МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПАЛЬЦА БИОНИЧЕСКОЙ КИСТИ Российский патент 2023 года по МПК A61F2/54 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для выполнения различных схватов и жестов, путем движения пальцев, а точнее к механизмам привода пальцев бионических многосхватных кистей.

Уровень техники.

Из уровня техники известно решение (RU176303U1, 16.01.2018), в котором описывается бионический протез кисти руки, предназначенный для протезирования инвалидов со степенью ампутации от кисти до предплечья. Микроконтроллер управления протезом обрабатывает поступающие биоэлектрические сигналы управления в соответствии с заданными параметрами алгоритма обработки. Протез имеет два режима управления с различными шаблонами схватов. Сила и скорость схвата кисти установлены в пропорциональную зависимость от величины уровня поступающего биоэлектрического сигнала управления. Сгибание-разгибание каждого пальца производят электроприводы с червячной передачей. Каждый палец занимает свое положение по форме удерживаемого предмета с контролем степени давления на поверхность предмета. Управляющие драйверы управляют электроприводами сгибания пальцев с контролем силы тока. Датчик смещения поверхности удерживаемого протезом предмета усиливает силу схвата для предотвращения выскальзывания удерживаемого предмета. Содержит интерфейсы для приема биоэлектрических сигналов управления, сетевые интерфейсы для проводной и беспроводной коммуникации с внешними устройствами, средства ввода-вывода отображения и настройки функций протеза, датчики угла сгибания пальцев, тензометрические датчики усилия схвата, привод устройства блокировки поворотного основания первого пальца, устройство электропитания. В данном решении червячное колесо тянет тягу, жестко закрепленную с колесом не на его оси, и сгибает фалангу при движении колеса. Разгибание осуществляется таким же принципом, что и сгибание, за счет этой же тяги и колеса. Такое выполнение механизма привода пальца является сложным и не надежным, не долговечным, повышается возможность различных поломок, в том числе поломок в результате столкновения пальца с препятствием.

Заявленное решение устраняет указанные недостатки и позволяет достичь заявленный технический результат.

Раскрытие изобретения.

Техническая задача заключается в создании устройства электропривода пальца для бионических многосхватных кистей, обладающего простой, долговечной и надежной конструкцией, предотвращающей возможность различных поломок, в том числе поломок в результате столкновения пальца с препятствием.

Технический результат заключается в повышении надежности механизма, предотвращении возможности поломок в результате столкновения пальца с препятствием, повышении долговечности.

Технический результат достигается за счет того, что механизм электропривода пальца бионической кисти содержит корпус редуктора пальца, мотор, редуктор мотора, установленный в корпусе редуктора, червяк, установленный внутри корпуса редуктора на валу редуктора мотора, червячный венец, выполненный входящим в зацепление с червяком и закрепленный на оси корпуса редуктора, нижнюю и верхнюю тяги, а также палец, в котором выполнены первая и вторая оси, причем верхняя тяга шарнирно соединена одним концом с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена со первой осью пальца, а нижняя тяга шарнирно соединена одним концом также с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена со второй осью пальца, при этом внутри пальца установлена пружина сжатия,

Кроме того, пружина сжатия расположена в полости пальца и одним концом шарнирно соединена с тягой нижней, а вторым концом с пальцем.

Кроме того, пружина сжатия одним концом соединена с тягой нижней посредством оси, выполненной на тяге, а вторым концом соединена с пальцем посредством оси, установленной в полости пальца.

Кроме того, ось корпуса редуктора выполнена ниже червяка.

Кроме того, первая и вторая оси пальца выполнены в непосредственной близости друг от друга, при этом первая ось расположена ниже второй оси.

Краткое описание чертежей.

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:

Фиг.1 – Конструкция привода пальца бионической кисти;

Фиг.2 – Конструкция привода пальца бионической кисти в процессе закрытия пальца;

Фиг.3 – Сгибание пальца при встрече объекта.

На фигурах цифрами обозначены следующие элементы:

1 – корпус редуктора пальца; 2 – упорный подшипник; 3 – червяк; 4 – малый упорный подшипник; 5 – верхняя тяга; 6 – пружина сжатия; 7 – мотор; 8 – редуктор мотора; 9 – червячный венец; 10 – тяга нижняя; 11 – палец; 12 – установочный винт; 13 – ось корпуса редуктора; 14 – первая ось пальца; 15 – вторая ось пальца.

Осуществление изобретения.

Механизм электропривода пальца разработан для биоэлектрических многосхватных кистей для надежного и точного выполнения различных схватов и жестов.

Привод пальца включает в себя (фиг.1): корпус 1 редуктора пальца, упорный подшипник 2, червяк 3, малый упорный подшипник 4, тяга верхняя 5, пружина сжатия 6, мотор 7, редуктор 8 мотора, червячный зубчатый венец 9, тяга нижняя 10, палец 11, установочный винт 12, ось 13 корпуса редуктора, ось 14 пальца.

Редуктор 8 мотора установлен в корпусе 1 редуктора пальца, например, путем затягивания установочных винтов 12, на валу редуктора 8 мотора закреплен червяк 3. Данный червяк расположен внутри корпуса 1 редуктора пальца и зафиксирован двумя подшипниками, упорным подшипником 2 и малым упорным подшипником 4. Червяк 3 имеет червячное зацепление с червячным венцом 9, обеспечивая передачу вращательного момента от вала мотора к червяку.

В корпусе 1 редуктора и в корпусе пальца 11 выполнены цилиндрические отверстия, в которые соответственно вставлены: ось 13 корпуса редуктора и оси 14,15 пальца.

На оси 13 закреплен червячный венец 9, а также нижняя тяга 10 и верхняя тяга 5. Ось 13 может быть выполнена преимущественно ниже червяка 3. Оси 14 и 15 пальца могут быть выполнены в непосредственной близости друг от друга (рядом, на некотором расстоянии). При этом первая ось 14 может быть расположена преимущественно ниже второй оси 15. Фиксация элементов на осях может быть осуществлена с помощью винтов.

Верхняя тяга 5 одним концом соединена с корпусом 1 редуктора пальца посредством оси 13, а другим концом – с пальцем 11 посредством первой оси 14 пальца.

Тяга нижняя 10 одним концом соединена с корпусом 1 редуктора пальца посредством оси 13 корпуса редуктора, а другим концом – с пальцем 11 посредством второй оси 15 пальца.

Верхняя и нижняя тяги образуют фалангу пальца, являются жесткими элементами и имеют определенную форму, например, как показано на фигурах.

Внутри пальца 11 расположена пружина сжатия 6, обеспечивающая разгибание пальца. Пружина сжатия 6 располагается в полости пальца 11 и одним концом соединяется с тягой нижней 11 посредством оси, выполненной на тяге (на крайней ее части), а вторым концом – с пальцем 11, так же, посредством оси, установленной в полости пальца.

Работает предлагаемый привод следующим образом (фиг.2).

Мотор 7 получая питание передает вращательный момент на редуктор мотора 8, редуктор мотора передает момент на червяк 3, создавая вращение по часовой стрелке. Червяк 3, образуя червячное зацепление вращает червячный венец 9 вокруг оси корпуса редуктора 13 толкая тягу нижнюю 10. За счет тяги верхней 5 и тяги нижней 10 образуется рычаг, который сгибает палец 11, таким образом закрывая палец на кисти. При закрытии пальца натягивается пружина сжатия 6, однако из-за того червячный венец 9 упирает нижнюю тягу 10 раскрытие пальца не происходит.

На фиг. 3 показано сгибание пальца при встрече объекта. Когда создается вращение на червяке 3 против часовой, червячный венец 9 вращается вокруг оси корпуса редуктора 13 в обратную сторону. Тогда червячный венец 9 встает в исходное положение и перестает упираться в тягу нижнюю 10, под натяжением пружины сжатия 6 верхняя тяга 5 выпрямляется, вставая в исходное положение вытянув в исходное положение тягу нижнюю 10. Это позволяет не фиксировать червячный венец (9) к тяге нижняя (10), таким образом создавая возможность сгибания пальца, без команды закрытия от самого привода. Это предотвращает возможность поломок в результате столкновения пальцев (11) с препятствием, как показано на фиг.3.

При разгибании пальца мотор 7 вращает вал, расположенный внутри червяка 3, против часовой. Червяк 3, образуя червячное зацепление с зубчатым червячном венцом 9, вращающимся вокруг оси 13 корпуса редуктора в обратную сторону, толкают нижнюю тягу 10, верхняя тяга (5) образовывая рычаг сгибает фалангу пальца. Червячный венец 9 встает в исходное положение и перестает упираться в тягу нижнюю 10. Под натяжением пружины сжатия 6, расположенной внутри пальца, верхняя тяга 5 выпрямляется, вставая в исходное положение вытянув в исходное положение тягу нижнюю 10.

В отличии от известных решений в предлагаемом решении нижняя тяга находится на оси червячного венца, что создает отличие механизма движения всего привода, поскольку венец толкает тягу от себя сгибая фалангу, а не тянет тягу на себя. При этом нижняя тяга не имеет жесткого крепления, позволяя сгибать палец даже при холостом сгибании. Пружина разгибания осуществляет разгибание пальца, в отличии от известных решений, где за разгибание отвечает тяга и червячное колесо.

Описанный вышеуказанным образом механизм электропривода пальца бионической кисти обладает простой, долговечной и надежной конструкцией, предотвращающей возможность различных поломок, в том числе поломок в результате столкновения пальца с препятствием.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к механизмам привода пальцев бионических многосхватных кистей. Механизм электропривода пальца бионической кисти содержит корпус редуктора, мотор, редуктор мотора, установленный в корпусе редуктора, червяк, установленный внутри корпуса редуктора на валу редуктора мотора, червячный венец, выполненный входящим в зацепление с червяком и закрепленный на оси корпуса редуктора, нижнюю и верхнюю тяги, а также палец, в котором выполнены первая и вторая оси пальца. Верхняя тяга шарнирно соединена одним концом с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена с первой осью пальца. Нижняя тяга шарнирно соединена одним концом с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена со второй осью пальца. Внутри пальца установлена пружина сжатия. Тяга верхняя и тяга нижняя выполнены для образования рычага для сгибания пальца. Техническим результатом является повышение надежности механизма, предотвращение возможности поломок в результате столкновения пальца с препятствием, повышение долговечности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Механизм электропривода пальца бионической кисти, содержащий корпус редуктора, мотор, редуктор мотора, установленный в корпусе редуктора, червяк, установленный внутри корпуса редуктора на валу редуктора мотора, червячный венец, выполненный входящим в зацепление с червяком и закрепленный на оси корпуса редуктора, нижнюю и верхнюю тяги, а также палец, в котором выполнены первая и вторая оси пальца, причем верхняя тяга шарнирно соединена одним концом с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена с первой осью пальца, и нижняя тяга шарнирно соединена одним концом с осью корпуса редуктора, а другим концом шарнирно соединена со второй осью пальца, при этом внутри пальца установлена пружина сжатия, а тяга верхняя и тяга нижняя выполнены для образования рычага для сгибания пальца.

2. Механизм электропривода пальца бионической кисти по п. 1, характеризующийся тем, что пружина сжатия расположена в полости пальца и одним концом шарнирно соединена с тягой нижней, а вторым концом с пальцем.

3. Механизм электропривода пальца бионической кисти по п. 2, характеризующийся тем, что пружина сжатия одним концом соединена с тягой нижней посредством оси, выполненной на тяге, а вторым концом соединена с пальцем посредством оси, установленной в полости пальца.

4. Механизм электропривода пальца бионической кисти по п. 1, характеризующийся тем, что ось корпуса редуктора выполнена ниже червяка.

5. Механизм электропривода пальца бионической кисти по п. 1, характеризующийся тем, что первая ось пальца расположена ниже второй оси пальца.