artecLab - Universität Bremen

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