DE102016223575A1 - Device for detecting and guiding a movement to be performed by a person - Google Patents
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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
Weiterhin wird in der
Die
In der
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 gemäß1 in einer Seitenansicht, -
3 das Gerät gemäß1 in einer Draufsicht von oben, -
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Adaptereinheit des Geräts gemäß1 in Form eines Adapterrings und in einem am Rumpf der die Bewegung ausführenden Person angelegten Zustand, -
5 den Adapterring gemäß4 im nicht angelegten geschlossenen Zustand, -
6 den Adapterring gemäß4 im nicht angelegten geöffneten Zustand, -
7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Adaptereinheit des Geräts gemäß1 in Form eines Adapterrings und in einem am Arm der die Bewegung ausführenden Person angelegten Zustand, -
8 den angelegten Adapterring gemäß7 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 gemäß1 und 9 .
-
1 An embodiment of a device for detecting and guiding any three-dimensional movement in a perspective view, -
2 the device according to1 in a side view, -
3 the device according to1 in a top view from above, -
4 a first embodiment of an adapter unit of the device according to1 in the form of an adapter ring and in a state applied to the trunk of the person performing the movement, -
5 according to theadapter ring 4 in the unused closed state, -
6 according to theadapter ring 4 in an unopened open state, -
7 a second embodiment of an adapter unit of the device according to1 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 to7 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 to1 and9 ,
Einander entsprechende Teile sind in den
In
Das Gerät
Das Gestell
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gestellrahmen
Außer dem Gestell
Die Seile
Die durch die Seile
Die Umlenkrollen
Um die Person
Die Wickelantriebe
Die Antriebs- und Überwachungseinheit
Um die tatsächliche Bewegung der Person
Zur Führung der Bewegung der Person
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Antriebs- und Überwachungseinheit
Die Auswerte-/Ansteuereinheit
Die Antriebs- und Überwachungseinheit
In der Steuerungsuntereinheit
Die zentrale Recheneinheit
Bei den an die Regelungsuntereinheiten
Dementsprechend handelt es sich bei den Regelungsuntereinheiten
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
Weiterhin gibt es Ausführungsbeispiele, bei denen die Regelungsuntereinheiten
Die im Rahmen der Regelungsuntereinheiten
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
Die Auswerte-/Ansteuereinheit
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
Obwohl bereits die Antriebs- und Überwachungseinheit
Insgesamt ermöglicht das Gerät
Wie bereits erwähnt, sind in
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Die Zweiteilung des Adapterrings
Der Adapterring
In
Abgesehen von den in
Das in
Insgesamt bieten die Geräte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005051674 A1 [0007]DE 102005051674 A1 [0007]
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