Einfache dynamische Beinprothese

[eames]

Liebe Roboterbauer!

Ich falle mit meinem ersten Beitrag hier gleich mal mit der Tür ins Haus, da ich für meine Idee Unterstützung benötige.
Mir geht es nicht so sehr um eine ganzen Roboter, aber um eine Art "Roboterbein" für Menschen, die ihr richtiges Bein verloren haben.

Nun werden viele sagen - sowas gibts doch alles schon.

Ja und nein.
Es gibt sogenannte Bionische Prothesen, in denen jede Menge Elektronik und Mechanik drin steckt. Die sind aber sehr, sehr teuer - und schwer.
Ausserdem gehen diese Lösungen davon aus ein natürliches Bein nachzubilden. Dies hat natürlich kosmetische Vorteile. Aber auch Nachteile, vor allem in Form von Komplexität.

Meine Idee geht jetzt ein wenig zurück in der Zeit. In die Zeit, zu der die "Versehrten" mit sogenannten Stelzbeinen laufen mussten. Ja, die Dinger, die man gemeinhin mal in einem Piratenfilm sieht. Die Vor- und Nachteile eines Piratenbeins zu einem "HighEnd" Prothesensystem möchte ich gar nicht auswalzen, denn...

Ich möchte gern ein "dynamisches Piratenbein" bauen.

Im Anhang habe ich die Idee mal zu PDF gebracht. Ich hoffe die Zeichnung ist halbwegs verständlich.

Bitte könntet Ihr mit Empfehlungen geben, was günstigerweise als Komponente zur dynamischen Längenänderung eingesetzt werden könnte.

Mir sind da eingefallen:

- Linearmotoren
- Hydraulikzylinder
- Pneumatikzylinder
- rein mechanische Lösung(?)

Das ganze soll natürlich möglichst leicht werden und wenig Strom verbrauchen. Die Längenänderung müsste recht schnell passieren können. In beide Richtungen.

Ich würde mich wirklich sehr freuen, hier ein paar Anregungen oder gar Mitstreiter zu finden.

Viele Grüße aus Chemnitz,

Michael

[Geistesblitz]

Muss es denn unbedingt die Form eines "Holzbeins" haben? Jedenfalls gibt es schon zig Lösungen für vollkommen passive Prothesensysteme, wo dann viel über Kinematik und Dämpfung gearbeitet wird, wie hier beispielsweise. Erscheint mir jedenfalls praktikabler als ein Holzbein, das seine Länge ändern kann.

[Manf]

Hier gibt es sicher auch erprobte Vorlagen:

"paralympics runner"

[eames]

Vielen Dank schon mal für die Antworten.
Bitte nicht versuchen mein Vorhaben ad Absurdum zu führen bzw. auf etwas vorhandenes hinweisen!
Ich kenne mich ganz gut mit den existierenden Lösungen aus und möchte bewusst in die von mir vorgeschlagene Richtung weiter gehen.
Mein ganz einfacher Denkansatz dabei ist: keine nicht mehr vorhanden Gelenke ersetzen, da sich diese nicht mehr steuern lassen.
d.h. weglassen von Knie und Fußgelenk und trotzdem eine dynamische Hilfe erzielen.

Noch kurz zu den beiden Vorschlägen:
Sportlerbein (Feder) - ist wirklich nur für Sport gedacht - "normal" laufen kann man damit nicht - im Bild ist eine Unterschenkelprothese zu sehen, mir geht es primär um den Einsatz als Oberschenkelprothese, sorry - das hab ich oben nicht erwähnt.
passive Prothesen mit Knie - ich möchte den Problemfall des wegknickenden Knies eliminieren

[Michael]

Ohne Knie- und Fußgelenk wirst du keine natürliche Laufbewegung machen können. Der Aufsetzpunkt ist ja z.B. ein anderer, wie der Abstoßpunkt, denk mal an Treppenstufen. Der Versehrte wird dann mit dem Oberkörper schaukeln oder die Hüfte stark bewegen müssen.

Gruß, Michael

[eames]

Hallo Michael,

mit einer Prothese, gleich welcher Art, ist es generell sehr schwer eine natürliche Laufbewegung hin zu bekommen.
Treppenstufen sind ein separates Themengebiet, genau wie das Verhalten beim hinsetzen.

Wie schon angedeutet, ich möchte generell nicht über das für und wieder der Idee diskutieren.
Ich würde mich hingegen sehr freuen, wenn jemand eine Idee hätte um diese bewegliche Komponente zu realisieren.

Es würde sich um ca. 10-20cm Hub drehen, der schnell ausgeführt werden kann, das ganze müsste ca. 100kg Belastung aushalten (aushalten, nicht hoch drücken!)...und dann sollte es leicht sein und mit wenig Strom auskommen.

Vielen Dank schon mal an die Mitdenker

Viele Grüße,
Michael

[movido]

gibt es eine konkrete Anwendung? Nur um Theorien zu wälzen ist mir das zu aufwendig.

Zu Deiner Frage:

Hydraulik ist langsam und schwer, da Du die Hydraulikflüssigkeit hast, eine Pumpe, und eine Zylinder. Dafür ist Hydraulik sehr kraftvoll.

Elektrische Antriebe, ob nun linear oder über irgendwelche Winkel, hat das breiteste Leistungsspektrum, ist sauber und bei hoher Qualität auch leise. Nachteil waren immer die schweren Batterien, aber dies relativiert sich immer mehr.

Pneumatik ist schnell, sauschnell bis gefährlich, und recht schwer zu steuern. Zudem ist sie lauf (puff pfff klack tssschh bei jedem Schritt ist eigentlich nur bei Steampunks gewünscht). Im Gegensatz zur Hydraulik fällt aber das Gewicht der Flüssigkeit weg, und durch die Komprimierbarkeit der Luft kann der Kompressor schon einmal Druck aufbauen, falls der Zylinder mal etwas mehr arbeiten muss (man kommt also auch mit einem kleineren Kompressor aus). Noch ein Problem bei der Pneumatik ist die Notwendigkeit der Schmierung. Du hast also währen des Laufens eine leicht ölige Abluft - hmmmm.

Zusammengefasst: bau Dir ein elektrisches CVT Getriebe das auf Winkle wirkt. Dazu ne hochmoderne Batterie und vielleicht sogar noch Energierückgewinnung während des Bremsvorgangs. So macht das der Muskel auch, und der muss es ja wissen, den er funktioniert unglaublich effizient.

Matthias