SE441976B - SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT - Google Patents

SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT

Info

Publication number
SE441976B
SE441976B SE8402223A SE8402223A SE441976B SE 441976 B SE441976 B SE 441976B SE 8402223 A SE8402223 A SE 8402223A SE 8402223 A SE8402223 A SE 8402223A SE 441976 B SE441976 B SE 441976B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
brake
motor
drive
output shaft
drive motor
Prior art date
Application number
SE8402223A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8402223D0 (en
SE8402223L (en
Inventor
T Holmqvist
U Persson
Original Assignee
Svensk Handikappteknik Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Svensk Handikappteknik Ab filed Critical Svensk Handikappteknik Ab
Priority to SE8402223A priority Critical patent/SE441976B/en
Publication of SE8402223D0 publication Critical patent/SE8402223D0/en
Priority to PCT/SE1985/000182 priority patent/WO1985004796A1/en
Priority to JP60501991A priority patent/JPS61501892A/en
Priority to AU42382/85A priority patent/AU4238285A/en
Priority to EP85902205A priority patent/EP0213133A1/en
Publication of SE8402223L publication Critical patent/SE8402223L/xx
Publication of SE441976B publication Critical patent/SE441976B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126Rotary actuators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/70Operating or control means electrical
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08Gripping heads and other end effectors having finger members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004Braking devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2002/6854Operating or control means for locking or unlocking a joint
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/70Operating or control means electrical
    • A61F2002/701Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

A drive unit for electrically driven prostheses, manipulators and the like, for example, the gripping members of an artificial arm or industrial robot, comprises an electrical drive motor (2) having an output shaft which drives an active component, for example a gripping means, via a transmission arrangement (4). The output shaft (7a) of a brake-motor (7) has arranged thereon a sleeve provided with a part having a right-hand screw thread and a part having a left-hand screw thread in engagement with brake means such as shoes (8, 9) which upon activation of the brake-motor engage a brake disk (6a) connected to the output shaft (2a) of the drive motor. The brake-motor is activated upon completion of the movement of the drive motor and therewith locks the active component in the position to which it has been moved without the occurrence of play.

Description

-402223-5 Technik) beskriver en säkerhetsanordning för en konstgjord hand med vilken utnyttjas en särskild spärranordning för att kvarhålla protesens fingrar i deras förslutningsläge. Technique) describes a safety device for an artificial hand with which a special locking device is used to keep the fingers of the prosthesis in their closing position.

Tidigare kända proteser av detta och liknande slag, vid vilka man styr en drivmotor som åstadkommer det aktiva elementets rörelse uppvisar den allvarliga nackdelen, att man icke kan erhålla en distinkt positionering av det aktiva elementet. Detta har samband med den tröghet som alltid finnes i systemet, och som medför att elementet icke kan bringas att stanna i exakt läge. En annan nackdel som har ' samband härmed är att man icke kan uppnå glappfrihet vid dylika anordningar. Som regel är det icke heller möjligt att erhålla uppbrytbarhet, vilket är ett mycket viktigt krav vid de flesta typer av proteser. Om nämligen protesen låses i visst läge och icke kan uppbrytas kan detta i många fall leda till allvarliga skadeverkningar.Prior art prostheses of this and similar types, in which one controls a drive motor which causes the movement of the active element, has the serious disadvantage that one cannot obtain a distinct positioning of the active element. This is related to the inertia that is always present in the system, and which means that the element cannot be made to stay in the exact position. Another disadvantage associated with this is that one cannot achieve clearance with such devices. As a rule, it is also not possible to obtain breakability, which is a very important requirement for most types of prostheses. Namely, if the prosthesis is locked in a certain position and cannot be broken, this can in many cases lead to serious damaging effects.

En annan allvarlig olägenhet som vidlåder de flesta _hittills kända proteser är att de för tillfredsställande funktion måste tillverkas med mycket noggranna toleranser.Another serious inconvenience associated with most hitherto known prostheses is that they must be manufactured with very precise tolerances for satisfactory function.

Uppfinningens ändamål Ett ändamål med uppfinningen är i motsvarighet här- till att åstadkomma ett sätt av ovan angivet slag, vilket undanröjer angivna nackdelar hos kända drivsystem och som medger noggrann positionering av protesens aktiva element utan att exempelvis gripkraften går förlorad till följd av glapp i protesen eller motsvarande.Object of the invention An object of the invention is accordingly to provide a method of the above kind, which obviates stated disadvantages of known drive systems and which allows accurate positioning of the active elements of the prosthesis without, for example, the gripping force being lost due to play in the prosthesis or corresponding.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett drivsystem av angivet slag som även i låst läge medger enkel uppbrytbar- het av det aktiva elementet.Another object is to provide a drive system of the type indicated which, even in the locked position, allows easy breakability of the active element.

Ett annat viktigt ändamål är att åstadkomma ett driv- system för proteser, manipulatorer och liknande som medger enkel och tillförlitlig styrning på elektronisk väg och som därigenom lättare kan anpassas till de varierande krav som ställes i olika sammanhang, t.ex. av olika patientkategorier respektive den miljö, i vilken en robot skall arbeta.Another important object is to provide a drive system for prostheses, manipulators and the like which allows simple and reliable control by electronic means and which can thereby be more easily adapted to the varying requirements set in different contexts, e.g. of different patient categories and the environment in which a robot is to work.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma ett driv- 8402223-5 och styrsystem av angivet slag som fungerar tillförlitligt utan noggranna tillverkningstoleranser för ingående kompo- nenter.A further object is to provide a drive and control system of the type indicated which operates reliably without precise manufacturing tolerances for the components included.

Kort redogörelse för uppfinningen Dessa och andra ändamål uppfylles av ett sätt enligt uppfinningen som i sin vidaste aspekt kännetecknas av att förutom drivmotorn dessutom utnyttjas en bromsmotor som akti- veras under slutskedet av eller efter rörelsens utförande för låsning av elementet i det intagna läget.Brief description of the invention These and other objects are fulfilled by a method according to the invention which in its broadest aspect is characterized in that in addition to the drive motor a brake motor is also used which is activated during the final stage or after the movement to lock the element in the occupied position.

Genom att enligt uppfinningen utnyttja en särskild bromsmotor som åstadkommer noggrann låsning av det aktiva elementet i ett intaget läge möjliggöres distinkt, glappfri positionering av det aktiva elementet. Samtidigt medges enkel uppbrytbarhet av det aktiva elementet, då så kräves.By using according to the invention a special brake motor which ensures accurate locking of the active element in an occupied position, distinct, play-free positioning of the active element is made possible. At the same time, easy degradability of the active element is allowed, when required.

De separata el-motorerna för driv- och låsrörelserna gör att arrangemanget som helhet kan ges en enkel och robust utform- ning, vilket i sin tur leder till tillförlitlig funktion utan noggranna tillverkningstoleranser.The separate electric motors for the drive and locking movements mean that the arrangement as a whole can be given a simple and robust design, which in turn leads to reliable function without precise manufacturing tolerances.

Som regel utnyttjas en serie-motor för drivrörelsen, vilket sålunda gör att den tillförda strömmen ökar då det uppträder ett motstånd mot det aktiva elementets rörelse, exempelvis då detta griper ett föremål. Detta kan vid en föredragen utföringsform av uppfinningen utnyttjas för styr- ning av bromsmotorn genom att bromsmotorn aktiveras då styr- kan av den till drivmotorn tillförda strömmen överskrider ett förutbestämt värde.As a rule, a series motor is used for the drive movement, which thus means that the supplied current increases when a resistance occurs to the movement of the active element, for example when it grips an object. In a preferred embodiment of the invention, this can be used for controlling the brake motor by activating the brake motor when the control of the current supplied to the drive motor exceeds a predetermined value.

Alternativt är det möjligt att exempelvis ge en impuls för start av bromsmotorn, då det aktiva elementets rörelse upphör eller börjar avstanna, exempelvis i anslutning till ingrepp mot ett föremål.Alternatively, it is possible to give, for example, an impulse for starting the brake motor, when the movement of the active element ceases or begins to stop, for example in connection with engagement with an object.

Vid en speciell tillämpning av uppfinningen för styr- ning av proteser, varvid man på känt sätt utnyLtjar myo- signaler för styrning av drivmotorns rörelser, utnyttjas sådana myo-signaler även för styrning av bromsmotorn. Spe- ciella fördelar erbjudes därvid då bromsmotcrn skall aktive- 8402223-5 ras för frigivning, dvs. bringas att rotera i motsatt rikt- ning i förhållande till rotationsriktningen vid låsning.In a special application of the invention for controlling prostheses, in which myo-signals are utilized in a known manner for controlling the movements of the drive motor, such myo-signals are also used for controlling the brake motor. Special advantages are then offered when the brake motor is to be activated for release, ie. caused to rotate in the opposite direction in relation to the direction of rotation when locked.

Uppfinningen avser även en drivenhet till eldrivna proteser, manipulatorer och liknande, t.ex. armprotesers och robotars griporqan, vilken drivenhet innefattar en elektrisk drivmotor med en utgående axel, en utväxlings- anordning för överföring av den utgående axelns rörelse till en drivaxel för ett aktivt element, t.ex. ett griporgan, och vilken drivenhet kännetecknas av en eldriven bromsmotor, vars utgående axel samverkar med bromsbackar inrättade att genom ingrepp mot ett med drivmotorns utgående axel opera- tivt förbundet element läsa det aktiva elementet i ett in- taget läge, och styrorgan inrättade att aktivera broms- motorn vid slutet av eller efter slutförande av det aktiva elementets rörelse. vid en i praktiken föredragen utföringsform uppbär bromsmotorns utgående axel en hylsa med ett högergängat parti i självhämmande ingrepp med den ena bromsbacken och ett vänstergängat parti i självhämmande ingrepp med den andra bromsbacken.The invention also relates to a drive unit for electrically operated prostheses, manipulators and the like, e.g. the gripping device of arm prostheses and robots, which drive unit comprises an electric drive motor with an output shaft, a gear device for transmitting the movement of the output shaft to a drive shaft for an active element, e.g. a gripping means, and which drive unit is characterized by an electric brake motor, the output shaft of which cooperates with brake shoes arranged to read the active element in an engaged position by engaging an element operatively connected to the output shaft of the drive motor, and control means arranged to activate the brake the motor at the end of or after completion of the movement of the active element. in a preferred embodiment in practice, the output shaft of the brake motor carries a sleeve with a right-handed portion in self-braking engagement with one brake shoe and a left-handed portion in self-braking engagement with the other brake shoe.

Härvid erhålles ett mekaniskt enkelt och tillförlit- ligt arrangemang som snabbt kan utöva stora bromskrafter.This results in a mechanically simple and reliable arrangement that can quickly exert large braking forces.

Självhämningen hos de gängade partierna gör att bromskraften bibehålles trots att drivströmmen till broms- motorn brytes så snart bromsbackarna slagit till, varigenom driv- och bromsenhetens strömâtgång kan minimeras.The self-braking of the threaded parts means that the braking force is maintained despite the fact that the drive current to the brake motor is interrupted as soon as the brake shoes are switched on, whereby the current output of the drive and brake unit can be minimized.

Emellertid uppkommer vid den angivna anordningen ett problem i så måtto, att bromsmotorns vridande moment som regel icke är tillräckligt för att direkt medge backarnas frigivning vid omkastning av rotationsriktningen. Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen löses emellertid detta problem genom att bromsmotorns axel uppbär ett excen- triskt anslagselement som vid nämnda omkastning av rotations- riktningen efter ca. 1/2 varvs frigång utövar slagverkan mot en axelhylsan tillhörig del. Nämnda slagverkan är tillräck- lig för att bringa självhämningen att upphöra, varefter 8402223-5 bromsbackarnas rörelse till fullt frigivningsläge sker utan svårigheter.However, in the stated device a problem arises to the extent that the rotating torque of the brake motor is usually not sufficient to directly allow the release of the jaws when reversing the direction of rotation. In a preferred embodiment of the invention, however, this problem is solved in that the shaft of the brake motor carries an eccentric abutment element which in said reversal of the direction of rotation after approx. 1/2 lap clearance exerts an impact against a part of the shaft sleeve. The said impact action is sufficient to bring the self-braking to an end, after which the movement of the brake shoes to the full release position takes place without difficulty.

En föredragen utföringsform kännetecknas av att drivmotorns utgående axel uppbär en med denna koncentrisk bromstrumma med en bromsskiva, mot vilken bromsbackarna in- griper. En skivbroms av detta slag blir trots enkel tillverk- ningsteknisk utformning synnerligen effektiv.A preferred embodiment is characterized in that the output shaft of the drive motor carries a with it concentric brake drum with a brake disc, against which the brake shoes engage. A disc brake of this kind becomes extremely effective despite its simple manufacturing design.

Bromstrummans axel kan vidare delvis omsluta driv- motorn, vilket sålunda i praktiken innebär att de båda motorerna, nämligen drivmotorn och bromsmotorn, intar ett läge nära varandra och där sålunda det tillgängliga utrymmet - som ofta är litet i en protes av här aktuellt slag - till- varatas på bästa möjliga sätt. Med andra ord medger upp- finningen att en synnerligen kompakt driv- och bromsenhet åstadkommas.The shaft of the brake drum can further partially enclose the drive motor, which thus in practice means that the two motors, namely the drive motor and the brake motor, occupy a position close to each other and thus the available space - which is often small in a prosthesis of this type - - be taken care of in the best possible way. In other words, the invention allows an extremely compact drive and brake unit to be achieved.

För effektiv styrning av såväl driv- som bromsmotor kan styrorganen innefatta en sekvensdel med två eller flera deriveringsenheter för öppning och stängning av bromsen i önskat tidsögonblick samt en eller flera fördröjningskretsar för att förhindra rörelse av drivmotorn innan bromsen fri- givits samt förhindra glapp innan bromsen har gripit.For efficient control of both drive and brake motor, the control means may comprise a sequence part with two or more derivation units for opening and closing the brake at the desired time and one or more delay circuits to prevent movement of the drive motor before the brake is released and prevent play before the brake has gripit.

Deriveringsenheter och fördröjningskretsar av angivet slag utgör enkla och billiga elektroniska komponenter som finner fördelaktig användning vid en driv- och bromsenhet enligt uppfinningen.Derivative units and delay circuits of the type indicated constitute simple and inexpensive electronic components which find advantageous use in a drive and brake unit according to the invention.

Förutom vid proteser kan en driv- och bromsenhet enligt uppfinningen finna fördelaktig användning även i många andra sammanhang exempelvis vid olika typer av manipulatorer såsom robotar och liknande. Styrsignalerna för de båda motorernas aktivering är därvid som regel annorlunda i så mâtto, att myo-signaler icke utnyttjas för motorernas styrning.In addition to prostheses, a drive and brake unit according to the invention can find advantageous use also in many other contexts, for example in various types of manipulators such as robots and the like. The control signals for the activation of the two motors are then generally different in that the myo-signals are not used for the control of the motors.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hän- visning till en på bifogade ritningar visad utföringsform av denna.The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment thereof shown in the accompanying drawings.

Kort redogörelse för ritningarna Fig. 1 är ett tvärsnitt genom en drivenhet enligt 8402225-5 uppfinningen för användning exempelvis vid un arm- eller handprotes.Brief description of the drawings Fig. 1 is a cross-section through a drive unit according to the invention for use, for example, in an arm or hand prosthesis.

Fig. 2 är ett snitt utmed linjen II-II i fig. 1.Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1.

Fig. 3 är en ändvy av en del av drivenheten enligt fig. z." I Fig. 4.åskådliggör schematiskt en handprotes med stelt trepunktsgrepp försedd med en inbyggd drivenhet enligt uppfinningen.Fig. 3 is an end view of a part of the drive unit according to Fig. Z. "In Fig. 4, a hand prosthesis with a rigid three-point grip provided with a built-in drive unit according to the invention schematically illustrates.

Fig. 5 är en sidovy av handprotesen enligt fig. 4.Fig. 5 is a side view of the hand prosthesis of Fig. 4.

Fig. 6 är ett blockschema som åskådliggör exempel på elektroniska komponenter till en drivenhet enligt uppfinningen.Fig. 6 is a block diagram illustrating examples of electronic components of a drive unit according to the invention.

Fig. 7 är ett diagram som visar exempel på styrsignaler vilka utnyttjas för drivenhetens styrning.Fig. 7 is a diagram showing examples of control signals which are used for the control of the drive unit.

Redogörelse för föredragen utföringsform Med hänvisning först till fig. 1-3 åskådliggör siffran 1 en drivenhet, som kan användas exempelvis vid en elektriskt driven handprotes eller en industrirobot.Description of the preferred embodiment With reference first to Figs. 1-3, the number 1 illustrates a drive unit which can be used, for example, in an electrically driven hand prosthesis or an industrial robot.

Drivenheten innefattar en el-motor 2 med en utgående axel 2a. Drivmotorn kan vara av mer eller mindre konventio- nellt slag och drivas av ett 6 V-batteri.The drive unit comprises an electric motor 2 with an output shaft 2a. The drive motor can be of a more or less conventional type and is powered by a 6 V battery.

Den utgående axeln 2a uppbär ett kuggremdrev 2b med en påförd kuggrem 3 som är förd över ett kuggremhjul 4b på en ingående axel 4a till en planetväxellåda 4. Dennas ut- gående axel 4c uppbär ett kuggremdrev 4d med en påförd kugg- rem 5.The output shaft 2a carries a timing belt gear 2b with an applied timing belt 3 which is passed over a timing belt wheel 4b on an input shaft 4a to a planetary gearbox 4. Its output shaft 4c carries a timing belt drive 4d with an applied timing belt 5.

El-motorns utgående axel 2a uppbär därjämte en kon- centriskt anordnad trumma 6, som delvis omsluter drivmotorn 2. Trumman 6 uppbär centralt en radiellt riktad och peri- feriellt runtomgående bromsskiva 6a.The output shaft 2a of the electric motor also carries a concentrically arranged drum 6, which partially encloses the drive motor 2. The drum 6 centrally supports a radially directed and circumferentially circumferential brake disc 6a.

Under drivmotorn 2 finns en bromsmotor 7, vars ut- gående axel 7a uppbär en axelhylsa 7b som har ett vänster- gängat och ett högergängat parti. Vart och ett av dessa par- tier står i självhämmande ingrepp med en bromsback 8 resp. 9, som vid bromsmotorns rotation i en riktning ingriper mot skivan 6a på trumman 6.Under the drive motor 2 there is a brake motor 7, the output shaft 7a of which carries a shaft sleeve 7b which has a left-hand thread and a right-hand threaded portion. Each of these parties is in self-inhibiting engagement with a brake shoe 8 resp. 9, which upon rotation of the brake motor in one direction engages the disc 6a on the drum 6.

Såsom framgår av fig. 3 uppbär bromsmotorns axel 7a 8402225-51 7 dessutom ett excentriskt anslagselement 7c som vid omkast~ ning av rotationsriktninqen för backnrnas 8,U frinivninq efter ca 1/2 varvs frigång utövar slagvcrkan mot en axel- hylsan 7b tillhörig del 7b'.As can be seen from Fig. 3, the shaft 7a 8402225-51 7 of the brake motor also carries an eccentric stop element 7c which, when reversing the direction of rotation of the jaws 8, '.

I fig. 4 och 5 åskådliggöres en elektrisk handprotes 10 med stelt trepunktsgrepp. Den växellådans 4 utgående axel 4c påförda kuggremmen 5 är förd över kugg- eller kedjehjul 11 som är förenat med protescns rörliga finger 13. Detta kan åstadkomma ingrepp mot en med denna rörligt förenad tumme 14 via en länk 15.Figures 4 and 5 illustrate an electric hand prosthesis 10 with a rigid three-point grip. The gear belt 5 applied to the output shaft 4c of the gearbox 4 is passed over a gear or sprocket 11 which is connected to the movable finger 13 of the prosthesis. This can cause engagement against a thumb 14 connected thereto via a link 15.

Efter slutförande av fingrets 13 rörelse mot tummen 14 - vilket sker efter aktivering av drivmotorn 2 - aktiveras bromsmotorn 7, varvid bromsbackarna 8, 9 snabbt rör sig mot varandra under ingrepp mot bromsskivan 6a på trumman 6, varvid noggrann, glappfri låsning av fingret 13 och tummen 14 i det intagna läget åstadkommes.After completion of the movement of the finger 13 towards the thumb 14 - which takes place after activation of the drive motor 2 - the brake motor 7 is activated, the brake shoes 8, 9 moving rapidly towards each other during engagement with the brake disc 6a on the drum 6, whereby accurate, clear locking of the finger 13 and thumb 14 in the occupied position is achieved.

Såväl bromsmotorn 7 som drivmotorn 2 deaktiveras omedelbart härefter, varvid lâsingreppet bibehålles med biträde av förevarande självhämning i qängingreppet mellan bromsbackarna 8 resp. 9 och motsvarande gängade del av axelhylsan 7b.Both the brake motor 7 and the drive motor 2 are deactivated immediately thereafter, the locking engagement being maintained with the aid of the present self-braking in the threaded engagement between the brake shoes 8 resp. 9 and the corresponding threaded part of the shaft sleeve 7b.

Då fingergreppet skall upphöra aktiveras bromsmotorn för rörelse i motsatt riktning - vilket kan ske med utnytt- jande av myo-impulser - varvid det i fig. 3 visade excen- triska anslagselementet 7a utövar ovannämnda slagvcrken mot axelhylsdelen 7b'.When the finger grip is to cease, the brake motor is activated for movement in the opposite direction - which can be done using myo-impulses - whereby the eccentric stop element 7a shown in Fig. 3 exerts the above-mentioned percussion force against the shaft sleeve part 7b '.

Då bromsbackarna 8, 9 frigivits från bromsskivan 6a, aktiveras drivmotorn 2 i motsatt riktning för omkastad rörelse av fingret 13 och tummen 14.When the brake shoes 8, 9 are released from the brake disc 6a, the drive motor 2 is activated in the opposite direction for reversed movement of the finger 13 and the thumb 14.

Av det i fig. 6 visade blockschemat framgår att styrorganen innefattar en sekvensdel med fyra stycken deriveringsenheter för detektering av påbörjad resp. av- slutad griprörelse, I det i fig. 7 visade diagrammet åskådliggöres dessa fyra signaler under B. Deras funktion är att öppna resp. stänga bromsen i rätt tidsögonblick. Som regel gäller att bromsen skall öppnas innan drivmotorn 2 erhåller impuls 8402223-5 8 för rörelse då det rörliga elementet aktiveras och att bromsen skall slå till, då en negativ derivata av myo- signalen detekteras. Strömmen till bromsmotorn utgör en förstärkning av myo-signalons tidsderivatn.From the block diagram shown in Fig. 6 it appears that the control means comprise a sequence part with four derivation units for detecting started resp. In the diagram shown in Fig. 7, these four signals are illustrated below B. Their function is to open resp. close the brake at the right moment. As a rule, the brake must be opened before the drive motor 2 receives an impulse 8 8222223-5 8 for movement when the moving element is activated and that the brake must strike when a negative derivative of the myo signal is detected. The current to the brake motor constitutes an amplification of the time derivative of the myo-signal.

Av blockschemat i fig. 6 framgår vidare att driv- motorn 2 uppvisar fördröjningskretsar för att dels för- hindra rörelse innan bromsen deaktiveras, samt dels för- hindra glapp innan bromsen aktiveras.The block diagram in Fig. 6 further shows that the drive motor 2 has delay circuits in order to prevent movement before the brake is deactivated, and to prevent play before the brake is activated.

Då patienten skall gripa ett föremål med hjälp av protesen, så görs detta genom att muskeln på endera armens under- eller översida sträcks (kontrakturus).When the patient is to grip an object with the help of the prosthesis, this is done by stretching the muscle on either the lower or upper side of the arm (contracture).

Kontraktionen ger upphov till en myo-signal och drivmotorn aktiveras. Då patienten känner att protesen griper (dvs. kraften byggs upp) om föremålet, slappnar han av i muskeln, varefter till följd härav en kort puls _ges till bromsmotorn. Den bromsmotorn tillförda strömmen utgör sålunda en förstärkning av myo-signalens tidsderi- vata. Bromsbackarna ingriper mot bromsskivan, så att pro- tesgreppet hålles glappfritt. Först när den korta ström- pulsen till bromsmotorn upphört, bryts strömmen Lill driv- motorn. _ I styrelektroniken ingår ett slutsteg för drivmotorn och ett för bromsmotorn. Slutsteget till drivmotorn komp- letteras lämpligen med en sk. batterisparkrets, som för- hindrar onödig strömförbrukning vid muskelkontraktion.The contraction gives rise to a myo signal and the drive motor is activated. When the patient feels that the prosthesis grips (ie the force is built up) about the object, he relaxes in the muscle, after which a short pulse is given to the brake motor. The current supplied to the brake motor thus constitutes an amplification of the time derivative of the myo signal. The brake shoes engage against the brake disc, so that the prosthetic grip is kept clear. Only when the short current pulse to the brake motor has ceased, the current Lill drive motor is cut off. _ The control electronics include one final stage for the drive motor and one for the brake motor. The final stage of the drive motor is suitably complemented by a so-called. battery saving circuit, which prevents unnecessary power consumption during muscle contraction.

Batterisparkretsen tillförsäkrar sålunda, att drivmotorn aldrig aktiveras längre än förutbestämd tid, t.ex. 1,5 sek.The battery saving circuit thus ensures that the drive motor is never activated for more than a predetermined time, e.g. 1.5 sec.

Kretsarnas olika aktiva komponenter inklusive till- hörande kondensatorer är'i praktiken lämpligen miniatyr- iserade, om än diskreta. Denna typ av krets brukar benämnas hybridkrets.The various active components of the circuits, including associated capacitors, are in practice suitably miniaturized, albeit discrete. This type of circuit is usually called a hybrid circuit.

För fullständighets skull kan nämnas att strömmen till drivmotorn utgör en förstärkning av myo-signalen med viss tidsföraröjning Tf i En myo-signal motsvarar alltid en muskelkontraktion, 8402223-5 vilket i beroende av om muskelkontraktioncn sker på armens över- eller undersida alstrar en positiv eller negativ myo-signal, vilken i sin tur ger ström till driv- motorn i den ena eller den andra riktningen.For the sake of completeness, it can be mentioned that the current to the drive motor constitutes an amplification of the myo signal with a certain time delay Tf i A myo signal always corresponds to a muscle contraction, which depending on whether the muscle contraction takes place on the upper or lower side of the arm produces a positive or negative myo signal, which in turn supplies power to the drive motor in one or the other direction.

Industriell tillämpbarhet En med bromsmotor försedd drivenhet av beskrivet slag kan tillämpas i många andra sammanhang, exempelvis vid olika typer av manipulatorer såsom industrirobotar och liknande. Principen för de båda motorernas aktivering och deaktivering blir därvid väsentliqen densamma, även om själva styrsignalerna kan alstras på i beroende av omgiv- ningen eller omständigheterna varierandc sätt.Industrial applicability A drive unit equipped with a brake motor of the type described can be applied in many other contexts, for example in various types of manipulators such as industrial robots and the like. The principle for the activation and deactivation of the two motors then becomes essentially the same, even though the control signals themselves can be generated in varying ways depending on the environment or the circumstances.

Claims (9)

8402225-5 10 PatentkravClaims 8402225-5 1. Sätt att driva och låsa element till elektriskt drivna proteser, manipulatorer och liknande, t.ex. arm- protesers och robotars griporgan, varvid utnyttjas en drivmotor, vars rörelse via en utväxling tillföres elemen- tet för utförande av dess rörelse, k ä n n e t e c k n a t av att dessutom utnyttjas en bromsmotor som aktiveras under slutskedet av eller efter rörelsens utförande för låsning av elementet i det intagna läget.1. Methods of driving and locking elements to electrically driven prostheses, manipulators and the like, e.g. gripper means of arm prostheses and robots, a drive motor being used, the movement of which is supplied via a gear to the element for performing its movement, characterized in that a brake motor is also used which is activated during the final stage of or after the movement to lock the element in the occupied position. 2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att bromsmotorn aktiveras då styrkan av den till drivmotorn tillförda strömmen överskrider ett förutbestämt värde.2. A method according to claim 1, characterized in that the brake motor is activated when the strength of the current supplied to the drive motor exceeds a predetermined value. 3. (Sätt enligt krav 1 eller 2 för drivning av proteser, varvid.myo-signaler utnyttjas för styrning av drivmotorns rörelser, k ä n n e t e c k n a t av att myo-signaler ut- iunyttjas för styrning även av bromsmotorn.3. A method according to claim 1 or 2 for driving prostheses, wherein mio-signals are used for controlling the movements of the drive motor, characterized in that myo-signals are used for controlling the brake motor as well. 4. Drivenhet till elektriskt drivna proteser, manipula- torer och liknande, t.ex. armprotesers och robotars grip- organ, vilken drivenhet innefattar _ en elektrisk drivmotor (2) med en utgående axel (2a), en utväxlingsanordning (4) för överföring av den ut- gående axelns (2a) rörelse till en drivaxel för ett aktivt element, t.ex. ett griporgan (13), k ä n n e t e c k n a d av en el-driven bromsmotor (7), vars utgående axel (7a) samverkar med bromsbackar (8, 9) inrättade att genom in- grepp mot ett med drivmotorns utgående axel (Za) operativt förbundet element (Ga) låsa det aktiva elementet (T3) i ett intaget läge, och styrorgan inrättade att aktivera bromsmotorn vid slutet av eller efter slutförande av det aktiva elementets rörelse.Drive unit for electrically driven prostheses, manipulators and the like, e.g. the gripping means of arm prostheses and robots, which drive unit comprises - an electric drive motor (2) with an output shaft (2a), a gear device (4) for transmitting the movement of the output shaft (2a) to a drive shaft for an active element, for example a gripping member (13), characterized by an electrically driven brake motor (7), the output shaft (7a) of which cooperates with brake shoes (8, 9) arranged to be operatively connected to an output shaft (Za) of the drive motor elements (Ga) lock the active element (T3) in an occupied position, and control means arranged to activate the brake motor at the end of or after completion of the movement of the active element. 5. _ Drivenhet enligt krav 4, k ä n n n t e c k n a d av att bromsmotorns utgående axel (7a) uppbär en hylsa (7b) med ' 8402223-5 11 ett högergängat parti i självhämmande ingrepp med den ena bromsbacken (t.ex. 8) och ett vänstergängat parti i själv- hämmande ingrepp med den andra bromsbacken (t.ex. 9).Drive unit according to claim 4, characterized in that the output shaft (7a) of the brake motor carries a sleeve (7b) with a right-handed portion in self-braking engagement with one brake shoe (eg 8) and a left-hand section in self-inhibiting engagement with the other brake shoe (eg 9). 6. Drivenhet enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att bromsmotorns (7) utgående axel (7a) uppbär ett excentriskt anslagselement (7c) som vid omkastning av rota- tionsriktningen för backarnas (8, 9) frigivning efter ca. 1/2 varvs frigång utövar slagverkan mot en axelhylsan (7b) tillhörig del (7b').Drive unit according to Claim 5, characterized in that the output shaft (7a) of the brake motor (7) carries an eccentric stop element (7c) which, when reversing the direction of rotation of the jaws (8, 9) after approx. 1/2 lap clearance exerts impact on a part (7b ') belonging to the shaft sleeve (7b). 7. Drivenhet enligt något av krav 4-6, k ä n n e- t e o k n a.d av att drivmotorns (2) utgående axel (2a) uppbär en med denna koncentrisk bromstrumma (6) med en bromsskiva (6a), mot vilken backarna (8, 9) ingriper.Drive unit according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the output shaft (2a) of the drive motor (2) carries a with it concentric brake drum (6) with a brake disc (6a), against which the jaws (8 , 9) intervenes. 8. Drivenhet enligt krav 77 k ä n n e t e c k n a d av att bromstrumman (6) delvis omsluter drivmotorn (2).Drive unit according to Claim 77, characterized in that the brake drum (6) partially encloses the drive motor (2). 9. Drivenhet enligt något av krav 4-8, k ä n n e t e c k- n a d av att styrorganen innefattar en sekvensdel med två eller flera deriveringsenheter för öppning och tillslag av bromsen i önskat tidsögonblick samt en eller flera fördröj- ningskretsar för att förhindra rörelse av drivmotorn innan bromsen frigivits_samt förhindra glapp innan bromsen har gripit.Drive unit according to one of Claims 4 to 8, characterized in that the control means comprise a sequence part with two or more derivation units for opening and switching on the brake at the desired instantaneous moment and one or more delay circuits for preventing movement of the drive motor. before the brake is released_and prevent play before the brake has applied.
SE8402223A 1984-04-19 1984-04-19 SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT SE441976B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8402223A SE441976B (en) 1984-04-19 1984-04-19 SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT
PCT/SE1985/000182 WO1985004796A1 (en) 1984-04-19 1985-04-18 A method and a drive assembly for operating and locking component members of electrically operated prostheses, manipulators and like devices
JP60501991A JPS61501892A (en) 1984-04-19 1985-04-18 Methods and drive assemblies for operating and locking components of powered prostheses, manipulators, etc.
AU42382/85A AU4238285A (en) 1984-04-19 1985-04-18 A method and a drive assembly for operating and locking component members of electrically operated prostheses, manipulators and like devices
EP85902205A EP0213133A1 (en) 1984-04-19 1985-04-18 A method and a drive assembly for operating and locking component members of electrically operated prostheses, manipulators and like devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8402223A SE441976B (en) 1984-04-19 1984-04-19 SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8402223D0 SE8402223D0 (en) 1984-04-19
SE8402223L SE8402223L (en) 1985-10-20
SE441976B true SE441976B (en) 1985-11-25

Family

ID=20355645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8402223A SE441976B (en) 1984-04-19 1984-04-19 SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0213133A1 (en)
JP (1) JPS61501892A (en)
AU (1) AU4238285A (en)
SE (1) SE441976B (en)
WO (1) WO1985004796A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5201772A (en) * 1991-01-31 1993-04-13 Maxwell Scott M System for resisting limb movement
WO2005048435A1 (en) 2003-11-13 2005-05-26 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Compact drive
US10794442B2 (en) * 2018-02-06 2020-10-06 Mando Corporation Electromechanical actuator package with multi-stage belt drive mechanism
CN109352641B (en) * 2018-11-27 2023-08-25 吉林省众森永益科技有限公司 Optical disk gripping device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT328608B (en) * 1974-03-08 1976-03-25 Forsch Orthopadie Technik SAFETY DEVICE FOR AN ARTIFICIAL HAND
SE394589B (en) * 1974-06-05 1977-07-04 Holmgren Ortoped MOVEMENT TRANSMISSION DEVICE WITH LOCK MECHANISM
AT338410B (en) * 1975-09-18 1977-08-25 Viennatone Gmbh TRANSMISSION FOR AN ORTHESIS, PROSTHESIS OR DGL.

Also Published As

Publication number Publication date
WO1985004796A1 (en) 1985-11-07
SE8402223D0 (en) 1984-04-19
SE8402223L (en) 1985-10-20
JPS61501892A (en) 1986-09-04
AU4238285A (en) 1985-11-15
EP0213133A1 (en) 1987-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080048514A1 (en) Linear actuator system and method
JPS6133883A (en) Gripper for robot
EP1151828A1 (en) Rotatable electric hand tool with security system
SE464960B (en) PENDANT CARRIERS FOR BENCH ANCHOR OR IMPLANT ELEMENT / TOOLS
GB2063110A (en) Chucking system
JPH01164583A (en) End effector
JP2005334675A (en) Method for controlling artificial limb with muscle electricity
SE441976B (en) SET TO DRIVE AND WELD ITEMS FOR ELECTRICALLY DRIVEN PROCESSES, MANIPULATORS AND SIMILAR AND DRIVER UNIT
JP4998547B2 (en) Screw tightening device
US5834658A (en) Method for monitoring the path of movement of a part
JPS6056887A (en) Robot hand
EP0340627A3 (en) Drive device for positioning a rotating element
JP2762943B2 (en) Master arm operating device for multi-axis master / slave type servo manipulator
US4663985A (en) Shaft relative speed limiting system
EP4344833A1 (en) Robot and control method for robot
US3372597A (en) Timer having an adjustable time interval and a rapid advance
JP2518298B2 (en) Spindle rotation position control method
JPH0655474A (en) Work gripping control method of material handling robot
SU1265032A1 (en) Control system for multispindle power nut-driver
US20220243809A1 (en) Shift range device
US1262575A (en) Motor-driven actuator.
US11401013B2 (en) Shift interrupt method for a marine propulsion system
SU148485A1 (en) Device for increasing the force of an electrostatic grip of a prosthetic arm
SU1193635A1 (en) Device for controlling gripper of mechanical arm
SU1647830A1 (en) Dc drive

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8402223-5

Effective date: 19921108

Format of ref document f/p: F