RU199579U1 - Модуль искусственной кисти - Google Patents
Модуль искусственной кисти Download PDFInfo
- Publication number
- RU199579U1 RU199579U1 RU2020104039U RU2020104039U RU199579U1 RU 199579 U1 RU199579 U1 RU 199579U1 RU 2020104039 U RU2020104039 U RU 2020104039U RU 2020104039 U RU2020104039 U RU 2020104039U RU 199579 U1 RU199579 U1 RU 199579U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guides
- fixed
- index
- hand
- thumb
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
- A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
- A61F2/583—Hands; Wrist joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2/72—Bioelectric control, e.g. myoelectric
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности к модулю искусственной кисти, применяемому для протеза, а также как исполнительный орган промышленного/бытового манипулятора или робота. Техническим результатом полезной модели является обеспечение максимальной анатомической схожести бионической кисти с биологической кистью и повышение надежности работы модуля искусственной кисти. Модуль искусственной кисти содержит корпус, в котором расположены мотор-редуктор, связанный с ним двухступенчатый планетарный редуктор и контроллер кисти, выполненный с возможностью получения управляющих сигналов с электромиографического датчика по беспроводной связи и передачи их мотору редуктору, направляющие большого, указательного и среднего пальцев с напальчниками и П-образное основание, жестко закрепленное на боковой поверхности корпуса. При этом на основании закреплены нижние и верхние шарнирные соединения, на верхнем шарнирном соединении закреплены направляющие среднего и указательного пальцев, выполненные с возможностью движения вокруг оси поворота верхнего шарнирного соединения при помощи двухступенчатого планетарного редуктора, а на нижнем шарнирном соединении закреплена направляющая большого пальца, выполненная с возможностью движения вокруг оси поворота нижнего шарнирного соединения при помощи стяжки со стопором, один конец которой закреплен между направляющими указательного и среднего пальцев, а другим концом - с направляющей большого пальца.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности к модулю искусственной кисти, применяемому для протеза, а также как исполнительный орган промышленного/бытового манипулятора или робота.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен кистевой протез с основанием (RU 2416379 С2, опубл. 20.04.2011), на котором, по меньшей мере, один пальцевый протез шарнирно установлен с возможностью движения вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота посредством привода, соединенного с ним через устройство для передачи усилий. При этом устройство для передачи усилий выполнено между приводом и пальцевым протезом, жестким на растяжение и податливым при нажиме, и содержит тросовый или волокнистый компонент или прядь, а также опорные втулки для размещения осей, приданных основанию кисти и пальцевому протезу. Причем оси поворота опорных втулок перпендикулярны относительно друг друга.
Недостатком известного кистевого протеза является передача усилий от привода при помощи тросового и эластомерного компонентов с втулками, что приводит к неравномерному износу втулок и появлению люфтов.
Кроме того, из уровня техники известен кистевой протез с основанием (RU 2427348 С2, опубл. 27.08.2011, прототип), на котором с возможностью движения посредством привода вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота относительно основания шарнирно установлен пальцевый протез, в основании расположен первый привод, который через устройство для передачи усилий связан с пальцевым протезом и обеспечивает поворот вокруг первой оси поворота, при этом в пальцевом протезе расположен второй привод, который обеспечивает поворот, по меньшей мере, части пальцевого протеза вокруг второй оси поворота относительно первой оси поворота, второй привод через передачу, в частности с непересекающимися осями, связан с ведомым элементом, который выполнен в виде червяка, который находится в зацеплении с сегментом зубчатого колеса и образует винтовую зубчатую передачу.
Недостатком выше раскрытого кистевого протеза является передача усилий от привода при помощи тросового и эластомерного компонентов с втулками, что приводит к неравномерному износу втулок и появлению люфтов.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной является разработка модуля искусственной кисти (кистевого протеза), обеспечивающий максимальная анатомическая схожесть с биологической кистью.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение максимальная анатомическая схожесть бионический кисти с биологической кистью и повышение надежности работы модуля искусственной кисти.
Указанный технический результат достигается за счет того, что модуль искусственной кисти содержит корпус, в котором расположены мотор-редуктор, связанный с ним двухступенчатый планетарный редуктор и контроллер кисти, выполненный с возможностью получения управляющих сигналов с электромиографического датчика по беспроводной связи и передачи их мотору редуктору, направляющие большого, указательного и среднего пальцев с напальчниками и П-образное основание, жестко закрепленное на боковой поверхности корпуса. При этом на основании закреплены нижние и верхние шарнирные соединения, на верхнем шарнирном соединении закреплены направляющие среднего и указательного пальцев, выполненные с возможностью движения вокруг оси поворота верхнего шарнирного соединения при помощи двухступенчатого планетарного редуктора, а на нижнем шарнирном соединении закреплена направляющая большого пальца, выполненная с возможностью движения вокруг оси поворота нижнего шарнирного соединения при помощи стяжки со стопором, один конец которой закреплен между направляющими указательного и среднего пальцев, а другим концом - с направляющей большого пальца.
Направляющие среднего и указательного пальцев согнуты под углом 30°-50°.
Направляющая большого пальца согнуты под углом 30°-40°.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - вид справа модуля искусственной кисти
Фиг. 2 - вид слева модуля искусственной кисти
1 - корпус; 2 - направляющая среднего пальца; 3 - направляющая указательного пальца; 4 - направляющая большого пальца; 5 - верхнее шарнирное соединение; 6 -нижнее шарнирное соединение; 7 - стяжка; 8 - стопор; 9 - напальчник; 10 - контроллер кисти; 11 - П-образное основание; 12 - верхняя резьбовая шпилька.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Модуль искусственной кисти содержит корпус (1), в котором расположены мотор-редуктор, связанный с ним дополнительный двухступенчатый планетарный редуктор и контроллер кисти (10), выполненный с возможностью получения управляющих сигналов с электромиографического датчика по беспроводной связи и передачи их мотору редуктору, согнутые под углом направляющие большого (4), указательного (3) и среднего (2) пальцев с напальчниками (9) и П-образное основание (11), жестко закрепленное на боковой поверхности корпуса (1) при помощи болтов и гаек. При этом на боковых поверхностях П-образного основании закреплены нижние (6) и верхние (5) шарнирные соединения, на верхнем (5) шарнирном соединении закреплены направляющие среднего (2) и указательного (3) пальцев, выполненные с возможностью движения вокруг оси поворота верхнего (5) шарнирного соединения при помощи двухступенчатого планетарного редуктора, а на нижнем (6) шарнирном соединении закреплена направляющая большого (4) пальца, выполненная с возможностью движения вокруг оси поворота нижнего (6) шарнирного соединения при помощи стяжки (7) со стопором (8), один конец которой закреплен между направляющими указательного (3) и среднего (2) пальцев, а другим концом - с направляющей большого (4) пальца.
Направляющие среднего (2) и указательного (3) пальцев согнуты под углом 30-50°.
Направляющая большого (4) пальца согнута под углом 30°-40°.
Модуль искусственной кисти работает следующим образом.
На культю надевается культеприемная гильза и корпус (1) -модуля искусственной кисти. Внутри корпуса (1) располагаются два электромиографических датчика. Человек имитирует заранее известные ему действия (сжатие, разжатие, движение кисти вверх, вниз, вправо или влево). При этом на культе напрягаются определенные группы мышц, вследствие чего между любыми двумя точками на коже возникает разность потенциалов, фиксируемая электромиографическими датчиками. Обработанный (оцифрованный) сигнал с электромиографического датчика передается на микроконтроллер модуля искусственной кисти с помощью блока беспроводной передачи выполненного в виде модуля Bluetooth с поддержкой технологии 4.0 и выше. Полученный сигнал обрабатывается программой микроконтроллера, и при соответствии всех параметров (не нажаты концевые выключатели, температура электродвигателя ниже критической и т.д.) подается напряжение на контакты контроллера (10) модуля искусственной кисти, к которым подключены контакты питания мотора-редуктора, приводящего в движение всю конструкцию. Мотор-редуктор - представляет собой электрический двигатель с двухступенчатым планетарным редуктором, посредством которого вращательный момент двигателя передается на первичный вал мотора-редуктора. Затем момент передается на вторичный вал дополнительного двухступенчатого редуктора посредством конической косозубой передачи со спиральным зубом, состоящей из двух шестерен, одна из которых закреплена на выходном валу мотора-редуктора, а другая на вторичном валу дополнительного двухступенчатого редуктора. С другого конца вторичного вала закреплено малое зубчатое колесо с прямозубой или косозубой эвольвентной цилиндрической зубчатой передачей, вращающее большое зубчатое колесо, которое связано с направляющими указательного (3) и среднего (2) пальцев. На верхней резьбовой шарнирной шпильке (12), закрепленной между направляющими указательного (3) и среднего (2) пальцев, закреплен один конец стяжки (7) со стопором (8), а на нижней резьбовой шарнирной шпильке, закрепленной на направляющей большого (4) пальца, закреплен другой конец стяжки (7). За счет вращения большого зубчатого колеса осуществляется вращение направляющих указательного (3) и среднего (2) пальцев и связанной с ними при помощи стяжки (7) направляющей большого (4) пальца. В результате чего, обеспечивается раскрытие кисти бионической руки, угол раскрытия ограничивает стопор (8) стяжки (7), Раскрытие кисти бионической руки происходит за счет движения вокруг оси поворота верхнего (5) шарнирного соединения направляющих среднего (2) и указательного (3) пальцев, закрепленных на верхнем (5) шарнирном соединении и за счет движения вокруг оси поворота нижнего (6) шарнирного соединения направляющей большого (4) пальца, закрепленной на нижнем (6) шарнирном соединении, расположенном на 44 мм ниже верхнего (5) шарнирного соединении. Вращение большого зубчатого колеса обеспечивает сжатие кисти бионической руки, в результате чего осуществляется захват в щепоть при помощи направляющих большого (4), указательного (3) и среднего (2) пальцев. На модуль искусственной кисти надета формообразующая оболочка, поверх которой надета косметическая оболочка. Питание контроллера руки и мотора-редуктора модуля искусственной кисти осуществляется при помощи аккумуляторной батареи либо снаружи корпуса под косметической оболочкой, либо в корпусе за мотором-редуктором в специальном отсеке.
Места крепления стяжки (7) выбраны так, чтобы угол между крайними положениями при раскрытии направляющих указательного (3) и среднего (2) пальцев указательного и среднего пальцев составлял 40°-50° (расстояние между осями верхней резьбовой шарнирной шпильки и верхнего шарнирного соединения составляет 12-15 мм), а при раскрытии направляющей большого (4) пальца - 40°-60° (расстояние между осями нижней резьбовой шарнирной шпильки и нижнего шарнирного соединения составляет 12-15 мм). Максимальное раскрытие кисти составляет 90-110 мм.
Для изготовления конструктивных элементов модуля (корпус, направляющие, П-образное основание и др.) применяют сталь, дюралюминий, титан, полиамид. Мизинец и безымянный пальцы дополняются формообразующей и косметической оболочками.
Использование в заявленном модуле искусственной кисти, согнутых под углом направляющих большого, указательного и среднего пальцев с напальчниками и использованием стяжки обеспечивается необходимая кинематика кисти для выполнения захвата в щепоть и максимальный угол раскрытия кисти, что обеспечивает максимальную анатомическую схожесть бионический кисти с биологической, а также повышается надежность работы за счет возможности захвата как крупных, так и маленьких предметов.
Применение в заявленном модуле искусственной кисти корпуса, в котором расположены мотор-редуктор, связанный с ним дополнительный двухступенчатый планетарный редуктор и контроллер кисти позволяет обеспечить смыкание кисти с необходимой скоростью и усилием, обеспечивает максимальную анатомическую схожесть бионический кисти с биологической, а также повышается надежность работы, за счет применение более простых и надежных в работе конструкций привода. Усилие смыкания кисти составляет не менее 120 Н, время смыкания - не более 1 сек.
Применение П-образного основания, жестко закрепленное на боковой поверхности корпуса, позволяет поместить модуль искусственной кисти с приводом внутри формообразующий оболочки, максимально сохраняя при этом оптимальный внешний вид, что обеспечивает максимальную анатомическую схожесть бионический кисти с биологической.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой изобретения.
Claims (3)
1. Модуль искусственной кисти, содержащий корпус, в котором расположены мотор-редуктор, связанный с ним дополнительный двухступенчатый планетарный редуктор и контроллер кисти, выполненный с возможностью получения управляющих сигналов с электромиографического датчика по беспроводной связи и передачи их мотор-редуктору, согнутые под углом направляющие большого, указательного и среднего пальцев с напальчниками и П-образное основание, жестко закрепленное на боковой поверхности корпуса, при этом на П-образном основании закреплены нижние и верхние шарнирные соединения, на верхнем шарнирном соединении закреплены направляющие среднего и указательного пальцев, выполненные с возможностью движения вокруг оси поворота верхнего шарнирного соединения при помощи двухступенчатого планетарного редуктора, а на нижнем шарнирном соединении закреплена направляющая большого пальца, выполненная с возможностью движения вокруг оси поворота нижнего шарнирного соединения при помощи стяжки со стопором, один конец которой закреплен между направляющими указательного и среднего пальцев, а другим концом - с направляющей большого пальца.
2. Модуль искусственной кисти по п. 1, отличающийся тем, что направляющие среднего и указательного пальцев согнуты под углом 30°-50°.
3. Модуль искусственной кисти по п. 1, отличающийся тем, что направляющая большого пальца согнута под углом 30°-40°.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2017/000681 WO2019059796A1 (ru) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Модуль искусственной кисти |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU199579U1 true RU199579U1 (ru) | 2020-09-08 |
Family
ID=65811496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020104039U RU199579U1 (ru) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Модуль искусственной кисти |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU199579U1 (ru) |
WO (1) | WO2019059796A1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020077708A1 (en) * | 2000-05-22 | 2002-06-20 | Iversen Edwin K. | Safety clutch for a prosthetic grip |
US6660043B2 (en) * | 2002-04-16 | 2003-12-09 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Artificial hand |
US6921419B2 (en) * | 2002-12-12 | 2005-07-26 | The United States Of America As Represented By The Department Of Veterans Affairs | Externally-powered hand prosthesis |
US8021435B2 (en) * | 2007-01-17 | 2011-09-20 | Luis Armando Bravo Castillo | Functional hand prosthesis mechanism |
RU2472469C1 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-01-20 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА ФЕДЕРАЛЬНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА" (ФГУ "СПбНЦЭПР им. Альбрехта ФМБА России") | Искусственная кисть |
US8588977B2 (en) * | 2008-11-20 | 2013-11-19 | University Of Utah Research Foundation | Signal modulator for visual indicator |
-
2017
- 2017-09-20 RU RU2020104039U patent/RU199579U1/ru active
- 2017-09-20 WO PCT/RU2017/000681 patent/WO2019059796A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020077708A1 (en) * | 2000-05-22 | 2002-06-20 | Iversen Edwin K. | Safety clutch for a prosthetic grip |
US6660043B2 (en) * | 2002-04-16 | 2003-12-09 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Artificial hand |
US6921419B2 (en) * | 2002-12-12 | 2005-07-26 | The United States Of America As Represented By The Department Of Veterans Affairs | Externally-powered hand prosthesis |
US8021435B2 (en) * | 2007-01-17 | 2011-09-20 | Luis Armando Bravo Castillo | Functional hand prosthesis mechanism |
US8588977B2 (en) * | 2008-11-20 | 2013-11-19 | University Of Utah Research Foundation | Signal modulator for visual indicator |
RU2472469C1 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-01-20 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА ФЕДЕРАЛЬНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА" (ФГУ "СПбНЦЭПР им. Альбрехта ФМБА России") | Искусственная кисть |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019059796A1 (ru) | 2019-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106618813B (zh) | 假肢手 | |
CN103519970B (zh) | 一种微智能外骨骼手指康复机器人 | |
CN104367405B (zh) | 一种仿人型肌电假手 | |
EP2523636B1 (en) | Modular human hand prosthesis with modular, mechanically independent finger modules | |
Liu et al. | Development of a multi-DOF prosthetic hand with intrinsic actuation, intuitive control and sensory feedback | |
CN106214418A (zh) | 一种柔性穿戴式外骨骼欠驱动全指训练康复机械手 | |
CN105643644B (zh) | 耦合与自适应运动模式兼备的欠驱动高仿真手指 | |
Cipriani et al. | Progress towards the development of the SmartHand transradial prosthesis | |
Gopura et al. | EMG-based control of an exoskeleton robot for human forearm and wrist motion assist | |
EP3723943B1 (en) | Driving assembly for moving body part | |
CN111281394A (zh) | 一种腕关节运动功能评测与康复机器人 | |
CN104799982A (zh) | 基于连续体差动机构的单电机欠驱动假肢手 | |
Gillespie et al. | Toward improved sensorimotor integration and learning using upper-limb prosthetic devices | |
CN105291134A (zh) | 一种柔性仿生机械手 | |
Abayasiri et al. | MoBio: A 5 DOF trans-humeral robotic prosthesis | |
CN106618967A (zh) | 新型便携式手外骨骼康复装置 | |
CN103356312A (zh) | 一种由肌电信号驱动的6自由度假肢手臂 | |
RU2653820C2 (ru) | Система управления биоэлектрическим протезом | |
Ficuciello et al. | Postural synergies and neural network for autonomous grasping: A tool for dextrous prosthetic and robotic hands | |
RU199579U1 (ru) | Модуль искусственной кисти | |
CN109223432B (zh) | 腕关节康复智能机器人 | |
CN209933083U (zh) | 穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指 | |
Zinck et al. | Design of a compact, reconfigurable, prosthetic wrist | |
CN109172064B (zh) | 一种支持云端融合的假手感知机构及系统 | |
JP2016067636A (ja) | 非電動能動義手 |