DE19854762C2 - Künstliche Hand - Google Patents
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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)
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)
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)
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 |
-
1998
- 1998-11-27 DE DE1998154762 patent/DE19854762C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (13)
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)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19854762A1 (de) | 2000-06-15 |
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DE309492C (de) |
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