DE19854762C2 - Künstliche Hand - Google Patents

Künstliche Hand

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Description

Die Erfindung betrifft eine künstliche Hand mit einem Daumen und wenigstens einem Finger gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.
Künstliche Hände solcher Art werden als Greifwerkzeuge für Roboter, Maschinen und Automaten oder als Prothesen für Personen verwendet, welche ihre Hand verloren haben.
Den künstlichen Händen ist dabei gemeinsam, daß man mit ihnen versucht, die menschliche Hand als höchst komplexes Greifwerk­ zeug zu kopieren, beziehungsweise die Funktionen und Mecha­ nismen der menschlichen Hand durch technische Mittel in das Gebiet der Technik zu übertragen. Hierbei ist man bislang auf eine Reihe von Schwierigkeiten gestoßen, Funktionen und Mechanik der menschlichen Hand nachzubilden. Die menschliche Hand selbst ermöglicht auf geringem Raum die Unterbringung von 27 Knochen, welche durch entsprechende Gelenke mittels Sehnen die Bewegung der einzelnen Finger in mehreren Ebenen ermöglichen, und zwar in einer dorsalpalmaren, einer queren und einer Ebene, welche der Längsachse der Finger entspricht. Der Daumen ist hierbei in zwei Achsen beweglich, in einer Achse, die schräg zur Handebene steht, und in einer anderen, die orthogonal zu der anderen Achse verläuft.
Bei der menschlichen Hand lassen sich so Bewegungsabläufe der Finger zueinander in einer Vielzahl von Winkeln erreichen, wobei es der menschlichen Hand gelingt, eine hohe Haltekraft zu erreichen.
Bei der Übertragung auf eine künstliche Hand ergaben sich bislang Schwierigkeiten. Einfach aufgebaute künstliche Hände, wie sie beispielsweise aus der DE 30 45 271 C1 bekannt sind, weisen zwei Finger an einer gemeinsamen Achse auf, wobei je­ der Finger mit zangenähnlichen Klemmbacken ausgestattet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht zwar eine sehr hohe Haltekraft, welche sogar der der menschlichen Hand überlegen ist, die komplexen Bewegungsabläufe der menschlichen Hand in den verschiedenen Ebenen lassen sich mit einer derartigen künst­ lichen Hand jedoch nicht nachahmen.
Bei anderen Lösungen, wie sie beispielsweise aus der US 5 080 682, der EP 0 158 659 B1 und der DE 22 45 503 B2 bekannt sind, wird der anatomische Aufbau der menschlichen Hand rela­ tiv genau kopiert. Hier weisen die Finger Glieder auf, die gelenkig miteinander verbunden sind. Beim Beugen/Strecken der Finger beziehungsweise der Fingerglieder sind diese über Bow­ denzüge oder über Zugbänder mit wenigstens einem Zahnstangen­ getriebe verbunden, welches sich mit einem Stellmotor im Ein­ griff befindet. Die Bowdenzüge beziehungsweise die Zugbänder ahmen hierbei die Sehnen der menschlichen Hand nach.
Problematisch hierbei ist insbesondere, daß die Motoren ent­ weder außerhalb der Hand angeordnet sein müssen, oder sich auf einer Grundplatte befinden, welche in etwa der Struktur der Mittelhandknochen der menschlichen Hand entspricht. Da­ durch gelingt es nicht, derartige Hände so kompakt zu gestal­ ten, daß sie die Größe einer menschlichen Hand erreichen. Daher eignen sich derartige Hände nur bedingt zur Verwendung als Prothese. Die Haltekraft derartiger künstlicher Hände wird zudem durch die Bowdenzüge beziehungsweise durch die Zugbänder begrenzt; da diese Teile bei einer hohen Abfolge von Bewegungen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, verschleißen sie relativ schnell und müssen ausgetauscht wer­ den.
In der US 3,509,583 ist eine künstliche Hand beschrieben, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bei dieser bekannten künstlichen Hand weist zumindest ein Finger vier Glieder auf, die jeweils aus einer Platte be­ stehen, welche an einem Ende mit einem Zahnstangenantrieb versehen sind. In diesen Zahnstangenantrieb greift ein Dreh­ werkritzel eines elektrischen Motors ein, wobei der elektri­ sche Motor auf einer ein weiteres Fingerglied bildenden Platte angeordnet ist.
Grundsätzlich ermöglicht diese bekannte künstliche Hand zwar den Aufbau kompakter Fingerglieder, welche der Größenordnung der Fingerglieder einer natürlichen menschlichen Hand recht nahe kommen, allerdings läßt sich dies nur mit vergleichsweise leistungsschwachen elektrischen Motoren realisieren, weil diese noch extra auf einer Grundplatte angeordnet werden müssen und somit klein ausgestaltet sind. Mit solchen leis­ tungsschwachen Motoren lassen sich aber keine großen Halte­ kräfte realisieren, denn die Motoren sind nicht in der Lage, größere Drehmomente zu übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine künstliche Hand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, deren Finger und deren Daumen der Anatomie der menschlichen Hand möglichst genau entsprechen, und welche in ihrer Größenab­ messung so kompakt ist, daß sie ebenfalls der menschlichen Hand möglichst genau entsprechen, und welche verschleißunan­ fällig ist und gleichwohl große Haltekräfte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer künstlichen Hand gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Erfindung sind wenigstens das proximale Fingerglied und das mediale Fingerglied durch den jeweiligen Motor gebil­ det. An der Stirnseite jedes Motors ist ein Winkelstück ange­ ordnet, welches eine als Achslager dienende Bohrung aufweist, in welcher die Drehachse für das Zahnrad des jeweiligen Ge­ triebes quer zum Motor gelagert ist.
Das proximale Fingerglied des Daumens ist bei der Erfindung durch zwei Motoren gebildet, wobei der eine Motor mit dem Getriebe des medialen Fingergliedes des Daumens im Eingriff steht, und wobei der andere Motor im Eingriff mit einem Getriebe eines als Gegenstück ausgebildeten Opponens steht.
Ein entscheidender Gesichtspunkt der Erfindung ist also darin zu sehen, daß die Motoren, welche sonst entweder außerhalb der künstlichen Hand oder in einer raumgreifenden Anordnung in der künstlichen Hand selbst integriert werden müssen, direkt in die Fingerglieder eingebaut sind. Dies bedeutet, daß die Fingerglieder durch die betreffenden Motoren selbst gebildet sind. Zusammen mit den Winkelstücken ergibt sich für die künstliche Hand dabei eine selbsttragende Konstruktion.
Mit der Erfindung läßt sich eine sehr kompakte Bauweise der künstlichen Hand erreichen, deren Finger der Anatomie einer menschlichen Hand weitgehend entsprechen, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Größenabmessung.
Da zur Bildung der Fingerglieder bei der Erfindung keine weiteren raumgreifenden Anordnungen erforderlich sind, weil die Fingerglieder durch die betreffenden Motoren selbst ge­ bildet sind, lassen sich die Motoren auch hinreichend leis­ tungsstark ausbilden, so dass es möglich ist, hinreichend große Haltekräfte zu erzielen.
Das jeweilige Getriebe ist in das den Motor aufweisenden Fingerglied integriert. Hierunter ist zu verstehen, daß ein Fingerglied, welches einen Motor zum Ansteuern des nachfol­ genden Gelenkes eines weiteren Fingergliedes aufweist, an seinem anderen Ende mit einem Getriebe versehen ist, welches sich wiederum mit einem Motor eines dahinter befindlichen Fingergliedes im Eingriff befindet. Diese Fingerglieder be­ stehen also aus einem Motor, vorzugsweise aus einem Getriebe­ motor, zum Ansteuern des nachfolgenden Gelenkes und aus einem Getriebe, vorzugsweise einem Gelenkgetriebe, welches das Ge­ lenk dieses Fingers darstellt.
Das Getriebe ist ein mit dem Fingerglied fest verbundenes Zahnrad, welches im Eingriff mit einem Schneckenrad des Motors des anderen Fingergliedes steht. Auch durch diese Maßnahme er­ gibt sich eine sehr kompakte, einfache und mechanisch stabile Bauweise, welche insgesamt den angestrebten kompakten Aufbau der einzelnen Fingerglieder ermöglicht und zudem unempfindlich gegen mechanische Beanspruchungen ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß an der Rückseite des das proximale Fingerglied des Fingers bildenden Motors ein als Winkelstück ausgebildetes Verbindungsteil angebracht ist. Durch diese Ausgestaltung läßt sich die Einfachheit und kompakte Bauweise der erfindungsgemä­ ßen künstlichen Hand erhöhen, weil die Fingerglieder nur noch aus dem Motor mit vorne und hinten angeflanschten Stücken, welche als Trägerplatte für das Getriebe des jeweils nachfol­ genden Gelenkes dienen, bestehen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Opponens mit einem weiteren Motor ver­ bunden ist, welcher eine Drehbewegung des mit dem Opponens verbundenen Daumens ermöglicht. Weiterhin ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, daß der Motor des Opponens mit der Grundplatte verbunden ist.
Eine andere praktische Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das distale Fingerglied des Fingers über eine Zahnradgetriebeanordnung in direktem Eingriff mit dem Schneckenrad des Motors des medialen Fingergliedes steht.
Desweiteren kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß das Winkelstück an der Stirnseite des Motors des medialen Fingergliedes quer zur Antriebsachse des Motors starr mit einem Zahnrad verbunden ist, durch welches die Drehachse geführt ist, auf der drehbar das Zahnrad des medialen Gelenks angeordnet ist, welches in direktem Eingriff mit dem Schneckenrad des Motors steht. Dabei ist das Zahnrad starr mit einem Verbindungsglied verbunden, in welchem wenigs­ tens drei Achsen von Kopplungszahnrädern gelagert sind, wobei die Kopplungszahnräder in Reihe mit dem Zahnrad verbunden sind, welches starr mit dem Winkelstück an der Stirnseite des Motors verbunden ist, wobei ein vorderes Kopplungszahnrad starr mit einem Verlängerungsteil verbunden ist, welches mit einer künstlichen Fingerkuppe versehen ist.
Diese Kopplungszahnradanordnung ermöglicht nicht nur ein Beugen/Strecken des distalen Fingergliedes ohne Zwischen­ schaltung einer weiteren Motor-/Getriebeeinheit. Sie stellt vielmehr insbesondere ein sicheres Feststellen des distalen Fingergliedes sicher.
Unter Umständen ist es nämlich denkbar, daß bei Druck gegen die Fingerkuppe des distalen Fingergliedes dieses so stark beansprucht wird, daß ein einfaches Zahnrad diesem Druck nicht standhalten könnte. Die Getriebeanordnung mit den Kopplungs­ zahnrädern stellt aber ein sicheres Festhalten des distalen Fingergliedes in der gewünschten Position sicher.
Die Erfindung ermöglicht es im übrigen, die künstliche Hand mit einem handlosen Armstumpf eines Menschen zu verbinden und sämtliche Motoren mit einer prozessorgesteuerten Schaltung zu verbinden, welche Bewegungen der Fingerglieder entsprechend sensorischen Impulsen bewirkt. So kann z. B. vorgesehen sein, daß die prozessorgesteuerte Schaltung mit einem Datenhand­ schuh, einer Tastatur, einem optischen Sensor, einer EEG- basierten Steuerung, mit einer Neurosensor- (ENG-) basierten Steuerung, mit einem Computer oder mit sonstigen Sensoren verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden an­ hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung, der Be­ schreibung und den Patentansprüchen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Zeigefinger der erfindungsgemäßen Hand von oben in vergrößertem Maßstab,
Fig. 2 den Zeigefinger aus Fig. 1 von der Seite,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Daumens der erfindungsgemäßen Hand von oben,
Fig. 4 den Daumen aus Fig. 3 von der Seite,
Fig. 5 eine Grundplatte der erfindungsgemäßen künstlichen Hand von oben, und
Fig. 6 die Grundplatte aus Fig. 5 von vorne.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Zeigefinger 20 einer in Fig. 6 nur angedeuteten erfindungsgemäßen künstlichen Hand 10 von oben dargestellt. Der Zeigefinger 20 weist - wie die mensch­ liche Hand - ein proximales Fingerglied 22, ein mediales Fin­ gerglied 24 und ein distales Fingerglied 26 auf. Hierbei ist das proximale Fingerglied 22 über ein mediales Gelenk 28 mit dem medialen Fingerglied 24, und das mediale Fingerglied 28 über ein distales Gelenk 30 mit dem distalen Fingerglied 22 verbunden. Das proximale Fingerglied 22 weist an seinem vor­ deren Ende 54 ein Winkelstück 34 auf, dessen einer Teilbe­ reich 14 so über dem medialen Gelenk 28 angeordnet ist, daß es mit einer Achse 16 schwenkbar mit einer Achsträgerplatte 18 der Grundplatte 70 verbunden werden kann. Diese Grundplat­ te 70 aus Fig. 5 und Fig. 6 ist dabei der Struktur der Mit­ telhandknochen der menschlichen Hand nachempfunden.
Proximales Fingerglied 22 und mediales Fingerglied 24 beste­ hen jeweils im wesentlichen aus einem Motor 50, nämlich einem Getriebemotor 50, mit Antriebsachse 66 und auf dieser fest angebrachtem Schneckenrad 52, wobei das Schneckenrad 52 des proximalen Fingergliedes 22 im Eingriff mit einem Zahnrad 42 des medialen Fingergliedes ist. Dieses Zahnrad 42 des media­ len Fingergliedes 24 stellt dabei das Getriebe 40, nämlich ein Gelenkgetriebe 40, des medialen Fingergliedes 24 dar. An der Stirnseite 54 des Motors 50 des proximalen Fingergliedes 22 und des medialen Fingergliedes 24 befindet sich jeweils ein Winkelstück 56, welches jeweils eine Bohrung 60 aufweist, welche als Achslager 58 für die Drehachse 62 des Zahnrades 42 dient. Das Zahnrad 42, welches sich in direktem Eingriff mit dem Schneckenrad 52 befindet, ist fest mit einem Winkelstück 34 verbunden, welches an der Rückseite 64 des Motors 50 des medialen Fingergliedes 24 beziehungsweise des distalen Fin­ gergliedes 26 angebracht ist.
An der Rückseite 64 des Motors 50 des proximalen Fingerglie­ des 22 ist ein Verbindungsteil 32 angebracht, welches mit ei­ ner nicht dargestellten Schubstange eines ebenfalls nicht dargestellten Stellmotors verbunden werden kann. Dieser Stellmotor kann beispielsweise an der Unterseite der Grund­ platte 70 angebracht sein und bewirkt ein Schwenken des Zei­ gefingers 22 um die Achse 16. Diese Schwenkbewegung ent­ spricht einer Bewegung des Zeigefingers 20 um die dorsalpalmare Achse, also ein Spreizen oder Abduzieren des Zeigefin­ gers 20.
Das distale Fingerglied 26 kann vom Aufbau her dem medialen Fingerglied 24 oder einem distalen Fingerglied 126 eines in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Daumens 120 entsprechen. In den Fig. 1 und 2 ist jedoch eine bevorzugte Ausführungsform des distalen Fingergliedes 26 dar­ gestellt. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Verbin­ dungsglied 36, welches an einem Ende fest mit einem Zahnrad 42 verbunden ist, welches sich im Eingriff mit dem Schnecken­ rad 32 des Motors 50 des medialen Fingergliedes 24 befindet. Das Zahnrad 42 ist über eine Achse 62 in der Bohrung 60 des Verbindungsgliedes 36 gelagert, wobei die Achse in der dem Verbindungsteil 36 gegenüberliegenden Seite durch ein weite­ res Zahnrad 92 geführt ist, welches fest mit dem Winkelstück 56 verbunden ist.
Das Zahnrad 92 ist Teil einer Getriebeanordnung 90, welche aus dem Zahnrad 92 und aus Kopplungszahnrädern 94, 96, 98 be­ steht, welche in Reihe geschaltet sind. Die Kopplungszahnrä­ der 94, 96, 98 weisen Achsen 44, 46, 48 auf, die im Verbindungsteil 36 gelagert sind. Das Kopplungszahnrad 98 ist dar­ über hinaus fest mit einem Verlängerungsteil 38 verbunden welches mit einer künstlichen Fingerkuppe 12 verbunden werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu betonen, daß sämtliche Fingerglieder mit einem Überzug versehen werden können, um beispielsweise das Aussehen einer menschlichen Hand nachzuah­ men.
Wird ein Motor 50 des medialen Fingergliedes 24 geschaltet, bewegt sich das Zahnrad 42 entsprechend der Drehrichtung des Schneckenrades 52 nach oben oder unten. Entsprechend der Be­ wegung der Kopplungszahnräder 94, 96, 98 kippt das Verlänge­ rungsteil 38 nach unten oder oben. Die Getriebeanordnung des distalen Fingergliedes 26 ist insofern vorteilhaft, als daß der relativ lange Hebel, der durch das Verbindungsglied 36 und das Verlängerungsteil 38 gebildet wird, durch diese Ge­ triebeanordnung 90 ausgeglichen wird. Wird mit der Fingerkup­ pe des Zeigefingers 20 ein Gegenstand gegriffen und festge­ halten, bleibt das distale Fingerglied 26 auch nach Abschal­ ten des Motors 50 des medialen Fingergliedes 24 fest und starr in seiner Stellung aufgrund der Schneckenradkopplung.
In den Fig. 3 und 4 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Daumens 120 dargestellt. Dieser Daumen 120 entspricht Weitge­ hend dem Zeigefinger 20; auch der Daumen 120 weist ein proxi­ males Fingerglied 122, ein mediales Fingerglied 124 und ein distales Fingerglied 126 auf. Das mediale Gelenk 128 ent­ spricht auch hier dem medialen Gelenk 28 des Zeigefingers 20.
Das distale Gelenk 130 des Daumens 120 entspricht hierbei dem medialen Gelenk 128. Ein derartige Getriebeanordnung mit Schneckenrad 152, Zahnrad 142, Winkelstück 156 und mit dem Zahnrad 142 fest verbundenen Verlängerungsteil 138 läßt sich auch für das distale Fingerglied 26 des Zeigefingers 20 ver­ wenden.
Das proximale Fingerglied 122 weist, ebenso wie das proximale Fingergelenk 22 des Zeigefingers 20, einen Motor 150 mit An­ triebsachse 166, an der Stirnseite 154 angebrachtem Winkel­ stück 156, und darin in einer als Achslager dienenden Bohrung 160 gelagerten Welle 162 eines Zahnrades 142 auf.
Das proximale Fingerglied 122 des Daumens 120 unterscheidet sich aber insofern von dem proximalen Fingerglied 22 des Zeigefingers 20, als daß an dem Motor 150 ein zweiter Motor 180 angebracht ist, dessen Antriebsachse 166 mit Schneckenrad 152 dem Motor 150 entspricht, dessen Antriebsachse 166 aber zur Antriebsachse 166 des Motors 150 um 180° verdreht ist, das heißt, nach hinten weist. Das Schneckenrad 152 des Motors 180 steht im Eingriff mit einem um eine Flexionsachse 192 drehbaren Zahnrad 142 eines nur angedeuteten Opponens 200, welcher durch, entsprechende Winkelstücke an der Unterseite der Grundplatte 70 beweglich angebracht sein kann. Dieser Op­ ponens 200 dient dazu, das Daumensattelgelenkt zu imitieren, um so um eine Opponensachse 194 schräg zur Handebene ein Op­ ponieren beziehungsweise Reponieren des Daumens 120 zu ermög­ lichen. Die Flexion des Daumens 120 um die Flexionsachse 192 ist in Fig. 6 mit dem Doppelpfeil B, das Opponie­ ren/Reponieren um die Opponensachse 194 ist in Fig. 6 mit dem Pfeil A angedeutet.
In den Fig. 5 und 6 ist schematisch eine Grundplatte 70 der erfindungsgemäßen künstlichen Hand 10 dargestellt. In Fig. 6 ist die künstliche Hand 10 schematisch von vorn dargestellt, wobei hier die Lagerung der Achse 16 in der Achsträgerplatte 18 der Grundplatte 70 gezeigt ist. An der Unterseite der Grundplatte 70 befindet sich ein Winkelstück 72, an welchem ein nicht dargestellter Stellmotor angebracht werden kann, welcher über eine entsprechende Getriebeanordnung im Eingriff mit dem Opponens 200 des Daumens 120 steht. In Fig. 6 sind darüber hinaus neben dem Zeigefinger 20 und dem Daumen 120 Mittelfinger 74, Ringfinger 76 und kleiner Finger 78 darge­ stellt. Diese Finger 74, 76, 78 können in ihrem Aufbau dem Zeigefinger 20 entsprechen, wobei das distale Fingerglied dieser Finger 74, 76, 78 auch wie das distale Fingerglied 126 des Daumens 120 aufgebaut sein kann.

Claims (6)

1. Künstliche Hand (10) mit einem Daumen (120) und wenigs­ tens einem Finger (20), wobei der Finger (20) und der Daumen (120) an einer Grundplatte (70) beweglich befestigt sind, und wobei zumindest der Finger (20) jeweils ein distales Finger­ glied (26; 126), ein mediales Fingerglied (24; 124) und ein proximales Fingerglied (22; 122) aufweist, wobei das distale Fingerglied (26; 126) über ein distales Gelenk (30; 130) mit dem medialen Fingerglied (24; 124), und das mediale Finger­ glied (24; 124) über ein mediales Gelenk (28; 128) mit dem proximalen Fingerglied (22; 122) kippbeweglich verbunden ist, wobei die Gelenke (30, 28; 130, 128) jeweils durch ein Ge­ triebe (40; 140) gebildet sind, welches durch ein Schneckenrad (52; 152) je eines Motors (50; 150) und ein mit dem Schneckenrad (52; 152) im Eingriff stehendes Zahnrad (42; 142) des benachbarten Fingergliedes gebildet ist, wobei die Fingerglieder (22, 24, 26; 122, 124, 126) jeweils über we­ nigstens einen elektrischen Motor (50; 150) und durch das zu­ geordnete Getriebe (40; 140) bewegbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens das proximale Fingerglied (22; 122) und das mediale Fingerglied (24; 124) durch den jeweiligen Motor (50; 150) gebildet sind, und daß an der Stirnseite (54; 154) jedes Motors (50; 150) ein Winkelstück (56; 156) ange­ ordnet ist, welches eine als Achslager (58; 158) dienende Bohrung (60; 160) aufweist, in welcher die Drehachse (62; 162) für das Zahnrad (42; 142) des jeweiligen Getriebes quer zum Motor (50; 150) gelagert ist, und daß das proximale Fin­ gerglied (122) des Daumens (120) durch zwei Motoren (150, 180) gebildet ist, wobei der eine Motor (150) mit dem Getrie­ be (140) des medialen Fingergliedes (124) des Daumens im Ein­ griff steht, und wobei der andere Motor (180) im Eingriff mit einem Getriebe (190) eines als Gegenstück ausgebildeten Oppo­ nens (200) steht.
2. Künstliche Hand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite (64) des das proximale Fingerglied (22) des Fingers (20) bildenden Motors (50) ein als Winkelstück (34) ausgebildetes Verbindungsteil (32) angebracht ist.
3. Künstliche Hand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Opponens (200) mit einem weiteren Motor verbunden ist, welcher eine Drehbewegung des mit dem Opponens (200) verbundenen Daumens (120) ermöglicht.
4. Künstliche Hand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (180) des Opponens (200) mit der Grundplatte (70) verbunden ist.
5. Künstliche Hand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das distale Fingerglied (26) des Fingers (20) über eine Zahnradgetriebeanordnung (90) in di­ rektem Eingriff mit dem Schneckenrad (52) des Motors (50) des medialen Fingergliedes (24) steht.
6. Künstliche Hand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelstück (56) an der Stirnseite (54) des Motors (50) des medialen Fingergliedes (24) quer zur Antriebsachse (66) des Motors (50) starr mit einem Zahnrad (92) verbunden ist, durch welches die Drehachse (62) geführt ist, auf der drehbar das Zahnrad des medialen Gelenks (42) angeordnet ist, welches im direkten Eingriff mit dem Schneckenrad (52) des Motors (50) steht, wobei das Zahnrad (42) starr mit einem Verbindungsglied (36) verbunden ist, in welchem wenigstens drei Achsen (44, 46, 48) von Kopplungszahnrädern (94, 96, 98) gelagert sind, wobei die Kopplungszahnräder (94, 96, 98) in Reihe mit dem Zahnrad (92) verbunden sind, welches starr mit dem Winkelstück (56) an der Stirnseite (58) des Motors (50) verbunden ist, wobei ein vorderes Kopplungszahnrad (98) starr mit einem Verlängerungsteil (38) verbunden ist, welches mit einer künstlichen Fingerkuppe (12) versehen ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010051798A1 (de) 2008-11-08 2010-05-14 Stefan Schulz Fingerelement
DE102017005762A1 (de) 2017-06-20 2018-12-20 Stefan Schulz Fingerelement

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10302432B4 (de) * 2003-01-17 2005-01-05 Eska Implants Gmbh & Co. Fingerprothese
GB0524284D0 (en) * 2005-11-29 2006-01-04 Touch Emas Ltd Prosthesis
DE102005061266A1 (de) 2005-12-20 2007-08-16 Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg Handprothese sowie Kraftübertragungseinrichtung
DE102005061313A1 (de) 2005-12-20 2007-08-16 Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg Handprothese
DE102005061312A1 (de) * 2005-12-20 2007-08-16 Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg Handprothese
DE102007005858A1 (de) * 2007-02-01 2008-08-14 Otto Bock Healthcare Products Gmbh Prothesenfinger
CN101653941B (zh) * 2009-09-11 2011-01-05 清华大学 变抓力的滑块式直接欠驱动仿生手装置
PL221882B1 (pl) * 2010-01-14 2016-06-30 Michał Wasielewski Modułowa proteza ręki człowieka z modularnymi, mechanicznie niezależnymi modułami palców
GB201114264D0 (en) 2011-08-18 2011-10-05 Touch Emas Ltd Improvements in or relating to prosthetics and orthotics
GB201302025D0 (en) 2013-02-05 2013-03-20 Touch Emas Ltd Improvements in or relating to prosthetics
CN103846922B (zh) * 2013-11-27 2016-02-24 清华大学 齿条止回自适应欠驱动机器人手指装置
US9579218B2 (en) 2014-02-04 2017-02-28 Rehabilitation Institute Of Chicago Modular and lightweight myoelectric prosthesis components and related methods
CN103786161B (zh) * 2014-02-10 2015-09-09 上海交通大学 具有形状自适应的欠驱动机械手指
GB201403265D0 (en) 2014-02-25 2014-04-09 Touch Emas Ltd Prosthetic digit for use with touchscreen devices
GB201408253D0 (en) 2014-05-09 2014-06-25 Touch Emas Ltd Systems and methods for controlling a prosthetic hand
CN104015193B (zh) * 2014-06-03 2016-05-18 清华大学 抓取锁定自适应机器人手指装置
GB201417541D0 (en) 2014-10-03 2014-11-19 Touch Bionics Ltd Wrist device for a prosthetic limb
US10369024B2 (en) 2016-09-02 2019-08-06 Touch Bionics Limited Systems and methods for prosthetic wrist rotation
US11185426B2 (en) 2016-09-02 2021-11-30 Touch Bionics Limited Systems and methods for prosthetic wrist rotation
JP7126817B2 (ja) * 2017-11-15 2022-08-29 Thk株式会社 把持システムおよび把持方法
US10973660B2 (en) 2017-12-15 2021-04-13 Touch Bionics Limited Powered prosthetic thumb
CN108481354A (zh) * 2018-05-29 2018-09-04 宋为 盘齿切换多模式融合自适应机器人手指装置
US11931270B2 (en) 2019-11-15 2024-03-19 Touch Bionics Limited Prosthetic digit actuator

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE309367C (de) *
US2553827A (en) * 1948-10-27 1951-05-22 Northrop Aircraft Inc Artificial hand with articulated fingers and passively positioned thumb
US3509583A (en) * 1965-09-09 1970-05-05 Bendix Corp Electro-mechanical hand having tactile sensing means
DE1566311A1 (de) * 1967-08-18 1970-11-26 Tsnii Protezirovanija I Protez Kuenstliche Hand fuer Prothesen mit bioelektrischer Steuerung
DE2143850A1 (de) * 1970-09-04 1972-04-13 Zentralnij nautschno-issledowatelskij institut protesirowanija i protesostrojenija, Moskau Künstliche Hand für Armprothesen
DE2245503B2 (de) * 1970-07-31 1980-01-03 James Francis Mount Vernon N.Y. Mullen (V.St.A.) Künstliche Hand
US4246661A (en) * 1979-03-15 1981-01-27 The Boeing Company Digitally-controlled artificial hand
US4623354A (en) * 1984-10-22 1986-11-18 Northwestern University Myoelectrically controlled artificial hand
EP0158659B1 (de) * 1983-10-05 1988-09-07 MONESTIER, Jacques Auf totalhandprothesen verwendete fortbildungen
DE3045271C1 (de) * 1979-05-21 1989-10-19 Bock Orthopaed Ind Kuenstliche Hand
US4955918A (en) * 1989-05-30 1990-09-11 University Of Southern California Artificial dexterous hand
US5080682A (en) * 1990-07-05 1992-01-14 Schectman Leonard A Artificial robotic hand
EP0748194B1 (de) * 1994-03-12 1998-07-15 Royal Infirmary Of Edinburgh Nhs Trust Handprothese

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE309367C (de) *
US2553827A (en) * 1948-10-27 1951-05-22 Northrop Aircraft Inc Artificial hand with articulated fingers and passively positioned thumb
US3509583A (en) * 1965-09-09 1970-05-05 Bendix Corp Electro-mechanical hand having tactile sensing means
DE1566311A1 (de) * 1967-08-18 1970-11-26 Tsnii Protezirovanija I Protez Kuenstliche Hand fuer Prothesen mit bioelektrischer Steuerung
DE2245503B2 (de) * 1970-07-31 1980-01-03 James Francis Mount Vernon N.Y. Mullen (V.St.A.) Künstliche Hand
DE2143850A1 (de) * 1970-09-04 1972-04-13 Zentralnij nautschno-issledowatelskij institut protesirowanija i protesostrojenija, Moskau Künstliche Hand für Armprothesen
US4246661A (en) * 1979-03-15 1981-01-27 The Boeing Company Digitally-controlled artificial hand
DE3045271C1 (de) * 1979-05-21 1989-10-19 Bock Orthopaed Ind Kuenstliche Hand
EP0158659B1 (de) * 1983-10-05 1988-09-07 MONESTIER, Jacques Auf totalhandprothesen verwendete fortbildungen
US4623354A (en) * 1984-10-22 1986-11-18 Northwestern University Myoelectrically controlled artificial hand
US4955918A (en) * 1989-05-30 1990-09-11 University Of Southern California Artificial dexterous hand
US5080682A (en) * 1990-07-05 1992-01-14 Schectman Leonard A Artificial robotic hand
EP0748194B1 (de) * 1994-03-12 1998-07-15 Royal Infirmary Of Edinburgh Nhs Trust Handprothese

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010051798A1 (de) 2008-11-08 2010-05-14 Stefan Schulz Fingerelement
DE102008056520A1 (de) 2008-11-08 2010-06-02 Schulz, Stefan Fingerelement
DE102008056520B4 (de) * 2008-11-08 2017-10-19 Stefan Schulz Fingerelement
DE102017005762A1 (de) 2017-06-20 2018-12-20 Stefan Schulz Fingerelement

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Publication number Publication date
DE19854762A1 (de) 2000-06-15

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DE309492C (de)

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