Procedimiento para la compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza equipado de una transmisión de cable.

Procedimiento de compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza comprendiendo unórgano de mando (1) manipulado por un usuario y acoplado a un cable (2) tirante accionado por un motorreductor(3),

el cual comprende las etapas de:

- detectar una variación de flecha del cable ocasionada por una manipulación del órgano de mando;

- en respuesta a esta detección, accionar el motorreductor para que desarrolle un esfuerzo (Fa) compensando almenos parcialmente los rozamientos internos (Rsa) del motorreductor oponiéndose a un movimiento del órgano demando manipulado por el usuario.

Procedimiento para la compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza equipado de una transmisión de cable.

La invención se refiere a un procedimiento de compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza equipado de una transmisión de cable.

SEGUNDO PLANO DE LA INVENCIÓN

Se conocen dispositivos de retroalimentación de fuerza, especialmente en el campo de las ortesis, o de los servomanipuladores. En diversos sistemas en los cuales el usuario manipula una palanca de mando para imponer movimientos a un brazo o a cualquier otro dispositivo accionado, es interesante que el usuario sienta en la palanca unos esfuerzos representativos de los esfuerzos ejerciéndose sobre el brazo accionado. Con este fin, se utilizan unos dispositivos de retroalimentación de fuerza que están acoplados a la palanca de mando y que ejercen sobre estos un esfuerzo representativo del esfuerzo soportado por el brazo accionado.

En el campo particular de los servomanipuladores accionados por un brazo maestro manipulado por el usuario, es conocido equipar el brazo maestro de accionadores comprendiendo un motorreductor actuando sobre un cable de transmisión.

Este tipo de brazo está divulgado en la publicación “une nouvelle technologie d’orthèse portable” (Garrec, Martins, Friconneau) presentada durante la conferencia Handicap 2004 en Paris.

La cadena de accionamiento constituida por el motorreductor y la transmisión sufre una fricción interna que es difícil de hacer bajar debajo de 5% del esfuerzo estático máximo del accionador. Esta fricción, especialmente debida a los rozamientos internos del motorreductor, puede perturbar las sensaciones del usuario, puesto que introduce unas discontinuidades en los movimientos del brazo.

Es conocido poner en práctica una compensación de fricción oponiéndose a la libre maniobra del brazo consistiendo en controlar el motorreductor para que ejercite un esfuerzo compensando al menos parcialmente dicha fricción, en particular los rozamientos internos del motorreductor. Sin embargo, esta compensación generalmente se pone en práctica solamente cuando se ha detectado que el cable ha sido puesto en movimiento y que las partes móviles del motorreductor acopladas al cable han sido desplazadas, lo que supone que el usuario ya ha ejercitado un esfuerzo suficiente para vencer al menos los rozamientos internos del motorreductor.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención tiene por objeto proponer un procedimiento para compensar al menos parcialmente la fricción en un dispositivo de retroalimentación de cable, permitiendo disminuir los efectos de umbral que pueda experimentar el usuario.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con este fin, se propone un procedimiento de compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza comprendiendo un órgano de mando manipulado por un usuario y acoplado a un cable tirante accionado por un motorreductor, el cual comprende las etapas de:

- detectar una variación de flecha del cable ocasionada por una manipulación del órgano de mando;

-en respuesta a esta detección, accionar el motorreductor para que desarrolle un esfuerzo compensando al menos parcialmente los rozamientos internos del motorreductor oponiéndose a un movimiento del órgano de mando manipulado por el usuario.

Recordamos aquí que el cable presenta naturalmente una flecha que resulta del peso del cable, y, si el cable está montado en bucle sobre poleas, unos momentos de reacción de flexión resultando de la tensión necesaria para curvar el cable alrededor de las poleas. En la medida en que la tensión del cable es generalmente elevada en comparación con su peso, el efecto de los momentos de flexión predomina y da lugar a desplazamientos transversales del cable que se producen sobretodo en el plan de las poleas y que provocan la flecha del cable.

A principio de la manipulación, cuando el órgano de mando manipulado por el usuario empieza a mover arrastrando con él la parte del cable acoplada al órgano de mando, las partes móviles del motorreductor acopladas al cable no han tenido tiempo para ponerse en movimiento estando arrastradas por el cable. Sin embargo, la porción de cable que se extiende entre el órgano de mando y el motorreductor (o entre el órgano de mando y una polea adyacente sobre la cual el cable está enrollado) sufre un alargamiento o un acortamiento que conduce a una variación de su flecha.

La detección de esta variación de flecha está utilizada según la invención como señal para accionar el motorreductor de manera que desarrolle rápidamente una fuerza que compensa al menos parcialmente los esfuerzos internos del motorreductor susceptibles de oponerse al movimiento del órgano de mando deseado por el usuario.

Esta compensación interviene cuando las partes móviles del motorreductor no han sido todavía puestas en movimiento, de manera que el usuario siente menos, o nada si la compensación es total, los efectos de los

rozamientos internos del accionador que han podido así compensarse con tiempo. La compensación hace el dispositivo de retroalimentación de fuerza más fiel y más agradable de manipular.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La invención se entenderá mejor con la descripción a continuación de las figuras de los dibujos anexos, entre las cuales:

- la figura 1 representa de manera esquemática un dispositivo de retroalimentación de fuerza de cable según un modo particular de realización de la invención;

- la figura 2 representa de manera esquemática las diversas etapas del movimiento de un dispositivo de retroalimentación de fuerza administrado según la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La figura 1 representa un dispositivo de retroalimentación de fuerza comprendiendo un órgano de mando 1 (por ejemplo una palanca, una empuñadura o también un segmento de brazo maestro) , acoplado a un cable 2 que está accionado por un motorreductor 3 equipado de un motor 4 adaptado a desplazar unas partes móviles del motorreductor que están acopladas al cable 2, con vistas a hacer deslizar éste en un sentido o en otro. El cable 2 está aquí montado entre dos poleas 5. El dispositivo comprende dos detectores de variación de flecha 6 del cable 2 que están dispuestos a proximidad inmediata del cable 2 a nivel de la salida de la polea adyacente.

El funcionamiento del dispositivo está ahora explicado en relación con la figura 2 mostrando seis etapas (referenciadas de A hasta F) de la puesta en movimiento del dispositivo. En esta figura los tres elementos de la cadena de accionamiento están representados de manera simbólica. Se reconoce el órgano de mando 1 representado en forma de una masa sometida a rozamientos, el cable 2 representado esquemáticamente en forma de un lazo que se extiende entre el órgano de mando 1 y las partes móviles 10 del motorreductor 3 (notamente el rotor del motor 4 y todos los elementos accionados por el motor) , que están igualmente representados en forma de una masa sometida a rozamientos. Aquí, la porción de cable representada a la figura 2 incluye la que, en la figura 1, se extiende entre la polea de izquierda y la palanca 1.

Se supondrá que para necesidades de la explicación, el órgano de mando 1 está, en la figura 1, empujado de izquierda a derecha, como indicado por la flecha.

Sobre cada una de las masas ha sido anotado el estado de la velocidad (X’) y el estado de la aceleración (X”) del elemento referido.

La etapa A representa el dispositivo en reposo completo. El usuario no manipula el órgano de mando 1, y el motorreductor 3 no está activado. La porción del cable que se extiende entre cada polea y la palanca de mando presenta una cierta flecha de reposo y, resultando de los efectos de la gravedad y de la flexión impuesta al cable por la polea adyacente.

En la etapa B, el usuario ha empezado a manipular el órgano de mando 1 aplicando un cierto esfuerzo Fu sobre el órgano de mando 1. Sin embargo, el esfuerzo Fu queda inferior a un umbral de esfuerzo de rozamiento estático Rsu oponiéndose al movimiento del órgano de mando 1 de manera que éste no se mueva todavía.

A la etapa C, el esfuerzo Fu aplicado por el usuario sobre el órgano de mando 1 ha sobrepasado el umbral de esfuerzo de rozamiento estático Rsu de manera que el órgano de mando se ha liberado y empieza a moverse. El rozamiento resistente disminuye entonces para ser igual al rozamiento cinemático, aumentado, si llega al caso, de los rozamientos viscosos soportados por el órgano de mando 1, y es anotado Ru.

A la etapa D, el órgano de mando 1 está en movimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de compensación de fricción en un dispositivo de retroalimentación de fuerza comprendiendo un órgano de mando (1) manipulado por un usuario y acoplado a un cable (2) tirante accionado por un motorreductor (3) , el cual comprende las etapas de:

- detectar una variación de flecha del cable ocasionada por una manipulación del órgano de mando;

- en respuesta a esta detección, accionar el motorreductor para que desarrolle un esfuerzo (Fa) compensando al menos parcialmente los rozamientos internos (Rsa) del motorreductor oponiéndose a un movimiento del órgano de mando manipulado por el usuario.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la variación de flecha está detectada mediante un detector (6) 10 situado a proximidad inmediata del cable.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual en respuesta a la detección de la variación de flecha, una consigna de esfuerzo está elaborada que es igual al rozamiento estático interno del motorreductor disminuido del esfuerzo motor transmitido por el cable.