ITPI20070088A1

ITPI20070088A1 - MECHATRONIC ORTHOSIS FOR THE HAND

Info

Publication number: ITPI20070088A1
Authority: IT
Inventors: Maria Chiara Carrozza; Emanuele Cattin; Stefano Roccella; Fabrizio Vecchi; Nicola Vitello
Original assignee: Scuola Superiore Di Studi Univ
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-01-31

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "ORTESI MECCATRONICA PER LA MANO" Description of the industrial invention entitled: "MECHATRONIC ORTHESIS FOR THE HAND"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ambito dell'invenzione Scope of the invention

La presente invenzione riguarda un esoscheletro meccatronico per la mano destinato alla riabilitazione ortopedica e neurologica della mano. Ulteriori applicazioni riguardano la possibilità di utilizzare 1'esoscheletro per il controllo e la gestione di un dispositivo remoto (teleoperazione) e per lo studio della biomeccanica della mano. The present invention relates to a mechatronic exoskeleton for the hand intended for orthopedic and neurological rehabilitation of the hand. Further applications concern the possibility of using the exoskeleton for the control and management of a remote device (teleoperation) and for the study of the biomechanics of the hand.

Stato dell'arte State of the art

Esistono dispositivi meccatronici ad esoscheletro con ritorno di forza direttamente applicabili alla mano, per una varietà di applicazioni come teleoperazione, realtà virtuale, ecc. There are mechatronic force-feedback exoskeleton devices directly applicable to the hand, for a variety of applications such as teleoperation, virtual reality, etc.

Ad esempio, WO9510396 descrive un esoscheletro per la mano attuato, in cui l'attuazione è ottenuta con cavi di trazione avvolti su pulegge, in cui tale attuazione permette solo l'estensione delle dita in quanto è funzionale a simulare il contatto tra la parte interna della mano ed un oggetto virtuale. Per questo motivo, un siffatto dispositivo non è adatto per applicazioni riabilitative della mano in cui sia necessaria un'azione controllata sia in chiusura che in apertura e quindi un'azione agonista/antagonista. Altri svantaggi del suddetto dispositivo sono dati dal fatto che esso presenta un consistente ingombro nella parte superiore della mano, sia sulle dita che sul dorso, dovuto alla struttura meccanica dell'esoscheletro ed ai gruppi di attuazione direttamente montati sul dispositivo. Inoltre, tale dispositivo utilizza un guanto da indossare, la cui presenza ha lo svantaggio di impedire la libertà di alcuni movimenti e di non permettere il contatto degli oggetti con la cute della mano. For example, WO9510396 describes an exoskeleton for the hand implemented, in which the actuation is obtained with traction cables wound on pulleys, in which this actuation allows only the extension of the fingers as it is functional to simulate the contact between the internal part hand and a virtual object. For this reason, such a device is not suitable for rehabilitation applications of the hand in which a controlled action is required both in closing and in opening and therefore an agonist / antagonist action. Other disadvantages of the aforementioned device are given by the fact that it has a substantial bulk in the upper part of the hand, both on the fingers and on the back, due to the mechanical structure of the exoskeleton and to the actuation units mounted directly on the device. Furthermore, this device uses a glove to be worn, the presence of which has the disadvantage of preventing the freedom of some movements and of not allowing the objects to come into contact with the skin of the hand.

Un altro dispositivo noto è descritto in US3967321. Esso è applicato al pollice e all'indice e medio uniti insieme ed è attuato per mezzo di un cavo Bowden che permette esclusivamente la flessione di indice e medio a livello dell'articolazione metacarpofalangea in modo da poter afferrare un oggetto tra le suddette dita ed il pollice. Il ritorno delle dita in posizione estesa è causato da una molla, pertanto, anche questo dispositivo ha lo svantaggio di non essere attuato in modalità agonista-antagonista. Another known device is described in US3967321. It is applied to the thumb and index and middle finger joined together and is implemented by means of a Bowden cable that allows only the flexion of the index and middle at the level of the metacarpophalangeal joint so as to be able to grasp an object between the aforementioned fingers and the thumb. The return of the fingers to the extended position is caused by a spring, therefore, this device also has the disadvantage of not being implemented in agonist-antagonist mode.

Sono noti altri dispositivi, ad esempio un esoscheletro attuato per la mano, descritto in "Occupational and physical therapy Using a hand exoskeleton based exerciser", Proceedings of 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2004, Sendai, Japan, di Sarakoglou, I.; Tsagarakis, N.G.; Caldwell, D.G, in cui le forze sono generate da una serie di motori elettrici e trasmesse ai giunti mediante l'utilizzo di cavi di trazione. Tale esoscheletro ha lo svantaggio di comprendere un guanto indossato dall'utilizzatore, sopra il quale è collocata la parte meccanica che consente di applicare le forze alle dita. Other devices are known, for example an exoskeleton implemented for the hand, described in "Occupational and physical therapy Using a hand exoskeleton based exerciser", Proceedings of 2004 IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2004, Sendai, Japan, di Sarakoglou, I .; Tsagarakis, N.G .; Caldwell, D.G, where the forces are generated by a series of electric motors and transmitted to the joints through the use of traction cables. This exoskeleton has the disadvantage of comprising a glove worn by the user, on top of which the mechanical part which allows the forces to be applied to the fingers is placed.

Esistono altri esoscheletri attuati per la mano, ad esempio quello descritto in "Development and Control of a Hand Exoskeleton for Rehabilitation of Hand Injuries", IEEE/RSJ Int. Coni, on Intelligent Robots and Systems 2005, di A. Wege, K. Kondak, and G. Hommel. Questo articolo riguarda un esoscheletro per un dito dotato di quattro gradi di libertà (3 di flessione-estensione e 1 di adduzione-abduzione). Il dispositivo in questione ha lo svantaggio di presentare una serie di elementi meccanici abbastanza ingombranti nella parte superiore del dito; tali elementi permettono la movimentazione del dito in quanto sono attuati mediante una trasmissione a pulegge e cavi Bowden collegati con un sistema di attuazione remoto. Per quanto riguarda la sensorizzazione sono presenti sensori a effetto Hall su ogni giunto per la misurazione dell'angolo e sensori di forza resistivi ad ogni interfaccia tra falange ed elemento meccanico. There are other hand-implemented exoskeletons, for example the one described in "Development and Control of a Hand Exoskeleton for Rehabilitation of Hand Injuries", IEEE / RSJ Int. Coni, on Intelligent Robots and Systems 2005, by A. Wege, K. Kondak , and G. Hommel. This article is about an exoskeleton for a finger with four degrees of freedom (3 flexion-extension and 1 adduction-abduction). The device in question has the disadvantage of presenting a series of rather bulky mechanical elements in the upper part of the finger; these elements allow the finger to be moved as they are actuated by means of a transmission with pulleys and Bowden cables connected to a remote actuation system. As for the sensorization, there are Hall effect sensors on each joint for angle measurement and resistive force sensors at each interface between the phalanx and the mechanical element.

Sintesi dell'invenzione Summary of the invention

Uno scopo della presente invenzione è fornire un esoscheletro attuato per la mano, che permette di effettuare movimenti controllati delle dita della mano finalizzati alla riabilitazione terapeutica della mano. An object of the present invention is to provide an exoskeleton implemented for the hand, which allows to carry out controlled movements of the fingers of the hand aimed at the therapeutic rehabilitation of the hand.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un esoscheletro attuato per la mano che abbia ingombro ridotto sia lateralmente alle dita, sia nelle parti inferiore e superiore della mano, consentendo una agevole indossabilità. Another object of the present invention is to provide an exoskeleton implemented for the hand which has reduced bulk both laterally to the fingers and in the lower and upper parts of the hand, allowing easy wearing.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un esoscheletro attuato per la mano in grado di permettere il libero movimento di tutte le falangi della mano. A further object of the present invention is to provide an exoskeleton implemented for the hand capable of allowing free movement of all the phalanges of the hand.

Ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un esoscheletro attuato per la mano, che permetta la compatibilità cinematica tra i movimenti delle dita e quelli possibili dell'esoscheletro. A further object of the present invention is to provide an exoskeleton implemented for the hand, which allows kinematic compatibility between the movements of the fingers and the possible ones of the exoskeleton.

È, ancora, scopo della presente invenzione fornire un esoscheletro attuato per la mano, di dimensioni regolabili per essere adattato a vari tipi di mano. It is, again, an object of the present invention to provide an exoskeleton for the hand, of adjustable size to be adapted to various types of hand.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un esoscheletro attuato per la mano, il quale permetta il controllo della rigidezza ai giunti. Another object of the present invention is to provide an exoskeleton implemented for the hand, which allows the control of the stiffness at the joints.

Questi ed altri scopi sono soddisfatti da un esoscheletro attuato per una mano, detta mano avendo un metacarpo dal quale si estendono dita formate da falangi prossimali, falangi mediane, falangi distali, e comprendente varie articolazioni tra cui articolazioni metacarpofalangee (MCP) e articolazioni di abduzione/adduzione e di flessione/estensione tra detto metacarpo e dette falangi prossimali, articolazioni di flessione/estensione interialangee prossimali (PIP) tra le falangi prossimali e le falangi mediane, e distali (DIP) tra le falangi mediane e le falangi distali, detto esoscheletro comprendendo : These and other purposes are fulfilled by an exoskeleton implemented for a hand, said hand having a metacarpus from which extend fingers formed by proximal phalanges, median phalanges, distal phalanges, and including various joints including metacarpophalangeal joints (MCP) and abduction joints. / adduction and flexion / extension between said metacarpus and said proximal phalanges, proximal interialangeal flexion / extension joints (PIP) between proximal phalanges and median phalanges, and distal (DIP) between median phalanges and distal phalanges, called exoskeleton including:

- un dorso applicabile esternamente al metacarpo; - elementi a guscio applicabili su ciascuna falange, detti elementi a guscio essendo connessi in serie a partire da detto dorso mediante rispettivi giunti; - a back applicable externally to the metacarpus; - shell elements applicable on each phalanx, said shell elements being connected in series starting from said back by means of respective joints;

- mezzi per disporre detti giunti operativamente ed automaticamente in coincidenza di ciascuna rispettiva articolazione di detta mano. - means for arranging said joints operatively and automatically coinciding with each respective articulation of said hand.

In particolare, detti mezzi per disporre comprendono : In particular, said means for arranging include:

- tre accoppiamenti rotazionali attuati e controllati corrispondenti a dette articolazioni di flessione/estensione MCP, PIP, DIP di detta mano; - three actuated and controlled rotational couplings corresponding to said flexion / extension joints MCP, PIP, DIP of said hand;

- due accoppiamenti di traslazione longitudinale in corrispondenza delle articolazioni MCP e PIP di detta mano; - two longitudinal translation couplings at the MCP and PIP joints of said hand;

- un accoppiamento rotazionale passivo in corrispondenza di detta articolazione di abduzione/adduzione di detta mano. - a passive rotational coupling at said abduction / adduction joint of said hand.

Preferibilmente, detti accoppiamenti di traslazione sono passivi. Preferably, said translation couplings are passive.

In particolare, l'accoppiamento di traslazione di detta articolazione MCP è disposto tra detto accoppiamento rotazionale MCP e detto accoppiamento rotazionale PIP; analogamente, l'accoppiamento di traslazione PIP è disposto tra detto accoppiamento rotazionale PIP e detto accoppiamento rotazionale DIP. In particular, the translation coupling of said articulation MCP is arranged between said rotational coupling MCP and said rotational coupling PIP; similarly, the translation coupling PIP is arranged between said rotational coupling PIP and said rotational coupling DIP.

In particolare ciascun accoppiamento rotazionale attuato comprende: In particular, each rotational coupling implemented includes:

- due pulegge disposte ai lati opposti di detti elementi a guscio solidali a detto guscio; - two pulleys arranged on opposite sides of said shell elements integral with said shell;

- un cavo Bowden per ciascuna puleggia, avente una prima estremità collegata a detta puleggia ed una seconda estremità collegata ad un gruppo di attuazione, detto cavo provocando la rotazione della puleggia quando attuato e quindi la rotazione del giunto a cui è connesso. - a Bowden cable for each pulley, having a first end connected to said pulley and a second end connected to an actuation unit, said cable causing the rotation of the pulley when actuated and therefore the rotation of the joint to which it is connected.

Preferibilmente, detti cavi Bowden sono alloggiati in scanalature realizzate lateralmente in detti elementi a guscio. Preferably, said Bowden cables are housed in grooves made laterally in said shell elements.

Vantaggiosamente, detti giunti rotazionali attuati comprendono rispettivi sensori di posizione atti a rilevare istantaneamente la configurazione della mano. Advantageously, said actuated rotational joints comprise respective position sensors adapted to instantly detect the configuration of the hand.

In particolare, detto dorso e ciascun elemento a guscio sono in materiale rigido e di piccolo spessore. In particular, said back and each shell element are made of rigid and thin material.

In particolare, detto dorso e detti elementi a guscio sono rivestiti internamente di materiale compilante per uso ortesico. In particular, said back and said shell elements are internally lined with filling material for orthotic use.

Vantaggiosamente, detti elementi a guscio sono accoppiati a dette falangi mediante clip ad anello elastico aperto. Advantageously, said shell elements are coupled to said phalanges by means of clips with an open elastic ring.

Alternativamente, detti elementi a guscio sono accoppiabili a dette falangi mediante nastri di legatura a strappo. Alternatively, said shell elements can be coupled to said phalanges by means of tear-off binding tapes.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

L'invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: The invention will be illustrated below with the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

la figura 1 mostra in vista prospettica un esoscheletro attuato per la mano secondo l'invenzione, in particolare avente quattro dita; la figura 2 mostra in vista prospettica un siffatto esoscheletro, avente un dito in posizione chiusa; le figure 3 e 4 mostrano rispettivamente due viste laterali da lati opposti di uno stesso dito di un siffatto esoscheletro; Figure 1 is a perspective view of an exoskeleton implemented for the hand according to the invention, in particular having four fingers; Figure 2 is a perspective view of such an exoskeleton, having a finger in the closed position; Figures 3 and 4 show respectively two lateral views from opposite sides of the same finger of such an exoskeleton;

le figure 5 e 6 mostrano rispettivamente due viste laterali da lati opposti di uno stesso dito, in cui sono mostrate anche le parti terminali di cavi bowden che azionano le falangi di tale dito azionando le rispettive pulegge a cui sono collegati; figures 5 and 6 respectively show two side views from opposite sides of the same finger, in which the terminal parts of bowden cables are also shown which actuate the phalanges of said finger by operating the respective pulleys to which they are connected;

la figura 7 mostra una sezione longitudinale di un dito di un siffatto esoscheletro; figure 7 shows a longitudinal section of a finger of such an exoskeleton;

la figura 8 mostra in sezione un siffatto dito dell'esoscheletro, indossato da un dito di un utilizzatore; figure 8 is a sectional view of such a finger of the exoskeleton, worn by a finger of a user;

la figura 9 mostra lo schema cinematico che modella un singolo dito dell 'esoscheletro per la mano secondo l'invenzione; figure 9 shows the kinematic scheme that models a single finger of the exoskeleton for the hand according to the invention;

- la figura 10 mostra in vista laterale un dito dell'esoscheletro secondo l'invenzione, al quale è stato sovrapposto lo schema cinematico di figura 9 per facilitarne la comprensione. Figure 10 shows a lateral view of a finger of the exoskeleton according to the invention, on which the kinematic diagram of Figure 9 has been superimposed to facilitate its understanding.

Descrizione delle forme di realizzazione preferite. Description of the preferred embodiments.

In figura 1 è illustrata una forma realizzativa possibile di un esoscheletro 50 per la mano dotato di quattro dita esoscheletriche indipendenti 45, 46, 47, 48 che si estendono da un dorso 1 applicabile esternamente al metacarpo in grado di consentire il fissaggio alla mano. Figure 1 illustrates a possible embodiment of an exoskeleton 50 for the hand equipped with four independent exoskeletal fingers 45, 46, 47, 48 extending from a back 1 applicable externally to the metacarpus capable of allowing attachment to the hand.

Ovviamente, a seconda delle esigenze, è possibile realizzare un esoscheletro 50 con un numero di dita diverso da quattro, potendo ad esempio avere cinque dita, con aggiunta del pollice, per essere applicabile a tutta la mano o anche meno di quattro nel caso lo si voglia applicare solo ad una parte. Obviously, depending on the needs, it is possible to make an exoskeleton 50 with a number of fingers other than four, for example being able to have five fingers, with the addition of the thumb, to be applicable to the whole hand or even less than four if so. only want to apply to a part.

Analogamente, la figura 2 mostra un siffatto esoscheletro secondo l'invenzione in cui il dito 45 è mostrato piegato. Similarly, Figure 2 shows such an exoskeleton according to the invention in which the finger 45 is shown folded.

Ciascun dito esoscheletrico 45, 46, 47 e 48 comprende una serie di elementi a guscio 2, 3, 4 di basso spessore uniti tra loro. Tali elementi a guscio 2, 3 e 4 sono rivestiti internamente di materiale compilante . Each exoskeletal finger 45, 46, 47 and 48 comprises a series of low thickness shell elements 2, 3, 4 joined together. Such shell elements 2, 3 and 4 are internally lined with filling material.

Questa coincidenza viene mantenuta, secondo l'invenzione, anche durante i movimenti di flesso estensione delle dita, che notoriamente fanno spostare gli assi delle articolazioni 42, 43 e 44 rispetto allo scheletro delle dita. This coincidence is maintained, according to the invention, also during the flexion-extension movements of the fingers, which are known to cause the axes of the joints 42, 43 and 44 to move with respect to the skeleton of the fingers.

Come mostrato in figure 3 e 4, che sono rispettivamente due viste laterali di un dito 45 dell'esoscheletro 50 e la figura 8, ciascun elemento a guscio 2, 3 e 4 ed è fissata ad una rispettiva falange del dito di un utilizzatore, quindi rimane operativamente solidale alla stessa. As shown in figures 3 and 4, which are respectively two side views of a finger 45 of the exoskeleton 50 and figure 8, each shell element 2, 3 and 4 and is fixed to a respective phalanx of a user's finger, therefore remains operationally solidary to the same.

In una possibile forma realizzativa, gli elementi a guscio hanno elementi di fissaggio posizionati nella parte inferiore delle falangi, non solidali agli elementi a guscio ma uniti ad essi con strip elastici od altri elementi di fissaggio ed in questo modo permettono il fissaggio degli elementi a guscio sulle falangi. Il fatto che gli elementi in questione non siano solidali è funzionale ad una più semplice e veloce indossabilità dell'esoscheletro. In a possible embodiment, the shell elements have fixing elements positioned in the lower part of the phalanges, not integral with the shell elements but joined to them with elastic strips or other fastening elements and in this way allow the fixing of the shell elements on the phalanges. The fact that the elements in question are not integral is functional to a simpler and faster wearability of the exoskeleton.

L' esoscheletro 50 è configurato in modo tale da presentare, per ogni dito esoscheletrico, i propri giunti rotazionali 30, 31 e 32, mostrati in figure 3, 4 e 7 in coincidenza delle corrispondenti articolazioni 44, 42 e 43 del dito 40 della mano, mostrati in figura 8. The exoskeleton 50 is configured in such a way as to present, for each exoskeletal finger, its own rotational joints 30, 31 and 32, shown in figures 3, 4 and 7 coinciding with the corresponding joints 44, 42 and 43 of the finger 40 of the hand , shown in figure 8.

Più precisamente, i gusci 2, 3, 4, 5, 6, 7 sono connessi tra loro tramite accoppiamenti rotazionali e prismatici in successione in modo che durante tutto il movimento di ciascun dito esoscheletrico, i giunti rotazionali 30, 31 e 32 possano muoversi in maniera conforme con le articolazioni 42, 43 e 44 del dito 40. More precisely, the shells 2, 3, 4, 5, 6, 7 are connected to each other through rotational and prismatic couplings in succession so that during the whole movement of each exoskeletal finger, the rotational joints 30, 31 and 32 can move in in accordance with the joints 42, 43 and 44 of the finger 40.

In particolare, nella raffigurazione cinematica di fig.9, ogni dito dell'esoscheletro presenta sei giunti e di questi, tre sono giunti rotazionali attuati e controllati 30, 31 e 32 e corrispondono con le articolazioni di flessione/estensione 42 MCP (articolazione metacarpofalagea) , 43 PIP (art. interialangea prossimale) e 44 DIP (art. interialangea distale) del dito della mano dell'utilizzatore. Gli altri tre giunti sono passivi e sono: due giunti di traslazione 47 e 48, mostrati in ligure 9 e 10, posti rispettivamente per lavorare tra le articolazioni 44 e 43, e 43 e 42 del dito; e un giunto rotazionale passivo 51, mostrato in figure 3, 4, 7, 8, 9 e 10, che consente i movimenti del dito secondo il grado di libertà di adduzione/abduzione, sostanzialmente perpendicolare ai giunti rotazionali 30, 31 32, che, invece rimangono paralleli tra loro. Quindi, il giunto 51 permette il movimento del dito esoscheletrico su un piano di giacenza del metacarpo della mano, mentre gli altri giunti permettono i movimenti di apertura/chiusura della mano mediante il movimento di flesso-estensione. In particular, in the kinematic representation of fig. 9, each finger of the exoskeleton has six joints and of these, three are actuated and controlled rotational joints 30, 31 and 32 and correspond with the flexion / extension joints 42 MCP (metacarpophalageal joint) , 43 PIP (proximal interialangeal art) and 44 DIP (distal interialangeal art) of the user's finger. The other three joints are passive and are: two translation joints 47 and 48, shown in Ligurian 9 and 10, respectively placed to work between joints 44 and 43, and 43 and 42 of the finger; and a passive rotational joint 51, shown in Figures 3, 4, 7, 8, 9 and 10, which allows the movements of the finger according to the degree of freedom of adduction / abduction, substantially perpendicular to the rotational joints 30, 31 32, which, instead they remain parallel to each other. Hence, the joint 51 allows the movement of the exoskeletal finger on a surface of the metacarpal of the hand, while the other joints allow the opening / closing movements of the hand by means of the flexion-extension movement.

In figure 9 e 10, che mostrano uno schema cinematico relativo ad un solo dito dell'esoscheletro, si schematizza l'elemento a guscio 2 con la trave 35, l'elemento a guscio 3 con la trave 36, l'elemento di connessione 7 con la trave 37, l'elemento a guscio 4 con la trave 38, l'elemento 5 con la trave 39, l'elemento 6 con la trave 40. La trave 35 è connessa alla trave 36 tramite la cerniera 30, le travi 36 e 37 sono connesse tramite il carrello 41, le travi 37 e 38 tramite la cerniera 31, le travi 38 e 39 tramite il carrello 42, le travi 39 e 40 tramite la cerniera 32 e la trave 40 è connessa al telaio tramite la cerniera 11. Figures 9 and 10, which show a kinematic diagram relating to a single finger of the exoskeleton, schematize the shell element 2 with the beam 35, the shell element 3 with the beam 36, the connection element 7 with the beam 37, the shell element 4 with the beam 38, the element 5 with the beam 39, the element 6 with the beam 40. The beam 35 is connected to the beam 36 through the hinge 30, the beams 36 and 37 are connected through the trolley 41, the beams 37 and 38 through the hinge 31, the beams 38 and 39 through the trolley 42, the beams 39 and 40 through the hinge 32 and the beam 40 is connected to the frame through the hinge 11 .

I due giunti traslazionali non attuati 47 e 48, mostrati in figure 9 e 10, insieme alla presenza del materiale di rivestimento interno agli elementi a guscio 2, 3 e 4 dell'esoscheletro, permettono di mantenere la corrispondenza degli assi di rotazione e quindi la compatibilità cinematica tra i movimenti delle dita dell'utilizzatore con i movimenti dell'esoscheletro 50. The two non-implemented translational joints 47 and 48, shown in Figures 9 and 10, together with the presence of the lining material inside the shell elements 2, 3 and 4 of the exoskeleton, allow to maintain the correspondence of the rotation axes and therefore the kinematic compatibility between the movements of the user's fingers with the movements of the exoskeleton 50.

Più nel dettaglio, il giunto di traslazione 47 di figura 9 e 10 è ottenuto tramite la traslazione relativa tra l'elemento 3 e l'elemento 7 di figure 3, 4, 7, 8, 10, mentre il giunto di traslazione 48 di figure 9 e 10 è ottenuto tramite la traslazione tra l'elemento 4 e l'elemento 5 di figure 1-10. More specifically, the translation joint 47 of figures 9 and 10 is obtained through the relative translation between element 3 and element 7 of figures 3, 4, 7, 8, 10, while the translation joint 48 of figures 9 and 10 is obtained through the translation between the element 4 and the element 5 of figures 1-10.

In corrispondenza di ogni giunto rotazionale attuato, quindi dei giunti 30, 31 e 32, sono presenti due pulegge parallele disposte da parti opposte rispetto al dito e coassiali con ciascuna coppia rotazionale e solidali ad uno dei due elementi accoppiati. In particolare, come mostrato in figure 3 e 4, lateralmente al giunto rotazionale 3, sono presenti le pulegge 10 e 11, solidali all'elemento a guscio 2, lateralmente al giunto rotazionale 31 sono applicate le pulegge 9 e 12, solidali all'elemento 7 e, lateralmente al giunto rotazionale 32 sono applicate le pulegge 8 e 13, solidali all'elemento 5. In correspondence with each implemented rotational joint, therefore of the joints 30, 31 and 32, there are two parallel pulleys arranged on opposite sides with respect to the finger and coaxial with each rotational pair and integral with one of the two coupled elements. In particular, as shown in Figures 3 and 4, on the side of the rotational joint 3, there are pulleys 10 and 11, integral with the shell element 2, on the side of the rotational joint 31 pulleys 9 and 12 are applied, integral with the element 7 and, laterally to the rotational joint 32, the pulleys 8 and 13 are applied, integral with the element 5.

Le figure 5 e 6 mostrano i cavi Bowden che azionano le pulegge 8, 9, 10, 11, 12 e 13 e sono indicati con i numeri 20, 21, 22, 23, 24, 25. Figures 5 and 6 show the Bowden cables that drive pulleys 8, 9, 10, 11, 12 and 13 and are indicated with the numbers 20, 21, 22, 23, 24, 25.

Più precisamente, ad ogni puleggia attuata 8, 10, 11, 13, 12, 9 è collegato un rispettivo cavo Bowden 20-25, che, guidato lungo apposite cave 16, 14, 19, 17, 18, 15 praticate sugli elementi a guscio 3, 4 che rivestono le falangi e sull'elemento 6, si prolunga fino ad arrivare ad un gruppo di attuazione remoto non mostrato. More precisely, a respective Bowden cable 20-25 is connected to each actuated pulley 8, 10, 11, 13, 12, 9, which, guided along special slots 16, 14, 19, 17, 18, 15 made on the shell elements 3, 4 which cover the phalanges and on the element 6, extends until it reaches a remote actuation unit not shown.

Le coppie di pulegge 10, 11; 9, 12; 8, 13 sono tra loro solidali attraverso i rispettivi gusci in modo che tirando i rispettivi cavi si realizzi il movimento agonista-antagonista ricercato. The pairs of pulleys 10, 11; 9, 12; 8, 13 are integral with each other through the respective shells so that by pulling the respective cables the desired agonist-antagonist movement is achieved.

Ogni cavo Bowden 20, 21, 22, 23, 24, 25, se attuato, provoca la rotazione della rispettiva puleggia alla quale è fissato e di conseguenza provoca la flessione o l'estensione del giunto corrispondente. Each Bowden cable 20, 21, 22, 23, 24, 25, if implemented, causes the rotation of the respective pulley to which it is fixed and consequently causes the flexion or extension of the corresponding joint.

Il sistema di attuazione (non mostrato) dei cavi Bowden 20-25 non si trova montato sulla struttura dell'esoscheletro 50 ma si trova in posizione remota rispetto al dispositivo ed è configurato in modo tale da poter essere agevolmente trasportato dalla persona che indossa 1'esoscheletro 50. I giunti attuati 30,31, 32 sono sensorizzati in modo da poter rilevare istantaneamente sia la posizione dei giunti e quindi la configurazione della mano, sia la coppia esercitata su ciascun giunto dai cavi agonista e antagonista. La descrizione di cui sopra di varie forme esecutive specifiche è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esecutive specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme esecutive specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo. The actuation system (not shown) of the Bowden cables 20-25 is not mounted on the structure of the exoskeleton 50 but is located in a remote position with respect to the device and is configured in such a way that it can be easily transported by the person wearing 1 ' exoskeleton 50. The actuated joints 30, 31, 32 are sensorized so as to be able to instantly detect both the position of the joints and therefore the configuration of the hand, and the torque exerted on each joint by the agonist and antagonist cables. The above description of various specific embodiments is capable of showing the invention from a conceptual point of view so that others, using the prior art, will be able to modify and / or adapt these specific embodiments in various applications without further research and without departing from the inventive concept, and, therefore, it is understood that such adaptations and modifications will be considered as equivalent to the specific embodiments. The means and materials for carrying out the various functions described may be of various nature without thereby departing from the scope of the invention. It is understood that the expressions or terminology used have a purely descriptive purpose and therefore not limitative.

Claims

CLAIMS 1. An exoskeleton implemented for a hand, called a hand having a metacarpus from which extend fingers formed by proximal phalanges, median phalanges, distal phalanges, and including various joints including metacarpophalangeal joints (MCP) and abduction / adduction and flexion joints / extension between said metacarpus and said proximal phalanges, proximal interialangeal flexion / extension joints (PIP) between the proximal phalanges and the median phalanges, and distal (DIP) between the median phalanges and the distal phalanges, called exoskeleton including: - a back applicable externally to the metacarpus; - shell elements applicable on each phalanx, said shell elements being connected in series starting from said back by means of respective joints; - means for arranging said joints operatively and automatically coinciding with each respective articulation of said hand.

2. An exoskeleton, according to claim 1, wherein said means for arranging comprises: - three actuated and controlled rotational couplings corresponding to said flexion / extension joints MCP, PIP, DIP of said hand; - two longitudinal translation couplings at the MCP and PIP joints of said hand; - a passive rotational coupling at said abduction / adduction joint of said hand.

3. An exoskeleton according to claim 2 wherein said translational couplings are passive.

4. An exoskeleton according to claim 2 wherein: said translation coupling of said articulation MCP is disposed between said rotational coupling MCP and said rotational coupling PIP; - said translation coupling PIP is arranged between said rotational coupling PIP and said rotational coupling DIP.

5. An exoskeleton according to claim 2, wherein each implemented rotational coupling comprises: two pulleys arranged on opposite sides of said shell elements and integral with said shell; a Bowden cable for each pulley, having a first end connected to said pulley and a second end connected to an actuation assembly, said cable causing the rotation of the pulley when actuated and therefore the rotation of the joint to which it is connected.

6. An exoskeleton, according to claim 5, in which said Bowden cables are housed in grooves made laterally in said shell elements.

7. An exoskeleton, according to claim 2, in which said actuated rotational couplings comprise respective position sensors adapted to instantly detect the configuration of the hand.

8. An exoskeleton, according to claim 1, in which said back and each shell element are made of rigid material and of a small thickness.

9. An exoskeleton, according to claim 1, in which said back and said shell elements are internally lined with filling material for orthotic use.

10. An exoskeleton, according to claim 1, in which said shell elements are coupled to said phalanges by means of clips with an open elastic ring.

11. An exoskeleton, according to claim 1, in which said shell elements can be coupled to said phalanges by means of tear-off tie tapes.