DE102021210095A1 - State-dependent support of a movement caused by muscle power - Google Patents
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Abstract
Mittels einer Steuereinrichtung (9) wird ein Antrieb (8) angesteuert. Der Antrieb (8) unterstützt ein Verfahren eines Objekts (1) innerhalb einer nominal horizontalen Ebene (3), das durch eine Muskelkraft (F) bewirkt wird, welche eine Bedienperson (5) auf das Objekt (1) ausübt. Der Steuereinrichtung (9) werden zumindest für eine Masse (m) des Objekts (1) und die Abweichung (α) einer Verfahrbewegung des Objekts (1) von der Horizontalen charakteristische Größen (m, α) bekannt. Die Steuereinrichtung (9) steuert den Antrieb (8) derart an, dass bei gleicher Muskelkraft (F) die dadurch bewirkte Änderung der Position (p) des Objekts (1) in der nominal horizontalen Ebene (3) unabhängig von der Abweichung (α) der Verfahrbewegung des Objekts (1) von der Horizontalen und der Masse (m) des Objekts (1) ist. A drive (8) is activated by means of a control device (9). The drive (8) supports moving an object (1) within a nominally horizontal plane (3), which is brought about by a muscular force (F) which an operator (5) exerts on the object (1). Variables (m, α) characteristic of at least a mass (m) of the object (1) and the deviation (α) of a movement of the object (1) from the horizontal are known to the control device (9). The control device (9) controls the drive (8) in such a way that, with the same muscle power (F), the resulting change in the position (p) of the object (1) in the nominally horizontal plane (3) is independent of the deviation (α) the displacement of the object (1) from the horizontal and the mass (m) of the object (1).
Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Steuereinrichtung, mittels derer ein Antrieb angesteuert wird, der ein Verfahren eines Objekts innerhalb einer nominal horizontalen Ebene, das durch eine von einer Bedienperson auf das Objekt ausgeübte Muskelkraft bewirkt wird, unterstützt.The present invention is based on an operating method for a control device, by means of which a drive is controlled, which supports a movement of an object within a nominally horizontal plane, which is brought about by a muscle force exerted on the object by an operator.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung unmittelbar abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt.The present invention is also based on a control program, the control program comprising machine code which can be processed directly by a control device, the processing of the machine code by the control device causing the control device to carry out such an operating method.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für einen Antrieb, der ein Verfahren eines Objekts innerhalb einer nominal horizontalen Ebene, das durch eine von einer Bedienperson auf das Objekt ausgeübte Muskelkraft bewirkt wird, unterstützt, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung ein derartiges Betriebsverfahren ausführt.The present invention is also based on a control device for a drive that supports a movement of an object within a nominal horizontal plane, which is caused by a muscle force exerted on the object by an operator, the control device being programmed with a control program such that so that the control device executes such an operating procedure.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Einrichtung, wobei die Einrichtung ein innerhalb einer nominal horizontalen Ebene durch eine von einer Bedienperson auf das Objekt ausgeübte Muskelkraft verfahrbares Objekt, einen Antrieb, der das Verfahren des Objekts unterstützt, und eine derartige Steuereinrichtung aufweist, die mit dem Objekt und dem Antrieb gemäß einem derartigen Betriebsverfahren zusammenwirkt.The present invention is also based on a device, the device having an object that can be moved within a nominal horizontal plane by muscle power exerted on the object by an operator, a drive that supports the movement of the object, and such a control device that the object and the drive interact according to such an operating method.
Derartige Verfahren sind bekannt.Such methods are known.
Im Stand der Technik (und auch bei der vorliegenden Erfindung) wird das Objekt während des Verfahrens in einer Führungseinrichtung geführt, beispielsweise in Führungsschienen. Die Führungseinrichtung biegt sich bei einer Auslenkung des Objekts aus einer mittleren Position durch, so dass das Verfahren des Objekts zwar nominal in einer horizontalen Ebene erfolgt, rein faktisch die „Ebene“ jedoch nicht exakt horizontal verläuft. Die tatsächliche Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen (nachfolgend auch als Schieflage bezeichnet) variiert je nach Ausmaß der Auslenkung des Objekts aus der mittleren Position. Die „Ebene“ ist daher nicht einheitlich geneigt, sondern gewölbt. Die Hangabtriebskraft, d.h. die Kraft, die lokal in der Ebene wirkt und eine nach vertikal unten gerichtete Komponente aufweist, variiert daher ebenfalls.In the prior art (and also in the present invention), the object is guided in a guide device, for example in guide rails, during the process. The guide device bends when the object is deflected from a central position, so that the object is moved nominally in a horizontal plane, but in fact the “plane” is not exactly horizontal. The actual deviation of the movement of the object from the horizontal (hereinafter also referred to as skew) varies depending on the extent of the deflection of the object from the middle position. The "plane" is therefore not uniformly inclined, but curved. The downhill slope force, i.e. the force that acts locally in the plane and has a vertically downward component, therefore also varies.
Weiterhin kann auch die Masse des Objekts variieren. Wenn das Objekt beispielsweise eine Patientenliege ist, kann die Patientenliege verfahren werden, ohne dass sich ein Patient auf ihr befindet. In diesem Fall weist die Patientenliege ein relativ geringes Gewicht auf. Alternativ kann dieselbe Patientenliege verfahren werden, während auf der Patientenliege ein Patient mit einem relativ niedrigen Körpergewicht von beispielsweise etwa 50 kg liegt. Wiederum alternativ kann dieselbe Patientenliege verfahren werden, während auf der Patientenliege ein Patient mit einem hohen Körpergewicht von über 100 kg liegt (manche Patienten sind sogar noch erheblich schwerer). Derart unterschiedliche Belastungen bewirken (bei gleicher Positionierung der Patientenliege) eine entsprechend unterschiedliche Durchbiegung der Führungseinrichtung, entlang derer die Patientenliege verfahren wird. Damit hängt die Abweichung von der nominal horizontalen Ebene - also die Schieflage der Verfahrbewegung - nicht nur vom Ausmaß der Verfahrbewegung, sondern hängt zusätzlich auch vom Gewicht des Objekts ab.The mass of the object can also vary. If the object is a patient bed, for example, the patient bed can be moved without a patient being on it. In this case, the patient bed has a relatively low weight. Alternatively, the same patient couch can be moved while a patient with a relatively low body weight of, for example, approximately 50 kg is lying on the patient couch. Again alternatively, the same patient couch can be moved while a patient with a high body weight of more than 100 kg is lying on the patient couch (some patients are even significantly heavier). Such different loads cause (with the same positioning of the patient bed) a correspondingly different deflection of the guide device along which the patient bed is moved. This means that the deviation from the nominal horizontal plane - i.e. the misalignment of the traversing movement - not only depends on the extent of the traversing movement, but also depends on the weight of the object.
Im Stand der Technik ist es bekannt, eine Kraftunterstützung durch einen Antrieb vorzusehen. Die Kraftunterstützung des Standes der Technik wirkt stets in die Richtung, in welche das Objekt verfahren wird. Im Stand der Technik wird also sozusagen angenommen, dass die nominal horizontale Ebene tatsächlich exakt horizontal ist und nur die horizontale Verfahrbewegung als solche unterstützt werden muss. In der Praxis wirkt jedoch aufgrund der Durchbiegung der Führungseinrichtung zusätzlich die Hangabtriebskraft, die ihrerseits von der Masse des Objekts und der Durchbiegung der Führungseinrichtung abhängt. Im Ergebnis variiert somit die Muskelkraft, welche die Bedienperson zum Verfahren des Objekts aufwenden muss, in erheblichem Umfang, und zwar je nach Position des Objekts, Bewegungsrichtung des Objekts und Masse des Objekts. Dies wird von den Bedienpersonen oftmals als unangenehm und schwierig zu handhaben empfunden.It is known in the state of the art to provide power assistance by means of a drive. The power assistance of the prior art always acts in the direction in which the object is being moved. In the prior art, it is assumed, so to speak, that the nominally horizontal plane is actually exactly horizontal and only the horizontal movement as such needs to be supported. In practice, however, due to the deflection of the guide device, the downhill force also acts, which in turn depends on the mass of the object and the deflection of the guide device. As a result, the muscle power that the operator has to expend to move the object varies to a considerable extent, depending on the position of the object, the direction of movement of the object and the mass of the object. This is often perceived by the operators as unpleasant and difficult to handle.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Vorgehensweise des Standes der Technik verbessert werden kann.The object of the present invention is to create possibilities by means of which the procedure of the prior art can be improved.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.The object is achieved by an operating method with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,
- - dass der Steuereinrichtung zumindest für eine Masse des Objekts und die Abweichung einer Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen charakteristische Größen bekannt werden und
- - dass die Steuereinrichtung den Antrieb derart ansteuert, dass bei gleicher Muskelkraft die dadurch bewirkte Änderung der Position des Objekts in der nominal horizontalen Ebene unabhängig von der Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen und der Masse des Objekts ist.
- - That the control device at least for a mass of the object and the deviation of a movement of the object from the horizontal characteristic variables are known and
- - That the control device controls the drive in such a way that, with the same muscle power, the resulting change in the position of the object in the nominal horizontal plane is independent of the deviation of the movement of the object from the horizontal and the mass of the object.
Dadurch wird insbesondere die Hangabtriebskraft kompensiert, so dass die Handhabung des Objekts durch die Bedienperson einheitlich und unabhängig von der Position des Objekts wird.In this way, in particular, the downhill slope force is compensated for, so that the handling of the object by the operator is uniform and independent of the position of the object.
In einer einfachen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kompensiert die Ansteuerung des Antriebs exakt die durch die Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen bewirkte Hangabtriebskraft des Objekts und nur die Hangabtriebskraft. In diesem Fall wird keine Information über die gewünschte Verfahrrichtung benötigt. Oftmals soll jedoch zusätzlich eine Kompensation einer Reibungskraft erfolgen. Um dies erreichen zu können, berücksichtigt die Steuereinrichtung bei der Ermittlung der Ansteuerung des Antriebs vorzugsweise auch eine gewünschte Verfahrrichtung des Objekts.In a simple embodiment of the present invention, the actuation of the drive compensates exactly for the slope force of the object caused by the deviation of the movement of the object from the horizontal and only the slope force. In this case, no information about the desired direction of travel is required. Often, however, a frictional force should also be compensated. In order to be able to achieve this, the control device preferably also takes into account a desired direction of movement of the object when determining the actuation of the drive.
Vorzugsweise nimmt die Steuereinrichtung von einer ersten Sensoranordnung zumindest eine Richtung der von der Bedienperson auf das Objekt ausgeübten Muskelkraft entgegen und ermittelt die gewünschte Verfahrrichtung anhand der Richtung dieser Muskelkraft. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Ermittlung der gewünschten Verfahrrichtung. Weiterhin wird durch diese Vorgehensweise die Bedienperson von einer expliziten Vorgabe der Verfahrrichtung entlastet.Preferably, the control device receives from a first sensor arrangement at least one direction of the muscle power exerted by the operator on the object and determines the desired direction of movement based on the direction of this muscle power. This procedure enables a particularly simple and reliable determination of the desired direction of travel. Furthermore, this procedure relieves the operator of having to explicitly specify the direction of travel.
Vorzugsweise nimmt die Steuereinrichtung von der ersten Sensoranordnung nicht nur die Richtung, sondern auch ein Ausmaß der von der Bedienperson auf das Objekt ausgeübten Muskelkraft entgegen. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung das Ausmaß dieser Muskelkraft bei der Ermittlung der Ansteuerung des Antriebs berücksichtigen. Beispielsweise kann der Antrieb bei einer hohen Muskelkraft ein Verfahren in die gewünschte Richtung stärker unterstützen als bei einer niedrigen Muskelkraft.The control device preferably receives from the first sensor arrangement not only the direction but also an extent of the muscle force exerted by the operator on the object. In this case, the control device can take into account the extent of this muscle power when determining the actuation of the drive. For example, the drive can support a movement in the desired direction more strongly when the muscle strength is high than when the muscle strength is low.
Vorzugsweise nimmt die Steuereinrichtung von der Bedienperson eine Vorgabe entgegen und berücksichtigt die Vorgabe bei der Ermittlung der Ansteuerung des Antriebs. Dadurch wird es der Bedienperson ermöglicht, die Kraftunterstützung des Antriebs individuell einzustellen, sei es aufgrund persönlicher Vorlieben und/oder Bedürfnisse, sei es aufgrund von Erfordernissen des konkreten Positioniervorgangs.The control device preferably accepts a specification from the operator and takes the specification into account when determining the actuation of the drive. This makes it possible for the operator to set the power assistance of the drive individually, either based on personal preferences and/or needs or based on the requirements of the specific positioning process.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
- - von einer zweiten Sensoranordnung eine Information über ein Greifen und ein Loslassen des Objekts durch die Bedienperson entgegennimmt,
- - beim Greifen des Objekts eine durch den Antrieb oder anderweitig bewirkte Arretierung des Objekts deaktiviert und
- - beim Loslassen des Objekts die durch den Antrieb oder anderweitig bewirkte Arretierung aktiviert.
- - receives information from a second sensor arrangement about gripping and releasing the object by the operator,
- - When gripping the object, a locking of the object caused by the drive or otherwise is deactivated and
- - when the object is released, the locking effected by the drive or otherwise is activated.
Dadurch wird einerseits beim Loslassen des Objekts automatisch das Objekt an seiner momentanen Position arretiert, was insbesondere aus Sicherheitsgründen oftmals sinnvoll oder sogar erforderlich ist. Andererseits wird beim Greifen des Objekts ebenso automatisch wieder ermöglicht, das Objekt durch Muskelkraft zu bewegen. Vorzugsweise wird beim Deaktivieren der Arretierung der Antrieb zugleich auch derart angesteuert, dass der Antrieb das Objekt an seiner momentanen Position hält, wenn und solange keine Muskelkraft auf das Objekt ausgeübt wird.As a result, on the one hand, when the object is released, the object is automatically locked in its current position, which is often useful or even necessary for safety reasons in particular. On the other hand, gripping the object also automatically makes it possible to move the object using muscle power. When the locking mechanism is deactivated, the drive is preferably also controlled in such a way that the drive holds the object in its current position if and as long as no muscle force is being exerted on the object.
Um die erforderliche Ansteuerung des Antriebs auf einfache Weise ermitteln zu können, ist vorzugsweise vorgesehen,
- - dass innerhalb der Steuereinrichtung ein Kennlinienfeld hinterlegt ist,
- - dass in dem Kennlinienfeld zumindest für eine Vielzahl von Abweichungen der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen und Massen des Objekts ein jeweiliger Kennwert gespeichert ist und
- - dass die Steuereinrichtung die Ansteuerung des Antriebs unter Verwertung mindestens eines Kennwertes ermittelt, den die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen und der Masse des Objekts aus dem Kennlinienfeld ausliest.
- - that a family of characteristics is stored within the control device,
- that a respective characteristic value is stored in the family of characteristics at least for a large number of deviations in the movement of the object from the horizontal and masses of the object, and
- - that the control device determines the activation of the drive using at least one characteristic value which the control device reads from the family of characteristics as a function of the deviation of the movement of the object from the horizontal and the mass of the object.
Im Regelfall werden mehrere derartige Kennwerte ausgelesen, nämlich diejenigen Kennwerte, deren zugehörige Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen und der Masse des Objekts am nächsten kommen. Zwischen diesen Kennwerten kann durch eine lineare oder nichtlineare Interpolation ein resultierender Kennwert ermittelt werden, der seinerseits bei der Ermittlung der Ansteuerung des Antriebs berücksichtigt wird.As a rule, several such characteristic values are read out, namely those characteristic values whose associated deviation of the movement of the object from the horizontal and the mass of the object come closest. A resulting characteristic value can be determined between these characteristic values by means of a linear or non-linear interpolation, which in turn is taken into account when determining the actuation of the drive.
Gegebenenfalls können in dem Kennlinienfeld zusätzlich zu der Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts von der Horizontalen und zu der Masse des Objekts auch weitere Abhängigkeiten der Ansteuerung des Antriebs berücksichtigt sein, beispielsweise die Bewegungsrichtung des Objekts bzw. die Drehrichtung des Antriebs.If necessary, in the family of characteristics in addition to the deviation of the movement of the object from the horizontal and to the Mass of the object, other dependencies of the control of the drive can also be taken into account, for example the direction of movement of the object or the direction of rotation of the drive.
Vorzugsweise werden die Kennwerte der in der Steuereinrichtung hinterlegten Kennlinienfelder kontinuierlich nachgeführt. Hierfür sind zwei verschiedene Vorgehensweisen möglich.The characteristic values of the characteristic curve fields stored in the control device are preferably continuously tracked. Two different approaches are possible for this.
Zum einen ist es möglich, dass die Steuereinrichtung anhand von Betriebsparametern des Objekts und des Antriebs und gegebenenfalls weiteren Größen Korrekturwerte für die in dem Kennlinienfeld gespeicherten Kennwerte ermittelt. Zum anderen ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die Betriebsparameter des Objekts und des Antriebs und gegebenenfalls die weiteren Größen über eine Rechner-Rechner-Verbindung an eine Auswertungseinrichtung übermittelt und die Korrekturwerte von der Auswertungseinrichtung entgegennimmt. In beiden Fällen führt die Steuereinrichtung die Kennwerte gemäß den ermittelten Korrekturwerten nach.On the one hand, it is possible for the control device to determine correction values for the characteristic values stored in the family of characteristics using operating parameters of the object and the drive and possibly other variables. On the other hand, it is possible for the control device to transmit the operating parameters of the object and the drive and possibly the other variables via a computer-to-computer connection to an evaluation device and to receive the correction values from the evaluation device. In both cases, the control device updates the characteristic values according to the determined correction values.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Steuerprogramms, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.The object is also achieved by a control program with the features of
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.The object is also achieved by a control device having the features of
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet, die mit dem Objekt und dem Antrieb gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren zusammenwirkt.The object is also achieved by a device with the features of
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
-
1 den strukturellen Aufbau einer Einrichtung, -
2 ein Objekt von oben, -
3 eine Führungseinrichtung und ein Objekt, -
4 ein Ablaufdiagramm, -
5 einen funktionalen Verlauf der Ansteuerung des Antriebs, -
6 ein Detail des Objekts, -
7 ein Ablaufdiagramm, -
8 eine Modifikation von7 , -
9 eine Modifikation von 4 , -
10 eineweitere Modifikation von 4 , -
11 den Aufbau einer Steuereinrichtung, -
12 eine Modifikation von 11 und -
13 eineweitere Modifikation von 11 .
-
1 the structural design of a facility, -
2 an object from above, -
3 a guiding device and an object, -
4 a flowchart, -
5 a functional course of the control of the drive, -
6 a detail of the object, -
7 a flowchart, -
8th a modification of7 , -
9 a modification of4 , -
10 another modification of4 , -
11 the construction of a control device, -
12 a modification of11 and -
13 another modification of11 .
Gemäß
Das Objekt 1 kann gemäß innerhalb einer nominal horizontalen Ebene 3 verfahren werden. Zu diesem Zweck ist eine Führungseinrichtung 4 vorhanden, entlang derer das Objekt 1 verfahren werden kann. Es ist - siehe
Die Ebene 3 ist genau genommen weder eine Ebene noch horizontal. Seinen Grund hat dies in Nachgiebigkeiten, Steifigkeiten und Elastizitäten. Wenn das Objekt 1 sich entsprechend der Darstellung in
Das Verfahren des Objekts 1 wird gemäß
Die Steuereinrichtung 9 ist mit einem Steuerprogramm 10 programmiert. Das Steuerprogramm 10 umfasst Maschinencode 11, der von der Steuereinrichtung 9 unmittelbar abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 11 (bzw. die Programmierung der Steuereinrichtung 9 mit dem Steuerprogramm 10) bewirkt, dass die Steuereinrichtung 9 ein Betriebsverfahren, das nachstehend in Verbindung mit
Gemäß
In einem Schritt S2 wird der Steuereinrichtung 9 eine Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts 1 von der Horizontalen bekannt. Beispielsweise kann der Steuereinrichtung 9 als hierfür repräsentativer Wert ein Neigungswinkel α bekannt werden. Von dieser Ausgestaltung wird nachstehend ausgegangen. Der Begriff „Neigungswinkel α“ wird also nachstehend als Synonym für die Formulierung „Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts 1 von der Horizontalen“ verwendet.In a step S2, the
Es ist möglich, dass der Neigungswinkel α direkt erfasst wird. Beispielsweise können am Objekt 1 Neigungssensoren 13 angeordnet sein, welche den Neigungswinkel α erfassen und an die Steuereinrichtung 9 übermitteln. Alternativ ist es möglich, dass der Steuereinrichtung 9 die aktuelle Position p des Objekts 1 bekannt ist und die Steuereinrichtung 9 anhand der aktuellen Position p und der Masse m in Verbindung mit konstruktiven Daten der Führungseinrichtung 4 den Neigungswinkel α ermittelt. Die aktuelle Position p des Objekts 1 kann der Steuereinrichtung 9 beispielsweise aufgrund eines Lageistwerts des Antriebs 8 bekannt sein, den der Antrieb 8 der Steuereinrichtung 9 zuführt. Die konstruktiven Daten der Führungseinrichtung 4 können insbesondere deren Steifigkeit und Nachgiebigkeit umfassen.It is possible that the inclination angle α is detected directly. For example,
In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 9 eine Ansteuerung A des Antriebs 8. In einem Schritt S4 steuert die Steuereinrichtung 9 den Antrieb 8 entsprechend der ermittelten Ansteuerung A an.In a step S3, the
In einem Schritt S5 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die Verfahrbewegung des Objekts 1 beendet wird. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S2 zurück. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S1 zurück und wartet dort eine neue Verfahrbewegung ab.In a step S5, the
Um von der Position p unabhängige Verhältnisse zu erreichen, kompensiert die Ansteuerung A des Antriebs 8 im einfachsten Fall exakt die Hangabtriebskraft FH. Bereits dadurch wird das Kernziel der vorliegenden Erfindung erreicht, dass bei gleicher Muskelkraft F die dadurch bewirkte Änderung der Position p des Objekts 1 (also beispielsweise dessen Beschleunigung) in der nominal horizontalen Ebene 3 unabhängig vom Neigungswinkel α und der Masse m des Objekts 1 ist.In order to achieve conditions that are independent of the position p, in the simplest case, the control A of the
Im Rahmen der soeben erläuterten einfachsten Ausgestaltung müssen der Steuereinrichtung 9 über die Masse m und den Neigungswinkel α hinaus keine weiteren Größen bekannt sein. In vielen Fällen ist dies jedoch sinnvoll. Insbesondere kann es sinnvoll sein, mittels des Antriebs 8 zusätzlich auch die Reibungskraft zu kompensieren. Da die Reibungskraft stets gegen die momentane tatsächliche Verfahrrichtung gerichtet ist und damit richtungsabhängig ist, muss der Steuereinrichtung 9 in diesem Fall zusätzlich die gewünschte Verfahrrichtung R bekannt sein. Es ist beispielsweise möglich, dass der Steuereinrichtung 9 die gewünschte Verfahrrichtung R von der Bedienperson 5 explizit vorgegeben wird. Erheblich eleganter ist es jedoch, wenn entsprechend der Darstellung in
Gemäß
In einem Schritt S12 wird der Steuereinrichtung 9 eine Abweichung der Verfahrbewegung des Objekts 1 von der Horizontalen bekannt. Der Schritt S12 von
In einem Schritt S13 ermittelt die Steuereinrichtung 9 eine erste Teilansteuerung A1 des Antriebs 8. Der Schritt S13 korrespondiert vom Ansatz her mit dem Schritt S3 von
Die Steuereinrichtung 9 nimmt weiterhin zumindest eine Information über die gewünschte Verfahrrichtung R entgegen. Beispielsweise kann der Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S14 die Muskelkraft F (also Betrag und Vorzeichen) oder zumindest das Vorzeichen der Muskelkraft F bekannt werden. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 9 in einem Schritt S15 die gewünschte Verfahrrichtung R anhand des Vorzeichens sign(F) der Muskelkraft F.The
In einem Schritt S16 ermittelt die Steuereinrichtung 9 eine zweite Teilansteuerung A2 des Antriebs 8. Die zweite Teilansteuerung A2 kompensiert die Reibungskraft. Gegebenenfalls kann im Rahmen des Schrittes S16 zusätzlich auch die aktuelle Verfahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden, mit der das Objekt 1 momentan verfahren wird.In a step S16, the
In einem Schritt S17 ermittelt die Steuereinrichtung 9 anhand der ersten Teilansteuerung A1 und der zweiten Teilansteuerung A2 die (resultierende) Ansteuerung A des Antriebs 8.In a step S17, the
In einem Schritt S18 steuert die Steuereinrichtung 9 den Antrieb 8 entsprechend der ermittelten Ansteuerung A an. Der Schritt S18 korrespondiert mit dem Schritt S4 von
In einem Schritt S19 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die Verfahrbewegung des Objekts 1 beendet wird. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S12 zurück. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S11 zurück und wartet dort eine neue Verfahrbewegung ab. Der Schritt S19 korrespondiert im Kern mit dem Schritt S5 von
Wie bereits erwähnt, kann der Steuereinrichtung 9 im Schritt S14 die Muskelkraft F (also nicht nur das Vorzeichen, sondern zusätzlich auch der Betrag) bekannt werden. In diesem Fall kann gemäß
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Steuereinrichtung 9 von der Bedienperson 5 gemäß den
Es ist möglich, dass die Bedienperson 5 die Vorgabe V explizit macht. Alternativ ist es möglich, dass der konkrete Wert für die Vorgabe V in der Steuereinrichtung 9 in einem Speicher hinterlegt ist und automatisch aus dem Speicher abgerufen wird und verwertet wird, wenn und sobald die Bedienperson 5 sich identifiziert. Die Identifizierung kann nach Bedarf erfolgen, sei es auf die übliche Weise mit Benutzername und Passwort, sei es mit biometrischen Daten wie beispielsweise einem Fingerabdruck.It is possible for the operator 5 to make the specification V explicit. Alternatively, it is possible for the specific value for the specification V to be stored in a memory in the
Die obenstehend in Verbindung mit den
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Einrichtung gemäß der Darstellung in
Gemäß
In einem Schritt S42 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die Information I mit einem Greifen (symbolisiert durch den Buchstaben „G“) des Objekts 1 (genauer: des Handgriffs 6) korrespondiert. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S43 über. Im Schritt S43 aktiviert die Steuereinrichtung 9 eine Arretierung des Objekts 1. Das Arretieren kann nach Bedarf durch entsprechendes Ansteuern des Antriebs 8 oder anderweitig bewirkt werden. Sodann geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S41 zurück.In a step S42, the
Sofern die Steuereinrichtung 9 im Schritt S42 ein Greifen des Objekts 1 erkannt hat, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S44 über. Im Schritt S44 deaktiviert die Steuereinrichtung 9 die Arretierung des Objekts 1.If the
Im einfachsten Fall geht die Steuereinrichtung 9 sodann direkt zu einem Schritt S45 über. Im Schritt S45 führt die Steuereinrichtung 9 die erfindungsgemäße Ansteuerung des Antriebs 8 durch, wie sie obenstehend beispielsweise in Verbindung mit den
Um die Ansteuerung A des Antriebs 8 korrekt ermitteln zu können, ist entsprechend der Darstellung in
Gemäß
Der Aufbau der Steuereinrichtung 9, wie er obenstehend in Verbindung mit
Gemäß
Das Modell 19 modelliert das Verhalten des Objekts 1 und der Führungseinrichtung 4 sowie des Antriebs 8. Mittels des Modells 19 kann die Steuereinrichtung 9, basierend auf den ihr zugeführten Betriebsparametern BP, BP' und Systemparametern SP, ein erwartetes Verhalten des Objekts 1 ermitteln. Weiterhin umfassen die der Steuereinrichtung 9 zugeführten Betriebsparameter BP, BP' auch das tatsächliche Verhalten des Objekts 1. Anhand der Abweichung des tatsächlichen Verhaltens vom erwarteten Verhalten kann die Steuereinrichtung 9 somit mindestens einen Modellparameter MP des Modells 19 und damit das Modell 19 insgesamt aktualisieren. Die Aktualisierung erfolgt mit dem Ziel, das erwartete Verhalten möglichst an das tatsächliche Verhalten anzunähern.The
Basierend auf dem aktualisierten Modell 19 können sodann Korrekturwerte δki für die im Kennlinienfeld 16 hinterlegten Kennwerte ki ermittelt werden und die Kennwerte ki gemäß den ermittelten Korrekturwerten δki mittels eines Korrekturblocks 20 nachgeführt werden.Based on the updated
Im Rahmen der Ausgestaltung gemäß
Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden SachverhaltIn summary, the present invention thus relates to the following situation
Mittels einer Steuereinrichtung 9 wird ein Antrieb 8 angesteuert. Der Antrieb 8 unterstützt ein Verfahren eines Objekts 1 innerhalb einer nominal horizontalen Ebene 3, das durch eine Muskelkraft F bewirkt wird, welche eine Bedienperson 5 auf das Objekt 1 ausübt. Der Steuereinrichtung 9 werden zumindest für eine Masse m des Objekts 1 und die Abweichung α einer Verfahrbewegung des Objekts 1 von der Horizontalen charakteristische Größen m, α bekannt. Die Steuereinrichtung 9 steuert den Antrieb 8 derart an, dass bei gleicher Muskelkraft F die dadurch bewirkte Änderung der Position p des Objekts 1 in der nominal horizontalen Ebene 3 unabhängig von der Abweichung α der Verfahrbewegung des Objekts 1 von der Horizontalen und der Masse m des Objekts 1 ist.A
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Durch die Ansteuerung A des Antriebs 8 ist das Verfahren des Objekts 1 aus Sicht der Bedienperson 5 einheitlich, also unabhängig von der Position p und der Masse m des Objekts 1. Dies gilt unabhängig davon, ob reibungbedingte Kräfte mit kompensiert werden oder nicht. Dadurch ergeben sich ein „gutes“ Bediengefühl (erhöht die Kundenzufriedenheit) und eine höhere Positioniergenauigkeit. Es ist sogar möglich, die Einrichtung mit einer geringeren Steifigkeit als im Stand der Technik herzustellen, da der Antrieb 8 die durch den Neigungswinkel α und die Masse m des Objekts 1 variablen Kräfte kompensiert. Dadurch wird die Herstellung der Einrichtung günstiger. Weiterhin ist eine automatische Erkennung der gewünschten Verfahrrichtung R möglich. Auch ist eine Anpassung der Ansteuerung A des Antriebs 8 an Vorlieben der Bedienperson 5 und/oder eine Anpassung an die konkrete Bediensituation möglich. Durch die dynamische Anpassung des Kennlinienfeldes 16 bleiben diese Eigenschaften auch über die gesamte Lebensdauer der Einrichtung erhalten.The present invention has many advantages. By controlling A of the
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (12)
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DE102021210095.3A DE102021210095A1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | State-dependent support of a movement caused by muscle power |
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JPH08299323A (en) | 1995-04-27 | 1996-11-19 | Line Seiki Kk | Deflection correcting device |
US6597141B1 (en) | 1997-08-07 | 2003-07-22 | Trw Lucasvarity Electric Steering Ltd. | Position sensing in brushless motor systems |
DE102006008505A1 (en) | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Siemens Ag | Patient support table has at least one sensor on table top for determining force for table top movement which is exerted on table top by user, wherein sensor communicates with control unit of motor |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08299323A (en) | 1995-04-27 | 1996-11-19 | Line Seiki Kk | Deflection correcting device |
US6597141B1 (en) | 1997-08-07 | 2003-07-22 | Trw Lucasvarity Electric Steering Ltd. | Position sensing in brushless motor systems |
DE102006008505A1 (en) | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Siemens Ag | Patient support table has at least one sensor on table top for determining force for table top movement which is exerted on table top by user, wherein sensor communicates with control unit of motor |
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Also Published As
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