SU825063A1

SU825063A1 - Artificial hand

Info

Publication number: SU825063A1
Application number: SU792757207A
Authority: SU
Inventors: Василий Лаврентьевич Капуста
Original assignee: Uk Nii Protezirovaniya Pote Oc
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1981-04-30

Description

(54) ИСКУССТВЕННАЯ КИСТЬ(54) ARTIFICIAL BRUSH

1one

Изобретение относитс к медицинской технике, а именно к протезам верхних конечностей .The invention relates to medical technology, namely to upper limb prostheses.

Известна искусственна кисть, котора содержит корпус с пальцами, контактный переключатель, ролик с т гой, пружину схвата дл сгибани блока 2-5-го пальцев и кинематически св занные между собой бесступенчатый шарнирно-рычажный усилитель и автоматический фиксатор.A known artificial brush which comprises a housing with fingers, a contact switch, a pulley with a pull, a spring of a gripper for bending the block of 2-5 fingers and a kinematically interconnected stepless pivot-lever amplifier and an automatic retainer.

Усилитель выполнен в виде двуплечего рычага с пружиной и осью, несущей т гу. При этом рычаг песредетвом штифта соединен с установленным на основании первого пальца коромыслом, соединенным посредством шатуна и осей с автоматическим фиксатором , выполненным в виде упорной пластины , установленной на оси первого пальца , и подпружиненного кулачка в виде эксцентрика с втулкой дл креплени т ги, закрепленных на кронштейне посредством оси 1.The amplifier is made in the form of a two-armed lever with a spring and an axis carrying tgu. In this case, the lever is connected with a pin of a pin with a rocker arm mounted on the base of the first finger, connected by means of a connecting rod and axles to an automatic lock made in the form of an anvil plate mounted on the axis of the first finger and a spring-loaded cam in the form of an eccentric with a sleeve for fastening the rod attached to bracket through axis 1.

Однако известна искусственна кисть не обеспечивает существенного увеличени силы схвата и не позвол ет приблизить ее к затрачиваемому мышечному усилию инвалида , так как пружина, сгибающа пальцы.However, the known artificial brush does not provide a significant increase in the force of the gripper and does not allow it to be brought closer to the expended muscle effort of the disabled person, as the spring bending the fingers.

и шарнирно-рычажный усилитель, обеспечивает действие силы на первый палец и блок 2-5-го пальцев до и после контакта их с предметом, при этом прилагаема сила действует на два сегмента механизма, уменьша коэффициент передаточного отношени , поэтому дл достижени необходимой силы требуетс значительное усилие инвалида.and an arm amplifier, provides a force on the first finger and a block of 2-5 fingers before and after contact with the object, while the applied force acts on two segments of the mechanism, reducing the gear ratio, therefore, to achieve the required force disability effort.

Цель изобретени - уменьшение затрат мышечной энергии инвалида за счет приближени силы схвата кистью к затраченному инвалидом усилию.The purpose of the invention is to reduce the cost of muscle energy of a disabled person by bringing the grip force to the effort spent by the disabled person.

Указанна цель достигаетс тем, что в известной искусственной кисти, содержащей корпус, первый палец с основанием, блок 2-5-го пальцев с ос ми, ролик с т гой, пружину схвата, усилитель и фиксатор с подпружиненным кулачком, на оси первого пальца установлена рамка, выполненна из двух пластин, соединенных перемычкой; на одной из пластин закреплен сухарик, контактируюший с кулачком фиксатора, и щатун, шарнирно соединенный с блоком 2-5-го пальцев , на другой пластине установлен контактный переключатель в виде подпружиненной защелки с выступом; усилитель выполнен в виде планки, размещенный на одной из пластин , причем на планке расположены стойка, ось усилител , винт, ограничитель и кнопка с двум закрепленными на ней пружинами, одна из которых расположена на оси усилител , конец другой закреплен на рамке; т га прикреплена к винту усилител , в основании первого пальца выполнен паз под стойку усилител , а на защелке и планке размещены два зуба с возможностью кинематического замыкани .This goal is achieved by the fact that in a known artificial brush comprising a housing, a first finger with a base, a block of 2-5 fingers with axles, a pulley with a thrust, a spring of a gripper, an amplifier and a clamp with a spring-loaded cam are mounted on the axis of the first finger frame made of two plates connected by a jumper; on one of the plates there is a crouton in contact with the latch cam, and a rod that is pivotally connected to the block of the 2nd to 5th fingers; a contact switch in the form of a spring-loaded latch with a protrusion is mounted on the other plate; the amplifier is made in the form of a strip placed on one of the plates, with the rack, the axis of the amplifier, the screw, the stop and the button with two springs fixed on it, one of which is located on the axis of the amplifier, the other end is fixed on the frame; This unit is attached to the screw of the amplifier, the slot for the amplifier stand is made at the base of the first finger, and two teeth with the possibility of kinematic closure are placed on the latch and the bar.

На фиг. 1 изображена искусственна кисть с частичным вырезом корпуса; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - рамка в положении дожати ; на фиг. 5 - вид В на фиг. 4; на фиг. 6 - рамка в положении раскрытой кисти.FIG. 1 shows an artificial brush with a partial cut of the body; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a section BB in FIG. one; in fig. 4 - frame in the position of dozhati; in fig. 5 is a view of B in FIG. four; in fig. 6 - frame in the position of the open brush.

Кисть состоит из пластмассового корпуса 1 (фиг. П, блока 2 2-5-го паладев, кронштейна 3. На кронщтейне предусмотрены оси 4 (фиг. 2) блока 2-5-го пальцев, ка и фиксатора. На оси 5 установлено основание 7 1-го пальца, которое одновременно вл етс деталью контактного переключател . Последний, кроме того, содержит пружину 8 частичного сгибани 1-го пальца, упор 9, вход щий в контакт с подпружиненной защелкой 10 (фиг. 3 и 4), на которой, предусмотрены выступ II и зуб 12 (фиг. 4). Защелка посредством оси 13 закреплена на рамке 14, котора также установлена на оси 5. Рамка 14 служит основанием, на котором установлены контактный переключатель с помощью оси 13, усилитель и сухарик автоматического фиксатора. Рамка состоит из пластин 15 и 16 (фиг. 5), неподвижно соединенных перемычкой 17. На пластине 15 закреплен сухарик 18, вход щий в контакт с подпружиненным кулачком фиксатора, и шатун 19 (фиг. 4). Шатун 19 посредством оси 20 соедин етс с блоко.м 2-5-го пальцев (фиг. 3). На пластине 16 посредством оси 21 установлен усилитель, выполненный в виде планки 22 (фиг. 6), на которой предусмотрен зуб 23, вход щий в контакт (кинематическое замыкание) с зубом 12 защелки 10. На планке 22 закреплены стойка 24, ограничитель 25 и кнопка 26, к которой креп тс пружина 27 с посто нным плечом приложени момента вращающих сил и пружина 28 с переменным плечом приложени момента вращающих сил. В основании 7 первого пальца выполнен паз под стойку 24 усилител . Другой конец пружины 28 закреплен на рамке 14 с помощью стойки 29. К усилителю посредством его винта 30 (фиг. 1 и 2) присоединена т га 31 раскрыти пальцев , соединенна с помощью ушка 32 с роликом 33. На ролике закреплена упорна планка 34, вход ща в односторонний контакт с втулкой 35 фиксатора (фиг. 1 и 3), котора неподвижно соединена с кулачком 36 фиксатора. На втулке установлена пружина 37 фиксатора. На корпусе кисти с помощью крючка 38 (фиг. 1) установлена пружина 39 схвата дл сгибани пальцев, другой конец которой установлен на оси 20 блока 2-5-го пальцев.The brush consists of a plastic case 1 (Fig. II, block 2 of the 2nd and 5th paladin, bracket 3. On the arm there are 4 axes (Fig. 2) of the 2nd and 2nd fingers block, ka and lock. On the axis 5 there is a base 7 of the 1st finger, which is also a part of the contact switch. The latter also contains a spring 8 of partial bending of the 1st finger, an emphasis 9 coming into contact with a spring-loaded latch 10 (Fig. 3 and 4), on which the protrusion II and the tooth 12 (Fig. 4) are provided. The latch is fixed by means of the axis 13 on the frame 14, which is also mounted on the axis 5. The frame 14 serves as the base on which the contact switch is mounted with the help of axis 13, an amplifier and an automatic lock crouton.The frame consists of plates 15 and 16 (Fig. 5) fixedly connected by a jumper 17. A plate 18 is attached to the plate 15 and comes in contact with spring-loaded cam lock, and the rod 19 (Fig. 4). The rod 19 through axis 20 is connected to the block m 2-5 fingers (Fig. 3). On the plate 16 through axis 21 is installed amplifier, made in the form of a strip 22 (FIG. 6), on which a tooth 23 is provided, which comes into contact (kinematic closure) with the tooth 12 of the latch 10. On the bar 22 there is a stand 24, a stop 25 and a button 26, to which a spring 27 with a constant moment of application of torque forces is attached and a spring 28 with a variable arm of application of the torque moment. At the base 7 of the first finger, a slot is made under the rack 24 of the amplifier. The other end of the spring 28 is fixed to the frame 14 by means of the rack 29. To the amplifier, by means of its screw 30 (Figs. 1 and 2), is attached a pull-open pin 31, connected by an ear 32 to a roller 33. On the roller there is a stop strip 34, an inlet unilateral contact with the sleeve 35 of the retainer (Fig. 1 and 3), which is fixedly connected to the cam 36 of the retainer. Installed on the sleeve spring 37 clamp. A hook spring 39 is placed on the body of the brush using a hook 38 (FIG. 1), the other end of which is mounted on the axis 20 of the 2nd to 5th finger block.

Кисть работает следующим образом. Работа механизма кисти осуществл етс The brush works as follows. The work of the brush mechanism is carried out

за счет движени мышц плечевого по са посредством т ги 31 (фиг. 1 и 2), нат жение которой сначала вызывает поворот ролика 33 и планки 22 усилител (фиг. 1 и 3) с закрепленными на ней детал ми. Стойка 24, заход ща в паз основани 7 первого пальца (фиг. 1 и 2), вращает его в сторону раскрыти , снимает нагрузку с 1-го пальца и производит зар дку пружин 27 и 28 усилител (фиг. 5). Когда усилитель достигает положени контакта зуба 23 планки 22 сdue to the movement of the humeral muscles by means of the ty gi 31 (figs. 1 and 2), the tension of which first causes the roller 33 and the amplifier bar 22 (figs. 1 and 3) to turn with the parts fixed on it. Hour 24, entering into the groove of the base 7 of the first finger (Figs. 1 and 2), rotates it in the direction of opening, removes the load from the 1st finger, and charges the amplifier springs 27 and 28 (Fig. 5). When the amplifier reaches the contact position of the tooth 23 of the strip 22 s

, зубом 12 защелки 10 (фиг. 3), происходит замыкание зубьев и фиксаци исходного положени усилител , упорна планка 34 (фиг. 1 и 2) подходит к выступу на втулке 35, вращает ее вместе с закрепленным на ней кулачком 36 фиксатора и расфиксовывает блок 2-5-го пальцев; после этого планка 22 усилител прекращает вращение вокруг своей оси 21, а движетс совместно с рамкой 14 (фиг. 4), вращение которой на оси первого пальца вызывает совместное, the tooth 12 of the latch 10 (FIG. 3) closes the teeth and fixes the initial position of the amplifier, the stop plate 34 (FIGS. 1 and 2) fits the protrusion on the sleeve 35, rotates it together with the latch cam 36 fixed on it and unlocks the block 2-5th fingers; after that, the amplifier bar 22 stops rotating around its axis 21, and moves together with the frame 14 (FIG. 4), the rotation of which on the axis of the first finger causes joint

5 раскрытие всех пальцев до необходимой величины и зар дку пружины 39.5, opening all the fingers to the required size and charging the spring 39.

Освобождение т ги раскрыти пальцев от нат гивани вызывает сгибание пальцев до контакта с предметом за счет пружины 39.The release of the pull-out finger pull causes the fingers to flex before contact with the object by the spring 39.

0 Одновременно с движением пальцев происходит поворот кулачка 36 фиксатора (фиг. 1 и 3), вращение которого осуществл етс пружиной 37 (фиг. 3).0 Simultaneously with the movement of the fingers, the cam 36 of the lock (Fig. 1 and 3) is rotated, the rotation of which is carried out by the spring 37 (Fig. 3).

Как только общее движение пальцев вследствие встречи их с предметом или между собой прекращаетс , кулачок 36 фиксатора под действием пружины 37 входит в контакт с сухариком 18, закрепленным на рамке 14. Так как кулачок имеет самотормоз щий профиль, то его контакт с сухарикомAs soon as the general movement of the fingers due to meeting them with the object or between themselves ceases, the latch cam 36 under the action of the spring 37 comes into contact with the cracker 18 fixed on the frame 14. Since the cam has a self-braking profile, its contact with the cracker

0 18 вызывает фиксацию рамки 14, котора носредством шатуна 19 фиксирует блок 2-5 го пальцев в достигнутом положении. Во врем контакта пальцев с предметом происходит незначительное (по 3-4 мм) движение первого пальца в обратную сторону,0 18 causes a fixation of the frame 14, which with the help of the connecting rod 19 locks the block of 2-5 fingers in the reached position. During the contact of the fingers with the object, there is a slight (3-4 mm each) movement of the first finger in the opposite direction,

5 осуц ествл ющеес за счет пружины 39, котора сжимает более слабую пружину 8 (фиг. 1 и 3), частичного сгибани 1-го пальца . Обратное движение основани первого пальца посредством упора 9 (фиг. 2) вызыQ вает поворот защелки 10 с зубом 12 (фиг. 4 и 3) и освобождение зуба 23 усилител из зацеплени . К этому времени блок 2-5-го пальцев и рамка зафиксированы. Поэто.му действие пружин 27 и 28 (фиг. 1) вызывает поворот усилител и вместе с ним поворот5 is realized by the spring 39, which compresses the weaker spring 8 (figs. 1 and 3), by partially bending the 1st finger. The reverse movement of the base of the first finger through the stop 9 (Fig. 2) causes the latch 10 to rotate with the tooth 12 (Fig. 4 and 3) and release the tooth 23 of the amplifier from engagement. By this time, the block of 2-5 fingers and the frame are fixed. Therefore, the action of the springs 27 and 28 (Fig. 1) causes the amplifier to turn and with it

5 1-го пальца, за счет чего происходит усиление- силы схвата.5 of the 1st finger, due to which there is an increase in the gripping force.

Усиление силы схвата происходит за счет изменени плеча приложени сил, сгибающих пальцы, которое, например, до контакта пальцев с предметом, равно 15 мм, после контакта, когда вступает в действие усилитель , плечо приложени силы на первом пальце равно 30 мм. Кроме того, имеетс выигрыш в силе и два раза на самом усилителе , так как т га, производ ща зар дку пружины, имеет плечо 20 мм, а пружина отдает потенциальную энергию на плече 8 м Вместе с тем пружина 28 закреплена на усилителе таким образом, что по мере поворота усилител она отходит от центра вращени усилител , за счет чего вращающий момент возрастает.Strengthening of the gripper force occurs due to a change in the shoulder of application of forces, which bend the fingers, which, for example, before contact of the fingers with the object, is 15 mm, after contact, when the amplifier comes into action, the shoulder of application of force on the first finger is 30 mm In addition, there is a gain in strength and two times on the amplifier itself, since the load on the spring charging ha has a shoulder of 20 mm and the spring gives up potential energy on the arm of 8 m. However, the spring 28 is fixed on the amplifier in such a way that as the amplifier rotates, it moves away from the center of rotation of the amplifier, thereby increasing the torque.

Таким образом, искусственна кисть обеспечивает возможность производить зар дку пружины последовательно: при раскрытии пальцев сначала производитс зар дка усилител , затем, когда уси-литель достигает исходного положени , производитс зар дка пружинь сгибани пальцев, а также позвол ет производить расход потенциальной энергии последовательно: до контакта пальцев с предметом, когда дл движени пальцев требуетс незначительное усилие, расходуетс меньще энергии, а основной расход энергии сконцентрировать на движении 1-го пальца, т.е. перераспределить накопление и расход энергии пружин таким образом, что при тех же затратах мышечной энергии, сила схвата увеличиваетс , а так как передаточное отношение увеличиваетс в два раза, то сила схвата увеличиваетс тоже в два раза.Thus, an artificial brush provides the ability to make the spring charging successively: when opening the fingers, the amplifier is first charged, then when the amplifier reaches the initial position, the fingers flexing springs are charged, and also allows the potential energy to be consumed sequentially: contact of the fingers with the object, when little effort is required to move the fingers, less energy is expended, and the main expenditure of energy is concentrated on the movement of the 1st finger, .e. redistribute the accumulation and energy consumption of springs in such a way that at the same cost of muscle energy, the gripper force increases, and since the gear ratio doubles, the gripper force also doubles.

Фи.г..1Fig.g..1

А БA B

Claims

Invention Formula

An artificial brush comprising a body, a first finger with a base, a block of 2-5 fingers with axles, a roller with a pull, a spring of a gripper, an amplifier and a clamp with a spring-loaded cam, which is designed to reduce the cost of muscle energy by bringing the grip force closer to the spent handicapped

force, on the axis of the first finger set frame, made of two plates connected by a jumper; on one of the plates there is a cracker in contact with the latch cam, and a rod, which is pivotally connected to the block of fingers 2-5, on the other plate a contact switch is installed in the form of a spring-loaded latch with a protrusion; the amplifier is made in the form of a strip placed on one of the plates, with the rack, the axis of the amplifier, the screw, the stop and the button with

0 two springs fixed on it, one of which is located on the axis of the amplifier, the end of the other is fixed on the frame; This unit is attached to the screw of the booster, at the base of the first finger a groove for the stand is made, and on the latch and bar there are two teeth with the possibility of kinematic closure.

Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate

0 No. 480414, cl. A 61 F 1/06, 1975.

go

Puz.i