[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102018219858A1 - Control device for controlling a prosthesis - Google Patents

Control device for controlling a prosthesis Download PDF

Info

Publication number
DE102018219858A1
DE102018219858A1 DE102018219858.6A DE102018219858A DE102018219858A1 DE 102018219858 A1 DE102018219858 A1 DE 102018219858A1 DE 102018219858 A DE102018219858 A DE 102018219858A DE 102018219858 A1 DE102018219858 A1 DE 102018219858A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
prosthesis
user
control device
controlling
shoulder
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102018219858.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Jörn Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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 Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102018219858.6A priority Critical patent/DE102018219858A1/en
Publication of DE102018219858A1 publication Critical patent/DE102018219858A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS 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
    • A61F2/00—Filters 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
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS 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
    • A61F2/00—Filters 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
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/701—Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese, mit einem Sensormodul (12), dass am Rücken (14) eines Nutzers (16) befestigbar ist, zwei Befestigungselementen (18, 20) zum Befestigen des Sensormoduls (12) am Rücken (14) des Nutzers (16), wobei das jeweilige proximale Ende des ersten und zweiten Befestigungselements (18, 20) derart mechanisch mit dem Sensormodul (12) verbunden ist, dass bei einer Bewegung einer Schulter oder des Oberarms des Nutzers (16) Zugkräfte über das erste und/ oder zweite Befestigungselement (18, 20) an das Sensormodul (12) übertragbar sind.The invention relates to a control device (10) for controlling a prosthesis, comprising a sensor module (12) that can be attached to the back (14) of a user (16), two attachment elements (18, 20) for attaching the sensor module (12) to the back (14) of the user (16), the respective proximal end of the first and second fastening elements (18, 20) being mechanically connected to the sensor module (12) such that tensile forces are exerted when a shoulder or the upper arm of the user (16) moves can be transmitted to the sensor module (12) via the first and / or second fastening element (18, 20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Prothese.The invention relates to a control device for controlling a prosthesis.

Aus dem Stand der Technik sind myoelektrische Hand-/ oder Armprothesen bekannt. Hierbei werden die Gelenke der Prothese über eine Messung und Verarbeitung von elektromyographischen Signalen des Nutzers bedient. Eine Rückführung der an der Prothese auftretenden Kräfte zum Nutzer ist prinzipbedingt nicht möglich.Myoelectric hand or arm prostheses are known from the prior art. The joints of the prosthesis are operated by measuring and processing the user's electromyographic signals. A return of the forces occurring on the prosthesis to the user is principally not possible.

Weiterhin existieren im Stand der Technik sogenannte body-powered Prothesen. Bei diesen Prothesen trägt der Nutzer einen Gurt über der Schulter, der über einen Kabelzug mit dem Greifer der Prothese verbunden ist. Durch eine Bewegung der Schulter kann der Kabelzug verlängert oder verkürzt werden, so dass ein Öffnen oder Schließen des Greifers erfolgt. Gegenüber einer myoelektrischen Steuerung bietet eine solche body-powered Prothese den Vorteil, dass der Nutzer die an der Prothese auftretende Kraft direkt über den Kabelzug an der Schulter spürt.So-called body-powered prostheses also exist in the prior art. With these prostheses, the user wears a strap over his shoulder, which is connected to the gripper of the prosthesis by a cable. Moving the shoulder can lengthen or shorten the cable pull so that the gripper opens or closes. Compared to a myoelectric control, such a body-powered prosthesis has the advantage that the user feels the force on the prosthesis directly via the cable pull on the shoulder.

Beim Cybathlon 2016, einem internationalen Wettbewerb für Assistenzsysteme für Menschen mit Behinderungen, hat der Sieger in der Kategorie „Handprothesen“ mit einer body-powered Prothese deutlich vor den myoelektrischen Prothesen gewonnen.At Cybathlon 2016, an international competition for assistance systems for people with disabilities, the winner in the “hand prosthesis” category won with a body-powered prosthesis well ahead of myoelectric prostheses.

Nachteilig an body-powered Prothesen ist, dass diese keine flexible Steuerung von mehreren Freiheitsgraden erlauben.A disadvantage of body-powered prostheses is that they do not allow flexible control of several degrees of freedom.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Prothese bereitzustellen, die eine Kraftrückkopplung und gleichzeitig eine flexible Steuerung mehrerer Freiheitsgrade ermöglicht.The object of the invention is to provide a control device for controlling a prosthesis, which enables force feedback and at the same time flexible control of several degrees of freedom.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.According to the invention, the object is achieved by the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zum Steuern einer Prothese umfasst ein Sensormodul, das am Rücken eines Nutzers befestigbar ist. In oder an diesem Sensormodul ist mindestens ein Sensor angebracht, der im Folgenden näher beschrieben wird. Das Sensormodul ist über Befestigungselemente am Rücken des Nutzers befestigbar.The control device according to the invention for controlling a prosthesis comprises a sensor module which can be attached to the back of a user. At least one sensor is attached in or on this sensor module, and is described in more detail below. The sensor module can be fastened to the back of the user via fastening elements.

Das jeweilige proximale Ende des ersten und zweiten Befestigungselements ist derart mechanisch mit dem Sensormodul verbunden, dass bei einer Bewegung der Schulter und/ oder des Oberarms des Nutzers Zugkräfte über das erste und/ oder zweite Befestigungselement an das Sensormodul übertragbar sind. Diese können durch den mindestens einen Sensor des Sensormoduls erfasst und anschließend verarbeitet werden.The respective proximal end of the first and second fastening element is mechanically connected to the sensor module in such a way that tensile forces can be transmitted to the sensor module via the first and / or second fastening element when the shoulder and / or the upper arm of the user moves. These can be detected by the at least one sensor of the sensor module and then processed.

Das erste Befestigungselement ist bevorzugt eine erste Schulterschleife, die um den linken Arm des Nutzers herumführbar ist. Das zweite Befestigungselement ist eine zweite Schulterschleife, die um den rechten Arm des Nutzers herumführbar ist.The first fastening element is preferably a first shoulder loop that can be guided around the left arm of the user. The second fastening element is a second shoulder loop that can be guided around the right arm of the user.

Alternativ ist es möglich, dass die Befestigungselemente ein Zugkraftübertragungselement, beispielsweise ein Gurt oder ein Kabelzug, sind, deren distales Ende insbesondere durch Kleben an jeweils einer Schulter und/ oder dem Oberarm des Nutzers fixierbar ist. Auf diese Weise können ebenfalls bei einer Bewegung der Schulter und/ oder des Oberarms des Nutzers Zugkräfte über das erste und/oder zweite Befestigungselement an das Sensormodul übertragen werden.Alternatively, it is possible for the fastening elements to be a tensile force transmission element, for example a belt or a cable pull, the distal end of which can be fixed in particular by gluing to one shoulder and / or the upper arm of the user. In this way, tensile forces can also be transmitted to the sensor module via the first and / or second fastening element when the shoulder and / or upper arm of the user moves.

Hierzu ist es bevorzugt, dass mindestens eins der zwei Befestigungselemente mechanisch mit einem Sensor verbunden ist, durch den ein Erfassen der Zugkräfte erfolgt, die von dem ersten und/ oder zweiten Befestigungselement an das Sensormodul übertragen werden.For this purpose, it is preferred that at least one of the two fastening elements is mechanically connected to a sensor, by means of which the tensile forces that are transmitted from the first and / or second fastening element to the sensor module are detected.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass mindestens eins der zwei Befestigungselemente mechanisch mit einem Aktor zum Erzeugen von Zugkräften verbunden ist, die über dieses Befestigungselement zur Schulter des Nutzers, mit der dieses Befestigungselement verbunden ist, übertragbar sind.Furthermore, it is preferred that at least one of the two fastening elements is mechanically connected to an actuator for generating tensile forces, which can be transmitted via this fastening element to the shoulder of the user to which this fastening element is connected.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit die direkte mechanische Kopplung zwischen der Schulterschlaufe und der Prothese, wie sie bei body-powered Prothesen vorhanden ist, aufgelöst. Durch den Aktor können jedoch weiterhin die ausgeübten Kräfte an den Nutzer zurückgeführt werden.The device according to the invention thus resolves the direct mechanical coupling between the shoulder loop and the prosthesis, as is present in body-powered prostheses. However, the forces exerted can still be returned to the user by the actuator.

Durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist es einerseits möglich, mehr als einen Freiheitsgrad einer Prothese zu steuern, da der Greifer der Prothese nunmehr nicht unmittelbar über einen Kabelzug mit der Schulter des Benutzers verbunden ist, wie dies bei body-powered Prothesen der Fall ist. Insofern kann durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung eine flexiblere Steuerung der Prothese ermöglicht werden.The control device according to the invention makes it possible, on the one hand, to control more than one degree of freedom of a prosthesis, since the gripper of the prosthesis is now not directly connected to the shoulder of the user via a cable pull, as is the case with body-powered prostheses. In this respect, a more flexible control of the prosthesis can be made possible by the control device according to the invention.

Gleichzeitig ist eine Kraftrückkopplung durch den genannten Aktor möglich, was bei elektromyographischen Prothesen gemäß dem Stand der Technik nicht möglich ist.At the same time, force feedback by the actuator mentioned is possible, which is not possible with electromyographic prostheses according to the prior art.

Es ist bevorzugt, dass durch den Aktor die Länge des Befestigungselements veränderbar ist. Hierdurch ist eine Rückführung von an der Prothese auftretenden Kräften zur Schulter des Nutzers möglich.It is preferred that the length of the fastening element can be changed by the actuator. This is a return of the prosthesis possible forces to the shoulder of the user possible.

Weiterhin ist es möglich, dass das Befestigungselement oder ein Teil hiervon dehnbar ist. Insbesondere ist es möglich, die Dehnbarkeit des Befestigungselements zu beeinflussen, so dass hierdurch ein Kraftfeedback an den Nutzer gegeben werden kann.Furthermore, it is possible for the fastening element or a part thereof to be stretchable. In particular, it is possible to influence the extensibility of the fastening element, so that a force feedback can be given to the user.

Zur Beeinflussung der Dehnbarkeit des Befestigungselements kann mindestens eins der zwei Befestigungselemente ein Federelement, über das das Befestigungselement mechanisch mit dem Sensormodul verbunden ist, und eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Steifigkeit und/ oder der Auslenkung des Federelements aufweisen. Durch diese Verstelleinrichtung kann ein Kraftfeedback zum Nutzer erfolgen.To influence the extensibility of the fastening element, at least one of the two fastening elements can have a spring element, via which the fastening element is mechanically connected to the sensor module, and an adjusting device for adjusting the rigidity and / or the deflection of the spring element. This adjustment device enables force feedback to be given to the user.

Diese Ausführungsform umfasst ferner bevorzugt eine Längenmessvorrichtung zum Messen der Auslenkung des Federelements zum Erfassen der auf das Federelement ausgeübten Zugkraft.This embodiment also preferably includes a length measuring device for measuring the deflection of the spring element for detecting the tensile force exerted on the spring element.

In allen Ausführungsformen der Erfindung können bevorzugt weiterhin elektromyographische Sensoren verwendet werden, durch die beispielsweise zwischen verschiedenen zu steuernden Funktionen der Prothese umgeschaltet werden kann. Diese EMG-Sensoren können beispielsweise, wie aus dem Stand der Technik bekannt, am Unterarm des Benutzers angebracht sein. Es kann eine Steuerungseinheit vorgesehen sein, die Sensorsignale des Sensormoduls und der genannten EMG-Sensoren empfängt und in entsprechende Steuerkommandos für die Prothese übersetzt. Gleichzeitig kann die Steuereinheit die gemessenen Kraftsignale der Prothese empfangen und entsprechende Steuerbefehle für den Aktor am Befestigungselement berechnen, um das Kraftfeedback zu vermitteln.In all embodiments of the invention, electromyographic sensors can preferably also be used, which can be used, for example, to switch between different functions of the prosthesis to be controlled. These EMG sensors can, for example, be attached to the user's forearm, as is known from the prior art. A control unit can be provided which receives sensor signals from the sensor module and the aforementioned EMG sensors and translates them into corresponding control commands for the prosthesis. At the same time, the control unit can receive the measured force signals of the prosthesis and calculate corresponding control commands for the actuator on the fastening element in order to convey the force feedback.

Über eine entsprechende Anpassung von Parametern kann eine Verstärkung der Steuersignale, aber auch der Feedbacksignale erreicht werden. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit des gewählten Modus, aber auch nach den Vorlieben des Nutzers angepasst werden.Appropriate adjustment of parameters can be used to amplify the control signals, but also the feedback signals. This can be adjusted, for example, depending on the selected mode, but also according to the preferences of the user.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln der proximalen Enden des ersten und zweiten Befestigungselements sowie eine Antriebsvorrichtung, insbesondere einen Motor zum Rotieren der Wickelvorrichtung derart, dass ein Aufwickeln der proximalen Enden des ersten und zweiten Befestigungselements erfolgt. Beim Aufwickeln wird ein proximales Ende des ersten und zweiten Befestigungselements verkürzt, während es beim Abwickeln verlängert wird. Hierdurch ist eine Übertragung von Feedbackkräften zur Schulter des Nutzers möglich. Diese können durch geeignete Sensoren an der Prothese erfasst werden, so wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.In a further preferred embodiment, the control device comprises a winding device for winding the proximal ends of the first and second fastening element and a drive device, in particular a motor for rotating the winding device in such a way that the proximal ends of the first and second fastening element are wound. When winding, a proximal end of the first and second fasteners is shortened, while it is extended when unwinding. This enables feedback forces to be transferred to the user's shoulder. These can be detected by suitable sensors on the prosthesis, as is already known from the prior art.

In der genannten Ausführungsform kann durch eine Messung der Position der Antriebsvorrichtung eine vom Nutzer ausgeführte Schulterbewegung erfasst werden. Zusätzlich kann das Drehmoment der Antriebsvorrichtung gemessen werden, so dass dem Nutzer ein präzises Kraftfeedback gegeben werden kann. Durch die Drehmomentmessung kann das Drehmoment des Antriebs geregelt werden, welches direkt proportional zu der Kraft am Schultergurt ist.In the embodiment mentioned, a shoulder movement carried out by the user can be detected by measuring the position of the drive device. In addition, the torque of the drive device can be measured, so that the user can be given precise force feedback. The torque measurement can be used to regulate the torque of the drive, which is directly proportional to the force on the shoulder strap.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to figures.

Es zeigen:

  • 1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 3 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 4 eine Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Show it:
  • 1 a representation of the device according to the invention.
  • 2nd a representation of a further embodiment of the device according to the invention.
  • 3rd a representation of a third embodiment of the device according to the invention.
  • 4th a representation of a fourth embodiment of the device according to the invention.

Gemäß 1 weist die Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer nicht dargestellten Prothese ein Sensormodul (12) auf, das am Rücken (14) eines Nutzers (16) befestigbar ist. Dies erfolgt durch Befestigungselemente (18, 20), wobei es sich bei dem ersten Befestigungselement (18) um eine erste Schulterschlaufe handelt, die um den linken Arm des Nutzers (16) herumführbar ist. Das zweite Befestigungselement (20) ist eine zweite Schulterschlaufe, die um den rechten Arm des Nutzers (16) herumführbar ist.According to 1 the control device ( 10th ) to control a prosthesis, not shown, a sensor module ( 12 ) on the back ( 14 ) of a user ( 16 ) can be attached. This is done using fasteners ( 18th , 20th ), the first fastener ( 18th ) is a first shoulder strap that wraps around the user's left arm ( 16 ) is feasible. The second fastener ( 20th ) is a second shoulder strap that wraps around the user's right arm ( 16 ) is feasible.

Das jeweilige proximale Ende der ersten und zweiten Schulterschleife (18, 20) ist derart mechanisch mit dem Sensormodul (12) verbunden, dass bei einer Bewegung einer Schulter des Nutzers (16) Zugkräfte über die erste und/ oder zweite Schulterschlaufe (18, 20) an das Sensormodul (12) übertragbar sind.The respective proximal end of the first and second shoulder loops ( 18th , 20th ) is mechanical with the sensor module ( 12 ) connected that when a shoulder of the user moves ( 16 ) Tensile forces over the first and / or second shoulder loop ( 18th , 20th ) to the sensor module ( 12 ) are transferable.

Zur Erfassung der Zugkräfte ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der im oder am Sensormodul angebracht sein kann. Alternativ ist es auch möglich, den mindestens einen Sensor an einer anderen Stelle anzubringen, beispielsweise entlang des Verlaufs einer Befestigungsschlaufe.At least one sensor is provided for detecting the tensile forces, which can be attached in or on the sensor module. Alternatively, it is also possible to attach the at least one sensor at another location, for example along the course of a fastening loop.

Das in 1 dargestellte Sensormodul (12) kann im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein. An seinen beiden oberen Ecken kann jeweils ein oberer Befestigungsgurt (18a, 20a) der ersten und zweiten Schulterschlaufe (18, 20) befestigt sein. Dieser ist im Bereich über der Schulter mit einem im Wesentlichen nach unten, d.h. kaudal verlaufenden Schlaufengurt (18c, 20c) verbunden, von dessen unterem Ende wiederum ein dritter Schlaufengurt (18b, 20b) wieder zurück in Richtung des Sensormoduls (12) verläuft. Der Schlaufengurt (18c, 20c) ist hierbei vollständig um die jeweilige Schulter des Nutzers (16) herumgeführt (in 1 nicht sichtbar).This in 1 sensor module shown ( 12 ) can be essentially rectangular. An upper fastening strap ( 18a , 20a) the first and second shoulder strap ( 18th , 20th ) be attached. This is in the area over the shoulder with an essentially downward, ie caudal loop strap ( 18c , 20c) connected, from the lower end of which a third loop belt ( 18b , 20b) back towards the sensor module ( 12 ) runs. The loop belt ( 18c , 20c) is completely around the user's shoulder ( 16 ) led around (in 1 not visible).

Das Sensormodul (12) ist mit einer Steuereinheit (30) verbunden, der die Signale der Sensoren des Sensormoduls (12) und auch die Signale der EMG-Sensoren (28), die am Unterarm des Nutzers (16) angebracht sind, zugeführt werden. Diese Signale werden von der Steuervorrichtung (30) in ein eindimensionales Kraftsignal Fdsr und ein Kommando Cmode für den Steuerungsmodus der Prothese übersetzt. Die an der Prothese gemessenen Kräfte Fmsr werden in ein Feedbacksignal Ffeedback umgerechnet. Dieses wird über einen Aktor wieder dem Nutzer (16) zugeführt.The sensor module ( 12 ) is with a control unit ( 30th ) connected to the signals from the sensors of the sensor module ( 12 ) and also the signals from the EMG sensors ( 28 ) on the user's forearm ( 16 ) are attached. These signals are sent from the control device ( 30th ) into a one-dimensional force signal F dsr and a command C mode translated for the control mode of the prosthesis. The forces measured on the prosthesis F msr are in a feedback signal F feedback converted. This is returned to the user via an actuator ( 16 ) fed.

Die Steuerungsmodi einer Prothese können auf verschiedene Weisen ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, sequenziell einzelne Gelenke der Prothese anzusteuern, wobei ein Befehl zum Umschalten über die EMG-Sensoren generiert werden kann. Auch ist es möglich, Kombinationen von Freiheitsgraden anzusprechen, um zum Beispiel ein bestimmtes Griffmuster in einer mehrfingerigen Prothese zu bedienen. Wenn beispielsweise ein Pinzettengriff ausgeführt werden soll, wird die Bewegung des Daumens und des Zeigefingers gleichzeitig über die Bewegung der Schulter gesteuert, während die übrigen Finger ihre Position nicht verändern.The control modes of a prosthesis can be designed in different ways. For example, it is possible to control individual joints of the prosthesis sequentially, it being possible to generate a switchover command via the EMG sensors. It is also possible to address combinations of degrees of freedom, for example to operate a specific grip pattern in a multi-finger prosthesis. If, for example, a tweezer handle is to be carried out, the movement of the thumb and the index finger are controlled simultaneously via the movement of the shoulder, while the other fingers do not change their position.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung mit einem Mechanismus mit variabler Steifigkeit. Bei diesem Mechanismus kann die Steifigkeit eines Federelements (22) über eine Verstelleinrichtung (24), nämlich einen Motor verstellt werden. Gleichzeitig ist es hierdurch möglich, die auf die Feder ausgeübte Kraft anhand der Messung der Auslenkung der Feder (22) zu bestimmen. Über die Verstellung der Federsteifigkeit und die über die Feder (22) mögliche Kraftmessung kann ein Kraftfeedback an den Nutzer (16) zurückgegeben werden. 2nd shows an alternative embodiment of the control device according to the invention with a mechanism with variable stiffness. With this mechanism, the stiffness of a spring element ( 22 ) via an adjustment device ( 24th ), namely a motor can be adjusted. At the same time, this makes it possible to measure the force exerted on the spring by measuring the deflection of the spring ( 22 ) to determine. About the adjustment of the spring stiffness and about the spring ( 22 ) possible force measurement can be a force feedback to the user ( 16 ) be returned.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, bei der eine Wickelvorrichtung (26) zum Aufwickeln der proximalen Enden der ersten und zweiten Schulterschleife (18, 20) vorgesehen ist. Diese Wickelvorrichtung (26) kann beispielsweise durch einen Elektromotor rotierbar sein, derart, dass ein Aufwickeln der proximalen Enden der ersten und zweiten Schulterschleife (18, 20) erfolgt. Beim Aufwickeln wird ein proximales Ende der ersten und zweiten Schulterschlaufe (18, 20) verkürzt, während es beim Abwickeln verlängert wird. Durch eine Messung der Position der Antriebsvorrichtung kann eine vom Nutzer (16) ausgeführte Schulterbewegung erfasst werden. 3rd shows a further embodiment of the control device according to the invention, in which a winding device ( 26 ) for winding the proximal ends of the first and second shoulder loops ( 18th , 20th ) is provided. This winding device ( 26 ) can be rotatable, for example, by an electric motor, such that winding up the proximal ends of the first and second shoulder loops ( 18th , 20th ) he follows. When winding, a proximal end of the first and second shoulder loops ( 18th , 20th ) is shortened while it is extended when unwinding. By measuring the position of the drive device, a user ( 16 ) performed shoulder movement are recorded.

Die beiden Rollen 27a, 27b sorgen dafür, dass das Seil, welches zu den Anknüpfungspunkten der Schulterschlaufen führt, gleichmäßigen Zug auf beide Anknüpfungspunkte einer jeden Seite ausübt. Ohne die Rollen 27a, 27b würden die beiden Anknüpfungspunkte einer jeden Schulterschlaufe ungleich belastet und die Schlaufe würde verrutschen.The two roles 27a , 27b ensure that the rope, which leads to the attachment points of the shoulder straps, exerts even tension on both attachment points on each side. Without the roles 27a , 27b the two attachment points of each shoulder loop would be loaded unevenly and the loop would slip.

Claims (11)

Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese, mit einem Sensormodul (12), das am Rücken (14) eines Nutzers (16) befestigbar ist, zwei Befestigungselementen (18, 20) zum Befestigen des Sensormoduls (12) am Rücken (14) des Nutzers (16), wobei das jeweilige proximale Ende des ersten und zweiten Befestigungselements (18, 20) derart mechanisch mit dem Sensormodul (12) verbunden ist, dass bei einer Bewegung einer Schulter und/ oder des Oberarms des Nutzers (16) Zugkräfte über das erste und/ oder zweite Befestigungselement (18, 20) an das Sensormodul (12) übertragbar sind.Control device (10) for controlling a prosthesis, with a sensor module (12) which can be attached to the back (14) of a user (16), two fastening elements (18, 20) for fastening the sensor module (12) to the back (14) of the user (16), the respective proximal end of the first and second fastening elements (18, 20) being mechanically connected to the sensor module (12) such that tensile forces are exerted on the first and / or second when a shoulder and / or the upper arm of the user (16) moves Fastening element (18, 20) can be transferred to the sensor module (12). Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (18) eine erste Schulterschlaufe ist, die um den linken Arm des Nutzers (16) herumführbar ist, wobei das zweite Befestigungselement (20) eine zweite Schulterschlaufe ist, die um den rechten Arm des Nutzers (16) herumführbar ist,Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 1 , characterized in that the first fastening element (18) is a first shoulder loop that can be passed around the left arm of the user (16), the second fastening element (20) being a second shoulder loop that wraps around the right arm of the user (16 ) can be moved around Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (18, 20) Zugkraftübertragungselemente, insbesondere Gurte sind, dessen distales Ende, insbesondere durch Kleben, an jeweils einer Schulter und/ oder dem Oberarm des Nutzers fixierbar ist.Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 1 , characterized in that the fastening elements (18, 20) are tensile force transmission elements, in particular straps, the distal end of which can be fixed, in particular by gluing, to one shoulder and / or the upper arm of the user. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der zwei Befestigungselemente (18, 20) mechanisch mit einem Sensor verbunden ist, durch den ein Erfassen der Zugkräfte erfolgt, die von dem ersten und/oder zweiten Befestigungselements (18, 20) an das Sensormodul (12) übertragen werden.Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 1 , characterized in that at least one of the two Fastening elements (18, 20) is mechanically connected to a sensor, by means of which the tensile forces which are transmitted from the first and / or second fastening elements (18, 20) to the sensor module (12) are detected. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eins der Befestigungselemente (18, 20) mechanisch mit einem Aktor zum Erzeugen von Zugkräften verbunden ist, die über dieses Befestigungselement (20) zu der Schulter des Nutzers (16), mit der dieses Befestigungselement (20) verbunden ist, übertragbar sind.Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 1 or Claim 4 , characterized in that at least one of the fastening elements (18, 20) is mechanically connected to an actuator for generating tensile forces, which via this fastening element (20) to the shoulder of the user (16) to which this fastening element (20) is connected , are transferable. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Aktor die Länge der Befestigungselemente (18, 20) veränderbar ist.Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 5 , characterized in that the length of the fastening elements (18, 20) can be changed by the actuator. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (18 20), oder ein Teil hiervon, dehnbar ist.Control device (10) for controlling a prosthesis according to the Claims 1 to 6 , characterized in that the fastening element (18 20), or a part thereof, is stretchable. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der zwei Befestigungselemente ein Federelement (22), über das das Befestigungselement (18, 20) mit dem Sensormodul (12) verbunden ist, und eine Verstelleinrichtung (24) zum Verstellen der Steifigkeit und/ oder der Auslenkung des Federelements (22) aufweist.Control device (10) for controlling a prosthesis according to the Claims 1 to 7 , characterized in that at least one of the two fastening elements is a spring element (22) via which the fastening element (18, 20) is connected to the sensor module (12), and an adjusting device (24) for adjusting the rigidity and / or the deflection of the Has spring element (22). Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Längenmessungsvorrichtung zum Messen der Auslenkung des Federelements (22) zum Erfassen der auf das Federelement (22) ausgeübten Zugkraft.Control device (10) for controlling a prosthesis Claim 8 , characterized by a length measuring device for measuring the deflection of the spring element (22) for detecting the tensile force exerted on the spring element (22). Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Wickelvorrichtung (26) zum Aufwickeln der proximalen Enden des ersten und zweiten Befestigungselements (18, 20), eine Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Motor, zum Rotieren der Wickelvorrichtung (26) derart, dass ein Aufwickeln der proximalen Enden des ersten und zweiten Befestigungselements (18, 20) erfolgt, wobei beim Aufwickeln ein proximales Ende des ersten und zweiten Befestigungselements (18, 20) verkürzt und beim Abwickeln verlängert wird, wobei durch eine Messung des Drehmoments und der Position der Antriebsvorrichtung eine vom Nutzer (16) ausgeführte Schulterbewegung erfasst wird.Control device (10) for controlling a prosthesis according to the Claims 1 to 9 , characterized by a winding device (26) for winding the proximal ends of the first and second fastening elements (18, 20), a drive device, in particular a motor, for rotating the winding device (26) such that winding the proximal ends of the first and second Fastening element (18, 20) takes place, a proximal end of the first and second fastening element (18, 20) being shortened during winding and lengthened during unwinding, a shoulder movement carried out by the user (16) by measuring the torque and the position of the drive device is recorded. Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Prothese nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens einen elektromyographischen Sensor (28) zum Erfassen eines Kommandos zum Umschalten zwischen verschiedenen Freiheitsgraden, die durch die Bewegung der Schulter des Nutzers (16) gesteuert werden sollen.Control device (10) for controlling a prosthesis according to the Claims 1 to 10th , characterized by at least one electromyographic sensor (28) for detecting a command to switch between different degrees of freedom which are to be controlled by the movement of the shoulder of the user (16).
DE102018219858.6A 2018-11-20 2018-11-20 Control device for controlling a prosthesis Pending DE102018219858A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018219858.6A DE102018219858A1 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Control device for controlling a prosthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018219858.6A DE102018219858A1 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Control device for controlling a prosthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018219858A1 true DE102018219858A1 (en) 2020-05-20

Family

ID=70470079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018219858.6A Pending DE102018219858A1 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Control device for controlling a prosthesis

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018219858A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016107250A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method, device and computer program for multi-factor authentication and / or identification of users
DE102015116133B3 (en) * 2015-09-24 2017-01-19 Otto Bock Healthcare Products Gmbh prosthetic device
DE112015005825T5 (en) * 2014-12-26 2017-11-02 Honda Motor Co., Ltd. Movement assist device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015005825T5 (en) * 2014-12-26 2017-11-02 Honda Motor Co., Ltd. Movement assist device
DE102016107250A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method, device and computer program for multi-factor authentication and / or identification of users
DE102015116133B3 (en) * 2015-09-24 2017-01-19 Otto Bock Healthcare Products Gmbh prosthetic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3012447C2 (en) Surgical grasper instrument
DE2853869C3 (en) Device for screwing a screw into a bone during surgical bone treatment
DE4324399C1 (en) Elbow lifter
DE60221661T2 (en) CROSS DEVICE
EP0613762A1 (en) Surgical manipulator
DE1766209B2 (en) DEVICE FOR CONTROLLING THE CURVING OF THE FLEXIBLE PART OF AN ENDOSCOPE
EP3247303A1 (en) Telesurgical system with intrinsic haptic feedback by dynamic characteristic line adaptation for gripping force and end effector coordinates
DE102007024708B4 (en) Device and method for determining the mechanical leg axis of a femur
EP2689716B1 (en) Endoscope
EP2907468A1 (en) Operating element of a positioning device of a medical device
DE102020207037A1 (en) Grapple
DE102014004508A1 (en) Device for supporting gripping functions of a hand for training gripping functions
EP3015081B1 (en) Surgical instrument with a manual control device
DE69731774T2 (en) Manipulating pliers
DE102015202179B4 (en) Method and device for determining hand rigidity
DE2558493B2 (en) Control arm for the remote control of a working arm of a manipulator
DE102017120970A1 (en) Roll measuring tape with tension control
DE202018005507U1 (en) Patient positioning device
DE102018219858A1 (en) Control device for controlling a prosthesis
CH623225A5 (en)
DE60209933T2 (en) DYNAMOMETER AND RELATED EVALUATION METHOD
DE69512209T2 (en) LAYING EQUIPMENT
DE2706408A1 (en) Leg exercise hardness suspended from sensing frame - measures and increases movement produced by own effort of patient
EP1834859A1 (en) Input device for an electronic steering system of a virtual or real vehicle
EP0115624A2 (en) Skin transplant tension measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication