IT201800005213A1

IT201800005213A1 - Mano protesica sottoattuata

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Publication number: IT201800005213A1
Application number: IT102018000005213A
Authority: IT
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-11-09
Also published as: US11278432B2; WO2019215577A1; EP3790513A1; US20210128323A1

Description

DESCRIZIONE

MANO PROTESICA SOTTOATTUATA

La presente invenzione ha per oggetto una mano protesica sottoattuata del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In particolare, l’oggetto della presente invenzione è una mano robotica e, in particolare, una mano protesica o mioelettrica avente un numero di attuatori inferiore a quello dei gradi di libertà e capace di riprodurre i movimenti di una mano umana.

Le mani protesiche sono utilizzate per la sostituzione di un segmento corporeo al fine di ripristinare l’integrità corporea con particolare attenzione verso l’aspetto estetico.

Queste mani sono costituite da un corpo di ancoraggio all’arto o braccio protesico, un corpo ad esso articolato tramite un polso ruotabile rispetto al corpo di ancoraggio, e da una o più dita incernierate al corpo principale. Ciascun dito è composto da una serie di falangi reciprocamente incernierate.

Le mani protesiche possono prevedere un attuatore elettrico per la movimentazione di ognuno dei gradi di libertà della mano e un’unità di controllo degli attuatori.

Tale tipologia di mano protesica risulta estremamente complessa e ingombrante e pertanto sono state ideate mani sottoattuate caratterizzate da un numero di attuatori inferiore ai gradi di libertà della mano.

Esempi di mani protesiche sottoattuate sono WO2017077429 e WO2017199127.

La tecnica nota descritta comprende alcuni importanti inconvenienti.

Un primo inconveniente è rappresentato dagli ingombri sia delle dita sia delle mani protesiche tutt’oggi molto rilevanti. Si sottolinea come questo inconveniente è evidente nelle dita dove la cinematica di attuazione a oggi utilizzata è complessa e ingombrante.

Tale inconveniente è rilevante nelle mani protesiche dove le elevate dimensioni e peso compromettono l’utilizzabilità.

Un altro inconveniente delle note mani protesiche risiede nell’innaturalezza dei movimenti e quindi nella pressoché impossibilità di eseguire una presa naturale degli oggetti indipendentemente dalla forma e dalle dimensioni dell’oggetto. Tale aspetto risulta molto evidente nel caso di oggetti di piccole dimensioni dei quali è pressoché impossibile eseguire una presa precisa e sicura.

Un non secondario inconveniente è rappresentato dal fatto che le mani protesiche a oggi note presentano un’interfaccia uomo-macchina di non immediato apprendimento.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare una mano protesica sottoattuata in grado di ovviare sostanzialmente ad almeno parte degli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione ottenere una mano protesica sottoattuata di ridotte dimensioni, peso e quindi facilmente applicabile e utilizzabile come protesi.

Un altro importante scopo dell'invenzione è realizzare una mano protesica sottoattuata avente movimenti e prese naturali soprattutto di oggetti di piccole dimensioni.

Un ulteriore scopo è avere una mano protesica sottoattuata di semplice interfaccia uomo-macchina.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da una mano protesica sottoattuata come rivendicato nell’annessa rivendicazione 1. Esempi di realizzazione preferita sono descritti nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di esecuzioni preferite dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra, in scala, una mano protesica sottoattuata secondo l'invenzione;

la Fig.2 illustra, in scala, la mano di Fig. 1 in una diversa presa;

la Fig.3 riporta, in scala, una sezione di Fig.1;

la Fig.4 è, in scala, una sezione di Fig.2;

la Fig.5 riporta, in scala, una seconda sezione di Fig.1;

la Fig.6 è, in scala, una seconda sezione di Fig.2;

la Fig. 7 illustra, in scala, un assieme della mano protesica sottoattuata nella sola parte di corpo centrale;

la Fig. 8a presenta, in scala, un dito protesico della ano protesica secondo l'invenzione;

la Fig.8b espone, in scala, una sezione di Fig.8a;

la Fig.9a mostra, in scala, il componente di Fig.8a in una diversa posa; la Fig.9b espone, in scala, una sezione di Fig.9a;

la Fig.10a propone, in scala, il componente di Fig.8a in un’ulteriore posa; la Fig.10b è, in scala, una sezione di Fig.10a;

la Fig. 11a evidenzia, in scala, un particolare della una mano protesica sottoattuata secondo l'invenzione;

la Fig.11b mostra, in scala, la mano di Fig.11a in una diversa posizione; la Fig.12a presenta, in scala, un componente secondo l'invenzione;

la Fig.12b propone, in scala, il componente di Fig.12a in un’altra posa; e la Fig.12c è, in scala, una sezione del componente di Figg.12a e 12b.

Nel presente documento, le misure, i valori, le forme e i riferimenti geometrici (come perpendicolarità e parallelismo), quando associati a parole come "circa" o altri simili termini quali "pressoché" o "sostanzialmente", sono da intendersi come a meno di errori di misura o imprecisioni dovute a errori di produzione e/o fabbricazione e, soprattutto, a meno di una lieve divergenza dal valore, dalla misura, dalla forma o riferimento geometrico cui è associato. Ad esempio, tali termini, se associati a un valore, indicano preferibilmente una divergenza non superiore al 10% del valore stesso.

Inoltre, quando usati, termini come “primo”, “secondo”, “superiore”, “inferiore”, “principale” e “secondario” non identificano necessariamente un ordine, una priorità di relazione o posizione relativa, ma possono essere semplicemente utilizzati per più chiaramente distinguere tra loro differenti componenti.

Le misurazioni e i dati riportati nel presente testo sono da considerarsi, salvo diversamente indicato, come effettuati in Atmosfera Standard Internazionale ICAO (ISO 2534).

Salvo diversamente specificato, come risulta dalle seguenti discussioni, si considera che termini come "trattamento", "informatica", "determinazione", "calcolo", o simili, si riferiscono all'azione e/o processi di un computer o simile dispositivo di calcolo elettronico che manipola e/o trasforma dati rappresentati come fisici, quali grandezze elettroniche di registri di un sistema informatico e/o memorie in, altri dati similmente rappresentati come quantità fisiche all'interno di sistemi informatici, registri o altri dispositivi di memorizzazione, trasmissione o di visualizzazione di informazioni.

Con riferimento alle Figure, la mano protesica sottoattuata secondo l'invenzione è globalmente indicata con il numero 1.

Essa comprende un corpo base 2; e almeno un dito e in dettaglio più dita incernierate al corpo base 2.

Il corpo base 2 è atto a essere vincolato a un elemento esterno quale un braccio robotico o un arto umano.

Il corpo base 2 definisce una superficie prevalente di estensione.

Il corpo base 2 identifica il palmo della mano protesica sottoattuata 1.

In dettaglio la mano protesica sottoattuata 1 comprende almeno un dito protesico 3 incernierato al corpo base 2 e per la precisione almeno una coppia di dita protesiche 3 ciascuna delle quali, opportunamente singolarmente, incernierata al corpo base 2. Preferibilmente essa comprende due coppie di dita protesiche 3. Più preferibilmente la mano protesica comprende una prima coppia di dita identificante indice e dito medio e una seconda coppia identificante anulare e mignolo.

Ciascuna coppia comprendente un primo dito protesico 3 (per esempio l’indice o l’anulare) e un secondo dito protesico 3 (per esempio il medio o il mignolo).

In aggiunta a dette dita protesiche 3 la mano protesica sottoattuata 1 può comprendere un dito supplementare 3a (Figg.12a-12c)

Il dito supplementare 3a è atto a lavorare in opposizione all’una o più dita protesiche 3 per generare la presa degli oggetti.

Il dito supplementare 3a è identificabile nel pollice.

Ciascun dito protesico 3 e/o 3a (ossia ogni dito protesico 3 e/o dito supplementare 3a), come illustrato nelle Figg. 8a-10b, comprende una falange prossimale 31 al corpo base 2 e una falange distale 32 dal corpo base.

La falange prossimale 31 è incernierata al corpo base 2 definendo un primo asse di rotazione 31a. Per la precisione ogni dito protesico 3 e/o 3a può comprende un attacco 33 atto a vincolare il dito protesico 3 e in particolare la falange prossimale 31 a un corpo esterno; e la falange prossimale 31 è incernierata all’attacco 33 e quindi al corpo base 2.

Il primo asse 31a può essere sostanzialmente parallelo alla superficie prevalente di estensione del corpo base 2.

L’attacco 33 è atto a essere vincolato al corpo base 2.

La falange distale 32 è incernierata alla falange prossimale 31 da parte opposta al corpo base 2 definendo un secondo asse di rotazione 32a.

Opportunamente il primo asse di rotazione 31a è sostanzialmente parallelo alla superficie prevalente di estensione del corpo base 2.

Preferibilmente gli assi 31a e 32a di un dito protesico 3 e/o 3a sono sostanzialmente paralleli tra loro.

Opzionalmente un dito protesico 3 e/o 3a può comprendere una falange intermedia incernierata tra falange prossimale 31 e distale 32.

Preferibilmente la falange distale 32 e la falange prossimale 31 del dito supplementare 3a sono solidali tra loro e quindi il dito supplementare 3a è privo di secondo asse 32a.

Il dito supplementare 3a può comprendere un meccanismo di accostamento 38 definente un asse di accostamento 38a intorno al quale il dito supplementare 3a ruota accostandosi o divaricandosi dal corpo base 2.

Il meccanismo di accostamento 38 è atto a bloccare la rotazione del dito supplementare 3a intorno all’asse di accostamento 38a rispetto al corpo base 2 e/o all’attacco 33.

Opzionalmente tutte le dita 3 e 3a comprendono un meccanismo di accostamento Il meccanismo di accostamento 38 definisce, rispetto all’asse di accostamento 38a, almeno una posizione di blocco angolare e in dettaglio una prima posizione (Fig. 12a) di blocco rotazionale del dito supplementare 3a rispetto al corpo base 2 e una seconda posizione di blocco rotazionale (Fig. 12b) del dito supplementare 3a rispetto al corpo base 2. La variazione angolare tra prima e seconda posizione di blocco angolare, calcolata rispetto a un piano parallelo al piano del corpo base 2 e a un piano passante per il dito supplementare 3a e perpendicolare all’asse 31a del dito supplementare 3a rispetto al corpo 2, può essere sostanzialmente compresa tra 45° e 75° e in dettaglio sostanzialmente pari a 60°.

Preferibilmente il meccanismo di accostamento 38 definisce un’intermedia posizione di blocco rotazionale interposta opportunamente ed equidistante dalla prima e della seconda posizione di blocco rotazionale.

Il meccanismo di accostamento 38 (Fig. 12c) comprende un vano 381 per ciascuna posizione di blocco rotazionale ricavato nel corpo base 2 e/o nell’attacco 33; un fermo 382 associato al dito supplementare 3a e atto a inserirsi in un vano 381 definendo una posizione di blocco rotazionale.

Il meccanismo di accostamento 38 può comprendere mezzi di ritorno 383 del dito 3a atti a spingere, opportunamente lungo l’asse 38a, e mantenere il fermo 382 in un vano 381 opportunamente elastici.

Il meccanismo di accostamento 38 può comprende un componente elastico atto a comandare l’inserimento del fermo 382 nei vani 381 e quindi a lavorare in opposizione a un’uscita del fermo da un vano 381.

L’uno o più vani 381 sono ricavati sul corpo base 2 e/o sull’attacco 33.

Durante una rotazione del dito supplementare 3a il fermo fuoriesce da un vano comprimendo il componente elastico. Quando il fermo si affaccia a un vano il componente elastico spinge il fermo nel vano e quindi blocca la rotazione del dito supplementare 3a realizzando così la ciascuna posizione di blocco rotazionale. Infine il meccanismo di blocco può comprendere uno o più elementi di arresto atti a limitare la rotazione del dito supplementare 3a tra prima e seconda posizione di blocco rotazionale.

In alcuni casi almeno un dito protesico 3 e in dettaglio tutti i diti 3 sono incernierati al corpo base definendo, oltre al primo asse di rotazione 31a, un supplementare primo asse di rotazione 31b (Figg. 11a e 11b). Detto supplementare primo asse di rotazione 31b è sostanzialmente perpendicolare alla superficie prevalente di estensione del corpo base 2.

Il supplementare primo asse di rotazione 31b è frapposto tra corpo base 2 e primo asse di rotazione 31a.

Un attacco 33 può comprendere una cerniera 331 definente detto supplementare primo asse di rotazione 31b.

La rotazione intorno al supplementare primo asse di rotazione è passiva (ossia non comandata da un motore\attuatore) e quindi comandabile solo da agenti esterni alla mano 1. Pertanto la cerniera 331 comprende uno o più elementi a deformazione elastica atti a deformarsi elasticamente in opposizione a una rotazione del dito protesico 3 intorno al supplementare primo asse di rotazione. In dettaglio la cerniera 331 comprende un primo elemento a deformazione elastica e un secondo elemento a deformazione elastica ciascuno dei quali atto a deformarsi elasticamente in opposizione a una rotazione del dito protesico 3 intorno al supplementare primo asse di rotazione in un verso di rotazione.

Preferibilmente il range di rotazione intorno al supplementare primo asse di rotazione 31b è sostanzialmente compreso tra 5° e 20°.

La mano protesica sottoattuata 1 comprende almeno un attuatore 4 atto a comandare una rotazione di uno o più dita 3 e/o 3a. In dettaglio la mano protesica sottoattuata 1 è monoattuata e comprende un solo attuatore 4.

L’attuatore 4 è atto a comandare la rotazione delle falangi 31 e 32 e per la precisione della falange prossimale 31 rispetto al corpo base 2 intorno al primo asse di rotazione 31a e della falange distale 32 rispetto alla falange prossimale 31 intorno al secondo asse di rotazione 32a.

L’attuatore 4 è a monte rispetto alle dita 3 e/o 3a lungo la catena cinematica della mano protesica sottoattuata 1. In dettaglio esso è vincolabile al corpo base 2.

L’attuatore 4 è preferibilmente elettrico.

La mano protesica sottoattuata 1 comprende almeno un cavo di comando attraverso cui l’attuatore 4 movimenta delle dita 3 e/o 3a in un primo verso.

In dettaglio la mano protesica sottoattuata 1 comprende un primo cavo di comando 5a atto a essere movimentato dall’attuatore 4; almeno un secondo cavo di comando 5b; e almeno un blocco di trasmissione 6 atto a permettere al primo cavo di comando 5a di comandare il secondo cavo di comando 5b. Preferibilmente essa comprende due coppie di dita protesiche 3, un unico primo cavo 5a, due secondi cavi 5b e due blocchi 6 attraverso cui il primo cavo di comando 5a e quindi l’attuatore 4 comandano, opportunamente in contemporanea, entrambi i secondi cavi 5b (Fig.7).

I cavi di comando 5a e/o 5b possono essere in fibra polietilenica.

Il primo cavo di comando 5a definisce una prima estremità di comando solidale al corpo base e opportunamente una seconda estremità di comando solidale all’attuatore 4. Nel caso di mano protesica 1 comprendente il dito supplementare 3a il primo cavo 5a è atto a comandare detto dito supplementare 3a e la prima estremità di comando del primo cavo di comando 5a è solidale al dito supplementare 3a e in dettaglio alla falange distale 32 del dito supplementare 3a. Il secondo cavo di comando 5b presenta una prima estremità di comando vincolata a un primo dito protesico 3 di una coppia di dita protesiche 3 e una seconda estremità di comando vincolata al secondo dito protesico 3 di tale coppia di dita protesiche 3. Preferibilmente esso presenta la prima estremità di comando associata alla falange distale 32 del primo dito protesico 3 e la seconda estremità di comando associata alla falange distale 32 del secondo dito protesico 3.

Il blocco di trasmissione 6 (vedere Fig. 5) comprende almeno una guida 61 solidale al corpo base 2; un elemento mobile 62 scorrevole lungo la guida 61; mezzi elastici 63 atti a opporsi a uno scorrimento dell’elemento mobile 62 lungo la guida 61; una prima puleggia 64 di scorrimento del primo cavo di comando 5a incernierata all’elemento mobile 62; e una seconda puleggia 65 di scorrimento del secondo cavo di comando 5b incernierata all’elemento mobile 62 così che l’attuatore 4, quando movimenta il primo cavo di comando 5a, determina una traslazione dell’elemento mobile 62 lungo la guida 61.

Preferibilmente il blocco di trasmissione 6 comprende due guide 61 parallele tra loro e l’elemento mobile 62 è scorrevole lungo le guide 61.

Le guide 61 dei due blocchi 6 sono sostanzialmente parallele tra loro.

La traslazione dell’elemento mobile 62, essendo le pulegge 64 e 65 a esso incernierate, causa uno spostamento del secondo cavo di comando 5b movimentando così le dita protesiche 3. In dettaglio, la traslazione dell’elemento mobile 62 si traduce in una rotazione, opportunamente equiversa, delle falangi 31 e 32 intorno agli assi 31a e 32a in un primo verso. Si evidenzia come in contemporanea possa avvenire una rotazione rispetto al corpo base 2 del dito supplementare 3a in un primo verso generando la presa.

In questo documento il “primo verso” identifica una rotazione comandata dall’attuatore 4 mentre il “secondo verso” identifica una rotazione opposta a quella del primo verso.

La traslazione dell’elemento mobile 62 è eseguita in opposizione ai mezzi elastici 63 che alla disattivazione dell’attuatore 4 (ossia quando non esercita coppia/forza al primo cavo 5a) comandano il ritorno in posizione iniziale dell’elemento mobile 62. In dettaglio, l’azione dei mezzi 63 facilita alle dita protesiche 3 una rotazione, opportunamente equiversa, delle falangi 31 e 32 in un secondo verso opposto al primo e riportante le dita protesiche 3 in posizione iniziale. In contemporanea il ritorno in posizione iniziale dell’elemento mobile 62 provoca una rotazione del dito supplementare 3a in un secondo verso opposto al primo.

La guida 61 è lineare e definisce un asse di scorrimento 61a per l’elemento mobile 62. Le due guide 61 hanno assi di scorrimento 6a sostanzialmente paralleli tra loro.

Le pulegge 64 e 65 definiscono rispetto all’elemento mobile 62 assi di rotazione pressoché paralleli tra loro e sostanzialmente perpendicolari all’asse di scorrimento 61a. In alternativa detti assi di rotazione possono essere inclinati tra loro.

I mezzi elastici 63 sono atti a mantenere in tensione il cavo 5a. Essi sono preferibilmente precaricati.

I mezzi elastici 63 comprendono almeno una molla elicoidale coassiale all’asse di scorrimento 61a. In dettaglio essi comprendono, per ciascuna guida, una molla elicoidale avvolta intorno alla guida 61.

Detta molla elicoidale è a trazione e preferibilmente a compressione.

Ciascun dito protesico 3 e/o 3a comprende un blocco di ritorno 34 (Figg. 8b-10b) atto a lavorare in opposizione a una rotazione del dito stesso e in particolare delle falangi 31 e 32 comandata dall’attuatore 4 e quindi da un cavo di comando 5a e/o 5b.

Il blocco di ritorno 34 è atto a ruotare le falangi 31 e 32 nel secondo verso. Si evidenzia come tale moto sia preferibilmente comandato dal solo blocco 34 mentre i mezzi elastici 63 facilitano tale moto allentando il cavo di comando 5b. Il blocco di ritorno 34 comprende un cavo di ritorno 341 definente una prima estremità di ritorno vincolata al corpo base 2 e una seconda estremità di ritorno vincolata alla falange distale 32; e un corpo elastico 342 atto a mantenere in tensione detto cavo secondario.

Il cavo di ritorno 341 presenta la prima estremità di ritorno solidale al corpo base 2 e preferibilmente all’attacco 33. Tale attacco 33, essendo vincolata al corpo base 2, permette di avere la prima estremità del cavo di ritorno 341 solidale al corpo base 2.

Il cavo di ritorno 341 presenta la seconda estremità di ritorno solidale al corpo elastico 342 così interposto tra detta seconda estremità e falange distale 32.

Il cavo di ritorno 341 è da parte opposta al cavo di comando 5a e/o 5b rispetto agli assi di rotazione 31a e 32a. Preferibilmente i cavi di ritorno 341 di una mano protesica sottoattuata 1 sono, rispetto a tutti gli assi di rotazione 31a e 32a della mano protesica sottoattuata 1, da parte opposte ai cavi di comando 5a e/o 5b così che le dita 3 e/o 3a ruotano in modo equiverso quando attuate sia dai cavi di ritorno 341 sia dai cavi di comando 5a e/o 5b.

Il corpo elastico 342 è atto a mantenere in tensione il cavo di ritorno 341 e a lavorare in opposizione al cavo di comando 5a e/o 5b. Pertanto quando l’attuatore 4 è attivato il cavo di comando 5a e/o 5b, ruotando le falangi 31 e 32 nel primo verso, movimenta il cavo di ritorno 341 caricando il corpo elastico 342 che, alla disattivazione dell’attuatore 4, può comandare una rotazione di dette falangi 31 e 32 nel secondo verso.

Il corpo elastico 342 è alloggiato nella falange distale 32.

Il corpo elastico 342 è una molla elicoidale coassiale alla falange distale 32. In dettaglio esso è una molla a trazione e più in dettaglio a compressione.

Il corpo elastico 342 può essere precaricato così da regolare la risposta elastica delle dita 3 e/o 3a. Preferibilmente le dita 3 e/o 3a presentano differenti precarichi dei corpi elastici 342 così da differenziarne la risposta\movimentazione delle dita stesse.

Ciascun dito protesico 3 e/o 3a può comprendere canali di alloggiamento 35 per i cavi 5a, 5b e/o 341 ricavati nelle falangi 31 e 32. I cavi 5a, 5b e/o 341 scorrono così internamente alle dita 3 e/o 3a.

Ciascun dito protesico 3 e/o 3a può comprendere prime spine 36 di scorrimento per il cavo di comando 5a e/o 5b; e seconde spine 37 di scorrimento per il cavo di ritorno 341.

Le prime spine 36 sono poste in modo tale che il cavo di comando 5a e/o 5b definisca una coppia al primo asse di rotazione 31a maggiore della coppia al secondo asse di rotazione 32a ruotando la falange prossimale 31 più velocemente rispetto alla falange distale 32.

A tal fine la distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e primo asse di rotazione 31a è maggiore della distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e secondo asse di rotazione 32a indipendentemente dalla posizione angolare delle falangi 31 e 32. Preferibilmente la distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e primo asse di rotazione 31a è sostanzialmente compreso tra il 200% e il 100% e in dettaglio tra il 125% e il 200% e più in dettaglio tra il 125% e il 175% della distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e secondo asse di rotazione 32a indipendentemente dalla posizione angolare delle falangi 31 e 32.

Ad esempio la distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e primo asse di rotazione 31a è sostanzialmente compresa tra 10 mm e 5 mm e in dettaglio tra 7 mm e 9 mm e più in dettaglio tra 7,32 mm e 8,88 mm. La distanza tra cavo di comando 5a e/o 5b e secondo asse di rotazione 32a è pressoché compresa tra 7 mm e 3 mm e in dettaglio tra 4,5 mm e 6,5 mm e più in dettaglio tra 5,35 mm e 5,89 mm.

Infine ogni dito protesico 3 e/o 3a comprende almeno un fine corsa atto a limitare la rotazione di una falange 31 e/o 32. In dettaglio un dito protesico 3 e/o 3a comprende almeno un primo fine corsa atto a limitare la rotazione della falange prossimale 31 e almeno un secondo fine corsa atto a limitare la rotazione della falange distale 32. Più in dettaglio esso comprende due primi fine corsa così da limitare la rotazione della falange prossimale 31 in entrambi i versi; e due secondi fine corsa così da limitare la rotazione della falange distale 32 in entrambi i versi. Opzionalmente una spina può avere la funzione di fine corsa.

La mano protesica sottoattuata 1 comprende un’unità di comando atta a comandare la mano protesica sottoattuata 1.

L’unità di comando può essere atta a comandare il funzionamento della mano protesica sottoattuata 1 in funzione di un segnale elettromiografico (variazione di potenziale elettrico durante una contrazione di un muscolo). La mano protesica sottoattuata 1 può così comprendere almeno un sensore EMG (o sensore protesico o mioelettrico) atto a misurare una variazione di potenziale in un muscolo e trasmettere all’unità di comando un segnale proporzionale a tale misurazione.

Il sensore EMG è di per sé noto.

Il funzionamento di una mano protesica sottoattuata precedentemente descritta in termini strutturali è il seguente.

Inizialmente la mano protesica sottoattuata 1 si trova con le dita 3 e/o 3a distese come mostrato in Fig.1.

Quando l’utilizzatore comanda, per esempio tramite segnale elettromiografico, il passaggio in una configurazione di presa (per esempio Fig. 2), l’unità di comando attiva l’attuatore 4.

L’attuatore 4 comanda il primo cavo di comando 5a e attraverso i due blocchi di trasmissione 6, i secondi cavi di comando 5b. In dettaglio, il primo cavo 5a comanda, in opposizione ai mezzi elastici 63, la traslazione dei due elementi mobili 62 lungo l’asse di scorrimento 61a della corrispondente guida 61.

Tale traslazione dell’elemento mobile 62 movimenta il secondo cavo di comando 5b che comanda così la rotazione in un primo verso delle falangi 31 e 32 in opposizione al cavo di ritorno 341.

Se la mano protesica sottoattuata 1 prevede il dito supplementare 3a il primo cavo di comando 5a, in contemporanea al secondo cavo 5b, movimenta detto dito supplementare 3a e quindi lo ruota in un primo verso in opposizione al corrispondente cavo di ritorno 341.

Riassumendo l’attuatore 4, sfruttando il particolare cinematismo di passaggio di moto tra i cavi di comando 5a e 5b, attua simultaneamente le cinque dita 3 e 3a di una mano protesica sottoattuata 1.

Quando l’attuatore cessa la propria azione rilassando il primo cavo di comando 5a il cavo di ritorno 341 e i mezzi elastici 63 comandano il ritorno della mano protesica sottoattuata 1 in posizione iniziale.

In particolare il cavo di ritorno 341 comanda una rotazione delle falangi 31 e 32 nel secondo verso. Contemporaneamente i mezzi elastici 63 riportano gli elementi mobili 62 in posizione iniziale coadiuvando detta rotazione nel secondo verso delle falangi 31 e 32.

La mano protesica sottoattuata 1 e il dito protesico 3 secondo l’invenzione conseguono importanti vantaggi.

Infatti, essa comanda sinergicamente tutte le dita 3 e 3a con uno schema geometricamente e fisicamente razionale che realizza una capacità di presa e adattamento simulante in maniera perfetta una mano naturale. In particolare la mano protesica 1 consente un’ampia capacità di presa senza complicazioni dal punto di vista dell’utilizzo e di comando della mano stessa che infatti permette un adattamento automatico all’oggetto da afferrare.

Tale aspetto è dato dall’avere una mano protesica sottoattuata 1 che presenta tre routing a cavo 5a e 5b singolo dedicati, in cui l’inserimento di due guide 61 permette la divisione del routing complessivo in rispettivamente: pollice (routing master) comandato dal primo cavo di comando 5a; indice e medio (routing 1) comandato da un secondo cavo di comando 5b; e anulare e mignolo (routing 2) comandato da un diverso secondo cavo 5b.

Un altro vantaggio è che il dito protesico 3 e quindi la mano protesica sottoattuata 1 permettono un movimento passivo delle dita 3 e/o 3a ad attuatore 4 spento grazie al blocco di ritorno 34 e/o ai mezzi elastici 63.

Un importante vantaggio è dato dall’uso di più blocchi di trasmissione 6 che permette di avere un’alta velocità di risposta della mano protesica sottoattuata 1. Infatti, quando un dito 3 o 3a è bloccato da un ostacolo esterno, la porzione di cavo 5b e/o 5a a esso associato rimane ferma mentre il resto di detto cavo rimane libero di scorrere e continuare la chiusura delle dita 3 e/o 3a non bloccate.

Un importante vantaggio risiede nel fatto che la mano protesica sottoattuata 1 permette di far continuare la chiusura delle dita 3 e/o 3a con una velocità di risposta superiore e una perdita energetica inferiore rispetto a una nota mano. Infatti, il particolare cinematismo di attuazione della mano protesica sottoattuata 1 è caratterizzato da attriti inferiori e quindi da una risposta più rapida.

Un altro vantaggio è dato dall’avere due guide 61 ciascuna dotata di un elemento mobile 62 con una coppia di pulegge 64 e 65 in serie che consente di ottenere una distribuzione omogenea della forza di attuazione.

Un ulteriore vantaggio è che la mano protesica 1 risulta compatta, ad elevata forza elastica, regolabile, affidabile ed estremamente personalizzabile a seconda della forma antropomorfa di ciascun dito.

Tale aspetto è accentuato dalle particolari dita 3 e 3a. Ciascuna di esse ha infatti un proprio sistema di richiamo elastico passivo (il blocco di ritorno 34) indipendente e in grado di funzionare come ritorno anche quando le dita 3 e/o 3a sono chiuse manualmente dall’esterno.

L’invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo definito dalle rivendicazioni. In tale ambito tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti e i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Mano protesica sottoattuata (1) comprendente - un corpo base (2); - almeno una coppia di dita protesiche (3) comprendente un primo dito protesico (3) e un secondo dito protesico (3); ciascuna di dette dita protesiche (3) essendo incernierata a detto corpo base (2); e caratterizzato dal fatto di comprendere - un primo cavo di comando (5a); - un attuatore (4) atto a movimentare detto primo cavo di comando (5a); - e per ciascuna di detta coppia di dita protesiche (3) o un secondo cavo di comando (5b) presentante una prima estremità di comando associata a detto primo dito protesico (3) e una seconda estremità di comando associata a detto secondo dito protesico (3); e o un blocco di trasmissione (6) atto a permettere a detto primo cavo di comando (5a) di comandare detto secondo cavo di comando (5b); - dal fatto che detto blocco di trasmissione (6) comprende - una guida (61) solidale a detto corpo base (2) e definente un asse di scorrimento (61a); - un elemento mobile (62) scorrevole lungo detta guida (61); - una prima puleggia (64) di scorrimento di detto primo cavo di comando (5a) incernierata a detto elemento mobile (62) e - una seconda puleggia (65) di scorrimento di detto secondo cavo di comando (5b) incernierata a detto elemento mobile (62) così che detto attuatore (4), quando movimenta detto primo cavo di comando (5a), determina lungo detta guida (61) una traslazione di detto elemento mobile (62) causando uno spostamento di detto secondo cavo di comando (5b) e quindi di dette dita protesiche (3); e - mezzi elastici (63) atti a lavorare in opposizione a una traslazione di detto elemento mobile (62) così che detta traslazione di detto elemento mobile (62) è eseguita in opposizione a detti mezzi elastici (63) permettendo a detti mezzi elastici (63) di comandare il ritorno in posizione iniziale di detto elemento mobile (62) quando detto attuatore (4) è disattivato così da facilitare il ritorno in posizione iniziale di dette dita principali (3).
2. Mano protesica sottoattuata (1) secondo la rivendicazione 1, comprendente due di detta almeno una coppia di dita protesiche (3); un detto primo cavo di comando (5a), due di detto secondo cavo di comando (5b) e due blocchi trasmissione (6) ciascuno dei quali atto a permettere a detto primo cavo di comando (5a) di comandare in contemporanea entrambi detti secondi cavi di comando (5b) e quindi entrambe dette coppie di dita protesiche (3).
3. Mano protesica sottoattuata (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detti due blocchi trasmissione (6) comprendono guide (61) sostanzialmente parallele tra loro.
4. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui detti mezzi elastici (63) comprendono almeno una molla elicoidale a compressione sviluppantesi coassialmente a detto asse di scorrimento (61a).
5. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui detto blocco di trasmissione (6) comprende due di detta guida (61) sostanzialmente parallele tra loro; e in cui detto elemento mobile (62) è scorrevole lungo dette due guide (61).
6. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui ciascuna di dette dita protesiche (3) comprende un blocco di ritorno (34) atto a lavorare in opposizione a una rotazione di detto dito protesico (3) comandata da detto secondo cavo di comando (5b).
7. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, comprendente un dito supplementare (3a) atto a lavorare in opposizione a dette dita protesiche (3); e in cui detto primo cavo di comando (5a) è atto a comandare detto dito supplementare (3a).
8. Mano protesica sottoattuata (1) secondo la precedente rivendicazione, in cui detto dito supplementare (3a) comprende un detto blocco di ritorno (34) atto a lavorare in opposizione a una rotazione di detto dito supplementare (3a) comandata da detto primo cavo di comando (5a).
9. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui dette pulegge (64, 65) definiscono assi di rotazione sostanzialmente paralleli tra loro e sostanzialmente perpendicolari a detto asse di scorrimento (61a).
10. Mano protesica sottoattuata (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, è monoattuata e comprende un unico attuatore (4).