IT201800009207A1

IT201800009207A1 - Gruppo di trasmissione di coppia con mezzi sensori di coppia

Info

Publication number: IT201800009207A1
Application number: IT102018000009207A
Authority: IT
Inventors: Andrea Baldoni; Simona Crea; Nicola Vitiello
Original assignee: Scuola Superiore Di Studi Univ E Di Perfezionamento Sant'anna
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-05
Also published as: EP3860545B1; EP3860545A1; WO2020070703A1

Description

GRUPPO DI TRASMISSIONE DI COPPIA CON MEZZI SENSORI DI COPPIA

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un gruppo di trasmissione di coppia comprendente mezzi sensori di coppia atti a rilevare la coppia realmente assorbita in uscita da tale gruppo. In particolare l’invenzione si colloca nel settore dei robot attivi indossabili e il gruppo di trasmissione di coppia è inseribile con funzionalità di sottoattuazione in un robot attivo indossabile.

Con il termine robot indossabile attivo nella presente descrizione verrà indicato genericamente qualsiasi dispositivo protesico o esoscheletrico attuato meccanicamente e destinato ad essere indossato da un utilizzatore in ausilio al moto o in sostituzione di un arto e/o porzione corporea.

Come noto la complessità costruttiva di tali robot tende a renderli ingombranti e di peso elevato; pertanto, con i robot noti insorgono delle difficoltà nel pratico utilizzo, specialmente per alcuni soggetti (ad esempio anziani o soggetti di costituzione fisica gracile), che possono risultare persino impossibilitati a indossare il robot. In ogni caso, robot di tal genere sono comunque tendenzialmente scomodi o onerosi da indossare per tutti gli altri soggetti.

La tecnologia pertanto si sta muovendo nell’ottica di cercare di ridurre l’ingombro e il peso dei robot indossabili. La riduzione di pesi ed ingombri nei robot esoscheletrici non solo consentirebbe una più comoda fruibilità da parte dell’utilizzatore ma anche una maggiore tollerabilità del robot stesso. Infatti, robot molto pesanti o anche solo ingombranti sono male accettati dall’utilizzatore, vuoi per la difficoltà di utilizzo, vuoi anche per il forte impatto estetico ed emotivo che provocano nell’uso.

Tuttavia, non sono ad oggi state rintracciate soluzioni tecniche soddisfacenti che consentano di raggiungere questo traguardo: la semplicità costruttiva infatti non è semplice da ottenere perché spesso le funzionalità richieste da questi sistemi di ausilio sono complesse e molteplici. Inoltre si deve tenere in considerazione che una ottenuta semplicità costruttiva non deve rappresentare un peggioramento nell’affidabilità e nella funzionalità del sistema.

Tali robot inoltre devono risultare “trasparenti” rispetto all’utilizzatore, ovvero devono lasciare libertà di movimento ad un utilizzatore che ha una mobilità residua e che quindi esercita esso stesso, con i suoi propri arti dei gesti. Il robot pertanto non deve ostacolare tale mobilità residua ma deve piuttosto accompagnarla e assisterla.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di risolvere le problematiche sopra esposte di peso e complessità strutturale a parità di funzionalità e affidabilità dei robot attuali.

In particolare è scopo della presente invenzione quello di fornire un gruppo di trasmissione di coppia per un robot attivo indossabile che consenta una semplificazione della catena di trasmissione meccanica della potenza del robot conservando allo stesso tempo una elevata affidabilità funzionale.

È ancora uno scopo della presente invenzione quello che il gruppo di trasmissione secondo l’invenzione permetta una riduzione complessiva del peso del robot attivo indossabile nel suo complesso.

In particolare è scopo peculiare del gruppo di trasmissione secondo l’invenzione quello di comandare contemporaneamente partendo da una sola uscita di moto due o più strutture articolate del robot.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di fornire un gruppo di trasmissione al robot che sia “trasparente” rispetto al movimento residuo dell’utilizzatore quando il robot è indossato, ovvero che non ostacoli tale movimento ma lo assecondi e lo assista.

Questi e altri scopi vengono raggiunti da un gruppo di trasmissione per un robot attivo indossabile secondo la prima delle rivendicazioni annesse. Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Caratteristiche e vantaggi del sistema secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle figure annesse in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente una rappresentazione a blocchi di un gruppo di trasmissione;

- la figura 2 è una ulteriore schematizzazione del gruppo di trasmissione, in una seconda forma realizzativa;

- le figure 3a e 3b mostrano da due diverse angolazioni una specifica forma realizzativa di un robot indossabile con un gruppo di trasmissione di coppia collegato a tre moduli articolabili esoscheletrici che nello specifico sono due moduli di anca e un modulo di schiena;

- la figura 4 raffigura un dettaglio del gruppo del robot di figure 3a e 3b;

- la figura 5 mostra una specifica forma realizzativa di un robot indossabile con un gruppo collegato a due moduli articolabili, che nello specifico sono due moduli di anca;

- la figura 6 è un esempio realizzativo di un’architettura SEA;

- le figure 7a e 7b mostrano schematicamente una prima forma realizzativa di un robot indossabile con un gruppo di trasmissione di coppia collegato a due moduli articolabili, che nello specifico sono un modulo di ginocchio e un modulo di caviglia;

- la figura 8 è una vista in sezione longitudinale di una seconda forma realizzativa del robot articolabile con gruppo di trasmissione collegato a un modulo di ginocchio e un modulo di caviglia.

Con riferimento alle summenzionate figure ed in particolare per il momento alle figure 1 e 2, è descritto un gruppo di trasmissione di coppia indicato globalmente con il numero di riferimento 1. In uno specifico esempio di uso, il gruppo di trasmissione di coppia è installato su di un robot indossabile attivo, indicato globalmente con il numero di riferimento 2; in questo esempio di uso, il gruppo di trasmissione di coppia realizza una sottoattuazione di almeno due giunti del robot, pertanto è di qui in avanti indicato anche come gruppo di sottoattuazione. Il termine robot indossabile attivo è indicato genericamente un qualsiasi dispositivo protesico o esoscheletrico attuato meccanicamente e destinato ad essere indossato da un utilizzatore in ausilio o in sostituzione ad un arto e/o porzione corporea.

Tornando all’invenzione, il gruppo di sottoattuazione 1 comprende mezzi di attuazione 10 atti a generare una coppia ad una loro uscita di moto primaria 100. Nell’esempio di uso relativo ai robot attivi indossabili l’uscita di moto primaria è associata ad almeno due moduli articolabili esoscheletrici 20, 21 del robot destinati a corrispondere, in uso, con rispettivi giunti corporei mono- o poli-articolari dell’utilizzatore.

I mezzi di attuazione comprendono uno o più attuatori comandati da una sorgente di energia controllata da un controllore elettronico (non mostrato). Con il termine attuatore possono essere intesi attuatori di tipo lineare ma anche, ad esempio e non limitativamente motori elettrici, polimeri elettroattivi, sistemi di alimentazione di tipo idraulico quali ad esempio una pompa idraulica.

Con il termine modulo articolabile esoscheletrico si intende poi un qualsiasi giunto attuabile del robot che abbia almeno un grado di libertà, quali ad esempio giunti di ginocchio, caviglia, gomito, polso. Si intendono comunque ricomprese in tale definizione anche strutture poliarticolate che comprendono catene cinematiche; strutture del genere sono atte ad essere in particolare associate alla schiena e segnatamente all’articolazione spinale dell’utilizzatore e in questo caso seguono e riproducono i movimenti della colonna vertebrale oppure al bacino dell’utilizzatore e in questo caso riproducono il movimento dell’articolazione bacino-anca. Un esempio di struttura poliarticolata atto all’applicazione in associazione all’articolazione bacino-anca è descritto nella domanda di brevetto WO2017216663 della stessa richiedente qui incorporata per referenza.

Un esempio di struttura poliarticolata specificatamente atta all’associazione con la colonna vertebrale dell’utilizzatore sarà invece fatta più avanti nel proseguo della descrizione.

Come sopra accennato, i mezzi di attuazione 10 definiscono l’uscita di moto 100 a cui è collegato un primo elemento di distribuzione del moto 11. Il primo elemento di distribuzione del moto 11 riceve quindi in ingresso 100’ la coppia generata in uscita dai mezzi di attuazione 10.

Il primo elemento di distribuzione del moto 11 definisce inoltre due uscite di moto derivate differenziali 110 e 111. Ad esempio ciascuna uscita di moto differenziale è atta a connettersi con un rispettivo modulo articolabile 20, 21 del robot o con un secondo elemento di distribuzione del moto 12, 12’ a sua volta interfacciato operativamente con ulteriori almeno due moduli articolabili esoscheletrici 20’, 21’, 20’’, 21’’.

Pertanto, i mezzi di attuazione 10, pur definendo una sola uscita di moto primaria 100 ottengono la movimentazione di almeno due moduli articolabili 20, 21, grazie all’interposizione del primo elemento di distribuzione del moto 11 che riceve il moto in ingresso dai mezzi di attuazione e lo distribuisce in modalità differenziale (a guisa di differenziale) alle due uscite derivate 110, 111 e quindi, di conseguenza, ai moduli articolabili esoscheletrici ad esse collegati operativamente.

I moduli articolabili esoscheletrici attuabili con i mezzi di attuazione 10 sono quindi potenzialmente infiniti. Si faccia ad esempio riferimento alla schematizzazione di robot di figura 2 dove a ciascuna uscita di moto derivata 110, 111 del primo elemento di distribuzione del moto 11 è collegato rispettivamente un ulteriore elemento di distribuzione del moto e nello specifico un secondo 121 e terzo 12’’ elemento di distribuzione del moto. Alle uscite differenziali di moto 120’, 121’, 120’’, 121’’ di ciascuno di tali elementi di distribuzione secondo e terzo sono a loro volta collegati secondi e terzi gruppi di moduli attuabili del robot, 20’, 21’, 20’’, 21’’. Pertanto con i mezzi di attuazione 10 vengono attuati in questo caso quattro moduli esoscheletrici articolabili. Se invece al secondo 12’ e terzo 12’’ elemento di distribuzione del moto fossero a loro volta collegati quarti e quinti elementi di distribuzione del moto i moduli articolabili esoscheletrici potenzialmente attuabili partendo dalla sola uscita di moto primaria 100 definita dai mezzi di attuazione 10 sarebbero in numero ancora maggiore. Il gruppo di sotto attuazione secondo l’invenzione ottiene quindi la movimentazione di strutture robotiche complesse con una semplicità costruttiva mai raggiunta dai robot attualmente noti.

Il gruppo trasmissione di coppia comprende inoltre mezzi sensori di coppia 13 interposti tra il primo elemento di distribuzione del moto 11 e i mezzi di attuazione 10, in corrispondenza quindi dell’uscita di moto primaria 100.

Tali mezzi sensori possono comprendere, ad esempio ma non limitativamente, un elemento trasmissivo con risposta elastica per la trasmissione di una sollecitazione torsionale associato ad almeno un encoder di posizione per determinarne la flessione torsionale e quindi la coppia conoscendo la costante elastica dell’elemento trasmissione elastico.

L’architettura che comprende mezzi sensori di questa tipologia in serie a mezzi di attuazione è conosciuta con il nome di SEA (series elastic actuator).

In figura 6 è mostrato un esempio realizzativo di architettura di SEA. L’elemento trasmissivo elastico torsionale è indicato in figura con il numero 130. I mezzi di attuazione comprendono a loro volta un motore 10a ed un albero motore 10b che definisce un’uscita di moto ridotta 10c. Tale uscita di moto ridotta dell’albero motore 10b è interfacciata ad una prima flangia di connessione dell’elemento trasmissivo 130a; una seconda flangia 130b opposta longitudinalmente alla prima è connessa ad un elemento di connessione a bicchiere 131 che supporta sulla sua periferia esterna l’uscita di moto primaria 100 dei mezzi di attuazione 10. Ancora, i mezzi sensori comprendono, in questa specifica forma realizzativa due encoder, di cui un primo encoder 132 montato in modo tale da leggere il movimento sulla prima flangia 130a e un secondo encoder 133 montato in modo tale da leggere il movimento sulla seconda flangia 130b. La differenza di misura letta tra i due encoder permette di valutare la flessione torsionale dell’elemento di trasmissione elastico e quindi, conoscendone la costante elastica, la coppia trasmessa all’elemento di connessione a bicchiere e quindi sull’uscita di moto primaria 100.

Eventualmente un solo encoder può essere previsto, per una lettura diretta della flessione torsionale.

I mezzi sensori 13 sono pertanto atti a rilevare la coppia realmente assorbita da esso e l’eventuale azione che dalle uscite di moto derivate è esercitata in retroazione sui mezzi di attuazione. Ad esempio, tale azione in retroazione è un’azione esercitata da un utilizzatore che indossa un robot su cui il gruppo di trasmissione è installato.

Ai mezzi sensori è tipicamente interfacciata una un’unità di controllo configurata per controllare in retroazione i mezzi di attuazione in funzione di una perturbazione esterna ricevuta da almeno una delle due uscite derivate.

Nel caso di applicazione al robot, tale controllo in retroazione consente di rendere “trasparente” il robot nei confronti di una eventuale forza esercitata dall’utilizzatore direttamente sul modulo articolabile, forza che, in assenza di un simile controllo, sarebbe indesideratamente e in modo sostanzialmente incontrollato ridistribuita dall’elemento di distribuzione del moto, sulla base del criterio di distribuzione differenziale, sull’uno o più moduli articolabili esoscheletrici collegati ad esso.

Nello specifico, l’architettura SEA è in grado, attraverso la lettura della deformazione dell’elemento trasmissivo elastico torsionale posto a valle dei mezzi di attuazione e a monte dell’elemento di distribuzione del moto, di dare all’unita di controllo l’informazione di quale è la coppia che passa in quel tratto di trasmissione e quindi permettere di chiudere il loop di controllo in modo puntuale per quanto riguarda l’erogazione attiva per il task motorio necessario. Questa architettura consente anche di poter controllare il robot in retroazione nel caso in cui l’utente volesse essere in grado di imporre il moto dall’esterno. Se vi fosse una trasmissione irreversibile, tutto il movimento imposto da un’uscita derivata dell’elemento di distribuzione del moto si ripercuoterebbe in modo uguale e contrario sulla seconda che evidentemente non potrebbe muoversi liberamente. Mezzi sensori a monte dell’elemento di distribuzione del moto quindi permettono al motore di annullare la coppia resistente andando ad annullare la differenza algebrica del moto generato dalle due uscite derivate sottoposte ad una forza di input fornita dall’esterno, ovvero dall’utilizzatore stesso.

In una forma realizzativa preferita dell’invenzione l’elemento di distribuzione del moto è un differenziale. Il differenziale è di tipo meccanico, cioè materializzato da un rotismo epicicloidale.

Si faccia ora riferimento all’esempio realizzativo illustrato nelle figure 3a, 3b e 4. In questo esempio viene utilizzata una architettura di tipo SEA, con mezzi di attuazione 10 in serie a mezzi sensori 13 come nell’esempio realizzativo sopra citato. L’uscita primaria di moto 100 è materializzata da un primo elemento di ingranamento. Tale uscita di moto primaria 100 è collegata ad un primo differenziale 11 che presenta un secondo elemento di ingranamento 110’ atto ad ingranare con il primo elemento di ingranamento 100 per ricevere la coppia erogata da detti mezzi di attuazione 10. Nello specifico il primo e secondo elemento di ingranamento sono materializzati da ruote dentate, anche se altre soluzioni equivalenti dal punto di vista funzionale potranno essere previste.

Il primo differenziale 11 prevede due uscite derivate/differenziali di moto, di cui una prima uscita derivata 110 e una seconda uscita derivata 111. La prima uscita derivata 110 è collegata ad un primo modulo articolabile 20. La seconda uscita derivata 111 è collegata ad un secondo differenziale 12.

La prima uscita derivata 110 è materializzata da un elemento di ingranamento quale una puleggia atta ad interfacciarsi operativamente con una rispettiva puleggia 20a di ingresso di moto al primo modulo articolabile 20, come mostrato specificatamente in figura 4b. Nel caso specifico, la puleggia 20a fornisce il moto in ingresso ad un cinematismo articolato atto ad essere associato all’articolazione spinale, cioè alla colonna vertebrale di un utilizzatore.

In tale esempio specifico, il cinematismo articolato comprende una catena cinematica esoscheletrica atta ad assistere il movimento di una catena ossea poliarticolare, comprendente un numero di link ossei e un numero di giunti rotoidali anatomici ciascuno dei quali tale da permettere una rotazione relativa tra due link ossei ad esso adiacenti. La catena cinematica esoscheletrica comprende rispettivi link esoscheletrici 20b e giunti rotoidali esoscheletrici 20d; ciascun giunto rotoidale esoscheletrico permette una rotazione relativa tra due link esoscheletrici ad esso adiacenti. In corrispondenza di ciascun giunto rotoidale esoscheletrico è disposta una puleggia 20a’ atta a ruotare attorno ad un corrispettivo asse di rotazione, e almeno un cavo inestensibile 20c in contatto per attrito con ciascuna puleggia 20a’. La relativa uscita di moto derivata è atta a trazionare il cavo 20c in modo da portare i link esoscheletrici a ruotare intorno ai rispettivi giunti rotoidali esoscheletrici. Possono essere previsti eventualmente due o più cavi trazionati alternativamente in modo da portare i link esoscheletrici a ruotare intorno a rispettivi giunti rotoidali esoscheletrici in senso orario e/o in senso antiorario.

La seconda uscita derivata 111 è materializzata da un elemento di ingranamento (nello specifico una ruota dentata, anche se anche in questo caso non è da escludere l’implementazione di altre soluzioni funzionalmente equivalenti).

Tale seconda uscita derivata 111 è connessa con l’ingresso di moto 12a del secondo differenziale 12, materializzato da un complementare elemento di ingranamento. Il secondo differenziale prevede ulteriormente una prima 121 ed una seconda 122 uscita di moto. Tali due ulteriori uscite di moto derivate 121 e 122 sono ingranate su rispettivi ingressi di moto 21a e 22a di due moduli articolabili esoscheletrici secondo 21 e terzo 22 per fornire movimento in rotazione. In particolare, i due ingressi di moto 21a, 22a sono materializzati da pulegge che hanno un grado di libertà in rotazione secondo un asse proprio perpendicolare all’asse di uscita di moto del secondo differenziale. Tali pulegge forniscono il moto ad un cinematismo articolato che definisce i due secondo e terzo moduli articolabili 21 e 22 che nel caso specifico sono atti ad essere associati con l’articolazione di bacino-anca dell’utilizzatore. Tali moduli articolabili 21 e 22 sono ad esempio del tipo descritto nella precedente domanda di brevetto della medesima titolare sopra citata, ovvero WO2017216663. In maggior dettaglio, i moduli articolabili esoscheletrici 21 e 22 sono materializzati ciascuno da una catena cinematica che permette la trasmissione di moto rotatorio tra un elemento rotante attivo materializzato da ciascuna delle puleggie di ingresso di moto 21a e 22a e un elemento rotante distale. I due elementi rotanti hanno assi che possono assumere orientamento relativo qualsiasi. Anche l’elemento rotante distale è materializzato da una rispettiva puleggia, mostrata nelle figure ed indicata con i riferimenti 210a e 222a. Il primo elemento rotante è pertanto atto a ruotare attorno ad un asse di rotazione proprio X. Il secondo elemento rotante è a sua volta atto a ruotare attorno ad un asse di rotazione proprio Y.

La catena cinematica comprende inoltre una pluralità di elementi di connessione 21b, 22b ciascuno dei quali comprende almeno un passaggio avente almeno un elemento rotante; ciascun elemento di connessione comprende inoltre almeno una interfaccia atta a connettere l’elemento di connessione ad uno adiacente e ad uno degli elementi rotanti, generando un vincolo rotazionale attorno ad un proprio asse di rotazione Z.

La catena comprende poi un elemento di trasmissione (non visibile), quale un cavo o una cinghia, atto a svilupparsi lungo un percorso determinato per trasmettere un moto rotatorio tra i due elementi di rotazione.

Per cui, la catena cinematica è atta a passare tra una configurazione di regolazione in cui ciascun elemento di connessione è atto a ruotare attorno all’asse di rotazione proprio Z per regolare la propria posizione angolare rispetto ad un elemento di connessione adiacente o a uno degli elementi di rotazione, ed una configurazione di trasmissione in cui quanto il primo elemento di rotazione effettua una rotazione attorno al proprio asse di rotazione X, l’elemento di rotazione distale effettua una rotazione proporzionale intorno al proprio asse Y; nella configurazione di trasmissione ciascun elemento di connessione è atto a non ruotare intorno all’asse di rotazione proprio Z.

In figura 5 è mostrato un ulteriore esempio realizzativo che è una versione semplificata di quello appena descritto, in cui non è presente il secondo differenziale 12 e le due uscite derivate del primo differenziale 121, 122 sono connesse ad altrettanti moduli articolabili esoscheletrici 21, 22, materializzati in questo caso da cinematismi articolati di bacino-anca quali quelli sopra descritti.

Si consideri adesso una ulteriore configurazione realizzativa, illustrata nelle figure 7a, 7b. In tale variante un gruppo di sottoattuazione 1 è collegato con due moduli articolabili esoscheletrici che sono rispettivamente un giunto di ginocchio 20 e un giunto di caviglia 21. In questa variante pertanto le due rispettive uscite di moto derivate del differenziale 120, 121 sono associate ciascuna ad un giunto. Sono poi visibili giunti universali di tipo noto 125, 126 per il collegamento della protesi ad un guscio ortesico e/o ad un piede protesico

Nell’ulteriore variante realizzativa illustrata in figura 8 tra ciascuna uscita di moto derivata e il rispettivo giunto sono interposte opportune riduzioni, indicate in figura con il riferimento numerico 122, 123. Inoltre la variante realizzativa in questione prevede anche l’utilizzo di mezzi di frenata 14, 14’, quali in particolare ma non limitativamente freni a disco, collegati operativamente a ciascuna delle due uscite del gruppo di sottoattuazione allo scopo di modulare il flusso di potenza necessario ad uno o l’altro dei due giunti in funzione del movimento che l’utilizzatore deve attuare. Ai mezzi di frenata sono quindi associati a tale scopo di funzionamento opportuni mezzi di controllo.

In generale, nonostante siano stati descritti specificatamente per questa forma realizzativa, nulla vieta che i mezzi di frenata possano essere applicati anche alle forme realizzative precedentemente descritte. In generale è sempre possibile prevedere in associazione ad un gruppo di sottoattuazione ed in particolar modo a ciascuna delle uscite derivate di esso mezzi di frenata che hanno lo scopo di modulare il flusso di potenza tra una o l’altra uscita del gruppo stesso in funzione del movimento che l’utilizzatore deve eseguire.

Ancora, l’architettura di tipo SEA sopra descritta o in generale una architettura con mezzi di attuazione e mezzi sensori di coppia posti a valle e in serie a tali mezzi di attuazione può essere implementata anche nelle forme realizzative appena sopra descritte, di protesi di gamba.

Il gruppo di sottoattuazione secondo l’invenzione è quindi sorprendente in termini di complessiva riduzione di peso e di complessità del robot. In particolare, grazie alla sottoattuazione dei due o più giunti del robot, quest’ultimo non solo ottiene una semplicità strutturale che i robot attualmente noti non hanno ma risulta anche più leggero e meno ingombrante, mantenendo parità di funzionalità e affidabilità.

Ancora, Il rapporto di costo, di peso e di ingombro a parità di giunti movimentati e/o movimentabili è nettamente inferiore rispetto a quello dei robot oggetto dello stato dell’arte.

L’associazione di una architettura di tipo SEA ad un elemento di distribuzione del moto determina poi ulteriori vantaggi in particolare per quanto riguarda il controllo del robot indossabile anche a fronte di perturbazioni esterne determinate da movimenti esercitati dall’utente stesso. Come sopra descritto grazie all’implementazione del SEA è possibile rendere il robot “trasparente” a questo tipo di sollecitazioni, lasciando quindi all’utilizzatore grande libertà e capacità di movimento anche a robot indossato.

Ulteriori vantaggi peculiari si ottengono dall’introduzione, a ciascuna uscita derivata dell’elemento di distribuzione del moto, di mezzi di frenata, quali ad esempio freni a disco. Tali mezzi di frenata ottengono un ulteriore livello di controllo in quanto agendo su uno o entrambi i freni associati alle due uscite posso ulteriormente ripartire e/o distribuire il moto elargito in uscita dai mezzi di distribuzione del moto.

Come sopra descritto, il gruppo di trasmissione di coppia secondo l’invenzione è applicabile non solo ai robot attivi indossabili ma in generale a qualsiasi sistema meccanico robotico e non, potendo costituire il nucleo funzionale tale da permettere l’implementazione di una serie di possibili vantaggiosi sistemi di controllo.

La presente invenzione è stata descritta con riferimento a una sua forma di realizzazione preferita. È da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo per la trasmissione di una coppia comprendente: - mezzi di attuazione (10), atti a erogare una coppia erogata sulla base di una potenza di alimentazione assorbita; - almeno un primo elemento di distribuzione del moto (11) collegato a detti mezzi di attuazione (10) per ricevere in ingresso detta coppia erogata e distribuirla in modalità differenziale attraverso due uscite di moto (110, 111) di detto gruppo per la trasmissione di coppia; - mezzi sensori di coppia (13) interposti tra detti mezzi di attuazione (10) e detto primo elemento (11) meccanico di distribuzione del moto, atti a rilevare la coppia realmente assorbita da detto primo elemento di distribuzione del moto.
2. Gruppo per la trasmissione di coppia secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una unità di controllo comunicante con detti mezzi sensori (13) e detti mezzi di attuazione (10), configurata per controllare in retroazione detti mezzi di attuazione sulla base di uno scostamento tra detta coppia assorbita e detta coppia erogata da detti mezzi di attuazione (10), detto scostamento essendo effetto di una perturbazione esterna ricevuta da detto gruppo attraverso almeno una di dette due uscite (110, 111), per cui detta coppia erogata viene corretta in modo da compensare detto scostamento.
3. Gruppo per la trasmissione di coppia secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto elemento di distribuzione del moto è un rotismo differenziale (11).
4. Gruppo per la trasmissione di coppia secondo la rivendicazione 3 in cui detti mezzi sensori di coppia comprendono un elemento trasmissivo (130) a risposta torsionale elastica ed almeno un encoder di posizione (132, 133) per determinarne la flessione torsionale.
5. Gruppo per la trasmissione di coppia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui dette due uscite di moto sono interfacciate con due o più moduli articolabili esoscheletrici (20, 21, 22) di un robot attivo indossabile, atti a corrispondere a rispettivi giunti corporei mono- o poli-articolari di detto utilizzatore che indossa detto robot.
6. Robot attivo indossabile comprendente un gruppo di trasmissione di coppia secondo la rivendicazione 5.
7. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 6, in cui detto gruppo è associato a due moduli articolati (21, 22).
8. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 7, in cui detti due moduli articolati (21, 22) sono due cinematismi articolati atti ad essere associati ad una articolazione di bacino-anca dell’utilizzatore.
9. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 8, in cui detti due moduli articolati (20, 21) sono atti ad essere associati ad articolazioni di ginocchio e caviglia di un utilizzatore.
10. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 9 in cui detti due moduli articolati sono atti ad essere associati ad articolazioni di gomito e polso di un utilizzatore.
11. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 10, in cui detto gruppo è associato ad almeno tre moduli articolati.
12. Robot attivo indossabile secondo la rivendicazione 11, in cui una uscita di moto di detto gruppo è collegata ad un ingresso di moto di un secondo elemento di distribuzione del moto in modalità differenziale (12), due moduli articolati essendo associati a rispettive ulteriori uscite di moto di detto secondo elemento di distribuzione del moto in modalità differenziale.
13. Robot attivo indossabile secondo le rivendicazioni 11 o 12, in cui detti almeno tre moduli articolati comprendono un cinematismo articolato atto a corrispondere con la colonna vertebrale di un utilizzatore (20).
14. Robot attivo indossabile secondo le rivendicazioni 12 o 13 in cui detti almeno tre moduli articolati comprendono due cinematismi articolati atti a corrispondere con una articolazione di bacino-anca dell’utilizzatore (21, 22).