that the adapter harness 54 the freedom of movement of the person 2 not significantly affected.

Insgesamt bieten die Geräte 1 und 53 vielfältige Möglichkeiten zur Erfassung und Führung einer weitgehend beliebigen dreidimensionalen Bewegung. Anwendungen liegen dabei sowohl im sportlichen als auch im medizinisch-therapeutischen Bereich.Overall, the devices provide 1 and 53 various possibilities for recording and guiding a largely arbitrary three-dimensional movement. Applications are both in the sporting as well as in the medical-therapeutic area.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19840800 C1 [0004]DE 19840800 C1 [0004]
  • US 5474086 [0005]US 5474086 [0005]
  • DE 102004054051 A1 [0006]DE 102004054051 A1 [0006]
  • DE 102005051674 A1 [0007]DE 102005051674 A1 [0007]

Claims (14)

Gerät zur Erfassung und Führung einer von einer Person (2) durchzuführenden Bewegung, aufweisend a) ein Gestell (3) mit einem unteren und einem oberen Gestellrahmen (4, 5), b) eine an der Person (2) anzubringende Adaptereinheit (9), c) eine Antriebs- und Überwachungseinheit (37), und d) neun Seile (13 - 21), von denen jedes jeweils mindestens zwischen der Adaptereinheit (9) einerseits und dem unteren Gestellrahmen (4) oder dem oberen Gestellrahmen (5) andererseits verläuft, und von denen jedes eine Seilverbindung mit einer einstellbaren Verbindungslänge bildet, wobei e) die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, e1) als Maß für eine von der Person (2) durchgeführte tatsächliche Bewegung die tatsächlichen Verbindungslängen aller Seilverbindungen sowie in jedem der Seile vorliegende tatsächliche Seilkräfte zu erfassen, e2) die so erfasste tatsächliche Bewegung mit einer gewünschten Bewegung zu vergleichen, und e3) in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Verbindungslängen der Seilverbindungen und die Seilkräfte nachzustellen.Apparatus for detecting and guiding a movement to be performed by a person (2) a) a frame (3) with a lower and an upper frame frame (4, 5), b) an adapter unit (9) to be attached to the person (2), c) a drive and monitoring unit (37), and d) nine cables (13-21), each extending at least between the adapter unit (9) on the one hand and the lower frame (4) or the upper frame (5) on the other, each forming a cable connection with an adjustable connection length , in which e) the drive and monitoring unit (37) is designed to e1) as a measure of an actual movement made by the person (2), to record the actual connection lengths of all the cable connections and the actual cable forces present in each of the cables, e2) comparing the thus detected actual movement with a desired movement, and e3) adjust the connection lengths of the cable connections and the rope forces as a function of this comparison. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Gestellrahmen (5) eine größere Fläche umschließt als der untere Gestellrahmen (4).Device after Claim 1 , characterized in that the upper frame frame (5) encloses a larger area than the lower frame frame (4). Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (9) als ein an einer Körperregion der Person (2) anzulegender Adapterring (41; 48) ausgestaltet ist oder einen solchen Adapterring (41; 48) aufweist.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the adapter unit (9) is designed as an adapter ring (41; 48) to be applied to a body region of the person (2) or has such an adapter ring (41; 48). Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapterring (41) mit zur Anlage an der Person bestimmte Anlagekomponenten (45) ausgestattet ist.Device after Claim 3 , characterized in that the adapter ring (41) is provided with abutting to the person certain investment components (45). Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Adaptereinheit (9) zwischen drei und sechs voneinander beabstandete Befestigungsstellen (10, 11, 12) für die neun Seilverbindungen vorhanden sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the adapter unit (9) between three and six spaced mounting locations (10, 11, 12) are provided for the nine cable connections. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (9) als ein an einer Körperregion der Person (2) anzulegendes Adaptergurtgeschirr (54) ausgestaltet ist oder ein solches Adaptergurtgeschirr (54) aufweist.Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter unit (9) is designed as an adapter belt harness (54) to be applied to a body region of the person (2) or has such an adapter harness (54). Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Seile (13, 14, 15) entweder zum oberen Gestellrahmen (5) oder zum unteren Gestellrahmen (4) geführt sind und die anderen sechs Seile (16 - 21) zum jeweils anderen Gestellrahmen (4, 5) geführt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that three of the cables (13, 14, 15) are guided either to the upper frame frame (5) or the lower frame frame (4) and the other six cables (16 - 21) to the other Frame frame (4, 5) are guided. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Personenfixierungseinheit (35, 36), die dazu ausgelegt ist, die Person (2) so zu fixieren, dass die Person (2) nur teilweise bewegungsfrei ist.Device according to one of the preceding claims, characterized by a person fixing unit (35, 36), which is designed to fix the person (2) so that the person (2) is only partially free of movement. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesonderte zweite Überwachungseinheit (40) vorhanden ist, die zur Überwachung der Bewegung der Person (2) ausgelegt ist und bei Erkennen einer Abnormalität in der Bewegung der Person (2) oder einer Überlastung der Person (2) eine Notabschaltung veranlasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a separate second monitoring unit (40) is provided, which is designed to monitor the movement of the person (2) and upon detection of an abnormality in the movement of the person (2) or an overload of the Person (2) causes an emergency shutdown. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, auch Veränderungen der Verbindungslängen aller Seilverbindungen in Abhängigkeit vom Vergleich zwischen tatsächlicher Bewegung und gewünschter Bewegung nachzustellen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive and monitoring unit (37) is adapted to also adjust changes in the connection lengths of all cable connections in dependence on the comparison between actual movement and desired movement. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Antriebs- und Überwachungseinheit (37) eine Kraftregelung implementiert ist, so dass die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) die von der Person (2) tatsächlich durchgeführte Bewegung in Abhängigkeit vom Vergleich mit der gewünschter Bewegung durch entsprechend nachgestellte Seilkräfte unterstützt oder abbremst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the drive and monitoring unit (37) a force control is implemented, so that the drive and monitoring unit (37) of the person (2) actually performed movement in dependence on comparison the desired movement supported or decelerated by appropriately nachgestellt rope forces. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) als Elektromotoren (31) ausgeführte Einzelantriebe (22 - 30) zur individuellen Beeinflussung der Seilverbindungen aufweist.Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the drive and monitoring unit (37) has individual drives (22-30) designed as electric motors (31) for the individual influencing of the cable connections. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) neun Kraftmesseinheiten (13a) aufweist, von denen jede jeweils einer der Seilverbindungen zugeordnet ist und die in der zugeordneten Seilverbindung gegebene Seilkraft ermittelt.Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the drive and monitoring unit (37) has nine force measuring units (13a), each of which is associated with one of the cable connections and determines the cable force given in the associated cable connection. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Überwachungseinheit (37) neun Positionsmesseinheiten (13b) aufweist, von denen jede jeweils einer der Seilverbindungen zugeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive and monitoring unit (37) has nine position measuring units (13b), each of which is associated with one of the cable connections.
DE102016223575.3A 2016-11-28 2016-11-28 Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person Withdrawn DE102016223575A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016223575.3A DE102016223575A1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016223575.3A DE102016223575A1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016223575A1 true DE102016223575A1 (en) 2018-05-30

Family

ID=62117953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016223575.3A Withdrawn DE102016223575A1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016223575A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474086A (en) 1992-07-07 1995-12-12 Chattanooga Group, Inc. Apparatus for monitoring the motion of the lumbar spine
DE19840800C1 (en) 1998-09-08 2000-08-31 Wolff Sports & Prevention Gmbh Force-sensing device for measuring the force capability of a person's individual groups of muscles utilizes a contact pressure element working with a force-sensing unit to measure force exerted on the contact pressure element
DE20313772U1 (en) * 2003-09-04 2003-11-13 Fraunhofer Ges Forschung Device for dynamic mobilization of mobility handicapped person has at least 7 carrying elements joined to harness at 3 coupling points in common plane corresponding to persons' plane of symmetry
DE102004054051A1 (en) 2004-11-05 2006-05-11 Stöcker, Gerhard, Prof., Dr. Training device for use in e.g. alpine skiing, has body belt for training and twisting unit provided between platform and belt, where belt is twisted to holding devices in four directions by twisting unit
DE102005051674A1 (en) 2005-10-28 2007-05-03 Dieter Miehlich Pulling apparatus for use in e.g. rehabilitation device, for muscle exercise, has cable control arrangement with hanging devices for exercising ends that applies pulling power to arms or legs, where power is transmitted to output of motor
DE102014212472A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Matthias Rex Training device for training a person and method for operating such a device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474086A (en) 1992-07-07 1995-12-12 Chattanooga Group, Inc. Apparatus for monitoring the motion of the lumbar spine
DE19840800C1 (en) 1998-09-08 2000-08-31 Wolff Sports & Prevention Gmbh Force-sensing device for measuring the force capability of a person's individual groups of muscles utilizes a contact pressure element working with a force-sensing unit to measure force exerted on the contact pressure element
DE20313772U1 (en) * 2003-09-04 2003-11-13 Fraunhofer Ges Forschung Device for dynamic mobilization of mobility handicapped person has at least 7 carrying elements joined to harness at 3 coupling points in common plane corresponding to persons' plane of symmetry
DE102004054051A1 (en) 2004-11-05 2006-05-11 Stöcker, Gerhard, Prof., Dr. Training device for use in e.g. alpine skiing, has body belt for training and twisting unit provided between platform and belt, where belt is twisted to holding devices in four directions by twisting unit
DE102005051674A1 (en) 2005-10-28 2007-05-03 Dieter Miehlich Pulling apparatus for use in e.g. rehabilitation device, for muscle exercise, has cable control arrangement with hanging devices for exercising ends that applies pulling power to arms or legs, where power is transmitted to output of motor
DE102014212472A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Matthias Rex Training device for training a person and method for operating such a device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2637751B1 (en) Treadmill ergometer having adapted pulling and measuring units for therapeutic applications and for gait training and running training
DE60133286T2 (en) Device for relearning the balance
EP0655264B1 (en) Force resp. muscle exercise machine
EP2160168B1 (en) Apparatus and method for exercise and/or analysis of the locomotor system of a user
DE102004023981A1 (en) Apparatus for exercise training
DE602004012959T2 (en) Device to regulate the height of a weight and a release force acting on this weight
EP3221015B1 (en) Training device with three-dimensional position detection, and operating method thereof
DE102014004997A1 (en) Body weight relief device with torso stabilization in combination with fall protection and automatic running belt shutdown and patient lift at fall for the treadmill ergometer application in ergometry, therapy, rehabilitation, cardiopulmonary diagnostics, balance training, orthopedics, neurology, running training, movement analysis, gait school, functional training, performance diagnostics , Sprint training, athletics, sports and fitness
DE102015211261A1 (en) STEP COUNTER, STEP SUPPORT DEVICE, AND COMPUTER READABLE MEDIA WITH A STEP-COUNTER PROGRAM SAVED THEREOF
DE602004004202T2 (en) exercise equipment
WO2018162598A1 (en) Gait training method with a sensor-based reduction or variation of the weight load
DE102008023573A1 (en) Leg movement splint for repetitive movement of the knee and hip joint with assistance function during active use
EP2616033B1 (en) Patella gripper and device for moving a patella comprising such a patella gripper
DE202007008887U1 (en) Device for training and / or analyzing the musculoskeletal system of a user
EP3746025A1 (en) Relief system for at least partially relieving the body weight of a person
DE102016223575A1 (en) Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person
DE202013010263U1 (en) Device for training and / or analyzing the musculoskeletal system of a user
DE102019004269A1 (en) Force-controlled cable winch for training equipment
DE202019002177U1 (en) Data processing system for an electric motor driven ambulance or Mobilisationsrollstuhl
EP3104942B1 (en) Muscle training device
DE112020002716T5 (en) Body Weight Load Reduction Device
DE102020105553B3 (en) ADAPTIVE ACTIVE TRAINING SYSTEM
DE2706408A1 (en) Leg exercise hardness suspended from sensing frame - measures and increases movement produced by own effort of patient
DE102015100960A1 (en) Training device for improving strength, flexibility, endurance and control of various joints and their surrounding soft tissue structures
DE102017124454A1 (en) Training and diagnostic device for the hip and pelvic muscles in the sports and rehabilitation area

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R120 Application withdrawn or ip right abandoned