DE69925997T2 - Zweibeiniger körper - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Körper mit mindestens zwei Beinen und zusätzlich beinhaltend ein oszillierendes Element und ein Verbindungselement für das gegenseitige Koppeln der Beine und des oszillierenden Elements, wobei die Beine drehbar in Bezug auf das Verbindungselement gelagert und während des Betriebs einer hin- und hergehenden, winkligen Verschiebung in Bezug auf das Verbindungselement ausgesetzt sind, die auf dem oszillierenden Element beruht, wobei das oszillierende Element mindestens zwei Federn zur Erzeugung von entgegen wirkenden Kräften beinhaltet, wobei die Federn jeweils an einer Seite mit einem Bein gekoppelt sind und zusammen mit der Masse, die durch den Körper gebildet wird, ein vibrierendes Masse-Feder-System bilden können, wobei auf der Seite, die von der Kopplung mit dem Bein weg weist, jede der Federn mit dem Verbindungselement gekoppelt ist.
• Die US-A-1,599,290 beschreibt einen solchen Körper mit vier Beinen, die drehbar an einem Rahmen angeordnet sind und wobei die oszillierenden Elemente in Form von Federn mit den Beinen verbunden sind, um zu bewirken, dass der Körper eine Gehbewegung durchführt.
• Ein aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 531 731 bekannter zweibeiniger Körper umfasst zwei Beine, die mit ihrem oberen Ende an einer horizontal angeordneten Achse befestigt sind, wobei jedes Bein an seinem anderen Ende mit einem eine bogenförmige Fläche aufweisenden Fuß versehen ist. Der bekannte Körper ist weiterhin mit einem ebenfalls an der Achse befestigten Pendel ausgestattet, das zum Oszillieren gebracht werden kann und welches in Zusammenwirkung mit einer Zugkraft, die auf den bekannten Körper ausgeübt wird, in der Lage ist, den Körper durch wechselseitige Bewegung seiner Beine in entgegengesetzter Phase mit einer Bewegung zu versehen, so dass der zweibeinige Körper eine Gehbewegung durchführt.
• Ein erfindungsgemäßer Körper der einen Bewegungsablauf produziert, der sehr natürlich wirkt, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Körper lediglich zwei Beine aufweist, dass die Federn an beiden Seiten des Beines vorgesehen sind und dass die Federsteifigkeit mindestens einer der Federn einstellbar ist.
• Das kann insbesondere einfach realisiert werden, wenn das Verbindungselement als eine zylindrische Drehspule ausgeführt ist, wobei über die Drehspule ein Verbindungskabel oder -band geführt ist, das an seinen beiden Enden mit den beiden Federn verbunden ist. Der zweibeinige Körper ist mit Beinen versehen, deren wechselseitige Bewegung, aus der die Gehbewegung herrührt, über einen weiten Bereich einstellbar ist. Die Einstellung oder Veränderung der Federsteifigkeit beeinflusst direkt die Häufigkeit, mit der das Masse-Feder-System vorzugsweise vibriert. Zusätzlich treibt die Veränderung der Federsteifigkeit das Masse-Feder-System an, so dass solch eine Veränderung Energie erzeugt, aus der die Bewegungsenergie des Körpers erhalten werden kann. Die Amplitude der Vibration des Masse-Feder-Systems wird ebenfalls bestimmt durch das Ausmaß, in welchem die Federsteifigkeit während des Betriebs verändert wird. Eine Vielzahl von Aspekten des erfindungsgemäßen zweibeinigen Körpers kann auf diese Weise kontrolliert werden ohne die Notwendigkeit, Motoren und Hilfssysteme, die dafür bekannt sind, für die Realisierung der gewünschten Kontrollierbarkeit zur Verfügung zu stellen. Aufgrund der Tatsache, dass solche Vorkehrungen fehlen können, kann der bekannte zweibeinige Körper so ausgeführt werden, dass er relativ leicht ist, wodurch der Energiebedarf einschränkt und der zweibeinige Körper besonders geeignet wird für eine Verwendung als Roboter und zum Zwecke der Rehabilitation. Es sollte festgehalten werden, dass der erfindungsgemäße Körper auch mit nur einer Feder auf eine solche Weise konstruiert werden kann, dass von der Gravitationskraft Gebrauch gemacht wird, um die entgegenwirkende Kraft für diese Feder zur Verfügung zu stellen. Jedoch scheint eine solche Konstruktion, verglichen mit der Ausführungsform mit zwei Federn, weniger flexibel zu sein.
• Die Bewegung des erfindungsgemäßen zweibeinigen Körpers kann auf geeignete Weise verbessert werden durch eine Ausführungsform, bei der jedes der Beine an einem individuellen Hilfsrahmen befestigt ist, wobei jeder Hilfsrahmen drehbar an dem Verbindungselement befestigt ist und jedes Bein in der Längsrichtung seines Hilfsrahmens einstellbar ist. Dies verleiht dem zweibeinigen Körper wiederum auf eine natürliche Weise eine Vortriebskraft in dem Augenblick, in dem die wechselseitige Bewegung des jeweiligen Beins fast abgeschlossen ist, er jedoch noch gerade in Verbindung mit der Stützfläche ist, von der das Bein abstoßen kann.
• Die Erfindung wird nun ausführlicher erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die in 1 und 2 eine nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen zweibeinigen Körpers in Vorder- und Seitenansicht zeigt.
• Identische Teile des Körpers sind mit den gleichen Bezugszeichen identifiziert.
• Der erfindungsgemäße zweibeinige Körper 1 umfasst zwei Beine 2,3, ein oszillierendes Element 4, 5, 6 und ein Verbindungselement 7 für das gegenseitige Koppeln der Beine 2, 3 und des oszillierenden Elements 4, 5, 6. Die Beine 2, 3 sind drehbar in Bezug auf das Verbindungselement 7 gelagert und während des Betriebs kann eine hin- und hergehende, winklige Verschiebung in Bezug auf das Verbindungselement 7 stattfinden, die auf dem oszillierenden Element 4, 5, 6 beruht. Das oszillierende Element 4, 5, 6 umfasst beispielsweise mindestens zwei Federn zur Erzeugung von entgegen wirkenden Kräften. Jede Feder 4, 5 ist an einer Seite mit einem Bein 2, 3 gekoppelt, die zusammen mit dem Körper 7 ein vibrierendes Masse-Feder-System bilden. Jede der Federn 4, 5 besitzt eine einstellbare Federsteifigkeit. Sogenannte McKibben-Muskeln können auf geeignete Weise zu diesem Zweck eingesetzt werden. Alternativ kann die Federsteifigkeit einer der Federn 4, 5 auf einen permanenten Wert eingestellt werden, so dass nur die Federsteifigkeit der anderen Feder 4, 5 einstellbar ist. Die Feder, die permanent eingestellt ist, kann dann durch eine Konstruktion ersetzt werden, bei der die Gravitationskraft genutzt wird, um eine entgegenwirkende Kraft in Bezug auf die einstellbare Feder zu liefern. Jede der Federn 4, 5 ist auf der Seite, die von der Kopplung mit dem Bein 2, 3 weg weist, mit dem Verbindungselement 7 so gekoppelt, dass die Federn auf beiden Seiten des Beins 2, 3 angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Verbindungselement 7 als zylindrische Drehspule 8 ausgeführt und über diese Drehspule ist ein Verbindungskabel oder -band 6 geführt, das an den beiden äußersten Enden mit den beiden Federn 4, 5 verbunden ist und dazwischen am Punkt 13 mit der Drehspule 8 verbunden sein kann. Jedes der Beine 2, 3 ist an einem Hilfsrahmen 9 befestigt, der drehbar an dem Verbindungselement 7 befestigt ist. Jedes Bein ist in der Längsrichtung des Hilfsrahmens 9 einstellbar. Das kann mit Hilfe eines Federsystems 10, 11 realisiert werden, wobei die Aktivierung der Feder 10 ihre Kontraktion bewirkt, wobei das Teil 12 in Richtung des Pfeils A bewegt wird, so dass das mit Teil 12 gekoppelte Bein 2, 3 vom Verbindungselement 7 weg bewegt wird. Wenn das Federelement 10 entlastet wird, bewirkt die Kraft der Feder 11, dass sich das Bein 2, 3 in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
• Der zweibeinige Körper kann in einer Vielzahl von Ausführungsformen genutzt werde. Die vorangegangene Beschreibung dient lediglich zur Erläuterung der Erfindung, so wie sie in den beigefügten Ansprüchen präzisiert ist. Der erfindungsgemäße zweibeinige Körper ist geeignet für den Einsatz in der Unterhaltungsindustrie, in der Robotertechnologie oder in der Medizintechnik für die Bereitstellung von Orthesen oder Prothesen.

Claims (4)

1. Körper (1) mit mindestens zwei Beinen (2,3) und weiter beinhaltend ein oszillierendes Element (4,5,6) und ein Verbindungselement (7) für das gegenseitige Koppeln der Beine (2,3) und des oszillierenden Elements (4,5,6), wobei die Beine drehbar in Bezug auf das Verbindungselement (7) gelagert und während des Betriebs einer hin- und hergehenden, winkligen Verschiebung in Bezug auf das Verbindungselement (7) ausgesetzt sind, die auf dem oszillierenden Element (4,5,6) beruht, wobei das oszillierende Element (4,5,6) mindestens zwei Federn (4,5) zur Erzeugung von entgegenwirkenden Kräften beinhaltet, wobei die Federn jeweils an einer Seite mit einem Bein (2,3) gekoppelt sind und zusammen mit der Masse, die durch den Aufbau gebildet wird, ein vibrierendes Masse-Feder-System bilden können, wobei auf der Seite, die von der Kopplung mit dem Bein (2,3) weg weist, jede der Federn (4,5) mit dem Verbindungselement (7) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) lediglich zwei Beine (2,3) hat, dass die Federn (4,5) an beiden Seiten des Beines (2,3) vorgesehen sind und dass die Federsteifigkeit mindestens einer der Federn einstellbar ist.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) als eine zylindrische Drehspule (8) ausgeführt ist, und dass über die Drehspule (8) ein Verbindungskabel oder -band (6) geführt ist, das an beiden Enden mit den beiden Federn (4,5) verbunden ist.
3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Beine (2,3) an einem eigenen Hilfsrahmen (9) befestigt ist, jeder Hilfsrahmen drehbar an dem Verbindungselement befestigt ist, und jedes Bein (2,3) in Längsrichtung seines Hilfsrahmens einstellbar ist.
4. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn McKibben-Muskeln sind.