Positional servo-mechanism activated by artificial muscles

Abstract

A positional servo-mechanism was designed to facilitate multi-layer electronic control of complex orthotic and prosthetic devices. The design aim was to obtain adequate performance of the system using lightweight, flexible and inexpensive components. The mechanism is actuated by an antagonistic pair of McKibben pneumatic muscles. The muscles are controlled by a pair of twin electro-pneumatic valves operating in an on/off regime. System elements are described in the paper and some relevant design factors pointed out.

Sommaire

Un servo-mécanisme de position a été conçu pour faciliter la commande électronique à plusieurs niveaux d'appareils de prothèse complexes. L'objet des recherches était d'obtenir des performances adéquates en utilisant des composants legers, souples, et de prix réduit. Le mécanisme est actionné par une paire de muscles pneumatiques antagonistes du type McKibben. Les muscles sont commandés par une paire de valves électro-pneumatiques jumelles fonctionnant en tout ou rien. L'unité de commande est un générateur d'impulsions à modulation de fréquence. L'article décrit les différents éléments du système et met en évidence certains détails de conception significatifs.

Zusammenfassung

Ein Lageservomechanismus wurde entwickelt zur Erleichterung mehrstufiger elektronischer Steuerung komplexer orthotischer und prothetischer Geräte. Ziel der Entwicklung war eine adäquate Leistung des Systems unter Verwendung von leichten, flexiblen und preiswerten Bauteilen. Der Mechanismus wird von einem antagonistischen Paar pneumatischer McKibben-Muskeln angetrieben. Die Muskeln werden mit einem Paar elektropneumatischer Doppelventile mit einer Ein/Aus-Steuerung kontrolliert. Eine Kontrollstelle mit Impulsfrequenzmodulation erwies sich als geeignet für die Anwendung. In dieser Mitteilung werden die Systemelemente beschrieben, und einige wesentliche Konstruktionsfaktoren werden erörtert.