DE3210373C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fingerähnliches Bauteil für eine künstliche Hand oder einen Servomanipulator, beste­ hend aus mindestens einem durch pneumatische oder hydrau­ lische Servokraft bewegbaren Griffteil.

In der Prothetik kommt dem Extremitätenersatz, und hier insbesondere dem Hand- beziehungsweise Unterarm­ ersatz, ganz besondere Bedeutung zu. Der mit einer derartigen Prothese Versorgte soll in seiner Tätigkeit nicht eingeschränkt und dadurch auch psychisch ent­ lastet werden. Ziel der bisherigen Entwicklung war es daher stets, Handprothesen mit Fremdantrieb, insbeson­ dere mit elektromechanischem Antrieb herzustellen, die bioelektrisch oder myoelektrisch steuerbar sind. Hier­ bei werden die Stellkräfte der Servomotoren im allge­ meinen über Seilzüge oder Stoßstangen, also mechanisch auf die beweglichen Glieder übertragen. Vereinzelt sind jedoch auch schon pneumatische oder hydraulische An­ triebe bekanntgeworden, die, zumindest teilweise, auf diese mechanischen Stellmittel verzichten können.

Ähnliche künstliche Gliedmaßen sind in Manipulatoren verwirklicht. Manipulatoren sind Vorrichtungen zur Handhabung glühender, staubempfindlicher oder radioak­ tiver Substanzen aus größerem Abstand oder hinter ent­ sprechenden Schutzwänden. Im Gegensatz zu Greifzangen erlauben Manipulatoren Bewegungen, die denen einer Hand oder einzelner Finger entsprechen. Einfachste Manipu­ latoren bestehen hierbei aus einem beweglichen Glied, das gegen eine feste Platte oder ähnliches bewegt wer­ den kann. Besser ausgebildete Manipulatoren bestehen aus zwei bewegbaren Gliedern, die greiferartig zusam­ mengeführt werden können. Die Bewegungen der finger­ ähnlichen Glieder sollen hierbei kontinuierlich fein dosiert steuerbar sein, um nicht nur fingerähnliche beziehungsweise finger -und daumenähnliche Bewegungen durchführen zu können, sondern auch um feinfühlig er­ greifen zu können.

Um dies zu erreichen sind Manipulatoren bekannt, bei denen versucht wurde, eine natürliche Greif­ hand nachzubilden. Die auslösenden Muskeln sind hier­ bei durch pneumatische oder hydraulische Zylinder er­ setzt, die Sehnen wiederum durch entsprechende Seil­ züge, die ihrerseits auf gelenkig bewegliche Einzel­ glieder einwirken. Durch eine äußerst aufwendige Elek­ tronik gelingt es tatsächlich, mittels derartiger Ma­ nipulatoren bestimmte Gegenstände zu ergreifen und auch festzuhalten. Manipulatoren dieser Art sind je­ doch technisch außerordentlich aufwendig, können trotz dieses hohen Aufwandes in vielen Fällen doch nicht eingesetzt werden und sind zudem sehr stör- und war­ tungsanfällig. Die letzteren Nachteile fallen insbe­ sondere dann äußerst stark ins Gewicht, wenn die Mani­ pulatoren zur Handhabung von radioaktiven Substanzen eingesetzt werden, deren Wartung und Reparatur daher nicht ohne weiteres möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein fingerähnliches Bau­ teil anzugeben, das zum Aufbau eines künstlichen Gliedes (einer künstlichen Hand) oder eines entsprechenden Servo­ manipulators dienen kann, das ohne großen Aufwand her­ stellbar, weitgehend störsicher und wartungsunempfind­ lich, wie auch in vielen Bedarfsfällen, gegebenenfalls durch Zusammenstellung mehrerer derartiger Glieder, ver­ wendbar ist. Erreicht wird dies in erfindungsgemäßer Wei­ se durch ein an beiden Enden verschlossenes elastisches Schlauchstück mit einem Pneumatik/Hydraulik-Anschluß, in dem einseitig ein zumindest abschnittsweise biegbares Band angeordnet und zumindest mit den beiden Enden des Schlauch­ stückes verbunden ist.

Wird in das Schlauchstück Druckluft oder unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit eingeleitet, wird sich das elastisch nachgiebige Schlauchtück dehnen, also im Durchmesser vergrößern, was jedoch durch entspre­ chende Einlagen in Grenzen gehalten werden kann. Gleichzeitig wird sich das Schlauchstück jedoch zu längen versuchen, was jedoch einseitig durch das einge­ legte biegbare Band (Seil, Kette etc.) verhindert wird. Dem Innendruck nachgebend wird sich daher nur die dem Band gegenüberliegende Mantellinie des Schlauchstückes sowie selbstverständlich auch hieran benachbarte Teile längen, wodurch das Schlauchstück insgesamt gekrümmt wird. Die Krümmung ist hierbei abhän­ gig vom Schlauchmaterial beziehungsweise von dessen Ela­ stizität und Dehnungsmöglichkeit. So ist es beispielswei­ se auch möglich, das Schlauchstück auf der dem biegbaren Band gegenüberliegenden Schlauchseite mit einer querlau­ fenden Wellung zu versehen, die zur gegenüberliegenden Schlauchseite ver­ läuft. Dadurch wird sich dieses Schlauchstück nur an der gewellten Seite krümmen, während die gegenüberlie­ gende Seite praktisch das oben angeführte flexible Band darstellt, das selbstverständlich auch noch zu­ sätzlich eingefügt sein kann. Auf jeden Fall wird sich jeweils eine, einem bestimmten Druck zugehörige Krüm­ mung des Schlauchstückes einstellen, die dann auch bei gleichbleibendem Druck beibehalten wird. Diese Einstel­ lung läßt sich äußerst feinfühlig erreichen, so daß die fingerähnlichen Bauteile nach der Erfindung auch geeignet sind, sehr feinfühlige Greifvorgänge durchzu­ führen. Darüber hinaus können die Fingerbewegungen einer Greifhand noch dadurch besser nachgeahmt werden, daß statt des über seine gesamte Länge biegbaren Ban­ des eine Gelenkanordnung in das Schlauchstück nur an den Gelenkstellen krümmen kann. Möglich ist es auch, eine umschlingende Bewegung dadurch zu erzwingen, daß das biegbare Band im Winkel zur Achse des Schlauchstückes angeordnet ist. Eine solche Anordnung kann insbesonde­ re für den "Daumen" eines derartigen Greifgliedes zweckmäßig sein.

Die Steuerung eines derartigen Greifgliedes kann auf an sich bekannte Weise durch entsprechende Pneumatik­ beziehungsweise Hydraulik-Steuerglieder, gegebenen­ falls zusammen mit einer Elektronik, durchgeführt wer­ den.

Um einen dauernden Druck in den Zuleitungen zu den ein­ zelnen Bauteilen, insbesondere wenn längere Halteopera­ tionen durchzuführen sind, zu vermeiden, können in den Pneumatik/Hydraulik-Anschlüssen auch Stellventile vor­ gesehen sein, die nach Durchführung der Greifbewegung, den im Schlauchstück befindlichen Druck auch ohne äuße­ re Einwirkung halten.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfin­ dungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein gestrecktes Schlauchstück mit eingefügtem biegbarem Band,

Fig. 2 das gleiche Schauchstück wie Fig. 1 in ge­ krümmter Lage und

Fig. 3 ein Schlauchstück mit einer Gelenkanordnung.

Ein Schlauchstück 1 aus geringfügig nachgiebig elasti­ schem Material ist beidseits mit Stopfen 2, 3 ver­ schlossen. In einem Stopfen 3 befindet sich ein Pneu­ matik/Hydraulik-Anschluß 4, über den Druckluft bezie­ hungsweise hydraulische Druckflüssigkeit in das Innere des Schlauchstückes 1 eingeleitet werden kann. Mit beiden Stopfen 2, 3 fest verbunden ist an die Innen­ wandung des Schlauchstückes 1 angelegt ein biegbares Band 5, beispielsweise aus Kunststoffgeflecht oder Metallgeflecht. Statt des biegbaren Bandes kann selbst­ verständlich auch ein Seil oder eine Gliederkette eingefügt sein. Wird Druckluft oder unter Druck ste­ hende Hydraulikflüssigkeit über den Anschluß 4 in das Innere des Schlauchstückes 1 eingeleitet, so versucht sich das Schlauchstück 1 zu dehnen, was jedoch einsei­ tig durch das eingefügte biegbare Band verhindert wird. Infolgedessen findet eine Längendehnung im we­ sentlichen auf der diesem biegbaren Band gegenüberlie­ genden Seite des Schlauchstückes 1 statt, so daß sich das Schlauchstück, wie dies Fig. 2 zeigt, krümmt. Die­ se Krümmung kann zum Greifen bei entsprechenden Greif­ gliedern ausgenutzt werden.

Eine weitere Möglichkeit zeigt Fig. 3. Hier ist statt des biegbaren Bandes 5 eine Gelenkanordnung 15 im Inne­ ren des Schlauchstückes 1 untergebracht, so daß sich dieses Schlauchstück lediglich an den Gelenkstellen 6, ähnlich Fingergliedern, krümmen kann.

Claims (10)

1. Fingerähnliches Bauteil für eine künstliche Hand oder einen Servomanipulator, bestehend aus mindestens einem durch pneumatische oder hydraulische Servorkraft bewegba­ ren Griffteil, gekennzeichnet durch ein an beiden Enden (Stopfen 2, 3) verschlossenes elastisches Schlauchstück (1) mit einem Pneumatik/Hydrau­ lik-Anschluß (4), in dem einseitig ein zumindest ab­ schnittsweise biegbares Band (5) angeordnet und zumindest mit den beiden Enden (Stopfen 2, 3) des Schlauchstückes (1) verbunden ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchstück (1) auf der dem biegsamen Band (5) gegenüberliegenden Schlauchseite mit einer querlaufenden Wellung versehen ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchstück (1) aus Elastomer-Material, insbe­ sondere auf Polyurethan-Basis besteht.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchstück (1) durch eine in das Schlauch­ material eingelegte, spiralig verlaufende Armierung verstärkt ist.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchstück (1) durch koaxial angeordnete, in das Schlauchmaterial eingelegte Armierungsringe ver­ stärkt ist.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das biegbare Band (5) eine Gliederkette ist.

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das biegbare Band (5) abschnittsweise durch über­ geschobene Röhrchen versteift ist.

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das biegbare Band (5) eine Gelenkanordnung ist.

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das biegbare Band (5) im Inneren des Schlauch­ stücks (1) im Winkel zu dessen Längachse angeordnet ist.

10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Pneumatik/Hydraulik-Anschluß (4) ein Stellventil vorgesehen ist.