矫形辅助装置制造方法及图纸

矫形辅助装置(10)，其具有(a)基准元件(26)，(b)可移动地附接到所述基准元件(26)的运动元件(24)，和(c)用于确定所述运动元件相对于所述基准元件(26)的位置的位置传感器(38)，所述位置传感器具有至少一个永磁体(40)和至少三个霍尔传感器(42)，(d)其中所述霍尔传感器(42)布置在所述基准元件(26)上，并且当所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)移动时沿轨迹(T)移动，(e)其中至少一个永磁体(40)附接到所述运动元件(24)上，(f)其中所述霍尔传感器(42)和所述永磁体(40)布置成，使得所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的移动以及由此引起的所述霍尔传感器(42)沿着所述轨迹(T)的移动，导致至少一个霍尔传感器(42)的霍尔电压(U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矫形辅助装置
本专利技术涉及一种矫形辅助装置。本专利技术还涉及一种根据权利要求2的前序部分的矫形辅助装置。根据第二方面，本专利技术涉及一种用于确定这种矫形辅助装置的位置的方法。
技术介绍
矫形辅助装置例如是矫形器或假体，特别是外挂假体。这种矫形辅助装置通常具有致动器，通过所述致动器，矫形辅助装置的特性根据运动元件相对于基准元件的位置而受到影响。因此，必须以最大可能的精度知道矫形辅助装置的位置，即运动元件相对于基准元件的位置。由于重量的原因，矫形辅助装置通常不具有大的能量存储，因此也应以尽可能少的能量消耗确定矫形辅助装置的位置。从US2014/0025182A1已知一种具有电机的假体。电机的位置由霍尔传感器确定，所述传感器在电磁元件经过时会接收信号。所述电磁元件位于电机的转子上。这种矫形辅助装置的缺点在于，只能以相对不精确的方式确定运动元件相对于基准元件的速度和加速度。从US2013/0245785A1中已知一种具有真空泵的假体。所述真空泵可以通过带有霍尔传感器的开关进行操作。如果电磁元件经过所述霍尔传感器，则开关会切换。这样的系统只能对开关是否切换做出二进制结论。从US2016/0302946A1已知一种具有负载传感器的假体。所述负载传感器包括霍尔传感器和磁体，当将负载施加到假体上时，所述磁体便相对于所述霍尔传感器移动。利用这种系统，可以相对好地确定假体的两个部件相对于彼此的位置，但是不能以足够高的精度确定诸如速度或加速度之类的动态变量。从US2018/0116826A1中已知一种假体，其中也使用了霍尔传感器，通过所述霍尔传感器可以确定电机的转子相对于定子的位置。即使使用这样的系统，虽然可能能足够精确地确定位置数据，但是不能确定足够精确的速度和/或加速度数据。从EP2696814B1中已知一种具有多个驱动器的假体装置。教导了可以使用二进制和非二进制传感器，例如加速度计或陀螺仪。这样的传感器不是非常适合于确定运动元件和基准元件之间的相对位置和相对速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可以精确确定其位置的矫形辅助装置。本专利技术通过一种矫形辅助装置解决了该问题，所述矫形辅助装置具有(a)基准元件，(b)可移动地固定到所述基准元件上的运动元件，以及(c)用于确定所述运动元件相对于所述基准元件的位置的位置传感器，所述位置传感器至少具有一个永磁体和至少三个霍尔传感器，其中(d)所述霍尔传感器布置在基准元件上，并且用于在运动元件相对于基准元件移动时沿轨迹移动，其中(e)至少一个永磁体固定到所述运动元件，并且其中(f)霍尔传感器被布置成，当运动元件相对于基准元件移动并且由此霍尔传感器沿着轨迹移动时，导致至少一个霍尔传感器的霍尔电压产生线性变化。本专利技术通过一种用于确定具有上述特征的矫形辅助装置的位置的方法来解决所述问题，其具有如下步骤：(i)检测第一霍尔传感器的第一霍尔电压，以及与第一霍尔传感器相邻的第二霍尔传感器的第二霍尔电压，并且(ii)根据第一霍尔电压和第二霍尔电压之间的霍尔电压差以及所述第二霍尔电压来确定运动元件相对于基准元件的位置。特别地，根据霍尔电压差和两个相邻霍尔传感器之间的距离以及其中一个霍尔电压来计算所述运动元件的位置。所述确定步骤特别地为计算。根据第二方面，本专利技术还通过一种矫形辅助装置解决所述问题，所述矫形辅助装置具有：(a)基准元件，(b)可移动地固定到所述基准元件的运动元件，(c)用于确定所述运动元件相对于所述基准元件的位置的位置传感器，其中所述位置传感器具有至少一个永磁体和至少三个霍尔传感器，并且其中，(d)所霍尔传感器布置所述基准元件上，并且所述运动元件布置成沿相对于所述基准元件的轨迹移动，其中(e)至少一个永磁体具有第一磁臂和第二磁臂，所述第一磁臂在磁臂方向上延伸，所述第二磁臂与所述第一磁臂间隔开并沿磁臂方向延伸，其中(f)所述第一磁臂具有第一自由端，所述第一自由端具有第一磁极，其中(g)所述第二个磁臂具有第二自由端，所述第二自由端具有与第一磁极相反的第二磁极，并且其中(h)自由端沿轨迹布置，和/或可移动地布置。这种矫形辅助装置的优点在于，其位置，即运动元件相对于基准元件的位置，可以既以高精度又以相对较少的能量消耗来确定。由于测量精度高，还可以自动推导确定所述运动元件相对于所述基准元件移动的速度。在推导过程中，测量不确定性显著增加，这是有必要尽可能精确地确定所述矫形辅助装置的位置的原因。这通过根据本专利技术的系统可以实现。有利的是，可以以可靠的方式确定位置。霍尔传感器没有活动部件，因此机械磨损很小。所述霍尔传感器也是标准组件，可大批量高精度地制造。因此，矫形辅助装置可以相对低成本地制造。在本说明书的范围内，矫形辅助装置特别地应理解为这样的装置，所述装置构造成与人体或动物体连接，以替换或有助于患病或不存在的关节或关节周围的肌肉的功能。矫形辅助装置特别地应理解为矫形器(Orthese)或假体，特别是外接假体。矫形辅助装置可以例如是膝关节外接假体。基准元件特别地应理解为辅助装置部件，运动元件对基准元件执行相对运动。应当注意，这是从运动元件到基准元件的相对运动。因此，所述运动元件也可以被理解为基准元件，而所述基准元件也可以被理解为运动元件。这些名称仅旨在更容易地阐述本专利技术。由于仅取决于所述基准元件和所述运动元件之间的相对运动，因此将霍尔传感器所附接的元件视为基准元件。术语“第一元件”也可以代替术语“基准元件”，并且术语“第二元件”也可以代替术语“运动元件”。“运动元件可移动地附接到基准元件”的特征特别地应理解为两者以限定的方式彼此附接。位置传感器特别应理解为是指可以自动确定运动元件相对于基准元件的位置的任何装置。所述位置传感器优选地发射电信号，所述电信号对所述运动元件相对于所述基准元件的位置进行编码。可能地但非必须地，所述电信号以绝对单位(absolutenEinheiten)、特别是以SI单位表示位置。特别地，也可以在矫形辅助装置专用的坐标系统和/或单位系统中表示位置。“霍尔传感器布置在运动元件上沿着所述运动元件相对于基准元件移动的轨迹移动”的特征特别地应理解为，所述运动元件相对于假定静止的基准元件的移动导致所述霍尔传感器沿着曲线移动，即沿着轨迹移动。特别地，所有霍尔传感器都沿相同的轨迹移动。所述轨迹可以例如是圆形或直线，但这不是必需的。所述轨迹特别地也可以是例如椭圆形或其他形状。“霍尔传感器的布置成使得所述霍尔传感器沿着轨迹的运动导致至少一个霍尔传感器的霍尔电压产生线性变化”的特征特别地应理解为始终存在适用于此要求的霍尔传感器。特别地，此要求通常并不同时适用于所有霍尔传感器，但都适用于两个霍尔传感器，无论运动元件相对于基准元件的位置如何。霍尔电压的线性变化应理解为是指技术意义上的线性变化。换句话说，霍尔电压可能在数学意义上不线性依赖于霍尔传感器的位置变化，只要该偏差足够小。当然，通常每条曲线的一阶近似都可以看作是线性的，但这并不是本特征的含义。更确切地说，霍尔传感器布置成，在假设霍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矫形辅助装置(10)，其具有：/n(a)基准元件(26)，/n(b)运动元件(24)，所述运动元件能够移动地附接到所述基准元件(26)，以及/n(c)位置传感器(38)，其用于确定所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的位置，所述位置传感器具有：/n-至少一个永磁体(40)以及/n-至少三个霍尔传感器(42)，/n(d)其中所述霍尔传感器(42)布置在所述基准元件(26)上，并且当所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)移动时沿着轨迹(T)移动，/n(e)其中所述至少一个永磁体(40)附接至所述运动元件(24)，以及/n(f)其中所述霍尔传感器(42)和所述永磁体(40)布置成，使得所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的移动以及由此的所述霍尔传感器(42)沿轨迹(T)的移动导致至少一个霍尔传感器(42)的霍尔电压(U

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180509 DE 102018111234.31.一种矫形辅助装置(10)，其具有：
(a)基准元件(26)，
(b)运动元件(24)，所述运动元件能够移动地附接到所述基准元件(26)，以及
(c)位置传感器(38)，其用于确定所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的位置，所述位置传感器具有：
-至少一个永磁体(40)以及
-至少三个霍尔传感器(42)，
(d)其中所述霍尔传感器(42)布置在所述基准元件(26)上，并且当所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)移动时沿着轨迹(T)移动，
(e)其中所述至少一个永磁体(40)附接至所述运动元件(24)，以及
(f)其中所述霍尔传感器(42)和所述永磁体(40)布置成，使得所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的移动以及由此的所述霍尔传感器(42)沿轨迹(T)的移动导致至少一个霍尔传感器(42)的霍尔电压(U霍尔)线性变化。


2.一种矫形辅助装置(10)，其具有：
(a)基准元件(26)，
(b)运动元件(24)，所述运动元件能够移动地附接到所述基准元件(26)，以及
(c)用于确定所述运动元件(24)相对于所述基准元件(26)的位置的位置传感器(38)，所述位置传感器具有：
-至少一个永磁体(40)以及
-至少三个霍尔传感器(42)，
(d)其中所述霍尔传感器(42)布置在所述基准元件(26)上，并且所述运动元件(24)布置成相对于所述基准元件(26)沿着轨迹(T)运动，以及
(e)其中，所述至少一个永磁体(40)附接到所述运动元件(24)，
其特征在于
(f)所述至少一个永磁体(40)具有：
-在磁臂方向(R)上延伸的第一磁臂(44)以及
-与第一磁臂(44)间隔开并沿所述磁臂方向(R)延伸的第二磁臂(46)，
(g)所述第一磁臂(44)具有第一自由端(E1)，所述第一自由端具有第一极性(P1)，
(h)所述第二磁臂(46)具有第二自由端(E2)，所述第二自由端具有与第一极性(P1)相反的第二极性(P2)，以及
(i)所述自由端(E1、E2)沿着轨迹(T)布置。


3.根据权利要求2所述的矫形辅助装置(10)，其特征在于，所述永磁体(40)包括
(a)磁通量成型部分(48)，其具有由软的磁性材料制成的软的磁性元件(50)，
(b)第一部分永磁体(54)，所述第一部分永磁体
-构成第一磁臂(44)，以及
-通过其与所述第一自由端(E1)相对的第一接触端放置在所述软的磁性元件(50)上，
(c)第二部分永磁体(56)，所述第二部分永磁体
-构成第二磁臂(46)，以及
-通过其与第二自由端(E2)相对的第二接触端放置在所述软的磁性元件(50)上，以及
(d)第三部分永磁体(48)，所述第三部分永磁体
-布置在所述第一部分永磁体(54)和所述第二部分永磁体(56)之间，
-横向于所述第一磁臂(44)和所述第二磁臂(46)延伸，以及
-具有磁性的第三永磁体定向(O58)，所述第三永磁体定向横向于所述第一部分永磁体(54)的第一永磁体定向(O54)延伸，并且横向于所述第二部分永磁体(56)的第二永磁体定向(O56)延伸。


4.根据前述权利要求中任一项所述的矫形辅助装置(10)，其特征在于，所述磁通量成型部分(48)具有非磁铁部分(52)，所述非磁铁部分布置在所述第一部分永磁体(54)和所述第三部分永磁体(58)之间的磁通量线分布(60)中，和/或布置在所述第二部分永磁体(56)和所述第三部分永磁体(58)之间的磁通量线分布(60)中。


5.根据前述权利要求中任一项所述的矫形辅助装置(10)，其特征在于，所述永磁体(40)沿着所述轨迹(T)的永磁体长度(L40)是两个相邻霍尔传感器(42)之间的霍尔传感器距离(d)的至少两倍，特别是至少三倍。


6.根据前述权利要求中任一项所述的矫形辅助装置(10)，其特征在于，所述霍尔传感器(42)与所述永磁体(40)的距离为所述永磁体长度(L40)的至多一半，优选地为至多三分之一。


7.根据前述权利要求中任一项所述的矫形辅助装置(10)，其特征在于，电评估单元(34)构造成自动执行具有以下步骤的方法：
(i)检测第一霍尔传感器(42.N-1)的第一霍尔电压(U霍尔，N-1)和与所述第一霍尔传感器(42.N-1)相邻的第二霍尔传感器(42.N)的第二霍尔电压(U霍尔，N)，以及
(ii)根据所述第一霍尔电压(U霍尔，N-1)和所述第二霍尔电压(U霍尔，N)之间的霍尔电压差(ΔU霍尔)和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·埃德，W·瓦格纳，J·因施拉格，M·瓦舒特，M·韦伯，R·塞德拉克，R·奥伯格，
申请(专利权)人：奥托·博克保健产品有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT