RU201029U1

RU201029U1 - MECHANICAL HAND

Info

Publication number: RU201029U1
Application number: RU2020112015U
Authority: RU
Inventors: Чермен Владимирович Базров; Фатима Владимировна Базрова; Екатерина Артуровна Хестанова; Марина Васильевна Дзагоева
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-11-24

Abstract

Полезная модель относится к медтехнике, а именно к протезостроению, и может быть использована для облегчения жизни людей с ограниченными возможностями, а также найти применение при ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с риском радиационного или биологического заражения.Целью предлагаемого технического решения является разработка дешевого и надежного устройства, повышающего функциональные возможности при использовании его людьми с ограниченными возможностями.Поставленная цель достигается тем, что предложена механическая рука с возможностью удлинения, состоящая из искусственных пальцев, шарнирно соединенных с удлиняемой механической рукой, плотно фиксируемой на предплечье пользователя.Заявленное устройство имеет простую и надежную конструкцию, позволяющую пользователю совершать дистанционную манипуляцию различными предметами, что сокращает степень зависимости от посторонней помощи людей с ограниченными возможностями.The utility model relates to medical technology, namely to prosthetics, and can be used to facilitate the life of people with disabilities, as well as find application in the elimination of emergencies associated with the risk of radiation or biological contamination. The purpose of the proposed technical solution is to develop a cheap and reliable device , increasing the functionality when used by people with disabilities. The aim is achieved by the proposed mechanical arm with the possibility of lengthening, consisting of artificial fingers, pivotally connected with an extendable mechanical arm, tightly fixed on the user's forearm. The claimed device has a simple and reliable design allowing the user to remotely manipulate various objects, which reduces the degree of dependence on outside help of people with disabilities.

Description

Полезная модель относится к медтехнике, а именно к протезостроению, и может быть использована для облегчения жизни людей с ограниченными возможностями, а также найти применение при ликвидации ЧС связанных с риском радиационного или биологического заражения.The useful model relates to medical technology, namely to prosthetics, and can be used to facilitate the life of people with disabilities, as well as find application in the elimination of emergencies associated with the risk of radiation or biological contamination.

Известна искусственная кисть (патент РФ№2472469), содержащая корпус, первый палец, блок второго-третьего пальцев, рычажную передачу и привод функции подвижности. Механизм отведения-приведения второго пальца, содержащий микроэлектропривод с винтовой передачей, обеспечивающей возможность возвратно-поступательного движения гайки, при этом привод неподвижно соединен с основанием блока пальцев, а каркас второго пальца выполнен в виде двуплечего рычага и шарнирно установлен на основании блока пальцев, причем одно плечо рычага формирует консоль второго пальца, а второе плечо выполнено в виде вилки и кинематически соединено с гайкой винтовой передачи.Known artificial hand (RF patent No. 2472469), containing a body, a first finger, a block of the second and third fingers, linkage and drive function of mobility. The second finger retraction-adduction mechanism, containing a microelectric drive with a helical transmission, providing the possibility of reciprocating movement of the nut, while the drive is fixedly connected to the base of the finger block, and the frame of the second finger is made in the form of a two-armed lever and is hinged on the base of the finger block, with one the lever arm forms the console of the second pin, and the second arm is made in the form of a fork and is kinematically connected to the screw nut.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции связанная с наличием большого количества мелких деталей и замедленная работа устройства.The disadvantages of this device are the complexity of the design associated with the presence of a large number of small parts and the slow operation of the device.

Известен активный тяговый протез кисти (патент РФ №183424) включающий культеприемную гильзу, соединенную с гильзой предплечья через шаровое крепление. На культеприемной гильзе через металлические штифты шарнирно закреплены протезы пальцев, каждый из которых состоит из дистальной фаланги, проксимальной фаланги и металлического ограничителя проходящего через проксимальную фалангу и закрепленного штифтами с культеприемной гильзой и дистальной фалангой. Нагрузку между деталями протеза перераспределяет ограничитель ограничивающий крайние положения пальцев протеза при сгибании и разгибании. В культеприемной гильзе и гильзе предплечья предусмотрены отверстия для ленты Velcro, при помощи которой протез крепится к культе и предплечью. Сгибание пальцев протеза осуществляется за счет движения лучезапястного сустава, при котором происходит натяжение тросов. Одни концы тросов закреплены на проксимальных фалангах, вторые зафиксированы в блоке регулировки тросов, который расположен на гильзе предплечья. Тросы проходят через специальные каналы в культеприменой гильзе. Предусмотрена возможность регулировки положения каждого пальца по отдельности. Пальцы протеза возвращаются в исходное положение при помощи резинового жгута.Known active traction hand prosthesis (RF patent No. 183424) includes a cultivation sleeve connected to the sleeve of the forearm through a ball mount. Prostheses of fingers are hinged on the cult socket through metal pins, each of which consists of a distal phalanx, a proximal phalanx and a metal stop passing through the proximal phalanx and secured by pins with a culprit socket and a distal phalanx. The load between the parts of the prosthesis is redistributed by the limiter limiting the extreme positions of the fingers of the prosthesis during flexion and extension. Holes for Velcro tape are provided in the socket and forearm socket, with which the prosthesis is attached to the stump and forearm. Flexion of the fingers of the prosthesis is carried out due to the movement of the wrist joint, during which the cables are pulled. One ends of the cables are fixed on the proximal phalanges, the second are fixed in the cable adjustment unit, which is located on the forearm sleeve. The cables pass through special channels in the culturing sleeve. It is possible to adjust the position of each finger separately. The fingers of the prosthesis are returned to their original position using a rubber band.

Недостатками данного устройства являются ограниченная область применения, а наличие в конструкции резинового жгута несет в себе опасность обрыва, что негативно сказывается на надежности устройства.The disadvantages of this device are the limited area of application, and the presence of a rubber band in the structure carries the risk of breaking, which negatively affects the reliability of the device.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному объекту является механическая кисть (патент РФ №2245120) содержащая ладонь, искусственные пальцы, образованные шарнирно соединенными пустотелыми фалангами, жилки для сжимания искусственных пальцев в кулак и возвратные пружинки для выпрямления искусственных пальцев. Механическая кисть также содержит храповое колесо со шкивом, расположенным под храповым колесом, и имеющим проточку по периметру для размещения пучка жилок, собачку храповика, вороток для поворачивания храпового колеса и фиксатор для удержания собачки. При этом жилки для сжимания искусственных пальцев в кулак закреплены в концах верхних фаланг, пропущены внутри искусственных пальцев, проходят в шкиве храпового колеса и закреплены в манжете, выполненной с возможностью установки выше локтевого сустава. Причем искусственные пальцы выполнены с возможностью сжимания в кулак при сгибании руки или повороте шкива с помощью воротка за счет натяжения жилок и с возможностью выпрямления за счет возвратных пружинок, при выпрямлении руки или при выведении собачки из зацепления с зубом храпового колеса.Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical essence to the claimed object is a mechanical hand (RF patent No. 2245120) containing a palm, artificial fingers formed by pivotally connected hollow phalanges, veins for squeezing artificial fingers into a fist and return springs for straightening artificial fingers. The mechanical brush also contains a ratchet wheel with a pulley located under the ratchet wheel and having a groove around the perimeter for accommodating a bundle of veins, a ratchet pawl, a knob for turning the ratchet wheel and a retainer for holding the pawl. In this case, the veins for squeezing the artificial fingers into a fist are fixed at the ends of the upper phalanges, passed inside the artificial fingers, pass in the ratchet wheel pulley and are fixed in a cuff made with the possibility of being installed above the elbow joint. Moreover, the artificial fingers are made with the possibility of squeezing into a fist when bending the arm or turning the pulley with the help of the crank due to the tension of the veins and with the possibility of straightening due to the return springs, when straightening the hand or when removing the dog from engagement with the tooth of the ratchet wheel.

К недостаткам данного устройства относятся ограниченная область применения, обусловленная сжатием всех пальцев одновременно только в кулак, что не позволяет пользователю брать мелкие предметы и отсутствие возможности дистанционной манипуляции отдаленными предметами.The disadvantages of this device include a limited scope due to the compression of all fingers simultaneously only into a fist, which does not allow the user to take small objects and the lack of the possibility of remote manipulation of distant objects.

Целью предлагаемого технического решения является разработка недорогой и надежной механической руки, повышающей функциональные возможности при использовании ее людьми с ограниченными возможностями, а также возможность использования устройства при ликвидации ЧС.The aim of the proposed technical solution is to develop an inexpensive and reliable mechanical arm that increases its functionality when used by people with disabilities, as well as the ability to use the device in emergency response.

Поставленная цель достигается тем, что предложена механическая рука с механизмом дистанционного управления, состоящая из искусственных пальцев шарнирно соединенных с удлиняемой сдвоенной предплечевой гильзой плотно фиксируемой на предплечье пользователя.This goal is achieved in that a mechanical arm with a remote control mechanism is proposed, consisting of artificial fingers pivotally connected to an extendable double forearm sleeve tightly fixed on the user's forearm.

Устройство (Фиг. 1) состоит из наружной предплечевой гильзы [1] в которую посредством шариковых направляющих скольжения [2], вставлена внутренняя предплечевая гильза [3]. Внутренняя предплечевая гильза [3] снабжена кистевым упором [4], ладонной площадкой [5], к которой прикреплены пять гибких клавиш управления искусственными пальцами [6] с фиксаторами пальцев [7] пользователя. Перпендикулярно внутри к гильзе [3] крепят опорную ось [8] с пятью направляющими роликами [9], по которым перемещаются пять плетеных шнуров натяжения [10]. Опорная ось [8] шарнирно соединена рычагами [11] с подвижной натяжной осью [12] на которой располагают пять направляющих роликов [13]. Внутренняя предплечевая гильза снабжена боковыми прорезями прижатия [14], поверх которых крепят ремень фиксации механической руки [15]. Внешняя гильз [1] снабжена бугром прижатия [16], в который при сжатии клавиш управления [6] упираются пять шарнирно прикрепленных искусственных пальца [17], каждый из которых состоит из трех шарнирно соединенных сегментов [18]. Каждый сегмент содержит в нижней точке упругие пластины раскрытия [19] и наружные эластичные рифленые подушечки [20].The device (Fig. 1) consists of an outer forearm sleeve [1] into which, by means of ball sliding guides [2], an inner forearm sleeve [3] is inserted. The inner forearm sleeve [3] is equipped with a wrist rest [4], a palm pad [5], to which are attached five flexible keys for controlling artificial fingers [6] with finger locks [7] of the user. Perpendicular to the inside to the sleeve [3] attach the support axle [8] with five guide rollers [9], along which five braided tension cords [10] move. The support axle [8] is pivotally connected by levers [11] with a movable tensioning axle [12] on which five guide rollers [13] are located. The inner forearm sleeve is equipped with side pressure slots [14], on top of which a mechanical arm fixation belt is attached [15]. The outer sleeve [1] is equipped with a pressing hillock [16], into which, when the control keys [6] are pressed, five hinged artificial fingers [17] abut, each of which consists of three hingedly connected segments [18]. Each segment contains at the lowest point elastic disclosure plates [19] and external elastic grooved pads [20].

Внутри искусственных пальцев [17] образованно свободное пространство по которому проходят плетеные шнуры натяжения [10], прикрепленные одним концом к крайним точкам искусственных пальцев [17], а другим - к клавишам управления искусственными пальцами [6]. Внутри внешней гильзы [1], перпендикулярно закреплена опорная ось [21] с пятью направляющими роликами [22], которая шарнирно соединена рычагами [23] с натяжной осью [12]. Указательный и большой пальцы снабжены направляющими смыкания [24]. В центре сверху наружная гильза снабжена раздвижным затвором [25].Inside the artificial fingers [17], a free space is formed along which braided tension cords [10] pass, attached at one end to the extreme points of the artificial fingers [17], and the other to the control keys for the artificial fingers [6]. Inside the outer sleeve [1], a support axle [21] with five guide rollers [22] is perpendicularly fixed, which is pivotally connected by levers [23] to the tensioning axle [12]. The index and thumb are equipped with closing guides [24]. At the top center, the outer sleeve is equipped with a sliding lock [25].

Устройство работает следующим образом. Устройство надевают на предплечье пользователя и плотно фиксируют при помощи ремня фиксации механической руки [15], при этом ладонь пользователя размещают между кистевым упором [4] и ладонной площадкой [5], где пальцы просовывают внутрь фиксаторов пальцев [7] и упирают в клавиши управления искусственными пальцами [6]. Для дальнейшего использования выставляют нужную длину устройства путем ослабления раздвижного затвора [25] и выдвигают внешнюю гильзу [1] на нужное расстояние. Постоянную длину шнуров [10] соединяющих и передающих усилие от клавиш управления [6] к искусственным пальцам [17] обеспечивает подвижная натяжная ось [12], которая при удлинении устройства приподнимается или опускается при укорачивании, благодаря рычагам [11] [23], которыми соединена с опорными осями [8], [21]. После фиксации нужной длины устройства, раздвижной затвор закручивают до упора. Устройство движениями руки пользователя подводят к нужному объекту и сжимают необходимое количества клавиш управления искусственными пальцами [6]. При этом происходит подтяжка плетенных шнуров натяжения [10], проходящих по направляющим роликам [9], [13], [22], к искусственным пальцам [17], что ведет к их сгибанию и сопутствующему захвату предмета который благодаря мягким рифленым подушечкам [20] надежно удерживается устройством. Степень сгибания искусственных пальцев [17] зависит от силы и глубины сжатия клавиш [6]. После захвата предмета проводят необходимые пользователю манипуляции, по окончании которых ослабляют сжатие клавиш [6], что приводит благодаря разжимающему действию упругих пластин [19] к раскрытию искусственных пальцев [17]. При необходимости манипуляции мелкими или хрупкими предметами одновременно осторожно сжимают клавиши управления большого и указательного пальцев. Благодаря наличию направляющих смыкания [24], при сжатии большой и указательный искусственные пальцы смыкаются эластичными подушечками крайних сегментов, что дает возможность брать и дистанционно манипулировать мелкими или хрупкими предметами. При возникновении в процессе использования устройства необходимости сокращения дистанции манипулирования проводят сокращение устройства путем ослабления раздвижного затвора и последующего сдвигания внешней гильзы на внутреннюю.The device works as follows. The device is put on the user's forearm and tightly fixed with a mechanical arm fixation strap [15], while the user's palm is placed between the wrist rest [4] and the palmar pad [5], where the fingers stick inside the finger retainers [7] and rest against the control keys artificial fingers [6]. For further use, set the required length of the device by loosening the sliding shutter [25] and push the outer sleeve [1] to the required distance. The constant length of the cords [10] connecting and transmitting the force from the control keys [6] to the artificial fingers [17] is provided by a movable tension axle [12], which, when the device is lengthened, is raised or lowered when shortened, thanks to the levers [11] [23], which connected to the reference axes [8], [21]. After fixing the desired length of the device, the sliding gate is screwed in until it stops. The device is brought to the desired object by the movements of the user's hand and the required number of control keys are pressed with artificial fingers [6]. In this case, the braided tension cords [10], passing along the guide rollers [9], [13], [22], are tightened to the artificial fingers [17], which leads to their bending and the concomitant grip of the object, which is due to the soft corrugated pads [20 ] is securely held by the device. The degree of flexion of artificial fingers [17] depends on the strength and depth of key compression [6]. After gripping the object, the manipulations necessary for the user are carried out, at the end of which the compression of the keys [6] is released, which, due to the expanding action of the elastic plates [19], leads to the opening of artificial fingers [17]. When handling small or fragile objects, gently squeeze the thumb and forefinger control keys at the same time. Due to the presence of closure guides [24], when squeezed, the thumb and forefinger are closed by the elastic pads of the extreme segments, which makes it possible to take and remotely manipulate small or fragile objects. If the need to reduce the manipulation distance arises in the process of using the device, the device is reduced by loosening the sliding gate and then sliding the outer sleeve to the inner one.

Заявленное устройство имеет простую и надежную конструкцию, позволяющую пользователю совершать дистанционную манипуляцию различными предметами, что сокращает степень зависимости от посторонней помощи людей с ограниченными возможностями. При использовании в ликвидации чрезвычайных ситуаций устройство позволяет дистанционно манипулировать различными опасными предметами. Увеличивая расстояние между предметами несущими радиоактивную или бактериологическую угрозу заражения и человеком, устройство играет ключевую роль в минимизации пагубного влияния на организм смертельно опасных веществ.The claimed device has a simple and reliable design that allows the user to perform remote manipulation of various objects, which reduces the degree of dependence on outside help of people with disabilities. When used in emergency response, the device allows you to remotely manipulate various dangerous objects. By increasing the distance between objects carrying a radioactive or bacteriological threat of infection and a person, the device plays a key role in minimizing the harmful effects of deadly substances on the body.

Claims

A mechanical arm, consisting of an inner forearm sleeve inserted into the outer forearm sleeve by means of ball sliding guides, and the inner forearm sleeve is equipped with a wrist rest and a palmar pad, to which flexible keys for controlling artificial fingers with locks of the user's fingers are attached, and one Tension cords are attached at its end, and tension cords are attached to the extreme points of the artificial fingers at its other end, and the tension cords are made with the possibility of transferring force from the control keys to the artificial fingers, and the tension cords pass along the guide rollers of the support and tension axes, while the inner forearm the sleeve is equipped with lateral pressing slots, on top of which the mechanical arm fixation strap is fixed, and the outer sleeve is equipped with a bump of pressing artificial fingers against which the hinged artificial fingers rest , each of which consists of pivotally connected segments, with each finger segment containing elastic opening plates and elastic grooved pads, the index and thumb being provided with closing guides, and the outer sleeve is equipped with a sliding shutter.