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VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG VON BEWEGUNGEN DER FINGER DER KUNSTHAND
DER BIOELEKTRISCHEN ARM-PROTHESE Die vorliegende Erfindung bezicht sich auf bioelektrische
Armprothesen, insbesondere auf die Vorrichtungen zur Steuerune von Bewegungen der
Finger der Kunsthand der bioelektrischen Prothesen.
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Es sind die Vorrichtungen zur Steuerung von Bewegungem der Finger
der Kunsthand der bioelektrischen Armprothesen bekaant, bei welchen die verstärkte
Signale der Stummelmuakeln generiert und dem mit dem Servomotor des Antriebes der
Hand verbundenen Leistungsverstärker und der Elektronenbaugruppe der Rückverbindung
zugeführt werden, welche Elektronenbaugruppe dem Menschen die Information über die
Wertgröße der von den Fingern der Kunsthand entwickelten Kraft übergibt.
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Der Nachteil dieser Prothesen bestcht darin, daß dieselben die Griffkraft
von gegenständen durch die Finger der kunsthand nicht bewarten sowie dosieren, die
Ermil dung des Invaliden gegen die dauernde Einwirkung der Vib4rationseignale durch
die Zuführung derselben nur bei der Anderung der Griffkraft eines Gegenstandes nicht
vorhüten und auch den Griff bei der Berührung der Fingern der Kunsthand mit einem
Gegemstand selbstätig nicht beschleunigen können.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die gemenn ten Nachteile
zu vermeiden.
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Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zug gelegt, solch eine
Vorrichtung zur Steuerung von Bewegt der Finger der kunsthand der bioelektrischen
Armprothesen entwickeln, welche die Bewertung und die Dosierung der Griffkraft von
Gegenständen durch die ungern der aunsthand gewahrleisten, die Ermindung des Invaliden
gegen die dauernde Elnwirkung von Vibrationsslgnale duach die Zuführung derselben
nur bei der Anderung der Griffkraft eines Gegenstandes verhüten sowie die selbsttatige
Beschleunigungm des Griffes bei der Berührung der ringer der Kunsthand it elnem
Gegenstand sicheratellen Könnte, Zyur Losung dieser Aufgabe sind bei der vorliegenden
Erfindung im Vergeleich zu den bekANnten bei der Steuerungsbaugruppe und Ruckverbindungsbaugruppe
die gesteuerte Sultivibratoren angeordnet sind, weiche rechtecklge Impulse (enerieren,
deren Frequenz des Nachfalgens zu der Amplitude der den Multivibratoren zugef@hrten
Signale : dem muitivibrator der Steuerungsbaugruppe - der umgeformten Biosignale,
die den betrieb des Serv@antriebes steuern una dem Multivibrator der Ruckverbindungsbaugruppe
- der Ruckverbindungssggnale, die den Benrieb des vibrators (des Ausgangselementes
der Ruckverbindung) steuern, proportional ist.
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Dar2ber hinaus ist es zweckmaßig, bei der Elektronenbaugruppe den
Zeitbegrenzungsblock der Informationszuführung anzubringen, welcher den Ruckverbindungskreis
für die Zeitdauer einschaltet, die rur die wanrnehmung und Bewertung der
zukommenden
Information erforderlich ist.
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Der Multivibrator der Steuerungsbaugruppe kann such mit dem Leistungsverstärker
durch die innere Stromstellerrückverbindung nach dem Strom des Elektromotors verbunden
werden.
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In der zeichnung ist eins der eventuellen Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die Vorrichtung zur Steuerung der bioelektrischen Armprothesen weist
die Elektronensteuerungsbaugruppe (den geraden steuerungskanal), die Elektronenbaugruppe
der Rückverbindung, die Kunsthand I, den Vibrator 2 und die Außenenergiequelle 3
auf.
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Die Elektronenbaugruppe besitzt die zweien Steuerungskanäle, be einer
von welchen eine irgendwelche Bewegung (das Zusammen- bzw. Auseinanderbiegen der
Fingern der Kunsthand) steuert. Die Elektronenbaugruppe besteht aus den zweien Stromabnehmern
4, welche zur Ableitung der bioelektrischen Signale von den Steuerungsstummelmuakeln
her dienen. den zweien entsprechend in einem Gehäuse mit den Stromabnehmern 4 vereinten
Spannungsverstärkern 5, dem Block 6 sum Detektieren und Umformen der Amplitude von
Signalen au den Impulsen, welcher eine Kette der Aussonderung der Biegenden von
Biopotentialen und ein gesteuerter multivibrator daistellt, dem Leistungsverstärker
7 und dem Kommutierungsblock der Sotationarichtung des Elektromotorankers. Bei dem
System ist das Impulsverfahren der Steuerung des Elektromotors verwendet, welches
die dosierte Änderung der Griffkreft mit beliebig kleinen Vermchrungen
zu
erhalten ermöglicht.
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Bei der Kunsthand I sind der Reversierservoantrieb 9, welcher den
Elektromotor und den mit der ersten beweglichen Finger und dem Block der vieren
Finger der Kunathand 1 durch die Hebel 10 verbundenen Reduktor aufweist und die
Elektronenbaugruppe der Rückverbindung untergebracht, welche die nicht elektrischen
Wertgrößen in die elektrischen Signale der erforderlichen Dauer, Frequenz und Form
t4ransformiert, die in bestimmten Masstab den Lingangskräften des Griffes entsprechen,
und welche Elektronenbaugruppe der Rückverbindung aus dem empfindlichen im Daumen
der Kunsthand I angeordneten Element II (dem Druckgeber), dem tensometrischen Verstärker
12, dem Block 13 der Umformung der kontinuierlichen Signale in die diskreten, dem
Block 14 der Begrenzung der Zeitdauer zu der In formationszuführung, dem Verstärker
15 für den Vibrator 2, der elektrisch mit dem genannten Vibrator vorbunden ist,
besteht.
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Der Vibrator 2 stellt Jenes Glied dar, mit dessenHilfe der Invalide
der Information iiber die Wertgröße der Kraft des Griffes eines s Gegenstandes durch
die Finger des Kunst I wahrnimmt. Der Vibrator wird auf dem Arm des Invaliden abhängig
von der Bequemlichkeit der Aufstellung dessel ben angeordnet.
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Die Außenenergiequelle 3 kann auf der Prothess oder außer der Prothese
$bei der Bekleidung des Invaliden) untergebracht.
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Das geschlossens System der Steuerung der bioelektrischen Armprothesen
wird auf folgende Weise durchgeführt.
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Die bioelektrischen mittels der Flächenelektroden der Stromabnahmer
4 abgeleiteten Signale werden bei dem Spannungeverstärker 5 verstärkt und dem Block
6 zum Detektieren und Umformen der Amplitude des Steuerungssignales in Impulse zugeleitet.
Bei den Block 6 werden die von dem Ausgang des Spannungsverstärkers gekommenen Signale
detAktiert, abgeglichen und dem gesteuerten Multivibrator zugeführt, welcher die
rechteckigen Impulse generiert, deren Frequenz des Nachfolgens su der Amplitude
der gesteuerten Signale proportional ist. Der Impulsgenerator hat die Ansprechschwelle
und deshalb ist derselbe beim Fehlen der Steuerungssignale oder bei der Wertgröße
der Signale, welche zu der Schwellengröße nah sind, zuverlässigt abgebremst. Von
dem Ausgang des Blocks 6 bar werden die Impulse dem Leistungsverstärker 7 zugeführt,
an dessen Spannungskreis der Elektromotor des Servoantriebes 9 angeschlossen ist.
Zur Kommutation der Rotationarichtung des Ankers des Elektromotors dient der Block
8. Bei den Auftreten der Steuerungssignale in dem das Auseinanderbiegen der Fingern
der Kunstnand steuerndan Kanal kommutiert das Relais des Blocks 8 die Wicklung des
Ankers des Elektromotors derart, daß das Auseinanderbiegen dar Finger der Hand durchgeführt
wird Zur schnelleren Vergrößerung der Griffkraft ist die selbsttätige Änderung der
Parameter des gesteuerten Multivibrators
vorgesehen. Bei der Berührung
der Finger der Hand mit einem Gegenstand wird die Rotation des Ankers des Elektromotor
verzögert. Da führt aur Verstärkung des Stromes des Ankers. Die Verstärk ung des
Stromes wird über die Sondereinrichtung dem gesteuerten Multivibrator übergeben
und dadurch wird die Dauer der zu generierenden Impulse verlängert. Intolgedessen
erfolgt schnellere Vergrößerung der Gritrkratt. Nach der Berührung der Finger der
Kunsthand mit einem Gegenstand entstehen bei dem im Daumen der Kunsthand befindlichen
Emptindlichkeitselement (tensometrioher Druckgeber) die elektrischen Signale, welche
zu der Wertgröße der durch die Finger der Kunethand entwickelten Griffkraft proportional
sind. Von dem Geber her werden diese Signale dem tensometrischen Verstärker 12 und
weiter den Block 13 zugeführt, bei welchem die Umformung der kontinuierlichen Signale
in die Impulssignale der rechteckigen Form und der erforderlichen Dauer erfolgt.
Nach der Verstärkung der Impulse im Verstärker 15 werden dieselben dem Vibrator
2 zugeleitet, welcher an den Kreis der Rückverbindung für die Zeitdauer angeschlossen
wird, die für die Wahrnehmung und Bewertung der gekommenen nformation durch den
Invaliden (schätzungsweise 1,5-2 sek) erforderlich ist, wonach der Block 14 der
Begrenzung der Zeitdauer der Informationszuführung die SignAlzuleitung dem Vibrator
abschaltet.
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Bei der dauernden Haltung eines Gegenstandes mit der Hand wird die
nachfolgende Information über die Griffkraft dem invaliden nur in dem Falle zukommen,
wenn derselbe die Griffkraft ändern wird.