DE102012003360A1

DE102012003360A1 - Fingerelement

Info

Publication number: DE102012003360A1
Application number: DE201210003360
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Vincent Systems De GmbH
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Fingerelement 1 umfassend zumindest ein erstes Gelenk 7 und ein zweites Gelenk 6, wobei die Rotationsachse des ersten Gelenks 7 windschief zur Rotationsachse des zweiten Gelenks 6 angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Fingerelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiter befasst sich die Erfindung mit einer Hand und einem Verfahren zur Bewegung eines Fingerelements
Künstliche Fingerelemente werden oftmals verwendet, um fehlende menschliche Finger zu ersetzen. Dabei werden durch solche Fingerelemente menschliche Finger nachgebildet und dem Benutzer des Fingerelements wird die Möglichkeit gegeben, anstatt dem natürlichen, fehlenden Finger das künstliche Fingerelement zu verwenden und so auch trotz des Verlustes eines Fingers oder mehrerer Finger greifen zu können.
Auch können künstliche Fingerelemente einen kosmetischen Aspekt haben und es kann mittels künstlicher Fingerelemente versucht werden, den Verlust eines oder mehrerer Finger möglichst für die Umgebung unbemerkt zu machen. Deshalb sollen künstliche Fingerelemente sowohl in ihrer Bewegung als auch in ihrem Aussehen natürlichen Fingern gleichen.
Auch können Fingerelemente als Greifmittel für Maschinen, wie Roboter verwendet werden. Auch solche Fingerelemente können analog zu menschlichen Fingern gestaltet werden.
Fingerelemente können einzeln oder zu mehreren an einer verbleibenden Hand und/oder an einem Arm und/oder an einem Maschinenteil befestigt werden, um einzelne verlorene Finger ersetzen zu können, ohne eine komplette Hand ersetzen zu müssen. Dabei werden solche Fingerelemente an einem Halter, welcher die Fingerelemente mit einer Hand und/oder einem Arm verbindet, befestigt. Im Stand der Technik werden Fingerelemente verwendet, welche starr bezüglich des Halters sind, so dass sie mit dem Halter mitbewegt werden. Auch sind Fingerelemente bekannt, welche ein Gelenk aufweisen, so dass diese Fingerelemente in sich oder bezüglich dem Halter bewegt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fingerelement bereitzustellen, welches ein vorteilhaftes Aussehen und/oder einen vorteilhaften Bewegungsumfang erlaubt. Insbesondere kann es eine Aufgabe der Erfindung sein, ein bewegliches Fingerelement bereitzustellen, welches ein natürliches Aussehen aufweist.
Auch kann es eine Aufgabe der Erfindung sein, ein Fingerelement bereitzustellen, welches Bewegungen des Fingerelements erlaubt, welche den Bewegungen natürlicher Finger gleicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fingerelement nach Anspruch 1, eine Rand nach Anspruch 9 und/oder ein Verfahren nach Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden die Ansprüche mittels in Bezugnahme in die Beschreibung integriert.
Bevorzugt wird die Aufgabe gelöst durch ein Fingerelement umfassend zumindest ein erstes und ein zweites Gelenk, wobei die Rotationsachse des ersten Gelenks windschief zur Rotationsachse des zweiten Gelenks angeordnet ist
Es wurde also erkannt, dass es vorteilhaft ist, ein Fingerelement mit zumindest zwei Gelenken auszustatten, wobei die Rotationsachsen zumindest zwei der Gelenke nicht parallel zueinander ausgeführt sind. Damit ergibt sich eine mögliche Bewegungsbahn eines distalen Endes des Fingerelementes, welche nicht in einer Ebene verläuft. Somit kann insbesondere die Bewegungsbahn eines Daumens nachgebildet werden und so dem Verwender des Fingerelementes Greifbewegungen ermöglicht werden. Für solche Greifbewegungen kann das Fingerelement bzw. die Spitze des Fingerelementes gegen ein weiteres Fingerelement und/oder einen weiteren Finger und/oder eine künstliche oder natürliche Handfläche bewegt werden.
Auch ist es durch die windschiefe Anordnung der Rotationsachsen der Gelenke zueinander möglich, die Fingerelemente mit Hilfe des ersten Gelenks zueinander auszurichten. Unter einem ersten Gelenk kann insbesondere im weiteren ein proximal angeordnetes Gelenk verstanden werden. So können zum Beispiel zwei Fingerelemente mittels des ersten Gelenks zueinander gespreizt werden, so dass die Rotationsachsen der jeweiligen zweiten Gelenke nicht mehr parallel zueinander stehen, So kann auch die Bewegung von natürlichen Fingern zueinander besser nachgebildet werden.
Dies ist insbesondere möglich, wenn das erste Gelenk eine Schwenkachse aufweist, welche senkrecht auf der natürlichen und/oder künstlichen Handfläche oder einer ähnlichen gedachten Fläche steht. Es ist in einem Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich, dass das distale Gelenk eine Schwenkachse aufweist, welche senkrecht zur Handflächenebene ist.
Somit wird es möglich, die Bewegung eines natürlichen Daumens noch genauer nachzubilden und womit das Fehlen eines Daumens noch besser kompensiert werden kann.
Bevorzugt weist das erste und das zweite Gelenk jeweils nur eine Rotationsachse auf. Somit kann ein erstes Fingerglied, welches durch das Gelenk mit einem zweiten Fingerglied verbunden ist, gegenüber dem zweiten Fingerglied in einer Ebene um die Rotationsachse verschwenkt werden. Solche Gelenke mit jeweils einer Rotationsachse können durch einen Aktuator betätigt werden.
Jedoch kann es auch auf dem Gebiet der Erfindung sein, wenn ein Gelenk oder beide Gelenke jeweils mehrere Rotationsachsen aufweisen, wobei die eine Rotationsachse und/oder eine der Rotationsachsen des ersten Gelenks windschief zu der einen Rotationsachse und/oder einer der Rotationsachsen des zweiten Gelenks ist. So kann eines oder beide Gelenke ein Kugelgelenk, ein Biegegelenk oder ähnliches sein.
Im Weiteren wird unter der Rotationsachse des ersten und des zweiten oder auch jeden weiteren Gelenks auch eine der Rotationsachsen des Gelenks verstanden, wenn das Gelenk mehrere Rotationsachsen aufweist.
Bevorzugt ist das erste Gelenk in Bezug zum zweiten Gelenk proximal am Fingerelement angeordnet. In einer Ausführungsform ist das erste Gelenk bevorzugt von mindestens –90° bis +90°, höchst bevorzugt von mindestens –60° bis +60°, besonders bevorzugt von mindestens –45° bis +45 schwenkbar.
Bevorzugt ist das zweite Gelenk von –180° bis mindestens 180° schwenkbar, bevorzugt von mindestens –45° bis 90°, höchst bevorzugt von 0 bis 90° schwenkbar. Als 0° wird dabei eine Neutralstellung bezeichnet, bei der das Fingerelement gestreckt ist.
Bevorzugt steht die Rotationsebene des ersten Gelenks senkrecht auf der Rotationsebene des zweiten Gelenks.
Durch zwei Gelenke, deren Rotationsachsen senkrecht aufeinander stehen, sind zwei von einander unabhängige Freiheitsgrade für die Bewegung des Fingerelementes möglich. Dabei ist es nicht notwendig, dass die beiden Rotationsachsen exakt senkrecht aufeinander stehen. Vielmehr wird unter senkrecht auch ein Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere zwischen 85° und 95° verstanden.
Durch die beiden senkrecht zueinander angeordneten Rotationsachsen ist es einfacher, die Position des Fingerelements zu errechnen, da die Bewegung und/oder die Position des Fingerelements in einem orthogonalen Koordinatensystem dargestellt werden kann, wobei die Bewegung eines Gelenks durch eine Koordinate dargestellt werden kann. So werden zur Berechnung der Bewegung weniger aufwändige Berechnungen notwendig, so dass die Steuerung durch nur wenig leistungsfähige Steuerelemente vorgenommen werden kann. Bevorzugt kann die Steuerung der Gelenke auch durch den Benutzer selbst, zum Beispiel über einen Schalter oder Sensor, leichter vorgenommen werden.
Bevorzugt steht die Rotationsachse des ersten Gelenks senkrecht auf der Geraden, welche durch die Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements bestimmt ist. Die Hauptausbreitungsrichtung ist dabei insbesondere die Hauptausbreitungsrichtung des gestreckten Fingerelements. Insbesondere kann die Rotationsachse auch in der Handflächenebene oder parallel dazu angeordnet sein. Es kann so eine natürliche Bewegung nachgeahmt werden, indem das erste Gelenk, insbesondere das distale Gelenk, eine Rotationsachse aufweist, welche senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements steht. Diese Bewegung kann zum Beispiel die Schwenkbewegung des Gelenks eines Fingers nachahmen zwischen dem ersten und dem zweiten Fingerglied. So kann zum Beispiel das erste Gelenk das Fingerelement gegenüber einem Befestigungselement, wie einem weiteren Fingerelement und/oder Finger und/oder einer Handfläche kippen und so zum Beispiel einen Gegenstand gegen eine Handfläche festklemmen. Insbesondere kann diese Bewegung auch die Bewegung eines menschlichen Daumens nachbilden.
Bevorzugt kann die Rotationsachse des zweiten Gelenks senkrecht auf der Geraden stehen, welche durch die Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements bestimmt ist. Dabei kann die Rotationsachse des zweiten Gelenks bevorzugt zusätzlich senkrecht zu der Rotationsachse des ersten Gelenks, welches auch senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements ausgerichtet ist, ausgerichtet sein.
Die Bewegung des Fingerelements um das erste Gelenk und/oder die Bewegung des Fingerelements um das zweite Gelenk kann bevorzugt durch zumindest einen Aktor, wie einen Elektromotor bewirkt werden. Durch einen solchen Aktor kann das Fingerelement vollständig oder teilweise selbsttätig bewegt werden, ohne dass der Verwender des Fingerelements das Fingerelement zum Beispiel mit der anderen Hand in eine Position bringen muss.
Bevorzugt befindet sich der Aktor oder eine Mehrzahl von Aktoren, wie ein Elektromotor, in dem Fingerelement. Besonders bevorzugt wird der Aktor oder die Aktoren durch das Fingerelement umschlossen, insbesondere kann der Aktor in dem distal, insbesondere unmittelbar distal, zu dem bewegenden Gelenk angeordneten Fingerglied angeordnet sein. So können die Wege verkleinert werden, über welche die mechanische Bewegung übertragen wird und es kann vermieden werden, dass der Aktor außerhalb des Fingerelements befestigt werden muss, was das natürliche Aussehen des Fingerelements stören könnte. Das Fingerelement kann insbesondere durch den Aktor mittels eines Getriebes bewegt werden, welches sich an die Abtriebsachse des Aktors anschließt. Dieses Getriebe kann ein Kegelrad aufweisen, welches in zumindest ein Zahnrad eingreift. Das Kegelrad kann dabei im Kraftfluss vor dem Zahnrad angeordnet sein. Das Zahnrad kann fest mit dem anderen Fingerglied verbunden sein, dass das Gelenk von dem Fingerglied trennt, welches den Aktor beherbergt.
Bevorzugt wird die Bewegung zumindest eines der Gelenke durch die Reibung in dem Gelenk erschwert. Dies kann zum Beispiel allein durch die innere Reibung der Lager geschehen und/oder es sind Reibflächen vorgesehen, welche mit einer bevorzugt variablen und/oder vorgegebenen Kraft aufeinander gepresst werden und so eine Reibung erzeugt wird, die der Bewegung des Fingerelements entgegenwirkt. So kann insbesondere bei einem zumindest teilweise manuell bewegten Fingerelement verhindert werden, dass das Fingerelement allzu leicht gegen den Willen des Verwenders in der Position verändert wird.
Bevorzugt weist ein Fingerelement zumindest ein erstens Gelenk auf, welches zumindest ein Reibmittel aufweist, um der Bewegung des Gelenks einen Widerstand entgegenzusetzen. Das Fingerelement kann neben diesem ersten Gelenk, noch weitere Gelenke aufweisen, wobei zumindest ein weiteres Gelenk bzw. die Rotationsachse des weiteren Gelenks windschief zu dem ersten Gelenk bzw. dessen Rotationsachse angeordnet sein kann. Ein solches Reibmittel kann bevorzugt aus Metall, wie Stahl und/oder Messing und/oder Kunststoff sein. Bevorzugt ist ein solches Reibmittel um die Rotationsachse des Gelenks angeordnet.
Das Reibmittel weist bevorzugt eine erste Reibfläche auf, welche auf einer zweiten Reibfläche reibt. Unter einer Reibfläche wird auch ein Reibelement, ein Reibpunkt und ähnliches verstanden. Die erste Reibfläche kann mittels einer oder mehrerer Federn, insbesondere Scheibenfedern auf die zweite Reibfläche gedrückt werden. Insbesondere ist zumindest eine der Federn mit der Reibfläche zumindest funktionell verbunden und diese oder eine weitere Feder mit einem Mittel, wie einer Schraube und/oder einer Schraubachse verbunden, durch welches die Federkraft in feiner Abstufung verändert werden kann, mit welcher die erste Reibfläche auf die zweite Reibfläche durch die Feder gedrückt wird. Die Reibung kann somit durch Veränderung der Federkraft, welche die eine Reibfläche auf die andere Reibfläche drückt, an den Verwender, die Abnutzung der Reibfläche oder die Nutzung des Fingerelements angepasst werden. So kann einerseits eine kontinuierliche Bewegung des Fingerelements und/oder des Fingergelenks ermöglicht werden, andererseits sicher gestellt werden, dass die Position des Fingerelements auch über längere Zeit und gegen eine gewisse Greifkraft und/oder Haltekraft beibehalten wird.
Auch kann die Bewegung eines Gelenks zumindest in einer Richtung zumindest zeitweilig gesperrt werden. So kann die Bewegung des einen Gelenks in eine Richtung über einen Sperrhaken gesperrt werden, welcher in ein Zahnrad oder in eine oder mehrere Aussparungen eingreifen kann. So kann zum Beispiel das Fingerelement gegen ein weiteres Fingerelement oder das Fingerelement gegen die Handfläche geführt werden und dabei einen Gegenstand zwischen den Fingerelementen und/oder zwischen dem Fingerelement und dem Handgelenk durch das Fingerelement fixiert werden. Durch das Sperren der Bewegung in einer Richtung kann eine hohe Haltekraft lange aufrecht erhalten werden, ohne dass zum Beispiel durch den Verwender oder einen Aktor Kraft aufgewendet werden muss.
Bevorzugt kann die Sperre der einen Bewegungsrichtung zeitweilig zum Beispiel durch Betätigung eines Knopfes, Schalters, Hebels und/oder eines anderen Betätigungsmittels aufgehoben werden. Auch kann die Sperre aufgehoben werden, indem das Fingerelement in einer bestimmten Weise bewegt wird.
Zum Aufheben der Sperre kann der Sperrhaken von dem Zahnrad und/oder der Aussparung entfernt werden, zum Beispiel indem der Sperrhaken in einer Position entfernt von dem Zahnrad und/oder der Aussparung arretiert oder vom Nutzer gehalten wird. Der Sperrhaken kann durch einen Federmechanismus in dem Zahnrad und/oder in die Aussparung bewegt und/oder gepresst werden. Die Feder kann bevorzugt eine Spiralfeder oder eine bauverwandte Federn sein und/oder eine Scheiben- oder Ringfeder.
Der Sperrhaken ist bevorzugt an dem einen Fingerglied befestigt, während das Zahnrad an dem anderen Fingerglied befestigt ist, welches das Gelenk mit dem ersten Fingerglied verbindet. Durch das Eingreifen des Sperrhakens in das Zahnrad, kann insbesondere bei in einer Richtung angeschrägten Zähnen des Zahnrades und/oder des Sperrhakens die Bewegung des Gelenks in einer Richtung gesperrt werden. Insbesondere kann die Bewegung des Gelenks in einer Öffnungsrichtung gesperrt sein, also in die Richtung von der Handfläche weg.
Bevorzugt ist der Sperrhaken mit einer Hülse verbunden, die um das distale Fingerglied angeordnet ist und entlang der Hauptausbreitungsrichtung des distalen Fingerglieds am distalen Fingerglied entlang verschiebbar gelagert ist. Wird die Hülse in eine distale Position geschoben, so wird die Sperrfunktion aufgehoben. Bevorzugt wird die Hülse über einen Federmechanismus in die ursprüngliche proximale Position gedrängt. Bevorzugt ist der Sperrhaken mit der Hülse verbunden, so dass der Sperrhaken in der distalen Position der Hülse vom Zahnrad entfernt ist.
Bevorzugt kann das Fingerelement mit einer Halteplatte verschraubt werden. So kann das Fingerelement lösbar mit der Halteplatte verbunden werden. Bevorzugt weist die Halteplatte einen Befestigungsmechanismus auf, womit die Halteplatte mit einem Schaftelement zur Befestigung an einem Handschaft verbunden werden kann.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnungen weiter erläutert.
1 zeigt ein Fingerelement von oben in zwei verschiedenen Positionen,
2 zeigt das Fingerelement aus 1 in drei verschiedenen Positionen von der Seite,
3 zeigt das Fingerelement aus 2 und 3 in verschiedenen Positionen in einer Schnittdarstellung,
4 zeigt das abgewinkelte Fingerelement von verschiedenen Seiten in einer Schnittdarstellung,
5 zeigt das Fingerelement aus 4 in einer weiteren Position,
6 zeigt das Fingerelement aus 5 in einer weiteren Position,
7 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fingerelements in verschiedenen Positionen,
8 zeigt das Fingerelement aus 7 von oben,
9 zeigt das Fingerelement von 8 von der Seite,
10 zeigt das Fingerelement in verschiedenen Positionen und von verschiedenen Seiten,
11 zeigt das Fingerelement in verschiedenen Positionen und von verschiedenen Seiten.
In den verschiedenen Figuren können gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 umfasst zwei Teilfiguren 1A und 1B. 1B zeigt das Fingerelement 1 aus 1A in einer Position, bei der das distale Fingerglied 2 seitlich um das erste Gelenk 7 geschwenkt ist.
1A zeigt ein Fingerelement 1, umfassend ein distales Fingerglied 2, ein proximales Fingerglied 3 und ein Befestigungsglied 4. Das distale Fingerglied 2 erstreckt sich dabei von der Fingerspitze 5 bis zum zweiten Gelenk 6. Das proximale Fingerglied 3 ist mittels dem zweiten Gelenk 6 an dem distalen Fingerglied 2 befestigt und erstreckt sich vom zweiten Gelenk 6 bis zum ersten Gelenk 7. Das Befestigungsglied 4 ist mittels dem ersten Gelenk 7 an dem proximalen Fingerglied 3 befestigt. Die Rotationsachse R2 des zweiten Gelenks 6, also jene Achse R2, um welche das distale Fingerglied 2 relativ zum proximalen Fingerglied 3 schwenkt, ist senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung R1 des distalen Fingerglieds 2 ausgerichtet und liegt in der Bildebene. Die Rotationsachse des ersten Gelenks 7, also die Achse R3, um welches das distale Fingerglied 2 relativ zum Befestigungsglied schwenkt, liegt senkrecht zur Bildebene.
Das distale Fingerglied 2 ist länglich ausgebildet, insbesondere in der Hauptrichtung R1 des Fingerelement 1. Das distale Fingerglied 2 weist einen runden, ovalen und/oder quasirunden Querschnitt auf und ist bevorzugt aus Aluminium oder Stahl oder Keramik und/oder einem hochfester Kunststoff. Aus diesen Materialien können auch das proximale Fingerglied 3 und/oder das Befestigungsglied 4 gefertigt sein. Das distale Fingerglied 2 umfasst dabei einen Hohlraum, der sich durch das ganze Fingerglied 2 oder entlang eines Großteils des Fingerglieds 2 erstreckt. Das distale Fingerglied 2 weist mehrere Öffnungen 8 auf, die sich von der äußeren Oberfläche des distalen Fingerglied 2 bis in den Hohlraum erstrecken und ein Gewinde aufweisen. Die Öffnungen 8 können verwendet werden, indem jeweils eine Schraube von der Außenseite des Fingerglieds 2 eingeführt wird, wobei sich die Schraube in den Hohlraum erstreckt und einen Elektromotor und/oder ein Getriebe in dem Hohlraum festklemmt. Die Öffnungen 8 können an einer Seite des distalen Fingerglieds 2 angeordnet sein, aber es sind auch Öffnungen 8 an zwei oder mehreren Seiten möglich. Auch ist es möglich, dass die Öffnungen 8 so angeordnet sind, dass eine Schraube durch zwei gegenüberliegende Öffnungen 8 geführt werden kann. Auch kann lediglich eine Öffnung 8 an dem Fingerglied 2 genügen. Wie in 1A und 1B gezeigt, sind die Öffnungen 8 in Zweierreihen angeordnet. Es sind aber auch Anordnungen in einer Reihe oder nicht lineare Anordnungen vorstellbar. Anstatt der Schrauben können auch ein oder mehrere Stifte verwendet werden um Motor und/oder Getriebe festzuklemmen.
Das distale Fingerglied 2 weist an seinem proximalen Ende zwei gegenüberliegende Öffnungen auf, in denen jeweils eine Achse aufgenommen werden kann. Diese Achsen legen dabei die Rotationsachse R2 des zweiten Gelenks 6 fest. Die Achsen sind dabei mit einem weiteren Ende jeweils an dem proximalen Fingerglied 3 befestigt. Das proximale Fingerglied 3 und das distalen Fingerglied 2 werden über Lagerbuchsen 10, 10' beweglich zueinander angeordnet und beabstandet. Statt zweier einzelner Achsen kann auch eine durchgehende Achse zum Einsatz kommen.
Das proximale Fingerglied 3 weist zwei Gelenkschenkel 11, 11' auf Die Gelenkschenkel 11, 11' sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich in der Hauptausbreitungsrichtung R1 des Fingerelements 1. Die Gelenkschenkel 11, 11' sind so weit voneinander beabstandet, dass das distale Fingerelement 2 zwischen den Gelenkschenkeln 11, 11' angeordnet werden kann. Die Gelenkschenkel 11, 11' sind durch eine Platte 12 miteinander verbunden. Die Platte 12 ist dabei senkrecht zu den Gelenkschenkeln 11, 11' ausgerichtet. An der Seite der Platte 12, welche den Gelenkschenkeln 11, 11' abgewandt ist, ist ein zweiter Gelenkschenkel 13 angeordnet, welcher sich senkrecht zur Platte 12 erstreckt. Der Gelenkschenkel 13 ist an einer Seite der Platte 12 angeordnet, welche nicht an die ersten Gelenkschenkel 11, 11' grenzt. Der zweiten Gelenkschenkel 13 weist eine Halterung 14 für eine Achse 15 auf. Die Achse 15 verläuft senkrecht zur Richtung der Achse des zweiten Gelenks 6. Die Achse 15 verläuft durch einen distalen Bereich des Befestigungsglieds 4.
Der proximale Bereich des Befestigungsglieds 4 weist ein Schraubenmittel 16 auf, mit dem das Befestigungsglied 4 an einem Fingerelement-Befestigungsmittel befestigt werden kann. Das distale Fingerglied 2 kann relativ zu dem proximalen Fingerglied 3 senkrecht zur Zeichenebene gekippt werden. Durch das Befestigungsglied 4 ist eine elektrische Leitung 17 geführt, welche den Elektromotor in dem distalen Fingerglied 2 mit Strom versorgt. Dabei ist die elektrische Leitung in einen oder mehreren Kreisen locker um die Rotationsachse des ersten Gelenks 7 geführt, um Dehnungen der elektrischen Leitungen zu vermeiden. Für eine Verringerung der Reibung zwischen Kabel und Rotationsachse 7, wird das Kabel über eine Hülse gewickelt die über die Rotationsachse 7 verläuft.
2 zeigt das Fingerelement 1 aus 1 von der Seite. Dabei zeigt 2A das Fingerelement 1 in einer gestreckten Position. 2B zeigt das Fingerelement 1, wobei das distale Fingerglied 2 gegenüber dem proximalen Fingerglied 3 um das zweite Gelenk 6 geschwenkt ist. In 2C ist das distale Fingerglied 2 gegenüber dem proximalen Fingerglied 3 um ca. 90° geschwenkt.
3 umfasst drei Figuren 3A, 3B, 3C in einer Schnittzeichnung. Dabei zeigt die 3 das Fingerelement 1 in drei verschiedenen Positionen. 3A zeigt das Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 2 gegenüber dem proximalen Fingerglied 3 um eine Schwenkachse senkrecht zur Bildebene um 90° gekippt ist.
3B zeigt ein Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 2 ca. 45° gegen das Fingerglied 3 um die Schwenkachse senkrecht zur Bildebene in der Bildebene geschwenkt ist.
3C zeigt ein Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 2 sich in etwa in der selben Richtung wie das Fingerglied 3 erstreckt.
Das Fingerglied 2 umfasst eine Hülle 9, welche das Fingerglied 2 zumindest an der Spitze 5 umhüllt. Die Hülle 9 gibt dem Fingerglied 2 die Form eines natürlichen Fingerglieds. Bevorzugt ist die Hülle 9 aus einem oder mehreren weichen Kunststoff- oder Naturprodukt-Materialien, wie z. B. Silikon und/oder Polyurethan und/oder, Kautschuk.
Das Fingerglied 2 beherbergt einen Aktor 16. Der Aktor 16 ist dabei so in dem Fingerglied 2 angeordnet, dass die Abtriebswelle 22 des Motors 16 in Richtung des zweiten Gelenks 6 gerichtet ist.
An der Abtriebswelle 22 ist ein Kegelrad 23 befestigt, dessen Rotationsachse der Abtriebswelle 22 des Motors 16 entspricht. An dem Kegelrad 23 kämmt ein Zahnrad 24. Das Zahnrad 24 ist dabei drehfest mit dem proximalen Fingerglied 3 verbunden, wobei die Rotationsachse des Zahnrads 24 senkrecht auf der Rotationsachse des Kegelrads steht.
Das erste Gelenk 7 verbindet das Befestigungselement 4 mit dem proximalen Fingerglied 3. Das erste Gelenk 7 umfasst eine Achse 25, welche mit dem Befestigungselement 4 mittels einem Gewinde verbunden ist. Die Position der Achse 25 gegenüber dem Befestigungselement 4 wird über eine Schraube, wie eine Madenschraube festgestellt. Die Achse 25 weist einen Kopf 26 auf, der an einem Ende der Achse 25 angeordnet ist und sich an der Außenseite des Fingerelements 1 befindet. Der Kopf 26 klemmt eine Feder 27 zwischen einen Vorsprung 28 des Fingerglieds 3 und dem Kopf 26. Bevorzugt ist die Feder 27 eine Scheibenfeder, welche um die Achse 25 angeordnet ist. Zwischen der Feder 27 und dem Vorsprung 28 ist eine Scheibe 29 angeordnet, welche um die Achse 25 angeordnet ist. Durch die Scheibe 29 zwischen dem Vorsprung 28 und der Feder 27 wird die Abnutzung der Feder 27 verringert. Durch eine Drehbewegung der Achse 25, dreht sich die Achse 25 in dem Gewinde und es wird der Kopf 26 näher an den Vorsprung 28 geführt, wodurch die Feder 27 stärker vorgespannt wird und so die Reibung zwischen der Scheibe 29 und dem Vorsprung 28 erhöht wird. Dadurch wird die Bewegung des Gelenks 7 erschwert.
4 umfasst die Figuren 4A, 4B und 4C und zeigt ein Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 2 mit dem Fingerglied 3 einen Winkel von ca. 45° einschließt. Das Fingerelement 1 wird dabei in 4A von der Seite, in 4B von hinten und in 4C von der anderen Seite gezeigt.
5 zeigt ein Fingerelement 1 nach 4 in einer weiteren Stellung, wobei das Fingerglied 2 einen Winkel von etwa 180° mit dem Fingerglied 3 einschließt. 5A zeigt das Fingerglied 1 von der Seite, 5B zeigt das Fingerglied 1 von hinten, 5C zeigt das Fingerglied von der anderen Seite.
6 zeigt das Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 3 und das Fingerglied 2 einen Winkel von etwa 90° einschließen. 6A zeigt das Fingerelement 1 von der Seite, 6B zeigt das Fingerelement 1 von hinten, 6C zeigt das Fingerelement 1 von der anderen Seite. 4C, 5C, 6C zeigen das Fingerelement 1 in einer Schnittdarstellung.
7 umfasst fünf 7A, 7B, 7C, 7D, 7E. Alle Darstellungen der 7 zeigen ein Fingerelement 1 mit zwei Gelenken 6, 7. Das Fingerelement 1 besteht aus einem distalen Fingerglied 2, einem proximalen Fingerglied 3 und einem Befestigungsglied 4. Das distale Fingerglied 2 umfasst eine Hülse 32 aus Metall oder einem festen Kunststoff, welche sich in die Hauptausbreitungsrichtung des Fingerglieds 2 erstreckt. Um die Hülse 32 ist eine Hülle 9 in der Hauptausbreitungsrichtung des Fingerglieds 2 verschieblich auf der Hülse 32 gelagert. Die Hülle 9 ist zumindest an der Außenseite aus einem elastischen Material wie Kautschuk, Silikon, Polyurethan oder Kunststoff.
Im distal hülsenförmigen Gelenkträger 37 des distalen Fingerglieds 2 ist eine Feder 33 angeordnet, welche einen Bolzen 31 in Richtung des proximalen Fingerglieds 3 drängt. Der Bolzen 31 ist dabei gleitend im Gelenkträger 37 gelagert. Der Bolzen 31 weist dabei an dem Ende, welches der Feder 33 abgewendet ist, einen Eingriffszahn 34 auf, welcher in ein Zahnrad 30 eingreift. Das Zahnrad 30 ist dabei drehfest mit dem Fingerglied 3 angeordnet. Durch den Stift 35, der im Eingriff mit einem im Gelenkträger 37 stehenden Langloch 38 steht, ist der Bolzen 31 drehfest in der Hülse des Gelenkträgers 37 gelagert. Durch das Langloch 38, welches sich in der Längsrichtung des Gelenkträgers 37 erstreckt, kann der Stift 35 eine geführte Bewegung in Richtung distales Fingerglied machen um ein Überspringen der Verzahnung des Zahnrads 30 zu ermöglichen. Das Langloch 38 muss daher länger sein, wie die Zahnhöhe des Zahnrads 30 beträgt.
Das vom Bolzen 32 entfernte Ende der Feder 33 kann in der Position entlang der Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements durch eine Stellschraube 39 verändert werden. So kann die Kraft, welche durch die Feder 33 auf den Bolzen 32 ausgeübt wird, eingestellt werden.
Da die Zähne des Zahnrads 30 und der Eingriffszahn 34 an einer Seite angeschrägt sind, kann der Eingriffszahn 34 in einer Richtung von einem Zahnzwischenraum zum nächsten Zahnzwischenraum des Zahnrads 30 gleiten. In der anderen Drehrichtung wird die Bewegung des Zahnrades 30 gegenüber dem Eingriffzahn 34 gehindert. So wird die Bewegung des Fingerglieds 2 gegenüber dem Fingerglied 3 in einer Richtung, insbesondere in Schließrichtung erlaubt, während die Bewegung in die andere Richtung gehemmt wird.
Um die Bewegung auch in die andere Richtung zu erlauben, wird der Bolzen 31 gegen die Federkraft der Feder 33 und somit der Eingriffszahn 34 aus dem Zahnzwischenraum bewegt. Der Bolzen 31 ist über den Stift 35 mit der Hülse 32 über eine Aussparung 36 verbunden. Die Hülse 32 kann in Richtung der Hauptachse des Fingerglieds 2 über den Gelenkträger 37 gleiten. Die Hülle 9 ist fest mit der Hülse 32 verbunden, so dass durch die Bewegung der Hülle 9 in Richtung Fingerspitze 5 die Aussparung 36 in der Hülse 32 in Richtung distal verschoben wird, wodurch der Stift 35 am proximalen Ende der Aussparung 36 anschlägt und in distaler Richtung angehoben wird und damit auch der mit dem Stift 35 fest verbundene Bolzen 31 aus dem Zahnzwischenraum bewegt wird und so die Bewegung des Fingerelements 1 frei gibt. Durch die langlochförmige Aussparung 36 in der Hülse 32 wird bei der rastenden Bewegung des Fingerelements 2 eine Bewegung der Hülse 32 und damit der Hülle 9 in axialer Richtung gegenüber dem Gelenkträger 37 vermieden.
8 umfasst zwei 8A und 8B, welches die Fingerelemente 1 aus 7 in verschiedenen Positionen von oben zeigt. 8A zeigt dabei das Fingerelement 1 in einer Stellung bei der das Fingerelement 1 gestreckt ist, also die Fingerglieder 2 und 3 in einer Richtung angeordnet sind. Die Befestigungsplatte des Befestigungsglieds 4 ist dabei in etwa senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung des Fingerglieds 2 und dem Fingerglied 3.
Die 8B zeigt ein Fingerelement 1, wobei das Fingerglied 2 und das Fingerglied 3 in etwa einem Winkel von 45° zur Befestigungsplatte aufweisen. Das Fingerglied 3 des Fingerelements 1 aus der 8B wurde relativ zum Befestigungsglied 4 ausgehend vom dem Fingerelement 1 aus 8A um 45° im ersten Gelenk 7 geschwenkt.
9 zeigt fünf Darstellungen 9A, 9B, 9C, 9C, 9D, 9E, welche eine Schwenkbewegung des distalen Fingerglieds 2 um das proximale Fingerglied 3 zeigt.
9 zeigt auch an der Aussenseite des Fingerelements 1 den Stift 35, welcher in eine Aussparung 36 der Hülse 32 eingreift und durch die Bewegung der Hülle 9 in Richtung Fingerspitze 5 mitbewegt werden kann. Die Hülle 9 kann dabei gegenüber der Hülse 32 im Bereich des Langlochs 36 geschlossen gestaltet sein.
Der Stift 35 ist mit dem Bolzen verbunden. Durch die oben beschriebene Bewegung wird der Bolzen von dem Zahnrad entfernt und so die Bewegung des zweiten Gelenks 6 in beiden Richtungen frei gegeben.
10 umfasst sechs Teilfiguren 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, Die 10A, 10B und 10C zeigen das Fingerelement 1 in einer Stellung von oben (10A), von der Seite (10B) und von unten (10C). Die 10D, 10E und 10F zeigen das Fingerelement 1 in einer weiteren Stellung von oben (10D), von de Seite (10E) und von unten (10F).
11 zeigt das Fingerelement 1 aus verschiedenen Richtungen und in verschiedenen Stellungen. Dabei zeigen die 11A, 11B, 11C und 11D, 11E, 11F und 11G, 11H, 11I jeweils ein Fingerelement in einer Stellung, wobei die 11A, 11D und 11G das Fingerelement 1 von der Seite zeigen, die 11B, 11E, 11H das Fingerelement 1 von oben zeigen. 11C, 11F und 11I zeigen in Schnittdarstellung das Fingerelement 1.
Bezugszeichenliste

1: Fingerelement
2: Distales Fingerglied
3: Proximales Fingerglied
4: Befestigungsglied
5: Fingerspitze
6: zweites Gelenk
7: erstes Gelenk
8: Öffnung
9: Hülle
10: Lagerbuchse
11: Gelenkschenkel
12: Platte
13: Gelenkschenkel
14: Halterung
15: Achse
16: Aktor
17: elektrische Leitung
18: Halterung
19: Öffnung
20: Positionsstück
21: Öffnung
22: Abtriebswelle
23: Kegelrad
24: Zahnrad
25: Achse
26: Kopf
27: Feder
28: Vorsprung
29: Scheibe
30: Zahnrad
31: Bolzen mit Eingriffszahn
32: Hülse
33: Feder
34: Eingriffszahn
35: Stift
36: Aussparung in Hülse 32
37: Gelenkträger
38: Aussparung im Gelenkträger 37
39: Stellschraube

Claims

Fingerelement (1) umfassend zumindest ein erstes (7) und ein zweites Gelenk (6) dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse des ersten Gelenks (7) windschief zur Rotationsachse des zweiten Gelenks (6) angeordnet ist.
Fingerelement (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsebene des ersten Gelenks (7) senkrecht auf der die Rotationsebene des zweiten Gelenks (6) steht.
Fingerelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse des ersten Gelenks (7) und/oder die Rotationsachse des zweiten Gelenks (6) senkrecht auf der Geraden steht, welche durch die Hauptausbreitungsrichtung des Fingerelements (1) bestimmt ist.
Fingerelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung um das erste Gelenk (7) und/oder die Bewegung des Fingerelements um das zweite Gelenk (6) durch zumindest einen Aktor, wie einen Elektromotor, bewirkt werden kann.
Fingerelement (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aktor, wie ein Elektromotor, in dem Fingerelement (1) befindet.
Fingerelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung zumindest eines der Gelenke durch die Reibung in dem Gelenk gehindert wird.
Fingerelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fingerelement (1) ein Sperrmittel umfasst, welches die Bewegung des Fingerelements zumindest in einem Gelenk in zumindest einer Richtung sperrt.
Fingerelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrmittel einen Sperrhaken umfasst, welcher in ein Zahnrad eingreift.
Hand, umfassend ein Fingerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Bewegung eines Fingerelements, wobei ein erstes Fingerglied um eine erste Achse gegenüber einem zweiten Fingerglied geschwenkt wird und ein drittes Fingerglied um eine zweite Achse gegenüber dem zweiten Fingerglied geschwenkt wird und die erste Achse zur zweiten Achse windschief im Raum orientiert ist.