Zusammenfassung
Aktive Kniegelenkorthesen können eingesetzt werden, um älteren Menschen im Alltag ein selbstbestimmtes Leben im vertrauten Umfeld zu ermöglichen. Als Antrieb für solche Geräte erweisen sich seriell-elastische Antriebe (SEA) als vorteilhaft, da sie im engen Kontakt zum Menschen besser regelbar sind als direkt gekoppelte getriebeunterstützte DC-Motoren. Sie weisen darüber hinaus in vielen Fällen ein besseres Systemleistungsgewicht als fluidische Antriebe oder elektrodynamische Direktantriebe auf. Im Folgenden werden die Auswahl und Auslegung eines SEA für eine aktive Kniegelenkorthese, seine Regelung mit einem Zustandsregler sowie erste experimentelle Ergebnisse präsentiert und diese in den Stand der Technik eingeordnet.
Summary
Active knee orthoses can be used to allow the elderly comfortable everyday living in their familiar environment. To actuate these devices, serial-elastic actuators (SEA) prove to be advantageous as their controllability in close contact to the user is better when compared to directly coupled geared DC motors. SEA, in addition, usually provide a better overall system power-to-weight ratio than fluidic actuators or direct drive electrodynamic actuators. In the following, the selection and the dimensioning of an SEA for an active knee orthosis, its control strategy using a state-space controller, and first experimental results as well as their relation to the state of the art are presented.
Über die Autoren
Dr. rer. nat. Peter P. Pott ist wissenschaftlicher Geschäftsführer des Instituts für Elektromechnanische Konstruktionen (EMK) der TU Darmstadt. Er arbeitet auf dem Gebiet der Medizintechnik, Medizinrobotik sowie der Piezoaktorik. Adresse: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Institut für Elektromechanische Konstruktionen, Fachgebiet Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme, Fax: 06151- 16-4096, Merckstrasse 25, 64283 Darmstadt
Dipl.-Ing. (FH) Roman Müller ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Mikrotechnik und elektromechanische Systeme (M+EMS) und beschäftigt sich mit der Optimierung seriell elastischer Antriebe. Adresse: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Institut für Elektromechanische Konstruktionen, Fachgebiet Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Dipl.-Ing. Markus Grün ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Regelungstechnik und Mechatronik und beschäftigt sich mit der Regelung aktiver Orthesen und seriell-elastischer Antriebe für medzintechnische Anwendungen. Adresse: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Institut für Automatisierungstechnik, Fachgebiet Regelungstechnik und Mechatronik
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Konigorski ist Leiter des Fachgebiets Regelungstechnik und Mechatronik (rtm) der TU Darmstadt. Adresse: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Institut für Automatisierungstechnik, Fachgebiet Regelungstechnik und Mechatronik
Prof. Dr. Ing. Helmut F. Schlaak ist Leiter des Fachgebiets Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme (M+EMS) der TU Darmstadt. Adresse: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Institut für Elektromechanische Konstruktionen, Fachgebiet Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
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