[go: up one dir, main page]

RU2506931C2 - Hand prothesis - Google Patents

Hand prothesis Download PDF

Info

Publication number
RU2506931C2
RU2506931C2 RU2012118354/14A RU2012118354A RU2506931C2 RU 2506931 C2 RU2506931 C2 RU 2506931C2 RU 2012118354/14 A RU2012118354/14 A RU 2012118354/14A RU 2012118354 A RU2012118354 A RU 2012118354A RU 2506931 C2 RU2506931 C2 RU 2506931C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
finger
potentiometer
fingers
frame
rotor
Prior art date
Application number
RU2012118354/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012118354A (en
Inventor
Геннадий Николаевич Буров
Евгений Алексеевич Фёдоров
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА ФЕДЕРАЛЬНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА" (ФГБУ СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта ФМБА России)
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 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА ФЕДЕРАЛЬНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА" (ФГБУ СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта ФМБА России) filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА ФЕДЕРАЛЬНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО АГЕНТСТВА" (ФГБУ СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта ФМБА России)
Priority to RU2012118354/14A priority Critical patent/RU2506931C2/en
Publication of RU2012118354A publication Critical patent/RU2012118354A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2506931C2 publication Critical patent/RU2506931C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Prostheses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine. A prosthesis comprises a bucket of prosthesis, a thumb frame, second to fourth finger frames, a driving system for the mobility function of finger gripper and hand expansion, a radiocarpal flexion joint, a shoulder cuff, three potentiometers, three signal converters, a summation unit, two functional converter and four power amplifiers. The driving system represents four individual finger electrical microdrives rigidly fixed on the finger frames and coupled with their actuating mechanisms. The bucket is pivotally connected to the body, can be adducted and abducted, rigidly coupled with a rotor of the first potentiometer and pivotally elastically coupled with a spring-loaded lever connected with a stator of the first potentiometer. The spring-loaded lever is coupled with the second finger frame by a rocker provided with spherical pivots. The first potentiometer is connected with the first to third signal converters each of which is respectively series connected with the first to third power amplifiers, first to third drives and the actuating mechanisms of the second to fourth fingers. The second finger frame is rigidly connected with the rotor of the second potentiometer with its stator fixed on the body. The first finger frame is rigidly connected with the rotor of the third potentiometer with its stator fixed on the body of the device. The second and third potentiometers are coupled with the summation unit each of which is coupled with first and second functional converters series connected with the fourth power amplifier, the fourth drive and the actuating mechanism of the first finger. The fifth finger represents an elastic linkage. Each actuating mechanism of the first to fourth fingers is presented in the form of a worm-wheel drive a worm of which is rigidly connected with an output shaft of the drive. The worm wheel is rigidly fixed on the body, while the finger frame is pivotally connected with an axis of the worm wheel.
EFFECT: invention provides comfort of use by the self-maintained disabled person due to the reliable fixation of a manipulation object, reducing the range of compensatory motions and reducing thereby a time of motor operations when using the prosthesis.
2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.The invention relates to medical equipment, namely to prosthetics and prosthetics.

Известен протез кисти, использующий модуль каркаса пясти 2В021 («Технология изготовления протезов верхних конечностей», Петров В.Т., Замилацкий Ю.И. и др., СПб, Гиппократ, 2008 г., стр.40, 41), содержащий приемную гильзу, корпус, каркасы первого, блока второго-третьего пальцев, также блока четвертого-пятого пальцев и приводную систему функции подвижности «охват-раскрытие кисти».Known prosthetic hand using the metacarpus module 2B021 ("The technology of manufacturing prostheses of the upper limbs", Petrov VT, Zamilatsky Yu.I. et al., St. Petersburg, Hippocrates, 2008, p. 40, 41), containing the receiving sleeve, body, frames of the first, second-third finger block, also of the fourth-fifth finger block and the drive system of the “reach-open hand” mobility function.

Недостатком указанного устройства является то, что каркасы второго-третьего и четвертого-пятого пальцев соединены в два кинематически связанных блока и не имеют независимых активных функций подвижности кроме совместного движения пальцев «схват-раскрытие кисти», что не обеспечивает их самоустановку по поверхности предметов сложной формы. Кроме того, устройство обеспечивает позиционный контроль инвалида-оператора за положением пальцев только при раскрытии пальцев протеза, а именно при натяжении тяги. При этом закрывание схвата осуществляется пассивно с помощью возвратной пружины.The disadvantage of this device is that the frames of the second-third and fourth-fifth fingers are connected in two kinematically connected blocks and do not have independent active mobility functions except for the joint movement of the fingers “grip-opening of the brush", which does not ensure their self-installation on the surface of complex objects . In addition, the device provides positional control of the disabled operator for the position of the fingers only when the fingers of the prosthesis are opened, namely, when the traction is pulled. In this case, the grip is closed passively with the help of a return spring.

Этих недостатки частично устранены в устройстве протеза кисти, содержащего приемную гильзу, корпус, каркасы первого пальца, блока второго-пятого пальцев и приводную систему функции подвижности «схват-раскрытие кисти», включающую рычажную передачу, шарнир сгибания в лучезапястном сочленении и манжету на предплечье («Конструкция протезно-ортопедических изделий», Кужекин А.П. и др., Легкая и пищевая промышленность, 1984, стр.150). Данный протез кисти обеспечивает реализацию принципа управления с позиционной обратной связью и при раскрытии пальцев протеза кисти и при схвате. Однако недостатком указанного устройства является то, что оно не развивает достаточных усилий при удержании предметов в процессе самообслуживания, а сгибание кисти используется для управления движением пальцев, что затрудняет возможность манипулирования объектом удержания, при этом каркасы второго-пятого пальцев кинематически связаны (соединены в один блок) и не имеют других активных функций кроме совместного движения пальцев «схват-раскрытие кисти», что не обеспечивает их независимую установку по поверхности предметов сложной формы.These disadvantages are partially eliminated in the device of the prosthesis of the hand, containing the receiving sleeve, the body, the frames of the first finger, the block of the second to fifth fingers and the drive system of the mobility function "grip-opening of the brush", including the lever transmission, the bending joint in the wrist joint and the cuff on the forearm ( "The design of prosthetic and orthopedic products", A. Kuzhekin and others, Light and food industry, 1984, p. 150). This brush prosthesis provides the implementation of the principle of control with positional feedback when opening the fingers of the brush prosthesis and when grasping. However, the disadvantage of this device is that it does not develop sufficient effort to hold items during self-service, and the bending of the brush is used to control the movement of the fingers, which makes it difficult to manipulate the holding object, while the frames of the second to fifth fingers are kinematically connected (connected in one block ) and do not have other active functions besides the joint movement of the fingers “grip-opening of the brush", which does not ensure their independent installation on the surface of objects of complex shapes s.

Задачей предлагаемого изобретения является создание протеза кисти, развивающего достаточные усилия при самообслуживании, повышающего удобство пользования протезом за счет расширения функциональных возможностей устройства при выполнении инвалидом целенаправленных действий, сокращения, тем самым, времени выполнения двигательных операций при пользовании протезом путем сохранения естественной функции сгибания кисти, надежного удержания объектов манипулирования за счет обеспечения двустороннего позиционно-силового контроля за движением первого и второго пальцев с одновременной самоустановкой третьего и четвертого пальцев по поверхности предметов сложной формы.The objective of the invention is the creation of a prosthetic hand that develops sufficient efforts in self-service, increases the usability of the prosthesis by expanding the functionality of the device when the disabled person performs targeted actions, thereby reducing the time it takes to perform motor operations when using the prosthesis by maintaining the natural function of flexion of the hand, reliable retention of objects of manipulation by providing bilateral positional-force control over HAND first and second fingers with simultaneous self-aligning the third and fourth fingers on the surface of objects of complex shape.

Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в протез кисти, содержащий приемную гильзу, корпус, каркасы первого пальца, второго-четвертого пальцев, приводную систему функции подвижности «схват-раскрытие кисти», шарнир сгибания в лучезапястном сочленении и манжету на предплечье, введены три потенциометра, три преобразователя сигнала, сумматор, два функциональных преобразователя и четыре усилителя мощности, при этом приводная система выполнена в виде четырех индивидуальных микроэлектроприводов пальцев, неподвижно закрепленных на каркасах первого-четвертого пальцев и соединенных с их исполнительными механизмами, при этом приемная гильза шарнирно закреплена в корпусе с возможностью приведения-отведения, неподвижно соединена с ротором первого потенциометра и шарнирно упруго соединена с подпружиненным рычагом, который соединен со статором первого потенциометра, при этом подпружиненный рычаг посредством шатуна, снабженного сферическими шарнирами соединен с каркасом второго пальца, кроме того первый потенциометр соединен с первым-третьим преобразователями сигнала, каждый из которых соответственно последовательно соединен с первым-третьим усилителями мощности, первым-третьим приводом и исполнительными механизмами второго-четвертого пальцев, причем каркас второго пальца неподвижно соединен с ротором второго потенциометра, статор которого закреплен на корпусе, в свою очередь каркас первого пальца неподвижно соединен с ротором третьего потенциометра, статор которого также закреплен на корпусе устройства, при этом второй и третий потенциометры соединены с сумматором, который соединен с первым и вторым функциональными преобразователями, последовательно соединенными с четвертым усилителем мощности, четвертым приводом и исполнительным механизмом первого пальца, а пятый палец выполнен в виде упругого звена, причем каждый исполнительный механизм первого-четвертого пальцев выполнен в виде червячной передачи, червяк которой неподвижно соединен с выходным валом привода, при этом червячное колесо неподвижно закреплено на корпусе, а каркас пальца шарнирно соединен с осью червячного колеса.The technical result of the task is achieved by the fact that in the prosthesis of the brush containing the receiving sleeve, the body, the frames of the first finger, the second and fourth fingers, the drive system of the mobility function "grip-opening of the brush", the bending joint in the wrist joint and the cuff on the forearm, three a potentiometer, three signal converters, an adder, two functional converters and four power amplifiers, while the drive system is made in the form of four individual microelectronic fingers, motionless mounted on the frames of the first to fourth fingers and connected to their actuators, while the receiving sleeve is pivotally mounted in the housing with the ability to bring-lead, fixedly connected to the rotor of the first potentiometer and pivotally resiliently connected to a spring-loaded lever that is connected to the stator of the first potentiometer, this spring-loaded lever through a connecting rod equipped with spherical joints connected to the frame of the second finger, in addition, the first potentiometer is connected to the first to third transform signal generators, each of which is respectively connected in series with the first to third power amplifiers, the first to third drive and actuators of the second to fourth fingers, the second finger frame being fixedly connected to the rotor of the second potentiometer, the stator of which is fixed to the housing, in turn the frame of the first finger fixedly connected to the rotor of the third potentiometer, the stator of which is also fixed to the device body, while the second and third potentiometers are connected to the adder, which is single with the first and second functional converters connected in series with the fourth power amplifier, the fourth drive and the actuator of the first finger, and the fifth finger is made in the form of an elastic link, each actuator of the first and fourth fingers is made in the form of a worm gear, the worm of which is fixedly connected with the output shaft of the drive, while the worm wheel is fixedly mounted on the housing, and the frame of the finger is pivotally connected to the axis of the worm wheel.

На фигуре 1 представлена структурно-кинематическая схема протеза кисти, на фигуре 2 представлен чертеж исполнительного механизма поворота каркаса пальца.The figure 1 presents the structural-kinematic diagram of the prosthesis of the brush, the figure 2 presents a drawing of the actuator of rotation of the frame of the finger.

Многофункциональный активный протез кисти (Фиг.1) содержит приемную гильзу 1, корпус 2, каркасы первого пальца 3, второго-четвертого пальцев 4-6, приводную систему функции подвижности «схват-раскрытие кисти», выполненную в виде четырех индивидуальных микроэлектроприводов 7-10 пальцев, неподвижно закрепленных на каркасах 3-6 первого-четвертого пальцев и соединенных с их исполнительными механизмами 11-14, шарнир сгибания в лучезапястном сочленении 15 и манжету 16 на предплечье, в устройство введены также три потенциометра 17-19, три преобразователя сигнала 20-22, сумматор 23, два функциональных преобразователя 24, 25 и четыре усилителя мощности 26-29, при этом приемная гильза шарнирно закреплена в корпусе с возможностью приведения-отведения и неподвижно соединена с ротором 30 первого потенциометра 17 и шарнирно соединена с подпружиненным посредством пружин 31 рычагом 32, на котором закреплен статор первого потенциометра 17, при этом подпружиненный рычаг посредством шатуна 33, снабженного сферическими шарнирами соединен с каркасом второго пальца 4, кроме того первый потенциометр 17 соединен с первым-третьим преобразователями сигнала 20-22, каждый из которых соответственно последовательно соединен с первым-третьим усилителями мощности 26-28, первым-третьим приводом 7-9 и исполнительными механизмами второго-четвертого пальцев 11-13, кроме того каркас второго пальца 4 неподвижно соединен с ротором второго потенциометра 18, статор которого закреплен на корпусе 2, в свою очередь каркас первого пальца 3 неподвижно соединен с ротором третьего потенциометра 19, статор которого также закреплен на корпусе 2, причем второй и третий потенциометры 18, 19 соединены с сумматором 23, который соединен с первым и вторым функциональными преобразователями 24, 25, которые последовательно соединяются с четвертым усилителем мощности 29, четвертым приводом 10 и исполнительным механизмом первого пальца 14, а пятый палец 34 выполнен в виде упругого звена. При этом каждый из исполнительных механизмов 11-14 выполнен в виде червячной передачи, где червяк неподвижно соединен с выходным валом привода пальца, а червячное колесо неподвижно соединено с корпусом 2. Например (Фиг.2), привод 7 второго пальца неподвижно соединен с каркасом 4 второго пальца, а червяк 35 исполнительного механизма 11 неподвижно соединен с выходным валом 36 привода, при этом червячное колесо 37 неподвижно закреплено на корпусе 2, а каркас пальца шарнирно соединен с осью червячного колеса.A multifunctional active prosthesis of the brush (Figure 1) contains a receiving sleeve 1, body 2, frames of the first finger 3, the second and fourth fingers 4-6, the drive system of the mobility function "grip-opening of the brush", made in the form of four individual microelectric drives 7-10 fingers fixedly mounted on frames 3-6 of the first to fourth fingers and connected to their actuators 11-14, a flexion joint in the wrist joint 15 and a cuff 16 on the forearm, three potentiometers 17-19, three transducers with drove 20-22, the adder 23, two functional converters 24, 25 and four power amplifiers 26-29, while the receiving sleeve is pivotally mounted in the housing with the possibility of reduction-assignment and is fixedly connected to the rotor 30 of the first potentiometer 17 and pivotally connected to a spring-loaded springs 31 by a lever 32, on which the stator of the first potentiometer 17 is fixed, while the spring-loaded lever is connected to the frame of the second finger 4 by means of a connecting rod 33 provided with spherical joints, in addition, the first potentiometer 17 is connected to the first m-third signal converters 20-22, each of which is respectively connected in series with the first-third power amplifiers 26-28, the first-third drive 7-9 and the actuators of the second and fourth fingers 11-13, in addition, the frame of the second finger 4 is stationary connected to the rotor of the second potentiometer 18, the stator of which is fixed to the housing 2, in turn, the frame of the first finger 3 is fixedly connected to the rotor of the third potentiometer 19, the stator of which is also fixed to the housing 2, the second and third potentiometers 18, 19 s connected to the adder 23, which is connected to the first and second functional converters 24, 25, which are connected in series with the fourth power amplifier 29, the fourth drive 10 and the actuator of the first finger 14, and the fifth finger 34 is made in the form of an elastic link. Moreover, each of the actuators 11-14 is made in the form of a worm gear, where the worm is fixedly connected to the output shaft of the finger drive, and the worm wheel is fixedly connected to the housing 2. For example (Figure 2), the drive 7 of the second finger is fixedly connected to the frame 4 the second finger, and the worm 35 of the actuator 11 is fixedly connected to the output shaft 36 of the drive, while the worm wheel 37 is fixedly mounted on the housing 2, and the frame of the finger is pivotally connected to the axis of the worm wheel.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Инвалид, перемещая культю кисти с закрепленной на ней приемной гильзой 1 совершает отведение или приведение в лучезапястном суставе. Этим он приводит в движение ротор первого потенциометра 17, сжимая в ту или другую сторону пружины 31, при этом рычаг 32 и статор соединенного с ним первого потенциометра 17 остается неподвижным, так как он через шатун 33 и каркас второго пальца замкнут на привод 7 и самотормозящую передачу исполнительного механизма 11. Сигнал с первого потенциометра 17, пропорциональный углу поворота приемной гильзы 1, поступает на преобразователи сигнала 20-22, далее последовательно, соответственно, на усилители мощности 26-28 и приводы 7-9, соединенные с исполнительными механизмами 11-13. Исполнительные механизмы работают в следующем порядке. Выходной вал привода 36 поворачивает соединенный с ним червяк 35 передачи, который обкатывается по периферии сцепленного с ним зубчатого червячного колеса 37 вместе с приводом и каркасом соответствующего пальца. При подаче сигнала с первого потенциометра 17 начинается поворот каркасов 4-6 второго-четвертого пальцев. При повороте каркаса 4 второго пальца шатун 33, соединенный с ним и с рычагом 32, поворачивает статор потенциометра 17, стремясь привести сигнал управления к исходному нулевому значению. Другими словами, статор поворачиваясь, догоняет ротор, обеспечивая работу канала механической обратной связи. Когда инвалид-оператор прекращает поворачивать культю и, соответственно, приемную гильзу, привод поворачивает статор первого потенциометра 17 до тех пор пока сигнал управления не станет равным нулю, после чего он остановится. Таким образом, обеспечивается позиционная механическая обратная связь, причем пружины 31 позволяют инвалиду-оператору ощущать и усилие воздействия на объект манипулирования.A disabled person, moving the stump of the hand with the receiving sleeve 1 attached to it, abducts or adduces in the wrist joint. By this, he drives the rotor of the first potentiometer 17, compressing the springs 31 in one direction or another, while the lever 32 and the stator of the first potentiometer 17 connected to it remain stationary, since it is closed through the connecting rod 33 and the frame of the second finger to the actuator 7 and self-braking transmission of the actuator 11. The signal from the first potentiometer 17, proportional to the angle of rotation of the receiving sleeve 1, is fed to the signal converters 20-22, then sequentially, respectively, to power amplifiers 26-28 and drives 7-9 connected to the actuator by mechanisms 11-13. Executive mechanisms work in the following order. The output shaft of the drive 36 rotates a transmission worm 35 connected to it, which is rolled around the periphery of the gear worm gear 37 engaged with it along with the drive and the frame of the corresponding finger. When a signal is supplied from the first potentiometer 17, the rotation of the frames 4-6 of the second to fourth fingers begins. When turning the frame 4 of the second finger, the connecting rod 33 connected to it and with the lever 32 rotates the stator of the potentiometer 17, trying to bring the control signal to its original zero value. In other words, the stator turns, catches up with the rotor, ensuring the operation of the mechanical feedback channel. When the disabled operator stops turning the stump and, accordingly, the receiving sleeve, the drive rotates the stator of the first potentiometer 17 until the control signal becomes zero, after which it stops. Thus, a positional mechanical feedback is provided, and the springs 31 allow the disabled operator to feel the force exerted on the manipulated object.

Одновременно с поворотом каркаса 4 второго пальца осуществляется управление движением каркаса 3 первого пальца. Каркас 4 второго пальца поворачивает ротор второго потенциометра 18, статор которого закреплен на корпусе 2, причем третий потенциометр 19, ротор которого закреплен на каркасе 3 первого пальца, а статор - на корпусе 2, являясь датчиком обратной связи, регистрирует угловое положение первого пальца. Сигналы с обоих потенциометров 18, 19 поступают на сумматор 23, где вычисляется сигнал рассогласования (разность сигналов), который служит сигналом управления приводом первого пальца, и в зависимости от полярности сигнала поступает либо на первый функциональный преобразователь 24, либо на второй 25. Далее сигнал рассогласования поступает последовательно на четвертый усилитель мощности 29, четвертый привод 10, воздействующий на исполнительный механизм 14 первого пальца. Когда сигнал рассогласования становится равным нулю привод первого пальца останавливается. Это происходит при остановке второго пальца и приемной гильзы, соответственно. Таким образом, обеспечивается позиционный контроль за положением первого пальца со стороны инвалида-оператора, так как определенному положению каркасов 3 и 4 первого и второго пальцев соответствует определенное положение культи кисти относительно предплечья.Simultaneously with the rotation of the frame 4 of the second finger, the movement of the frame 3 of the first finger is controlled. The second finger frame 4 rotates the rotor of the second potentiometer 18, the stator of which is fixed to the body 2, the third potentiometer 19, the rotor of which is fixed to the frame 3 of the first finger, and the stator on the body 2, being a feedback sensor, registers the angular position of the first finger. The signals from both potentiometers 18, 19 are fed to the adder 23, where a mismatch signal (signal difference) is calculated, which serves as a control signal for the drive of the first finger, and depending on the polarity of the signal is fed either to the first functional converter 24 or to the second 25. Next, the signal the mismatch enters sequentially on the fourth power amplifier 29, the fourth drive 10, acting on the actuator 14 of the first finger. When the error signal becomes equal to zero, the drive of the first finger stops. This occurs when the second finger and the liner stop, respectively. Thus, positional control of the position of the first finger by the disabled operator is ensured, since a certain position of the hand stumps relative to the forearm corresponds to a certain position of the frames 3 and 4 of the first and second fingers.

Самоустановку третьего и четвертого пальцев по объекту сложной формы осуществляют при ограничении тока нагрузки в приводах 8 и 9 в процессе касания объекта пальцами. Иными словами, при встрече какого-либо из этих пальцев с препятствием ток нагрузки в приводе возрастает, срабатывает ограничение по току и происходит остановка работы привода этого пальца.Self-installation of the third and fourth fingers on the object of complex shape is carried out while limiting the load current in the drives 8 and 9 in the process of touching the object with your fingers. In other words, when one of these fingers encounters an obstacle, the load current in the drive increases, the current limit is activated and the drive of this finger stops working.

Каркас пятого пальца не имеет привода, изготовлен из упругого материала и принимает на себя повышенные нагрузки. Например, при письме, когда инвалид упирается протезом в поверхность стола, внешняя нагрузка приходится именно на пятый палец.The frame of the fifth finger has no drive, is made of elastic material and takes on increased loads. For example, when writing, when the disabled person rests the prosthesis on the table surface, the external load falls on the fifth finger.

Положительный эффект заявляемого изобретения заключается в следующем: обеспечивается удобство инвалида при самообслуживании благодаря созданию достаточных усилий при самообслуживании, а также благодаря естественному сгибанию кисти, сокращению объема компенсаторных движений и сокращению, тем самым, времени выполнения двигательных операций при пользовании протезом. Реализация позиционной обратной связи в обоих направлениях движения пальцев, по существу, с отражением усилия на органе управления, и независимая установка третьего-четвертого пальцев позволяют инвалиду надежно удерживать в пальцах протеза кисти предметы сложной формы, в том числе, элементы одежды при пользовании ими.The positive effect of the claimed invention is as follows: the convenience of a disabled person is ensured during self-care due to the creation of sufficient efforts during self-care, as well as due to the natural bending of the hand, reducing the amount of compensatory movements and thereby reducing the time it takes to perform motor operations when using the prosthesis. The implementation of positional feedback in both directions of the movement of the fingers, essentially reflecting the effort on the control, and the independent installation of the third or fourth fingers allow the disabled person to securely hold items of complex shape in the fingers of the brush prosthesis, including clothing items when using them.

Claims (1)

Протез кисти, содержащий приемную гильзу, корпус, каркасы первого пальца, второго-четвертого пальцев, приводную систему функции подвижности «схват-раскрытие кисти», шарнир сгибания в лучезапястном сочленении и манжету на предплечье, отличающийся тем, что в него введены три потенциометра, три преобразователя сигнала, сумматор, два функциональных преобразователя и четыре усилителя мощности, при этом приводная система выполнена в виде четырех индивидуальных микроэлектроприводов пальцев, неподвижно закрепленных на каркасах первого-четвертого пальцев и соединенных с их исполнительными механизмами, при этом приемная гильза шарнирно закреплена в корпусе с возможностью приведения-отведения, неподвижно соединена с ротором первого потенциометра и шарнирно упруго соединена с подпружиненным рычагом, который соединен со статором первого потенциометра, при этом подпружиненный рычаг посредством шатуна, снабженного сферическими шарнирами, соединен с каркасом второго пальца, кроме того, первый потенциометр соединен с первым-третьим преобразователями сигнала, каждый из которых соответственно последовательно соединен с первым-третьим усилителями мощности, первым-третьим приводом и исполнительными механизмами второго-четвертого пальцев, причем каркас второго пальца неподвижно соединен с ротором второго потенциометра, статор которого закреплен на корпусе, причем каркас первого пальца неподвижно соединен с ротором третьего потенциометра, статор которого также закреплен на корпусе устройства, при этом второй и третий потенциометры соединены с сумматором, который соединен с первым и вторым функциональными преобразователями, последовательно соединенными с четвертым усилителем мощности, четвертым приводом и исполнительным механизмом первого пальца, а пятый палец выполнен в виде упругого звена, при этом каждый исполнительный механизм первого-четвертого пальцев выполнен в виде червячной передачи, червяк которой неподвижно соединен с выходным валом привода, причем червячное колесо неподвижно закреплено на корпусе, а каркас пальца шарнирно соединен с осью червячного колеса. A hand prosthesis comprising a receiving sleeve, a body, frames of the first finger, second to fourth fingers, a drive system of the gripping-opening hand function, a flexion joint in the wrist joint and a cuff on the forearm, characterized in that three potentiometers are inserted into it, three a signal converter, an adder, two functional converters and four power amplifiers, while the drive system is made in the form of four individual microelectronic drives of the fingers fixedly mounted on the frames of the first to fourth fingers and connected to their actuators, while the receiving sleeve is pivotally mounted in the housing with the possibility of bringing-abduction, is fixedly connected to the rotor of the first potentiometer and pivotally resiliently connected to the spring-loaded lever, which is connected to the stator of the first potentiometer, while the spring-loaded lever by means of a connecting rod equipped with spherical joints connected to the frame of the second finger, in addition, the first potentiometer is connected to the first to third signal converters, each of which respectively, connected in series with the first to third power amplifiers, the first to third drives and actuators of the second to fourth fingers, the second finger frame being fixedly connected to the rotor of the second potentiometer, the stator of which is fixed to the housing, the first finger frame being fixedly connected to the rotor of the third potentiometer, a stator which is also fixed to the device body, while the second and third potentiometers are connected to the adder, which is connected to the first and second functional educators connected in series with the fourth power amplifier, the fourth drive and the actuator of the first finger, and the fifth finger is made in the form of an elastic link, while each actuator of the first and fourth fingers is made in the form of a worm gear, the worm of which is fixedly connected to the output shaft of the drive, moreover, the worm wheel is fixedly mounted on the housing, and the frame of the finger is pivotally connected to the axis of the worm wheel.
RU2012118354/14A 2012-05-03 2012-05-03 Hand prothesis RU2506931C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118354/14A RU2506931C2 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Hand prothesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118354/14A RU2506931C2 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Hand prothesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012118354A RU2012118354A (en) 2013-11-10
RU2506931C2 true RU2506931C2 (en) 2014-02-20

Family

ID=49516704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012118354/14A RU2506931C2 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Hand prothesis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2506931C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176303U1 (en) * 2017-07-11 2018-01-16 Станислав Александрович Муравьёв BIONIC HAND BRUSHES
WO2019243945A1 (en) * 2018-06-21 2019-12-26 Bionicarm Ltd. Electrically driven artificial arm and method of use
RU2727893C1 (en) * 2019-05-13 2020-07-24 Общество с ограниченной ответственностью "МОТОРИКА" Prosthesis finger with spiroid reducer and modular prosthesis structure of upper limb
WO2022158965A1 (en) 2021-01-22 2022-07-28 Technische Universiteit Delft A prosthetic gripping mechanism

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192333U1 (en) * 2019-04-17 2019-09-12 Общество с ограниченной ответственностью "Бионические технологии" Modular bionic prosthesis

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU104091A1 (en) * 1954-01-16 1955-11-30 Я.М. Светухин Active hand prosthesis
RU2068246C1 (en) * 1993-06-10 1996-10-27 Геннадий Николаевич Буров Multifunctional active arm prosthesis
RU2141289C1 (en) * 1998-06-26 1999-11-20 Сибирский государственный индустриальный университет Hand prosthesis
WO2000071060A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Harada Electronics Co., Ltd. Movable finger for prostheses, upper extremity prostheses using this movable finger, and movable finger controller
US6361570B1 (en) * 1997-10-24 2002-03-26 Lothian Primary Care Nhs Trust Upper limb prosthesis
US20050234564A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-20 Rainer Fink Enhanced-functionality prosthetic limb
US20090018670A1 (en) * 2005-12-20 2009-01-15 Ottto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg Finger and hand prosthesis
US7867287B2 (en) * 2005-12-20 2011-01-11 Otto Bock Healthcare Gmbh Hand prosthesis with fingers that can be aligned in an articulated manner

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU104091A1 (en) * 1954-01-16 1955-11-30 Я.М. Светухин Active hand prosthesis
RU2068246C1 (en) * 1993-06-10 1996-10-27 Геннадий Николаевич Буров Multifunctional active arm prosthesis
US6361570B1 (en) * 1997-10-24 2002-03-26 Lothian Primary Care Nhs Trust Upper limb prosthesis
RU2141289C1 (en) * 1998-06-26 1999-11-20 Сибирский государственный индустриальный университет Hand prosthesis
WO2000071060A1 (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Harada Electronics Co., Ltd. Movable finger for prostheses, upper extremity prostheses using this movable finger, and movable finger controller
US20050234564A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-20 Rainer Fink Enhanced-functionality prosthetic limb
US20090018670A1 (en) * 2005-12-20 2009-01-15 Ottto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg Finger and hand prosthesis
US7867287B2 (en) * 2005-12-20 2011-01-11 Otto Bock Healthcare Gmbh Hand prosthesis with fingers that can be aligned in an articulated manner

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЖЕКИН А.П. Конструкции протезно-ортопедических изделий. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с.150. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176303U1 (en) * 2017-07-11 2018-01-16 Станислав Александрович Муравьёв BIONIC HAND BRUSHES
WO2019243945A1 (en) * 2018-06-21 2019-12-26 Bionicarm Ltd. Electrically driven artificial arm and method of use
US10912662B2 (en) 2018-06-21 2021-02-09 Bionicarm Ltd. Electrically driven artificial arm and method of use
RU2727893C1 (en) * 2019-05-13 2020-07-24 Общество с ограниченной ответственностью "МОТОРИКА" Prosthesis finger with spiroid reducer and modular prosthesis structure of upper limb
WO2022158965A1 (en) 2021-01-22 2022-07-28 Technische Universiteit Delft A prosthetic gripping mechanism
NL2027368B1 (en) 2021-01-22 2022-08-05 Univ Delft Tech A prosthetic gripping mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012118354A (en) 2013-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Celebi et al. AssistOn-Knee: A self-aligning knee exoskeleton
Sarakoglou et al. Hexotrac: A highly under-actuated hand exoskeleton for finger tracking and force feedback
Cempini et al. Self-alignment mechanisms for assistive wearable robots: A kinetostatic compatibility method
Wattanasiri et al. Design of multi-grip patterns prosthetic hand with single actuator
Hong et al. KULEX-hand: An underactuated wearable hand for grasping power assistance
RU2506931C2 (en) Hand prothesis
Kim et al. Cable actuated dexterous (CADEX) glove for effective rehabilitation of the hand for patients with neurological diseases
Park et al. Design and development of effective transmission mechanisms on a tendon driven hand orthosis for stroke patients
Omarkulov et al. Design and analysis of an underactuated anthropomorphic finger for upper limb prosthetics
WO2020216425A1 (en) Spherical mechanism constructed with scissors linkages with control means
Amigo et al. Design of a 3-DoF joint system with dynamic servo-adaptation in orthotic applications
Koo et al. Development of a meal assistive exoskeleton made of soft materials for polymyositis patients
McPherson et al. Motor-augmented wrist-driven orthosis: Flexible grasp assistance for people with spinal cord injury
Bandara et al. A multi-DoF anthropomorphic transradial prosthetic arm
Lo et al. An upper limb exoskeleton with an optimized 4r spherical wrist mechanism for the shoulder joint
Jung et al. Design of robotic hand with tendon-driven three fingers
Kiguchi et al. Design of a 7DOF upper-limb power-assist exoskeleton robot with moving shoulder joint mechanism
Kim et al. Development of a lower extremity exoskeleton system for human-robot interaction
Park et al. Low cost and light-weight multi-DOF exoskeleton for comprehensive upper limb rehabilitation
RU192333U1 (en) Modular bionic prosthesis
Nemoto et al. F3Hand: A five-fingered prosthetic hand driven with curved pneumatic artificial muscles
Semasinghe et al. HyPro: A Multi‐DoF Hybrid‐Powered Transradial Robotic Prosthesis
Troncossi et al. Feasibility study of a hand exoskeleton for rehabilitation of post-stroke patients
Cheng et al. Design of a highly compliant underactuated prosthetic hand
Chay et al. Upper extremity robotics exoskeleton: Application, structure and actuation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140504