artecLab - Universität Bremen
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3. Sensorik und Aktorik 60<br />
struktion musste so ausgelegt sein, dass sich der<br />
Kopf des Potentiometer und seine Drehachse gegeneinander<br />
drehen ließen.<br />
Zunächst wurde ein Ellenbogengelenk konstruiert,<br />
an dem der Unterarm und der Oberarm<br />
jeweils durch Aluminiumrohre mit geringem<br />
Durchmesser repräsentiert wurden. Ein Potentiometer<br />
wurd dazu benutzt, eine Verbindung<br />
zwischen den beiden Rohren herzustellen. Durch<br />
Scherenbewegungen konnte der Winkel zwischen<br />
den beiden Rohren verändert und von dem Potentiometer<br />
gemessen werden.<br />
Abbildung II.25: Entwurf eines Ellenbogengelenks.<br />
War diese einfache Konstruktion mit Klettverschlüssen<br />
am Arm eines Benutzers befestigt, liessen<br />
sich die Bewegungen des Ellenbogengelenks<br />
bereits gut auslesen und weiterverwerten. Dennoch<br />
wurde schnell klar, dass sich die anderen<br />
Gelenke des realen Arms nicht so einfach realisieren<br />
ließen. Ein Ellenbogengelenk mochte sich mit<br />
seinem einem Freiheitsgrad relativ einfach simulieren<br />
lassen, jedoch besitzt das Schultergelenk,<br />
ebenso wie das Handgelenk, zwei Freiheitsgrade.<br />
Dies bedeutet, dass hierfür zwei Potentiometer in<br />
einem Gelenk nötig sind.<br />
Die Überlegungen zu einer erweiterten Konstruktion<br />
führten zu einer Art Exoskelett, einem vereinfachten<br />
Nachbau der Unter- und Oberarmknochen.<br />
Diese Vorrichtung kann am Rücken des Benutzers<br />
befestigt werden, der über einen Haltegriff,<br />
der am künstlichen Unterarm angebracht<br />
ist, das Exoskelett bei seinen Armbewegungen<br />
mitführen kann.<br />
Um die Freiheitsgrade realer Gelenke nachahmen<br />
zu können, wurden künstliche Gelenke entwickelt,<br />
die ein Achsenkreuz besaßen. An jeder dieser Achsen<br />
wurde jeweils ein Potentiometer angebracht.<br />
Die Achsen werden jede für sich mit einem Metallbügel<br />
umschlossen. Zwei dieser Gelenke mit einem<br />
Aluminiumrohr verbunden bildeten den vereinfachten<br />
Nachbau des Ober- und Unterarms eines<br />
Menschen.<br />
Im folgenden Abschnitt wird dieser Entwurf genauer<br />
skizziert und es wird erläutert wie durch<br />
eine Designstudie die Machbarkeit des Vorhabens<br />
geprüft wurde.