Aparato y método de regulación de giro para controlar un aparato giratorio.

Aparato (1) de regulación de giro, que comprende:

un aparato (10) giratorio que tiene una pluralidad de elementos (11,

13, 15) conectados entre sí a través de una pluralidad de ejes de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro relativo de uno de los elementos que gira alrededor de un eje de giro con respecto a otro de los elementos; y

unos medios (30) de limitación de giro, caracterizado por el hecho de que

los medios de limitación de giro están dispuestos para limitar al menos uno de una pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio cuando una carga aplicada en el aparato giratorio supera un valor umbral predeterminado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2007/068751.

Solicitante: UNIVERSITY OF TSUKUBA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1-1-1, TENNODAI TSUKUBA-SHI, IBARAKI 305-8577 JAPON.

Inventor/es: SANKAI,YOSHIYUKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61H1/02 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61H APARATOS DE FISIOTERAPIA, p. ej. DISPOSITIVOS PARA LOCALIZAR O ESTIMULAR LOS PUNTOS EN DONDE SE LOCALIZAN LOS CUERPOS; RESPIRACION ARTIFICIAL; MASAJE; DISPOSITIVOS DE BAÑO PARA USOS TERAPEUTICOS O HIGIENICOS PARTICULARES O PARA PARTES DETERMINADAS DEL CUERPO (electroterapia, magnetoterapia, radioterapia, terapia por ultrasonidos A61N). › A61H 1/00 Aparatos para el ejercicio pasivo (A61H 5/00  tiene prioridad ); Aparatos vibradores; Dispositivos quiroprácticos, p. ej. dispositivos para aplicar impactos al cuerpo, dispositivos externos para estirar o alinear de forma ligera los huesos no fracturados . › Aparatos para ejercicios de extensión o flexión.
  • B25J9/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B25 HERRAMIENTAS MANUALES; HERRAMIENTAS DE MOTOR PORTATILES; MANGOS PARA UTENSILIOS MANUALES; UTILLAJE DE TALLER; MANIPULADORES.B25J MANIPULADORES; RECINTOS CON DISPOSITIVOS DE MANIPULACION INTEGRADOS (dispositivos robóticos para recolección individual de frutas, hortalizas, lúpulo y similares A01D 46/30; manipuladores de agujas para cirugía A61B 17/062; manipuladores asociados a las laminadoras B21B 39/20; manipuladores asociados a las máquinas de forja B21J 13/10; medios para mantener las ruedas o sus elementos B60B 30/00; grúas B66C; disposiciones para la manipulación del combustible o de otros materiales utilizados en el interior de reactores nucleares G21C 19/00; combinación estructural de manipuladores con celdas o recintos protegidos contra la radiación G21F 7/06). › Manipuladores de control programado.

PDF original: ES-2547856_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato y método de regulación de giro para controlar un aparato giratorio Campo de la invención

La invención se refiere a un aparato y un método de regulación de giro para controlar un aparato giratorio. Antecedentes de la invención

Los desarrollos recientes han favorecido el uso de aparatos de asistencia que facilitan los movimientos, por ejemplo, de personas con impedimentos físicos que han perdido fuerza muscular y de gente mayor cuya fuerza muscular ha disminuido (a las que se hará referencia en adelante como "personas/gente que necesitan ayuda"), o que realizan los movimientos de la gente que necesita ayuda en lugar de la propia gente. En la actualidad, se ha propuesto un aparato de asistencia al movimiento portátil que puede ser llevado por una persona que necesita ayuda y generar una fuerza motriz necesaria en cualquier momento basándose en la intención de la persona que necesita ayuda (ver, por ejemplo, la publicación de patente japonesa de dominio público número 2005-253650).

El aparato de asistencia al movimiento portátil incluye un dispositivo portátil de asistencia al movimiento soportado en un brazo o una pierna de una persona que necesita ayuda. Un ejemplo de un dispositivo portátil de asistencia al movimiento que se ha propuesto incluye: un elemento de tronco soportado en una parte junto al hombro; un elemento de brazo superior que está conectado al elemento de tronco a través de un mecanismo de articulación de hombro que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el brazo superior del portador; y un elemento de antebrazo que está conectado al elemento de brazo superior a través de un mecanismo de articulación de codo que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el antebrazo del portador. Este dispositivo portátil de asistencia al movimiento permite obtener el giro del elemento de brazo superior con respecto al elemento de tronco y el giro del elemento de antebrazo con respecto al elemento de brazo superior, y permite obtener dichos movimientos de giro usando una fuerza motriz generada por un aparato de accionamiento (accionador) dispuesto en los mecanismos de articulación. Una persona que lleva el dispositivo portátil de asistencia al movimiento (portador) puede sujetar un objeto relativamente pesado utilizando la fuerza motriz del aparato de accionamiento.

US-B-6301526 describe un aparato de regulación de giro que tiene una pluralidad de elementos y de unidades de árbol de giro.

Descripción de la invención

Problema a solucionar mediante la invención

No obstante, si el portador intenta sujetar un objeto relativamente pesado utilizando el dispositivo portátil de asistencia al movimiento de la técnica relacionada mencionado anteriormente (JP 2005-253650, ya mencionado), es necesario el suministro de una cantidad específica de energía eléctrica al aparato de accionamiento (accionador). En consecuencia, si el objeto se sujeta durante un periodo de tiempo prolongado, se consume una gran cantidad de energía eléctrica y, además, el aparato de accionamiento que acciona el dispositivo portátil de asistencia al movimiento puede sufrir fatiga (desgastarse o romperse), siendo posible que su vida útil se reduzca.

Además, si es imposible regular la capacidad de accionamiento del aparato de accionamiento que acciona el dispositivo portátil de asistencia al movimiento debido a un factor determinado (p. ej., el corte del suministro de energía) en un estado en el que el portador está sujetando un objeto utilizando el dispositivo portátil de asistencia al movimiento de la técnica relacionada mencionado anteriormente (JP 2005-253650, ya mencionado), la fuerza para sujetar el objeto o los elementos del dispositivo se reducirá o desaparecerá. Si se produce esta situación, los elementos giran rápidamente debido a la gravedad, lo que puede provocar el desgaste y la rotura del dispositivo portátil de asistencia al movimiento.

La presente invención se ha llevado a cabo teniendo en cuenta las circunstancias descritas anteriormente, y un objetivo de la presente invención consiste en reducir la energía consumida cuando se usa un aparato giratorio, tal como un dispositivo portátil de asistencia al movimiento, y en eliminar el desgaste y la rotura del aparato giratorio y del aparato de accionamiento que acciona el aparato giratorio.

Medios para resolver el problema

A efectos de conseguir el objetivo mencionado anteriormente, según un aspecto de la presente invención, se da a conocer un aparato de regulación giratorio según la reivindicación 1.

Según otro aspecto de la presente invención, se da a conocer un método de control de un aparato giratorio según la reivindicación 13.

Cuando se utilizan la configuración y el método descritos, es posible limitar al menos uno de la pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio. Por ejemplo, si se sujeta un objeto pesado mediante el elemento de antebrazo usando un aparato giratorio que permite el giro del elemento de brazo superior con respecto al elemento de tronco y el giro del elemento de antebrazo con respecto al elemento de brazo superior, es posible limitar el movimiento de giro del elemento de antebrazo en un estado en el que el elemento de antebrazo está girado 90° con respecto al brazo superior. Con una configuración de este tipo, debido a que el elemento de brazo superior y el elemento de antebrazo pueden funcionar como si los mismos fuesen un único elemento en forma de L, resulta innecesaria la fuerza motriz para accionar el elemento de antebrazo. En consecuencia, es posible reducir el consumo de energía (energía eléctrica, etc.) necesario para accionar los elementos, además, es posible ampliar la vida útil de un aparato de accionamiento (accionador) para accionar el aparato giratorio.

Además, cuando se utilizan la configuración y el método descritos anteriormente, es posible limitar al menos uno de la pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio. Por lo tanto, incluso cuando resulta imposible regular la capacidad de accionamiento del aparato de accionamiento que acciona el aparato giratorio debido a un factor determinado, es posible limitar el giro rápido por gravedad de los elementos. En consecuencia, es posible reducir el desgaste y la rotura del aparato giratorio.

El aparato de regulación de giro descrito anteriormente puede utilizar un aparato giratorio que comprende: un elemento de tronco soportado en una parte junto al hombro de un portador; un elemento de brazo superior que está conectado al elemento de tronco a través de un mecanismo de articulación de hombro que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el brazo superior del portador; y un elemento de antebrazo que está conectado al elemento de brazo superior a través de un mecanismo de articulación de codo que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el antebrazo del portador, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior con respecto al elemento de tronco y un movimiento de giro del elemento de antebrazo con respecto al elemento de brazo superior. En esta configuración, es posible utilizar unos medios de limitación de giro que limitan al menos el movimiento de giro del elemento superior o el movimiento de giro del elemento de antebrazo.

El aparato de regulación de giro (el método de control del aparato giratorio) descrito anteriormente también puede utilizar unos medios de limitación de giro (etapa de limitación de giro) que limita al menos el movimiento de giro del elemento de brazo superior y el movimiento de giro del elemento de antebrazo cuando se detecta una señal de orden predeterminada (p. ej., una bioseñal emitida desde el portador y que supera un nivel predeterminado y una señal de activación generada como consecuencia de la activación de una unidad de activación por parte del portador o de otro operario).

El aparato de regulación de giro (y el método de control del aparato giratorio) descritos anteriormente pueden utilizar el aparato giratorio, que comprende:

un elemento de tronco de robot, un elemento de brazo superior de robot que está conectado al elemento de tronco de robot a través de un mecanismo de articulación de hombro de robot que tiene al menos un eje de giro; y un elemento de antebrazo de robot que está conectado al elemento de brazo superior de robot a través de un mecanismo de articulación de codo de robot que tiene al menos un eje de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior de robot con respecto al elemento de tronco de robot y un movimiento de giro del elemento de antebrazo de robot con respecto al elemento de brazo superior de robot. En esta... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato (1) de regulación de giro, que comprende:

un aparato (10) giratorio que tiene una pluralidad de elementos (11, 13, 15) conectados entre sí a través de una pluralidad de ejes de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro relativo de uno de los elementos que gira alrededor de un eje de giro con respecto a otro de los elementos; y

unos medios (30) de limitación de giro, caracterizado por el hecho de que

los medios de limitación de giro están dispuestos para limitar al menos uno de una pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio cuando una carga aplicada en el aparato giratorio supera un valor umbral predeterminado.

2. Aparato (1) de regulación de giro según la reivindicación 1, en el que:

el aparato (10) giratorio comprende: un elemento (11) de tronco soportado en una parte junto al hombro de un portador; un elemento (13) de brazo superior que está conectado al elemento de tronco a través de un mecanismo (12) de articulación de hombro que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el brazo superior del portador; y un elemento (15) de antebrazo que está conectado al elemento de brazo superior a través de un mecanismo (14) de articulación de codo que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el antebrazo del portador, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior con respecto al elemento de tronco y un movimiento de giro del elemento de antebrazo con respecto al elemento de brazo superior; y

los medios (30) de limitación de giro limitan al menos el movimiento de giro del elemento de brazo superior o el movimiento de giro del elemento de antebrazo.

3. Aparato (1) de regulación de giro según la reivindicación 2, en el que: los medios (30) de limitación de giro limitan al menos el movimiento de giro del elemento (13) de brazo superior o el movimiento de giro del elemento (15) de antebrazo cuando la carga aplicada en el aparato giratorio supera el valor umbral predeterminado y se detecta una señal de orden predeterminada.

4. Aparato (1) de regulación de giro según la reivindicación 3, en el que la señal de orden es una bioseñal que es emitida desde el portador y que supera un nivel predeterminado.

5. Aparato (1) de regulación de giro según la reivindicación 3, en el que la señal de orden de control es una señal de activación generada como consecuencia de la activación de una unidad de activación por parte del portador o de otro operario.

6. Aparato (1) de regulación de giro según la reivindicación 1, en el que:

el aparato (10) giratorio comprende: un elemento (11) de tronco de robot, un elemento (13) de brazo superior de robot que está conectado al elemento de tronco de robot a través de un mecanismo (12) de articulación de hombro de robot que tiene al menos un eje de giro; y un elemento (15) de antebrazo de robot que está conectado al elemento de brazo superior de robot a través de un mecanismo (14) de articulación de codo de robot que tiene al menos un eje de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior de robot con respecto al elemento de tronco de robot y un movimiento de giro del elemento de antebrazo de robot con respecto al elemento de brazo superior de robot; y

los medios (30) de limitación de giro limitan al menos el movimiento de giro del elemento de brazo superior de robot o el movimiento de giro del elemento de antebrazo de robot.

7. Aparato de regulación de giro según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los medios (30) de limitación de giro limitan un movimiento de giro relativo de uno de los elementos (11, 13, 15) con respecto a otro de los elementos cuando la carga aplicada en el aparato giratorio supera el valor umbral predeterminado y el ángulo de giro relativo de un elemento con respecto al otro elemento supera un valor umbral predeterminado.

8. Aparato de regulación de giro según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los medios (30) de limitación de giro comprenden: una cavidad (31a) dispuesta en un elemento giratorio que está fijado y gira con respecto a al menos un eje de giro; y un pasador (32a) que está configurado para su introducción y extracción con respecto a la cavidad, evitando los medios de limitación de giro movimientos de giro del elemento giratorio y del eje de giro introduciendo el pasador en la cavidad.

9. Aparato de regulación de giro según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los medios (30) de limitación de giro comprenden: una pluralidad de salientes (31 A, 31B) dispuestos en la circunferencia exterior de un elemento (31) giratorio que está fijado y gira con respecto a al menos un eje de giro; y un elemento (33A; 33B) de

contacto que está dispuesto cerca de los salientes para contactar con los salientes del elemento giratorio, limitando los medios de limitación de giro movimientos de giro del elemento giratorio y del eje de giro contactando intermitentemente el elemento de contacto con los salientes en un estado tal que el elemento de contacto es desviado para ser presionado contra los salientes que están girando.

10. Aparato de regulación de giro según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los medios de limitación de giro tienen un freno de fricción que limita al menos uno de una pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio aplicando una fuerza de fricción en el mismo.

11. Aparato de regulación de giro según la reivindicación 10, en el que el freno de fricción limita al menos uno de la pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio usando una fuerza de fricción de un fluido funcional cuya viscosidad cambia debido a una influencia física externa.

12. Aparato de regulación de giro según la reivindicación 11, en el que el fluido funcional es un fluido ER cuya viscosidad cambia aplicando externamente un campo eléctrico o un fluido MR cuya viscosidad cambia aplicando externamente un campo magnético.

13. Método de control de un aparato (10) giratorio que tiene una pluralidad de elementos (11, 13, 15) conectados entre sí a través de una pluralidad de ejes de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro relativo de uno de los elementos que gira alrededor de un eje de giro con respecto a otro de los elementos, caracterizándose el método por

una etapa de limitación de giro para limitar al menos uno de una pluralidad de movimientos de giro obtenidos mediante el aparato giratorio cuando una carga aplicada en el aparato giratorio supera un valor umbral predeterminado.

14. Método según la reivindicación 13, en el que

el aparato giratorio comprende: un elemento (11) de tronco soportado en una parte junto al hombro de un portador; un elemento (13) de brazo superior que está conectado al elemento de tronco a través de un mecanismo (12) de articulación de hombro que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el brazo superior del portador; y un elemento (15) de antebrazo que está conectado al elemento de brazo superior a través de un mecanismo (14) de articulación de codo que tiene al menos un eje de giro y que está soportado en el antebrazo del portador, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior con respecto al elemento de tronco y un movimiento de giro del elemento de antebrazo con respecto al elemento de brazo superior;

y

la etapa de limitación de giro limita al menos el movimiento de giro del elemento de brazo superior o el movimiento de giro del elemento de antebrazo cuando la carga aplicada en el aparato giratorio supera el valor umbral predeterminado y se detecta una señal de orden predeterminada.

15. Método según la reivindicación 13, en el que

el aparato giratorio comprende: un elemento (11) de tronco de robot, un elemento (13) de brazo superior de robot que está conectado al elemento de tronco de robot a través de un mecanismo (12) de articulación de hombro de robot que tiene al menos un eje de giro; y un elemento (15) de antebrazo de robot que está conectado al elemento de brazo superior de robot a través de un mecanismo (14) de articulación de codo de robot que tiene al menos un eje de giro, permitiendo obtener el aparato giratorio un movimiento de giro del elemento de brazo superior de robot con respecto al elemento de tronco de robot y un movimiento de giro del elemento de antebrazo de robot con respecto al elemento de brazo superior de robot, y

la etapa de limitación de giro limita al menos el movimiento de giro del elemento de brazo superior de robot o el movimiento de giro del elemento de antebrazo de robot


 

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