RU2663941C1 - Electromechanical hand - Google Patents

Electromechanical hand Download PDF

Info

Publication number
RU2663941C1
RU2663941C1 RU2017104803A RU2017104803A RU2663941C1 RU 2663941 C1 RU2663941 C1 RU 2663941C1 RU 2017104803 A RU2017104803 A RU 2017104803A RU 2017104803 A RU2017104803 A RU 2017104803A RU 2663941 C1 RU2663941 C1 RU 2663941C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
finger
rotation
microcontroller
frame
housing
Prior art date
Application number
RU2017104803A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Ершов
Дмитрий Юрьевич Лапицкий
Борис Дмитриевич Андреев
Сергей Дмитриевич Буцуля
Наиль Рауфович Пятаев
Татьяна Георгиевна Манзеева
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2017104803A priority Critical patent/RU2663941C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2663941C1 publication Critical patent/RU2663941C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS 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
    • A61F2/00Filters 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
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS 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
    • A61F2/00Filters 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
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583Hands; Wrist joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS 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
    • A61F2/00Filters 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
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/70Operating or control means electrical
    • A61F2/72Bioelectric control, e.g. myoelectric

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine. Electromechanical prosthesis hand for prosthetics of the arm at the level of the forearm contains a body, a receiving sleeve, skeletons of the first, second, third, fourth fingers and the fifth finger, made in the form of an elastic link, and the mechanism of movement of the hand with microelectro drives. Frame of the first finger is fixed on the first axis of rotation, the skeleton of the third finger and the skeleton of the fourth finger are fixed on the second axis of rotation. First axis of rotation and the second axis of rotation are fixed in the housing. Frame of the second finger is fixed in the carcass of the third finger with the help of the third axis of rotation. Frame of the fourth finger and the fifth finger are made in the form of a single block, in which the lining of the carcass of the fourth finger is made integrally with the lining of the fifth finger. Mechanism of movement of the hand is made in the form of a grip mechanism, an escape mechanism and a rotation mechanism. Grip mechanism is made in the form of the first microelectrodrive equipped with a microcontroller of the gripping mechanism and the executive body of the gripper mechanism of the first, second and third finger frames. First microelectrodrive and the microcontroller of the gripper mechanism are located in the casing of the gripper mechanism, while the gripper body is rigidly fixed in the casing. Withdrawal mechanism is made in the form of a second microelectrodrive fixed to the frame of the third finger and equipped with a microcontroller of the withdrawing mechanism and an executive organ of the withdrawal mechanism of the second from the third armature of the fingers. Microcontroller of the withdrawing mechanism is located on the casing of the gripping mechanism, and the rotation mechanism is made in the form of a third microelectrodrive equipped with a microcontroller of the rotation mechanism and an executive organ of the rotation mechanism of the hand. Third microelectrodrive and the microcontroller of the rotation mechanism are fixed inside the rotary mechanism housing. Receiving sleeve is fixed to the rotary mechanism housing, the rotary mechanism housing rigidly attached to the housing. All three microelectro drives are connected to hand control system fixed to the autonomous power supply unit located on the rotary mechanism housing and equipped with a control unit for the autonomous power supply unit. Receiving sleeve has electrodes for picking up the signal of muscle activity associated with hand control system, which is connected with the microcontroller of the gripping mechanism, microcontroller of the lead mechanism and microcontroller of the rotation mechanism.EFFECT: invention provides reduction in the time for performing motor operations when using a prosthesis.3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и может быть использовано для протезирования инвалидов после односторонней или двусторонней ампутации руки на уровне предплечья, а также в протезе плеча и в протезах после вычленения плеча.The invention relates to medical equipment, namely to prosthetics and prosthetics, and can be used for prosthetics of disabled people after unilateral or bilateral amputation of the arm at the level of the forearm, as well as in the prosthesis of the shoulder and in the prostheses after isolating the shoulder.

Известен протез кисти (RU 2472469 C1, МПК: A61F 2/54 (2006.01), опубл. 20.01.2013), содержащий корпус, первый палец, блок второго-третьего пальцев, рычажную передачу и привод функции подвижности «схват-раскрытие кисти», 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. Недостатком данного устройства являются низкие функциональные возможности, а также заклинивание механизма схвата в крайних положениях.Known prosthetic hand (RU 2472469 C1, IPC: A61F 2/54 (2006.01), publ. 01/20/2013), comprising a housing, a first finger, a block of the second or third fingers, a lever transmission and the drive function of the mobility of "grasp-opening brush" the lead-down mechanism of the second finger, containing a micro-electric drive with a helical gear, which provides the possibility of reciprocating movement of the nut, while the drive is motionlessly connected to the base of the finger block, and the frame of the second finger is made in the form of a two-shouldered lever and is pivotally mounted on the base of the finger block, than one arm of the lever forms the console of the second finger, and the second arm is made in the form of a fork and is kinematically connected to a screw drive nut. The disadvantage of this device is its low functionality, as well as jamming of the gripping mechanism in extreme positions.

Известен протез кисти, принятый за прототип (RU 2506931 В2, МПК: A61F 2/56 (2006.01), опубл. 10.02.2014), содержащий корпус, приемную гильзу, закрепленную на корпусе, каркасы первого, второго, третьего, четвертого пальцев и пятый палец, выполненный в виде упругого звена, механизм движения кисти с микроэлектроприводами.Known prosthetic hand adopted for the prototype (RU 2506931 B2, IPC: A61F 2/56 (2006.01), publ. 02/10/2014), comprising a housing, a receiving sleeve mounted on the housing, frames of the first, second, third, fourth fingers and fifth finger, made in the form of an elastic link, the mechanism of movement of the brush with microelectric drives.

Недостатком данного устройства являются низкие функциональные возможности и длительное время выполнения двигательных операций.The disadvantage of this device is low functionality and a long time to complete motor operations.

Задачей предлагаемого изобретения является создание электромеханического протеза кисти для протезирования инвалидов после односторонней или двухсторонней ампутации руки на уровне предплечья, а также в протезе плеча и после вычленения плеча, повышающего удобство пользования протезом за счет расширения функциональных возможностей устройства.The objective of the invention is the creation of an electromechanical prosthesis for prosthetics of disabled people after unilateral or bilateral amputation of the arm at the level of the forearm, as well as in the shoulder prosthesis and after isolating the shoulder, increasing the usability of the prosthesis by expanding the functionality of the device.

Техническим результатом является сокращение времени выполнения двигательных операций при пользовании протезом путем сохранения естественной функции ротации кисти, надежного удержания объектов манипулирования за счет обеспечения двухстороннего силового контроля за движением первого и второго пальцев с одновременной установкой третьего пальца по поверхности предметов сложной формы, а также обеспечения схвата между вторым и третьим пальцем.The technical result is to reduce the execution time of motor operations when using the prosthesis by maintaining the natural function of rotation of the hand, reliable retention of the objects of manipulation by providing two-sided force control over the movement of the first and second fingers with the simultaneous installation of the third finger on the surface of complex objects, as well as providing a grip between second and third finger.

Указанный технический результат достигается тем, что в электромеханическом протезе кисти для протезирования руки на уровне предплечья, содержащем корпус, приемную гильзу, каркасы первого, второго, третьего, четвертого пальцев и пятый палец, выполненный в виде упругого звена, механизм движения кисти с микроэлектроприводами, каркас первого пальца закреплен на первой оси вращения, каркас третьего пальца и каркас четвертого пальца закреплены на второй оси вращения, причем первая ось вращения и вторая ось вращения крепятся неподвижно в корпусе, при этом каркас второго пальца закреплен в каркасе третьего пальца при помощи третьей оси вращения, а каркас четвертого пальца и пятый палец выполнены в виде единого блока, в котором облицовка каркаса четвертого пальца выполнена за одно целое с облицовкой пятого пальца, причем механизм движения кисти выполнен в виде механизма схвата, механизма отведения и механизма ротации, при этом механизм схвата выполнен в виде первого микроэлектропривода, снабженного микроконтроллером механизма схвата и исполнительным органом механизма схвата первого, второго и третьего каркасов пальцев, при этом первый микроэлектропривод и микроконтроллер механизма схвата расположены в корпусе механизма схвата, при этом корпус механизма схвата жестко крепится в корпусе, а механизм отведения выполнен в виде второго микроэлектропривода, закрепленного на каркасе третьего пальца и снабженного микроконтроллером механизма отведения и исполнительным органом механизма отведения второго от третьего каркаса пальцев, при этом микроконтроллер механизма отведения расположен на корпусе механизма схвата, а механизм ротации выполнен в виде третьего микроэлектропривода, снабженного микроконтроллером механизма ротации и исполнительным органом механизма ротации кисти, причем третий микроэлектропривод и микроконтроллер механизма ротации закреплены внутри корпуса механизма ротации, при этом приемная гильза закреплена на корпусе механизма ротации, причем корпус механизма ротации жестко прикреплен к корпусу, при этом все три микроэлектропривода связаны с системой управления кистью, закрепленной на блоке автономного питания, размещенном на корпусе механизма ротации и снабженном устройством управления блоком автономного питания, при этом на приемной гильзе установлены электроды съема сигнала мышечной активности, связанные с системой управления кистью, которая связана с микроконтроллером механизма схвата, микроконтроллером механизма отведения и микроконтроллером механизма ротации.The specified technical result is achieved by the fact that in the electromechanical prosthesis of the hand prosthetics at the level of the forearm, containing the body, the receiving sleeve, the frames of the first, second, third, fourth fingers and the fifth finger, made in the form of an elastic link, the mechanism of movement of the brush with microelectric drives, frame the first finger is fixed on the first axis of rotation, the frame of the third finger and the frame of the fourth finger are fixed on the second axis of rotation, and the first axis of rotation and the second axis of rotation are fixedly mounted in the housing mustache, while the frame of the second finger is fixed in the frame of the third finger using the third axis of rotation, and the frame of the fourth finger and fifth finger are made in the form of a single unit, in which the lining of the frame of the fourth finger is made in one piece with the lining of the fifth finger, and the brush movement mechanism made in the form of a gripping mechanism, a retraction mechanism and a rotation mechanism, while the gripping mechanism is made in the form of a first microelectric drive equipped with a gripping mechanism microcontroller and an operating mechanism of the gripping mechanism the first, second and third frames of the fingers, while the first microelectric drive and the microcontroller of the gripping mechanism are located in the housing of the gripping mechanism, while the housing of the gripping mechanism is rigidly mounted in the housing, and the retraction mechanism is made in the form of a second microelectric drive mounted on the frame of the third finger and equipped with a microcontroller mechanism leads and the executive body of the mechanism for the removal of the second from the third frame of the fingers, while the microcontroller of the mechanism of removal is located on the body of the mechanism with grip, and the rotation mechanism is made in the form of a third microelectric drive equipped with a microcontroller of the rotation mechanism and an executive body of the rotation mechanism of the brush, the third microelectric drive and microcontroller of the rotation mechanism are fixed inside the body of the rotation mechanism, while the receiving sleeve is fixed to the body of the rotation mechanism, and the body of the rotation mechanism is rigidly attached to the housing, while all three microelectronic drives are connected to the brush control system, mounted on an autonomous power supply unit, nnom mechanism on the housing for rotation and fitted with an autonomous power supply control unit, wherein the receiving sleeve mounted detachably muscle activity signal electrodes connected with the brush control system which is associated with the gripper mechanism microcontroller, microcontroller, microcontroller retraction mechanism and the rotation mechanism.

При этом на внешней части корпуса выполнена крышка.In this case, a cover is made on the outer part of the housing.

При этом каркасы первого, второго, третьего, четвертого пальцев представляют собой т-образный профиль в поперечном сечении.In this case, the frames of the first, second, third, fourth fingers represent a t-shaped profile in cross section.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена электромеханическая кисть, вид сбоку.In FIG. 1 shows an electromechanical brush, side view.

На фиг. 2 изображена электромеханическая кисть, вид сверху.In FIG. 2 shows an electromechanical brush, top view.

На фиг. 3 изображена электромеханическая кисть без приемной гильзы, вид сбоку.In FIG. 3 shows an electromechanical brush without a receiving sleeve, side view.

На фиг. 4 изображена электромеханическая кисть без приемной гильзы, вид сверху.In FIG. 4 shows an electromechanical brush without a receiving sleeve, a top view.

На фиг. 5 изображено крепление рычагов первого и четвертого пальцев.In FIG. 5 shows the fastening of the levers of the first and fourth fingers.

На фиг. 6 изображено крепление рычага четвертого пальца к каркасу четвертого пальца.In FIG. 6 shows the fastening of the lever of the fourth finger to the frame of the fourth finger.

При этом введены нижеследующие обозначения:The following notation is introduced:

1 - корпус;1 - housing;

2 - крышка;2 - cover;

3 - приемная гильза;3 - a receiving sleeve;

4 - первая ось вращения;4 - the first axis of rotation;

5 - каркас первого пальца;5 - frame of the first finger;

6 - вторая ось вращения;6 - the second axis of rotation;

7 - каркас третьего пальца;7 - the frame of the third finger;

8 - каркас четвертого пальца;8 - frame of the fourth finger;

9 - каркас второго пальца;9 - frame of the second finger;

10 - третья ось вращения;10 - the third axis of rotation;

11 - пятый палец;11 - the fifth finger;

12 - первый микроэлектропривод;12 - the first microelectric drive;

13 - микроконтроллер механизма схвата;13 - microcontroller gripping mechanism;

14 - двухступенчатая цилиндрическая зубчатая передача (зубчатая передача);14 - a two-stage cylindrical gear (gear);

15 - корпус механизма схвата;15 - housing of the gripping mechanism;

16 - винт;16 - screw;

17 - кривошип;17 - crank;

18 - винт;18 - screw;

19 - рычаг;19 - lever;

20 - рычаг четвертого пальца;20 - the lever of the fourth finger;

21 - винт;21 - screw;

22 - ось вращения;22 - axis of rotation;

23 - рычаг первого пальца;23 - the lever of the first finger;

24 - винт;24 - screw;

25 - винт;25 - screw;

26 - второй микроэлектропривод;26 - the second microelectric drive;

27 - микроконтроллер механизма отведения;27 - microcontroller of the abduction mechanism;

28 - винтовая передача;28 - helical gear;

29 - гайка;29 - a nut;

30 - винт;30 - screw;

31 - третий микроэлектропривод;31 - the third microelectric drive;

32 - микроконтроллер механизма ротации;32 - microcontroller of the rotation mechanism;

33 - двухступенчатая цилиндрическая зубчатая передача (зубчатая передача);33 - a two-stage cylindrical gear (gear);

34 - корпус механизма ротации;34 - housing rotation mechanism;

35 - система управления кисти;35 - brush control system;

36 - блок автономного питания;36 - autonomous power supply unit;

37 - устройство управления блоком автономного питания;37 - control device for an autonomous power supply unit;

38 - электроды для съема сигнала мышечной активности;38 - electrodes for signal acquisition of muscle activity;

39 - продольная ось;39 - longitudinal axis;

40 - зубчатое колесо.40 - a gear wheel.

Электромеханическая кисть (фиг. 1) содержит корпус 1 с установленной на внешней (тыльной) стороне крышкой 2, приемную гильзу 3, закрепленную на корпусе механизма ротации 34. В корпусе 1 посредством первой оси вращения 4 крепится каркас первого пальца 5, посредством второй оси вращения 6 (фиг. 2, 4) в корпусе 1 крепится каркас третьего пальца 7 и каркас четвертого пальца 8. При этом каркас второго пальца 9 закреплен в каркасе третьего пальца 7 с помощью третьей оси вращения 10, а каркас четвертого пальца 8 и пятый палец 11, выполненный в виде упругого звена, выполнены в виде единого блока, в котором облицовка каркаса четвертого пальца 8 выполнена за одно целое с облицовкой пятого пальца 11. При этом первая ось вращения 4 и вторая ось вращения 6 крепятся неподвижно в корпусе 1 напротив основания каркаса первого пальца 5 и в дистальной части корпуса 1 соответственно.The electromechanical brush (Fig. 1) comprises a housing 1 with a cover 2 mounted on the outer (back) side, a receiving sleeve 3 mounted on the housing of the rotation mechanism 34. In the housing 1, the frame of the first finger 5 is fastened by means of the second axis of rotation 5, by the second axis of rotation 6 (Fig. 2, 4) in the housing 1 is attached the frame of the third finger 7 and the frame of the fourth finger 8. In this case, the frame of the second finger 9 is fixed in the frame of the third finger 7 using the third axis of rotation 10, and the frame of the fourth finger 8 and the fifth finger 11 made in the form of an elastic link, made in the form of a single unit in which the lining of the frame of the fourth finger 8 is made in one piece with the lining of the fifth finger 11. Moreover, the first axis of rotation 4 and the second axis of rotation 6 are fixed motionless in the housing 1 opposite the base of the frame of the first finger 5 and in the distal part of the housing 1 respectively.

Механизм схвата состоит из первого микроэлектропривода 12 (фиг. 4) (например, электродвигатель 0,3 Nm 1226А с редуктором 12/4 ratio 256:1), электрически связанного с микроконтроллером механизма схвата 13 (например, SC1801S) и исполнительного органа механизма схвата первого 5, второго 9 и третьего 7 каркасов пальцев, выполненного в виде зубчатой передачи 14. При этом первый микроэлектропривод 12 и микроконтроллер механизма схвата 13 жестко закреплены в корпусе механизма схвата 15, который жестко крепится в корпусе 1. Зубчатая передача 14 жестко закреплена на валу первого микроэлектропривода 12 и расположена в корпусе механизма схвата 15. На ведомом валу (на фигуре не показан) зубчатой передачи 14 посредством винта 16 закреплен кривошип 17, к которому винтом 18 (фиг. 5) крепится один конец рычага 19 и один конец рычага 20. Второй конец рычага 19 крепится винтом 21 к каркасу первого пальца 5. В каркасе первого пальца 5 посредством оси вращения 22 крепится рычаг первого пальца 23 (фиг. 3, 6), второй конец рычага первого пальца 23 посредством винта 24 крепится к каркасу третьего пальца 7. Второй конец рычага четвертого пальца 20 крепится винтом 25 к каркасу четвертого пальца 8.The gripping mechanism consists of the first microelectric drive 12 (Fig. 4) (for example, a 0.3 Nm 1226A electric motor with a 12/4 ratio 256: 1 gearbox), electrically connected to the microcontroller of the gripping mechanism 13 (for example, SC1801S) and the actuator of the gripping mechanism of the first 5, second 9 and third 7 of the finger frames, made in the form of a gear 14. In this case, the first microelectric actuator 12 and the microcontroller of the gripping mechanism 13 are rigidly fixed in the housing of the gripping mechanism 15, which is rigidly attached to the housing 1. The gear 14 is rigidly mounted on the shaft of the first microelectric drive 12 and is located in the housing of the gripping mechanism 15. On the driven shaft (not shown in the figure) of the gear 14, a crank 17 is fixed by means of a screw 16, to which one end of the lever 19 and one end of the lever 20 are attached with the screw 18 (Fig. 5). The second end of the lever 19 is screwed 21 to the frame of the first finger 5. In the frame of the first finger 5 through the axis of rotation 22 the lever of the first finger 23 is attached (Fig. 3, 6), the second end of the lever of the first finger 23 is screwed to the frame of the third finger 7 The second end of the lever of the fourth finger 20 repitsya screw 25 to the frame of the fourth finger 8.

Механизм отведения снабжен вторым микроэлектроприводом 26 (фиг. 2, 4) (например, электродвигатель 0,1 Nm 1016А с редуктором 10/1К ratio 16:1), жестко закрепленным на каркасе третьего пальца 7 и снабженным микроконтроллером механизма отведения 27 (фиг. 2, 4) (например, SC1801S) и исполнительным органом механизма отведения второго 9 от третьего 7 каркаса пальцев. При этом микроконтроллер механизма отведения 27 жестко закреплен на корпусе механизма схвата 15 и электрически связан со вторым микроэлектроприводом 26. Исполнительный орган механизма отведения выполнен в виде винтовой передачи 28 с установленной на ней гайкой 29. Винтовая передача 28 крепится на валу второго микроэлектропривода 26 винтом 30 и является его продолжением.The lead mechanism is equipped with a second micro electric drive 26 (Fig. 2, 4) (for example, an electric motor of 0.1 Nm 1016A with a 10 / 1K ratio 16: 1 gearbox), rigidly fixed to the frame of the third finger 7 and equipped with a microcontroller of the lead mechanism 27 (Fig. 2 , 4) (for example, SC1801S) and the executive body of the mechanism of abduction of the second 9 from the third 7 frame of the fingers. In this case, the microcontroller of the lead mechanism 27 is rigidly fixed to the housing of the gripping mechanism 15 and is electrically connected to the second micro electric drive 26. The executive body of the lead mechanism is made in the form of a helical gear 28 with a nut 29 installed on it. The helical gear 28 is mounted on the shaft of the second micro electric drive 26 with a screw 30 and is its continuation.

Механизм ротации выполнен в виде третьего микроэлектропривода 31 (фиг. 1) (например, электродвигатель 0,3 Nm 1226А с редуктором 12/4 ratio 256:1), электрически связанного с микроконтроллером механизма ротации 32 (например, SC1801S) и исполнительного органа механизма ротации кисти, выполненного в виде зубчатой передачи 33 и связанного с ней механически зубчатого колеса 40. При этом зубчатая передача 33 жестко закреплена на валу (на фигуре не показан) третьего микроэлектропривода 31. При этом третий микроэлектропривод 31, микроконтроллер механизма ротации 32 и зубчатое колесо 40 жестко закреплены внутри корпуса механизма ротации 34 жестко прикрепленного к корпусу 1 в проксимальной его части.The rotation mechanism is made in the form of a third microelectric drive 31 (Fig. 1) (for example, a 0.3 Nm 1226A electric motor with a 12/4 ratio 256: 1 gearbox) electrically connected to the microcontroller of the rotation mechanism 32 (for example, SC1801S) and the rotary actuator a brush made in the form of a gear 33 and a mechanically connected gear wheel 40 associated with it. In this case, the gear 33 is rigidly fixed to the shaft (not shown) of the third microelectric drive 31. In this case, the third microelectric drive 31, the microcontroller of the rotation mechanism 32 and the tooth This wheel 40 is rigidly fixed inside the housing of the rotation mechanism 34 rigidly attached to the housing 1 in its proximal part.

При этом все три микроэлектропривода электрически связаны с системой управления кисти 35 (например, система управления Dynamic Mode Control Plus® (DMC Plus®)).Moreover, all three microelectric drives are electrically connected to the brush control system 35 (for example, Dynamic Mode Control Plus® (DMC Plus®) control system).

Система управления кисти 35 жестко закреплена на блоке автономного питания 36 и электрически связана с ним. Блок автономного питания 36 неподвижно закреплен на корпусе механизма ротации 34. К блоку автономного питания 36 жестко крепится устройство управления блоком автономного питания 37 (например, устройство управления 9Е385), которое электрически связано с ним. На приемной гильзе 3 установлены электроды для съема сигнала мышечной активности 38 (например, две группы по четыре электрода - ЭПСМ-02), производящие съем сигнала мышечной активности и передающие его на систему управления кистью 35, электрически связанную с микроконтроллером механизма схвата 13, микроконтроллером механизма отведения 27 и микроконтроллером механизма ротации 32. Управление происходит в динамическом режиме. Система управления кистью 35 позволяет пациенту управлять скоростью и усилием захвата пропорционально силе его мышечного сигнала, снимаемого с электродов для съема сигнала мышечной активности 38, и самому регулировать величину раскрытия кисти, разведение (сведение) пальцев и угол поворота кисти вокруг продольной оси 39, а также последовательность работы механизма кисти.The control system of the brush 35 is rigidly fixed to an autonomous power supply unit 36 and is electrically connected to it. The autonomous power supply unit 36 is fixedly mounted on the housing of the rotation mechanism 34. The control unit of the autonomous power supply unit 37 (for example, the control unit 9E385), which is electrically connected to it, is rigidly attached to the autonomous power supply unit 36. On the receiving sleeve 3, electrodes are installed for picking up the muscle activity signal 38 (for example, two groups of four electrodes - EPSM-02) that pick up the muscle activity signal and transmit it to the brush control system 35, which is electrically connected to the gripper mechanism microcontroller 13, the mechanism microcontroller Leads 27 and the microcontroller of the rotation mechanism 32. The control takes place in a dynamic mode. The control system of the brush 35 allows the patient to control the speed and grip force in proportion to the strength of his muscle signal, taken from the electrodes to pick up the muscle activity signal 38, and to adjust the magnitude of the opening of the brush, fingers (fingers) and the angle of rotation of the brush around the longitudinal axis 39, and the sequence of the brush mechanism.

Все конструктивные элементы соединены между собой крепежными элементами - винтами.All structural elements are interconnected by fasteners - screws.

Каркасы первого 5, второго 9, третьего 7, четвертого 8 пальцев представляют собой т-образный профиль в поперечном сечении.The frames of the first 5, second 9, third 7, fourth 8 fingers represent a t-shaped profile in cross section.

Каркасы первого 5, второго 9, третьего 7, четвертого 8 пальцев и пятый палец 11 выполнены с облицовкой, например, из микроячеистого пенополиуритана.The frames of the first 5, second 9, third 7, fourth 8 fingers and fifth finger 11 are made with a lining, for example, of microcellular polyurethane foam.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью устройства управления блоком автономного питания 37 включается блок автономного питания 36. Электроды для съема сигнала мышечной активности 38 производят съем сигнала мышечной активности и передают его на систему управления кисти 35, которая преобразовывает снятые сигналы в командные.Using the control unit of the autonomous power supply unit 37, the autonomous power supply unit 36 is turned on. The electrodes for picking up the muscle activity signal 38 take out the muscular activity signal and transmit it to the control system of the brush 35, which converts the captured signals to command signals.

При формировании управляющей команды на открытие кисти, поступающей с электродов съема сигнала мышечной активности 38 и преобразованной системой управления кистью 35, подается команда на микроконтроллер механизма схвата 13, включается первый микроэлектропривод 12, который приводит в движение зубчатую передачу 14 с жестко закрепленным на ней кривошипом 17. Кривошип 17 начинает вращаться против часовой стрелки, приводя в движение рычаг 19 и рычаг четвертого пальца 20. Рычаг 19 посредством винта 21 передает движение на каркас первого пальца 5. Соответственно рычаг первого пальца 23, закрепленный одним концом в каркасе первого пальца 5, вторым концом приводит в движение каркас третьего пальца 7, а рычаг четвертого пальца 20 вторым концом приводит в движение каркас четвертого пальца 8, кисть открывается.When forming a control command to open the brush, coming from the electrodes of the muscle activity signal 38 and the transformed control system of the brush 35, a command is sent to the microcontroller of the gripping mechanism 13, the first microelectric drive 12 is turned on, which drives the gear 14 with the crank 17 fixed to it The crank 17 begins to rotate counterclockwise, driving the lever 19 and the lever of the fourth finger 20. The lever 19 by means of a screw 21 transmits the movement to the frame of the first finger 5. Accordingly Actually, the lever of the first finger 23, fixed at one end in the frame of the first finger 5, the second end drives the frame of the third finger 7, and the lever of the fourth finger 20 with the second end drives the frame of the fourth finger 8, the brush opens.

При формировании управляющей команды на закрытие кисти, поступающей с электродов съема сигнала мышечной активности 38 и преобразованной системой управления кисти 35, подается команда на микроконтроллер механизма схвата 13. Механизм закрытия кисти осуществляется в обратной последовательности. Кисть закрывается и осуществляется схват в «щепоть» или захват и удержание предмета.When forming the control command for closing the brush, coming from the electrodes of the signal collection of muscle activity 38 and the transformed control system of the brush 35, a command is sent to the microcontroller of the gripping mechanism 13. The closing mechanism of the brush is carried out in the reverse order. The brush closes and a grip in the "pinch" or capture and hold of the subject.

При формировании управляющей команды на отведение каркаса второго пальца 9 от каркаса третьего пальца 7, поступающей с электродов съема сигнала мышечной активности 38 и преобразованной системой управления кисти 35, подается команда на микроконтроллер механизма отведения 27, включается второй микроэлектропривод 26, начинает вращаться винтовая передача 28, по которой перемещается гайка 29, перемещающая каркас второго пальца 9. Гайка 29 совершает возвратно-поступательное движение. При приближении гайки 29 к микроэлектроприводу 26, каркас второго пальца 9 отводится от каркаса третьего пальца 7. При перемещении гайки 29 от микроэлектропривода 26, каркас второго пальца 9 наоборот прижимается к каркасу третьего пальца 7, что обеспечивает зажатие какого-либо предмета между облицованными каркасами второго и третьего пальца.When forming the control command for the removal of the frame of the second finger 9 from the frame of the third finger 7, coming from the electrodes of the signal collection of muscle activity 38 and the transformed control system of the brush 35, a command is sent to the microcontroller of the mechanism of the lead 27, the second microelectric drive 26 is turned on, the helical gear 28, along which the nut 29 moves, moving the frame of the second finger 9. The nut 29 makes a reciprocating motion. When the nut 29 approaches the microelectric drive 26, the frame of the second finger 9 is diverted from the frame of the third finger 7. When the nut 29 is moved from the microelectric drive 26, the frame of the second finger 9, on the contrary, is pressed against the frame of the third finger 7, which ensures that an object is clamped between the lined frames of the second and third finger.

При формировании управляющей команды на вращение кисти вокруг продольной оси 39, поступающей с электродов съема сигнала мышечной активности 38 и преобразованной системой управления кисти 35, подается команда на микроконтроллер механизма ротации 32, включается третий микроэлектропривод 31, установленный в корпусе механизма ротации 34 и вращает зубчатую передачу 33, которая передает вращательное движение на зубчатое колесо 40, которое в свою очередь приводит во вращение корпус механизма ротации 34. В зависимости от сформированной пациентом команды, кисть может вращаться по часовой или против часовой стрелки вокруг продольной оси 39.When forming a control command for the rotation of the brush around the longitudinal axis 39, coming from the electrodes of the muscle signal 38 and the transformed control system of the brush 35, a command is sent to the microcontroller of the rotation mechanism 32, the third microelectric actuator 31 is turned on, installed in the housing of the rotation mechanism 34, and rotates the gear 33, which transmits rotational motion to gear 40, which in turn drives the rotation mechanism housing 34. Depending on the patient's coma In addition, the brush can rotate clockwise or counterclockwise around the longitudinal axis 39.

Claims (3)

1. Электромеханический протез кисти для протезирования руки на уровне предплечья, содержащий корпус, приемную гильзу, каркасы первого, второго, третьего, четвертого пальцев и пятый палец, выполненный в виде упругого звена, механизм движения кисти с микроэлектроприводами, отличающийся тем, что каркас первого пальца закреплен на первой оси вращения, каркас третьего пальца и каркас четвертого пальца закреплены на второй оси вращения, причем первая ось вращения и вторая ось вращения крепятся неподвижно в корпусе, при этом каркас второго пальца закреплен в каркасе третьего пальца при помощи третьей оси вращения, а каркас четвертого пальца и пятый палец выполнены в виде единого блока, в котором облицовка каркаса четвертого пальца выполнена за одно целое с облицовкой пятого пальца, причем механизм движения кисти выполнен в виде механизма схвата, механизма отведения и механизма ротации, при этом механизм схвата выполнен в виде первого микроэлектропривода, снабженного микроконтроллером механизма схвата и исполнительным органом механизма схвата первого, второго и третьего каркасов пальцев, причем первый микроэлектропривод и микроконтроллер механизма схвата расположены в корпусе механизма схвата, при этом корпус механизма схвата жестко крепится в корпусе, а механизм отведения выполнен в виде второго микроэлектропривода, закрепленного на каркасе третьего пальца и снабженного микроконтроллером механизма отведения и исполнительным органом механизма отведения второго от третьего каркаса пальцев, при этом микроконтроллер механизма отведения расположен на корпусе механизма схвата, а механизм ротации выполнен в виде третьего микроэлектропривода, снабженного микроконтроллером механизма ротации и исполнительным органом механизма ротации кисти, причем третий микроэлектропривод и микроконтроллер механизма ротации закреплены внутри корпуса механизма ротации, при этом приемная гильза закреплена на корпусе механизма ротации, причем корпус механизма ротации жестко прикреплен к корпусу, при этом все три микроэлектропривода связаны с системой управления кистью, закрепленной на блоке автономного питания, размещенном на корпусе механизма ротации и снабженном устройством управления блоком автономного питания, при этом на приемной гильзе установлены электроды съема сигнала мышечной активности, связанные с системой управления кистью, которая связана с микроконтроллером механизма схвата, микроконтроллером механизма отведения и микроконтроллером механизма ротации.1. Electromechanical prosthesis for prosthetics of a hand at the level of the forearm, comprising a body, a receiving sleeve, frames of the first, second, third, fourth fingers and a fifth finger, made in the form of an elastic link, a brush movement mechanism with microelectrical drives, characterized in that the frame of the first finger fixed on the first axis of rotation, the frame of the third finger and the frame of the fourth finger are fixed on the second axis of rotation, and the first axis of rotation and the second axis of rotation are fixed motionless in the housing, while the frame of the second finger and fixed in the frame of the third finger using the third axis of rotation, and the frame of the fourth finger and fifth finger are made in the form of a single unit, in which the lining of the frame of the fourth finger is made in one piece with the lining of the fifth finger, and the brush movement mechanism is made in the form of a gripping mechanism, the abduction mechanism and the rotation mechanism, while the gripping mechanism is made in the form of a first microelectric drive equipped with a gripping mechanism microcontroller and an executive body of the gripping mechanism of the first, second and third frame fingers, and the first microelectric drive and the microcontroller of the gripping mechanism are located in the housing of the gripping mechanism, while the housing of the gripping mechanism is rigidly mounted in the housing, and the retraction mechanism is made in the form of a second microelectric drive mounted on the frame of the third finger and equipped with a microcontroller of the retraction mechanism and an executive body of the retraction mechanism the second from the third frame of the fingers, while the microcontroller of the abduction mechanism is located on the housing of the gripping mechanism, and the rotation mechanism is made in the form of a third microelectric drive equipped with a microcontroller of the rotation mechanism and an executive body of the rotation mechanism of the brush, the third microelectric drive and microcontroller of the rotation mechanism are fixed inside the housing of the rotation mechanism, while the receiving sleeve is fixed to the housing of the rotation mechanism, the housing of the rotation mechanism is rigidly attached to the housing, all three micro-electric drives are connected to the brush control system mounted on an autonomous power supply unit located on the body of the rotation mechanism and equipped with a control unit for an autonomous power supply unit, while the receiving sleeve has electrodes for collecting muscle activity signal associated with a brush control system that is connected to a gripper mechanism microcontroller, a lead mechanism microcontroller, and a rotation mechanism microcontroller. 2. Электромеханический протез кисти по п. 1, отличающийся тем, что на внешней части корпуса выполнена крышка.2. Electromechanical prosthesis of a brush according to claim 1, characterized in that a cover is made on the outer part of the body. 3. Электромеханический протез кисти по п. 1, отличающийся тем, что каркасы первого, второго, третьего, четвертого пальцев представляют собой т-образный профиль в поперечном сечении.3. Electromechanical prosthesis of a brush according to claim 1, characterized in that the frames of the first, second, third, fourth fingers are a t-shaped profile in cross section.
RU2017104803A 2017-02-14 2017-02-14 Electromechanical hand RU2663941C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104803A RU2663941C1 (en) 2017-02-14 2017-02-14 Electromechanical hand

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104803A RU2663941C1 (en) 2017-02-14 2017-02-14 Electromechanical hand

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2663941C1 true RU2663941C1 (en) 2018-08-13

Family

ID=63177328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017104803A RU2663941C1 (en) 2017-02-14 2017-02-14 Electromechanical hand

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663941C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193501U1 (en) * 2019-02-05 2019-10-30 Раиса Юрьевна Будко Device for replacing lost human functions using feedback
RU210950U1 (en) * 2021-10-15 2022-05-13 Андрей Николаевич Тимофеев Electromechanical hand prosthesis

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20301116U1 (en) * 2003-01-24 2003-03-20 Sen Jung Chen Myoelectrically controlled artificial hand has automatic change to gripping
RU2341233C2 (en) * 2006-04-25 2008-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Artificial arm
RU2472469C1 (en) * 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") Artificial hand
US8999003B2 (en) * 2012-08-31 2015-04-07 The Johns Hopkins University Control system for prosthetic limb
US20150216680A1 (en) * 2014-02-04 2015-08-06 Rehabilitation Institute Of Chicago Modular and lightweight myoelectric prosthesis components and related methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20301116U1 (en) * 2003-01-24 2003-03-20 Sen Jung Chen Myoelectrically controlled artificial hand has automatic change to gripping
RU2341233C2 (en) * 2006-04-25 2008-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Artificial arm
RU2472469C1 (en) * 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") Artificial hand
US8999003B2 (en) * 2012-08-31 2015-04-07 The Johns Hopkins University Control system for prosthetic limb
US20150216680A1 (en) * 2014-02-04 2015-08-06 Rehabilitation Institute Of Chicago Modular and lightweight myoelectric prosthesis components and related methods

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193501U1 (en) * 2019-02-05 2019-10-30 Раиса Юрьевна Будко Device for replacing lost human functions using feedback
RU210950U1 (en) * 2021-10-15 2022-05-13 Андрей Николаевич Тимофеев Electromechanical hand prosthesis
RU2779492C1 (en) * 2021-11-30 2022-09-07 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознамёнец" Artificial bioelectric hand

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9649096B2 (en) Motorized surgical instruments
EP2108339B1 (en) Functional hand prosthesis mechanism
CN202875744U (en) Exoskeleton type biological feedback hand functional training device
US11224553B2 (en) Hand rehabilitation device
CN109172063A (en) A kind of Coupled Rigid-flexible artifucial limb hand with complaisant grasping characteristic
RU2663941C1 (en) Electromechanical hand
CN103356312A (en) Six degrees of freedom artificial limb arm driven by electromyographic signal
CN110327179A (en) It is a kind of for hand grasp and wrist two-freedom rehabilitation training mechanism
CN111110408B (en) Finger knuckle, finger and palm structure of human imitation
RU2663942C1 (en) Electromechanical hand
RU2506931C2 (en) Hand prothesis
SU1671296A1 (en) Orthopedic appliance for upper limb
JP2021509828A (en) Gripping device
CN203425068U (en) Six-degree-of-freedom artificial arm driven by electromyographic signals
CN101254147B (en) Dermaskeleton with two freedom degree hip-joint accessory movement
CN110538015B (en) Mechanical artificial limb arm
RU2472469C1 (en) Artificial hand
McPherson et al. Motor-augmented wrist-driven orthosis: Flexible grasp assistance for people with spinal cord injury
CN101843534A (en) Forearm multifunctional-conversion prosthetic hand
CN102525693A (en) Steering engine driving type shoulder disarticulation type upper prosthesis
Nemoto et al. F3Hand: A five-fingered prosthetic hand driven with curved pneumatic artificial muscles
RU2719658C1 (en) Gripping mechanism of pedicle single-seam bioelectric prosthesis of upper limb
WO2020134770A1 (en) Novel passive prosthetic hand
CN201743801U (en) Fully-mechanical functional compensation artificial finger
CN109864838A (en) The wearable compound rod piece prosthetic hand of resilient stiff refers to