JP2011067609A - 人間把持支援デバイスおよび使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】把持支援デバイスが、指骨リングを有するグローブ部分と、グローブ部分を着用しているオペレータにより加えられる把持力を測定するための接触センサと、腱駆動システム(TDS)とを備える。このデバイスは、センサからのフィードバック信号に応じてリングを動かすための、指骨リングに連結された可撓性腱を有する。TDSは、腱のそれぞれに連結され、把持力に応じて増強引張力を決定するように適合されたマイクロコントローラを介して、腱に対して増強引張力を加える。オペレータの把持力を増強する方法は、センサを使用して把持力を測定するステップと、フィードバック信号として把持力をエンコードするステップと、マイクロコントローラを使用してフィードバック信号に応じて増強引張力を計算するステップとを含む。この方法は、腱駆動システム(TDS)の少なくとも1つのアクチュエータに通電して、増強引張力を加えるステップを含む。
【選択図】図1
Description
[0001] 本発明は、NASA宇宙活動協定(NASA Space Act Agreement)第SAA−AT−07−003号の下において政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
12 グローブ部分
14 親指
15 指
16 腱駆動システム
17 素材部
18 可撓性スリーブ部分
20 可撓性腱
21 腱コンセントレータ
22 増強引張力
24 フィードバック信号
26 指骨リング
28 接触圧センサ
D 指骨リング
M 中間指骨リング
P 近位指骨リング
30 可撓性外方スリーブ、導管
32 アクチュエータアセンブリ
34 サーボモータ
35 チャネル
36 駆動アセンブリ
38 マイクロコントローラ(C)
40 エネルギ供給部(E)
42 ユーザインターフェース(INT)
44 アクチュエータハウジング
46 スプリッタ
48 キャップ
50 ボールねじ
52 ボールナット
54 ガイドピン
56 結合部
58 ラジアル/スラスト軸受
100 アルゴリズム
Claims (17)
- 複数のリングを有し、複数のセンサを有する第1の部分であって、前記センサはそれぞれ、前記第1の部分のオペレータにより加えられる把持力を測定するように適合された、第1の部分と、
前記リングに連結され、前記センサからのフィードバック信号に応じて前記リングを動かすように適合された複数の腱であって、前記フィードバック信号は前記センサにより測定された前記把持力をエンコードする、複数の腱と、
前記腱のそれぞれに連結され、前記腱に対して増強引張力を加えるように適合された腱駆動システム(TDS)とを備え、
前記TDSは、前記把持力に応じて前記増強引張力を決定するように適合されたアルゴリズムを有するマイクロコントローラを備えた、把持支援デバイス。 - 請求項1に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンサはそれぞれ、力センサとして構成され、前記リングの対応する1つの上に位置決めされた、デバイス。
- 請求項1に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、好ましい量の前記増強引張力を記録するように適合されたユーザインターフェースを備えた、デバイス。
- 請求項1に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、エネルギ供給部およびサーボモータを備え、前記コントローラは、前記エネルギ供給部を使用して前記サーボモータに選択的に通電して、前記増強引張力を生成するように適合された、デバイス。
- 請求項4に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、駆動アセンブリを備え、前記サーボモータは、前記駆動アセンブリの可動部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように構成された、デバイス。
- 請求項1に記載のデバイスにおいて、前記グローブ部分は、オペレータの手に着用するのに適合された素材部を含み、前記TDSは、前記オペレータの前腕の周囲に巻きつくスリーブ内に少なくとも部分的に入れられた、デバイス。
- グローブ部分であって、
複数の指骨リング、および、
前記グローブ部分を着用しているオペレータにより加えられた把持力を測定するようにそれぞれが適合され、前記把持力をフィードバック信号としてエンコードするようにそれぞれが適合された、複数の力接触センサを有するグローブ部分と、
前記指骨リングの表面に連結され、前記フィードバック信号に応じて前記指骨リングを動かすように適合された複数の腱と、
前記腱に連結され、前記腱に対して増強引張力を加えるように適合された腱駆動システム(TDS)とを備え、
前記TDSは、前記把持力に応じて前記増強引張力を決定するように適合されたアルゴリズムを有するマイクロコントローラを備えた、把持支援デバイス。 - 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンサのそれぞれが、ロードセルとして構成され、前記オペレータの各指の遠位端部近傍で前記リングのそれぞれの上に位置決めされた、デバイス。
- 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記複数の腱は、5つの腱であり、前記TDSは、5つの腱全てに連結された単一のアクチュエータ、および、5つの腱の対応する1つにそれぞれ連結された5つのアクチュエータのうち一方を備えた、デバイス。
- 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、好ましい量の前記増強引張力を記録するように適合されたユーザインターフェースを備えた、デバイス。
- 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、電池およびサーボモータを備え、前記コントローラは、前記エネルギ供給部を使用して前記サーボモータに選択的に通電して、前記増強引張力を生成するように適合された、デバイス。
- 請求項11に記載のデバイスにおいて、前記TDSは、ボールねじ駆動アセンブリを備え、前記サーボモータは、前記ボールねじ駆動アセンブリのボールねじ部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように構成された、デバイス。
- 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記グローブ部分は、オペレータの手に着用されるように適合された素材部を備え、前記TDSは、前記オペレータの前腕の周囲に巻きつくスリーブ内に少なくとも部分的に入れられた、デバイス。
- 請求項7に記載のデバイスにおいて、前記腱は、編み組まれたポリマ材料から少なくとも部分的に構成され、前記腱の長さの少なくとも一部分が可撓性導管内に入れられた、デバイス。
- オペレータの把持力を増強する方法であって、
把持支援デバイスのグローブ部分の指骨リング上に位置決めされた接触センサを使用して、前記オペレータにより加えられる把持力を測定するステップと、
一組のフィードバック信号として前記把持力をエンコードするステップと、
マイクロコントローラを使用して、前記フィードバック信号に応じて増強引張力を計算するステップと、
前記デバイスの腱駆動システム(TDS)の少なくとも1つのアクチュエータに通電するステップであって、前記少なくとも1つのアクチュエータは、前記腱のそれぞれに連結されて、前記グローブ部分の一連のリングを動かす、ステップとを含んだ、方法。 - 請求項15に記載の方法において、ユーザインターフェースを使用して、好ましい量の前記増強引張力を記録するステップと、
前記フィードバック信号および前記好ましい量の増強引張力に応じて前記増強引張力を計算するステップとをさらに含んだ、方法。 - 請求項15に記載の方法において、前記アクチュエータは、ボールねじタイプ駆動アセンブリとして構成され、少なくとも1つのアクチュエータに通電するステップは、ボールねじタイプ駆動アセンブリのボールねじ部分を回転させて、前記増強引張力を生成するように、サーボモータを電池に選択的に接続するステップを含んだ、方法。
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