(57)【要約】  本発明は、基端部材（１０）と、中間部材（２０）と、先端部材（３０）とを具備し、これら部材は互いに枢動可能に装着されている義指であって、この義指中に設けられたモータ（４０）を具備し、このモータは、ギヤ機構によって基端部材に対して中間部材を回動させる義指において、中間部材（２０）は、長手方向に移動可能なバランスアーム（９０）を収容しており、このバランスアーム（９０）は、複数のレバー（９１、９３）によって基端部材（１０）と先端部材（３０）とにそれぞれ接続されていることを特徴とする。
2010517606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部材と、中間部材と、先端部材とを具備し、これら部材は互いに枢動可能に装着されている義指であって、
この義指中に設けられたモータを具備し、このモータは、ギヤ機構によって前記基端部材に対して前記中間部材を回動させる義指において、
前記中間部材（２０）は、長手方向に移動可能なバランスアーム（９０）を収容しており、このバランスアーム（９０）は、複数のレバー（９１、９３）によって前記基端部材（１０）と前記先端部材（３０）とにそれぞれ接続されていることを特徴とする義指。
【請求項２】
前記バランスアーム（９０）は、スピンドルナット（８５）に装着されていることを特徴とする請求項１の義指。
【請求項３】
前記モータ（４０）は、前記中間部材（２０）に対して回動可能に装着されたスピンドル（８０）に接続されており、
このスピンドル（８０）に対して、前記スピンドルナット（８５）が、長手方向に移動可能かつ回転可能に取着されるようにして設けられていることを特徴とする請求項１又は２の義指。
【請求項４】
前記スピンドル（８０）は、循環ボールスピンドルとして設計されていることを特徴とする請求項３の義指。
【請求項５】
前記複数のレバー（９１，９３）は、前記スピンドルナット（８５）に隣接して両側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１の義指。
【請求項６】
前記スピンドル（８０）と前記モータ（４０）とは、ベベルギヤ（６２，８１，８３）によって互いに接続されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１の義指。
【請求項７】
カップリングベベルホイール（８１）が、前記基端部材（１０）に対する前記中間部材（２０）の、又は前記中間部材（２０）の回動軸線（１２）を中心として装着されていることを特徴とする請求項６の義指。
【請求項８】
２つのバランスアーム（９０）が、これらバランスアーム（９０）の移動軸の両側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１の義指。
【請求項９】
前記２つのバランスアーム（９０）は、互いに接続されていることを特徴とする請求項８の義指。
【請求項１０】
前記バランスアーム（９０）は、動きの方向に一定の角度で取着されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１の義指。
【請求項１１】
前記バランスアーム（９０）は、動きの方向に一定の角度で枢動可能に設計されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１の義指。
【請求項１２】
前記バランスアーム（９０）は、ばねのプレテンションで通常の位置に保持されていることを特徴とする請求項１１の義指。
【請求項１３】
前記ばねのプレテンションは、ばね要素（９４）により発生され、このばね要素（９４）は、回動角と復原モーメントとの間の線形又は非線形比率を有することを特徴とする請求項１２の義指。
【請求項１４】
前記バランスアーム（９０）は、枢動の両方向に枢動可能であるように設計されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１の義指。
【請求項１５】
前記スピンドル（８０）は、軸方向に移動可能であるように装着されており、
このスピンドル（８０）には、一定の移動経路が超えられたとき、前記スピンドル（８０）と係合するブロッキング機構（１００）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１の義指。
【請求項１６】
前記ブロッキング機構（１００）は、形状適合ブレーキ又は摩擦ブレーキとして設計されていることを特徴とする請求項１５の義指。
【請求項１７】
前記ブロッキング機構（１００）は、複数の形状適合要素の複数の摩擦面（１８０）を備えた弾性リセスとして設計されていることを特徴とする請求項１５又は１６の義指。
【請求項１８】
前記ブロッキング機構（１００）は、前記スピンドル（８０）のためのベアリング位置を形成していることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか１の義指。
【請求項１９】
前記スピンドル（８０）は、ボールベアリング（１０１）、ローラベアリング又はスライドベアリングを介して前記ベアリング位置に装着されていることを特徴とする請求項１８の義指。
【請求項２０】
前記スピンドル（８０）は、長手方向に移動可能かつ回転に対して固定されるように、前記ベベルホイール（８３）に装着されていることを特徴とする請求項６ないし１９のいずれか１の義指。
【請求項２１】
複数のセンサ装置が、角度位置を検出するために、この義指（１）の各ジョイントに設けられていることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１の義指。
【請求項２２】
複数のセンサ装置（２１）が、複数の構造部品、特に複数のひずみゲージの負荷を検出するために設けられていることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１の義指。
【請求項２３】
センサ（３１）が、甲の向きと手のひらの向きとの少なくとも一方で、前記先端部材に設けられていることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれか１の義指。
【請求項２４】
前記モータ（４０）の制御エレクトロニクスユニット（７０）と、評価ユニットとが、この義指（１）中に設けられていることを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１の義指。
【請求項２５】
前記制御エレクトロニクスユニット（７０）は、前記基端部材（１０）中に、特に、前記モータ（４０）の下に設けられていることを特徴とする請求項２４の義指。
【請求項２６】
可撓性の導電トラック（７１）が、前記制御エレクトロニクスユニット（７０）を複数のセンサ（２１、３１）と前記モータ（４０）との少なくとも一方に接続していることを特徴とする請求項２４又は２５の義指。
【請求項２７】
前記モータ（４０）は、ステップダウンギヤ（５０）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれか１の義指。
【請求項２８】
前記ステップダウンギヤ（５０）は、１段階又は多段階の遊星ギヤ、特に歯車又は摩擦ギヤとして設計されていることを特徴とする請求項２７の義指。
【請求項２９】
前記モータ（４０）と前記ギヤ（５０）とは、ハウジング（４５）を備えた構造ユニットとして設計されていることを特徴とする請求項２７又は２８の義指。
【請求項３０】
前記モータ（４０）の出力シャフト（４１）は、前記ハウジング（４５）に基端部のところで、かつ前記ステップダウンギヤ（５０）に先端部のところで装着されていることを特徴とする請求項２７ないし２９のいずれか１の義指。
【請求項３１】
前記モータ（４０）は、デテント（６０）により連動され、
このデテントは、前記出力部側への負荷の導入をブロックし、前記駆動部側に回転を伝達させることを特徴とする請求項１ないし３０のいずれか１の義指。
【請求項３２】
前記デテント（６０）は、回転の両方向に動くクランピングローラフリーホイールとして設計されていることを特徴とする請求項３１の義指。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基端部材と、中間部材と、先端部材とを具備し、これら部材は互いに枢動可能に装着されている義指であって、この義指中に設けられたモータを具備し、このモータは、ギヤ機構によって基端部材に対して中間部材を回動させる義指に関する。この種類の義指は、特に義手に適している。
【背景技術】
【０００２】
近頃の補綴学において、複数の対応駆動機構の神経の接続が進歩してきたが、それぞれの構成要素の独立した駆動に対する継続的な進歩への要求が高まってきている。できるだけ軽く、信頼性があり、安価な補装具に対する通常の要求に加えて、補装具の機能は、置き換えられる体の部分の機能にできるだけ近いことが望ましい。補装具は、体の置き換えられる部分によって果される全ての機能をできるだけ果すべきである。このためには、一般的に、多様な駆動機構及び制御装置、並びに非常に多くのジョイントを必要とする。
【０００３】
特に、手の補装具の場合には、手のフィリグラン（filigree）構造並びに手の並外れた可撓性が、対応する補装具に多くの要求を課す。
【０００４】
例えば、シャーシに対して義指を動かすために、シャーシ、即ち前腕の補装具には、張力手段によって手のひらの方向と甲の方向とに義指を動かす複数の駆動機構が設けられている。従って、このような張力手段は、人間の腱の役割を負う。
【０００５】
義指の動きのより正確な制御を果すために、指は、できるだけ人間の指に近いように、サイズや寸法がコンパクトであり、ＤＥ１９８５４７６２Ａ１は、モータが指の基端部材と中間部材との中に設けられ、このモータは、ギヤ機構によって義指のそれぞれ隣接する部材を枢動させることを提案している。これは、神経信号により制御される。先端部材を枢動させるモータは、中間部材の中に設けられている。人工の指腹に接続されることができる延長部分は、複数のカップリング歯車を備えた歯車を介して固定歯車に接続される。指の中間部材のモータのスイッチが入れられたとき、指の先端部材が上下に動く。カップリング歯車の動きに対応して、延長部分が上下に傾く。指の先端部材のギヤ構成体は、接続部材と延長部分とにより形成された比較的長いレバーを補う。物体が把持され、指腹に保持されると、指の先端部材は、指の中間部材のモータのスイッチが切られた後でさえも、ウォームホイールカップリングによって対応する位置に固定されたまま留まる。
【０００６】
このような構成体は、多くの部品、特に多くのモータ及び歯車を必要とするので、全体として構成が複雑である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、機能性に悪い影響を与えることなく、重さがより軽くされた義指を利用可能にすることである。
【０００８】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部分を有する義指により達成される。好ましい実施の形態並びに発展形態が、従属請求項に詳しく規定される。
【０００９】
本発明に係る義指は、基端部材と、中間部材と、先端部材とを具備し、これら部材は互いに枢動可能に装着されており、この義指中に設けられたモータを具備し、このモータは、ギヤ機構によって前記基端部材に対して前記中間部材を回動させる義指において、前記中間部材は、長手方向に移動可能なバランスアームを収容しており、このバランスアームは、複数のレバーによって前記基端部材と前記先端部材とにそれぞれ接続されていることを特徴とする。これら調節レバーによって基端部材と先端部材との両方に接続されたバランスアームの長手方向に移動可能なデザインは、指の２つの部材が１つの駆動部のみによって均一に動かされることができることを確実にし、かくして、指が調和して伸びる。２つのジョイントが１つの駆動ユニットのみによって動かされるので、自由度２と移動度１とを有するサブ駆動システムの存在にもかかわらず、義指の完全な可動度（mobility）が与えられる。重さの分布の理由により、モータは基端部材中に好ましくは装着されるが、中間部材中に収容されることもできる。先端部材中に設けることも原則として可能であるが、これは、義指のベアリングからかなり離れた重心を移動させる。また、限られた空間のため、これは、小さなモータ、それ故、低い把持力の適用を可能にするのみである。
【００１０】
バランスアームは、好ましくはスピンドルナットに装着される、即ち設けられており、このスピンドルナットは、駆動されたスピンドルの回転中、中間部材の長手方向の長さ部分に沿って動く。動きの方向は、スピンドルの回転方向に依存している。中間部材の長手方向の長さ部分に平行な軸線を中心としたスピンドルの回転の動きは、スピンドルナットが、このスピンドルナットに装着されたバランスアームと一緒に、容易に平行移動方向に動かされることができるという効果を奏する。バランスアームの運動学的な構成は、コンパクトな構造を可能にし、結果として、これらの構成に関する寸法におけるそれぞれの構成要素は、通常の中間部材の外枠内に収容されることができる。
【００１１】
モータは、中間部材に対して回動可能に装着されたスピンドルに接続されている。このスピンドルは、義指の対称的な構成が果されることができるように、中間部材の重心軸線に好ましくは装着されている。また、スピンドルの偏心構成体が設けられることができる。
【００１２】
摩擦損失を減らすために、スピンドルは、循環ボールスピンドルとして設計され、かくして、スピンドルとスピンドルナットとの間の低い摩擦によって非常に高い効率が果されることができる。このようにして、対応する小さな寸法のモータのみが駆動部に必要とされ、この結果、駆動部と、スピンドルナットを有するスピンドルとが、非常に軽くされることができる。循環ボールスピンドルの自己ロッキングの不足のため、モータが出力部側に負荷を与えることによって損傷されないことを確実にするために、さらなる測定が受けられなければならない。
【００１３】
義指内の力の対称的な分布を確実にするために、基端部材と先端部材とにスピンドルナットを接続している複数のレバーは、好ましくはスピンドルナットの両側に設けられており、かくして、スピンドルナットは傾くことができず、動かなくされる。
【００１４】
スピンドルとモータとは、ベベルギヤによって好ましくは互いに接続されている。モータが基端部材中に設けられたとき、カップリングベベルホイールは、中間ジョイントの回動軸線を中心として基端部材に装着されている。このようにして、モータの出力シャフトに設けられたベベルホイールによって、スピンドルを駆動させることが可能であり、また、回転角とは独立して、ベベルホイールを有する。
【００１５】
両側に設けられた複数のレバーを有する解決策と類似して、力の均一な分布を得るために、２つのバランスアームがスピンドルナットの両側に設けられている。基端レバーと先端レバーとの動きを同期させるために、２つのバランスアームは互いに接続されており、かくして、２つのバランスアームが、スピンドルナットの周りのブリッジ、即ちフレームを形成している。
【００１６】
バランスアームは、中間ジョイントと先端ジョイントとの撓みの動きの非均一性を補うことができるように、スピンドルナットにある構成体の場合にはこのスピンドルナットに回動可能に取着されるようにして取着された動きの方向に対して一定の角度で固定されることができる、若しくは動きの方向に対して一定の角度の周りを枢動するように設計されることができる。バランスアームが、例えばスピンドルナットに移動可能に装着されたとき、通常の位置がばねのプレテンションによって維持されるように効果的に与えられる。この目的のために、バランスアームは、スピンドルナットに対して弾性的に支持されている。原則として、通常の位置から始めて、回動の両方向に枢動が可能であり、例えばばね又はプラスチックやゴム部材である弾性要素が、プレテンションがかけられたバランスアームを通常の位置に保つ。指が、物体の回りに配置された中間ジョイントと先端ジョイントの前に、アイドリング負荷で動かされると、バランスアームは所定の角度で維持される。中間部材又は先端部材が物体に触れて、義指の他のそれぞれの部材が物体によって止められないとき、スピンドルナットがさらに動かされるので、義指のそれぞれの非停止部材は、連続して動く。動きの方向に対してバランスアームの角度位置の変化を可能にすることによって、義指のそれぞれの部材は、限られた範囲に動き続けまだ接触しない。このようにして、中間部材と先端部材の不均一な撓みが起こり得、バランスアームレバーのシステムを介したカップリングは、差動部として機能する。ばねのプレテンションは、ばね要素によって発生されることができ、このばね要素は、線形又は好ましくは漸進特性曲線（progressive characteristic curve）を有し、かくして、バランスアームの回動角と復原モーメントとの間の対応比率（corresponding ratio）が達成される。
【００１７】
本発明の発展形態では、スピンドルは、軸方向に移動可能であるように装着されており、また、このスピンドルには、一定の移動経路が超えられたとき、スピンドルと係合し、ロックするブロッキング機構が、好ましくは先端部材のところに設けられている。このブロッキング機構は、形状適合（form-fit）ブレーキ又は摩擦ブレーキとして設計されることができ、出力部側のモーメントが先端部材によって導入されたとき、循環ボールスピンドルのさらなる回転の動きを防ぐ。このブロッキング機構の一実施の形態では、ブロッキング機構は、複数の形状適合要素の複数の摩擦面を備えた弾性リセスとして設計されている。このスピンドルは、ブロッキング機構がベアリング位置として同時に機能するように、ブロッキング機構に装着されている。出力部側のモーメントが導入されたとき、スピンドルは、先端方向に動き、複数の摩擦適合（friction-fit）要素又は形状適合要素と係合し、さらなる動きを防ぐ。ブロッキング機構の内部では、スピンドルには、ボールベアリングが設けられることができ、かくして、駆動部は、通常の動作中、最も少ない摩擦で生じることができる。
【００１８】
スピンドルを装着することができるようにするために、対応する負荷状況が生じたとき、このスピンドルは、長手方向に移動可能かつ回転可能に取着されるようにしてベベルホイールに装着され、かくして、カップリングベベルホイールに装着されたスピンドル側のベベルホイールは、係合したまま常に留まる。長手方向に移動可能かつ回転可能に取着されたベアリングが、多角形の歯部によりもたらされることができる。
【００１９】
本発明の発展形態では、複数のセンサ装置が、義指のそれぞれの部材の角度位置を検出するために、各ジョイントに設けられている。同様に、複数のセンサ装置が、複数の構造部品のそれぞれの負荷、特にひずみゲージによるトルク又は曲げモーメントの負荷を検出するために設けられることができる。先端部材では、センサは、物体との義指との接触を検出するために、適切であれば、補装具のユーザにメッセージを送り返すことができるように、甲の向きと手のひらの向きとの少なくとも一方に配置されている。
【００２０】
義指の自主的なセンサデータの制御と評価とを果すために、モータの制御エレクトロニクスユニットと評価ユニットとが、義指中に同様に設けられている。従って、義指は、構造ユニットとして構成され、製造されることができる。この構造ユニットは、シャーシと、制御データとセンサデータを転送するためのバス接続と、電源とに機械的に接続されるだけでよい。基端部材は、同様に装着され、シャーシに対して駆動されることができる。制御エレクトロニクスユニットは、義指中に、例えば基端部材中に、特に好ましくはモータの下に設けられている。制御ユニットを複数のセンサに接続するために、エレクトロニクスユニットを複数のセンサに接続する可撓性の導体トラックが設けられる。
【００２１】
モータは、好ましくは摩擦ギヤとして設計されているステップダウンギヤに接続されることができる。この場合、モータとギヤとは、可能な限り小さな全体サイズを達成するように、構造ユニットとして設計されている。モータの出力は、モータのシャフトを介しており、このモータのシャフトは、モータのハウジングに基端部のところで、かつ摩擦ギヤの内部の先端部のところで装着されている。このようにして、モータ内部の第２のベアリングの位置は、モータ／ギヤユニットの全長を減らすように与えられる。
【００２２】
モータ、適切であればモータ／ユニットが、デテントにより連動され、このデテントは、出力部側への負荷の導入をブロックし、駆動部側のモーメントのみを伝達する。このようにして、電源が故障したとき、若しくはモータのスイッチが切られたとき、指の選んだ位置を維持することができる。それ故、駆動部の自己ロッキング及び電力損に関する増加は必要ではない。デテントは、回転の両方向に動くクランピングローラフリーホイールとして好ましくは設計されることができ、また、モータの駆動により好ましくは解放される。デテントは、モータ／ギヤユニットで同様に組み込まれることができ、この場合、デテントは、デテントのクランピングローラフリーホイールのローラホルダにボールを介して装着される。モータ、ギヤ及びデテントは、構造ユニットとして設計され、また、他の機構を駆動させるために使用されることができる。摩擦ギヤは、静かに動作するという効果を奏する。
【００２３】
図において、同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、義指の部分断面図である。
【図２】図２は、長手方向の面での義指の断面図である。
【図３】図３は、延ばされた位置でのバランスアームギヤの詳細図である。
【図４】図４は、わずかに撓まされた位置での図３に対応する図である。
【図５】図５は、最大撓み位置での義指の図である。
【図６】図６は、モータユニットの図である。
【図７】図７は、摩擦ギヤの詳細図である。
【図８】図８は、図７の摩擦ギヤの断面図である。
【図９】図９は、摩擦ギヤの詳細図である。
【図１０】図１０は、摩擦ギヤの出力部の側面図である。
【図１１】図１１は、デテントの詳細図である。
【図１２】図１２は、デテントの駆動部の側面の平面図である。
【図１３】図１３は、出力部の側面からのデテントの斜視図である。
【図１４】図１４は、モータ／ギヤ／デテントユニットを通る断面図である。
【図１５】図１５は、ベベルギヤの詳細図である。
【図１６】図１６は、図１５の斜視図である。
【図１７】図１７は、スピンドルナットとバランスアームとに接続されたスピンドルの詳細図である。
【図１８】図１８は、スピンドルナットを示す図である。
【図１９】図１９は、調節機構の平面図である。
【図２０】図２０は、スピンドルナットに設けられたバランスアームのベアリングの詳細図である。
【図２１】図２１は、スピンドルのベアリングの先端部の断面図である。
【図２２】図２２は、中間部材の上からの斜視図である。
【図２３】図２３は、フレーム部品なしでの義指の機械要素の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には、基端部材１０と、中間部材２０と、先端部材３０とを備えた義指１が、部分断面図で示されている。基端部材１０は、関節結合されるようにして駆動されるように、シャーシ（図示されない）に取着されることができる。接続部と、基端部材１０の駆動機構とは、図示されない。
【００２６】
基端部材１０は、複数の摩擦ホイール５１を備えた摩擦ギヤ５０に係合している出力シャフト４１を備えたモータ４０を収容している。複数のクランピングローラ６１を備えたデテント６０が、摩擦ギヤ５０によって駆動され、代わって、出力ベベルホイールに接続されている。出力ベベルホイールは、図２に示されており、参照符号６２で示されている。この出力ベベルホイール６２は、カップリングベベルホイール８１に係合しており、このカップリングベベルホイール８１は、基端部材１０に対して、中間部材２０の回動軸線１２を中心として枢動可能に装着されている。このカップリングベベルホイール８１は、回動可能に取着されるようにしてスピンドル８０に装着された出力ベベルホイール８３を駆動させる。スピンドル８０は、中間部材２０に装着されており、この場合には循環ボールスピンドルとして設計されている。スピンドルナット８５が、循環ボールスピンドル８０に装着されており、スピンドル８０の回転方向に依存して、スピンドル８０の基端部又は先端部の方向に動かされる。それ故、スピンドルナット８５は、中間部材２０の内部に、長手方向に移動可能かつ回転可能に取着されるようにして装着されている。以下で詳細に説明されるブロッキング機構１００が、スピンドル８０の先端部に取着されている。
【００２７】
先端部材３０は、中間部材２０の先端部に関節結合されるようにして設けられている。
【００２８】
バランスアーム９０が、スピンドルナット８５に設けられており、また、このバランスアーム９０は、スピンドル８０の長手方向に対してほぼ一定の角度で設けられている。バランスアーム９０の手のひら及び甲の端部に形成された、レバー９１、９３のための複数のリセスが、張力と、これらリセス内でのレバー９１、９３の圧力及び回動との伝達を可能にする。本実施形態では、基端部材１０をバランスアーム９０に接続するレバー９１は、基端部材１０の甲の面と、バランスアーム９０の手のひらの面とに設けられ、一方、先端部材３０をバランスアーム９０に接続するレバー９３は、バランスアーム９０の甲の面と、先端部材３０の手のひらの面とに取着されている。ここで、甲（dorsal）及び手のひら（palmer）という用語は、義指の部材の回動軸線に対する構成体に関する。
【００２９】
図１では、義指１は、延ばされた位置で示されている。複数の可動部品が、複数のカバー１９、２９、３９で区分けされて覆われ、これらで保護されている。また、複数のハウジング１９、２９、３９とそれぞれの部材１０、２０、３０とは、これら部材１０、２０、３０の互いに対する枢動が果されるように設計されている。
【００３０】
モータ４０の下には、可撓性の導体７１によって複数のセンサ装置（以下で説明される）に接続された制御装置７０、即ちエレクトロニクスユニットがあり、このエレクトロニクスユニットは、接続領域でループとして形成されている。
【００３１】
中間部材２０の内部の調節機構が、図３に示されている。駆動機構とギヤ要素とが、明確化のために切り取られて示されている。循環ボールスピンドルに代わって、通常のスピンドルとして設計されることができるスピンドル８０が、中間部材２０の内部に回転可能に装着されている。先端部でのベアリングは、例えば弾性キャップの形態で、ブロッキング機構１００により形成されることができる。この機能は、以下に示される。張力及び圧力を安定にする複数のレバー９１、９３は、スピンドルナット８５のピン９２に設けられたバランスアーム９０の甲の面及び手のひらの面に取着されている。基端部材１０への接続レバー９１は、基端部材１０に対する回動軸線１２の甲側に取着されており、一方、手のひらの面にあるバランスアーム９０に、即ち回動軸線１２の下に設けられている。接続レバー９３は、同じ向きで先端部材３０に装着されており、バランスアーム９０の取着位置は、先端部材３０の回動軸線の上で関節結合されており、一方、先端部材３０自体は、回動軸線の下で関節結合されている。循環ボールスピンドル８０が先端方向に見られるように時計回りに駆動されるならば、レバー９１、９３によって又は中間部材２０の内壁のリセスによって装着され、ここで複数の循環ボールが回転するスピンドルナット８５が、基部方向に動かされる。これは、図４の中央部に示されている。
【００３２】
図４は、わずかな角度位置での義指１を示している。循環ボールスピンドル８０の長手方向の延長部と対応する中間部材２０の長手方向の延長部は、延ばされた位置に対して約４５度だけ甲側に枢動される。これは、バランスアーム９０と、先端部材３０又は基端部材１０とに対するレバー９１、９３の関節結合点の配置から生じる。スピンドルナットに対して実質的に回動するバランスアーム９０の固定した（rigid）向きのため、中間部材２０が基端部材１０に対して枢動するのと同時に、先端部材３０が中間部材２０に対して枢動される。それ故、バランスアームのレバーの運動学のレバーシステムの動きのカップリングがあり、かくして、調和した撓みの動きが、先端部材３０と一緒に中間部材２０の撓みに与えられる。
【００３３】
所定の角度の指を備えた義指１が、図５に示されている。先端部材３０は、基端部材１０にほぼ平行であり、スピンドルナット８５は、基端部材１０の方向にほぼ完全に動かされ、かくして、中間部材２０、また先端部材３０も、近接して設けられた部材に対して各々がほぼ直角である。
【００３４】
基端部材１０と先端部材３０とのレバー９１、９３の選択された配置と、基端部材１０と先端部材３０とレバー９１、９３のそれぞれの関節結合点と、バランスアーム９０の寸法決めとによって、これらレバー９１、９３は、中間部材２０又は先端部材３０の回動軸線１２、２３を通らないことを確実にすることが可能であり、かくして、支点位置が避けられることができる。このような死点位置が好ましければ、これらレバー９１、９３は、回動軸線１２、２３を通るようにしなければならない。
【００３５】
バランスアーム９０がスピンドルナット８５に回動するように取着されるようにして設けられると、中間部材２０と先端部材３０との枢動の動きの間に所定の比率がある。これらレバー９１、９３を他の方法で設けることによって、本来の位置により近い義指１の端部の位置を可能にするために、中間部材２０のより速い前進を可能にする。端部の位置で中間部材２０が基端部材１０に対して１２０°で向けられ、かつ端部の位置で先端部材３０が中間部材２０に対して９０°で向けられたとき、このような位置に達する。
【００３６】
図３ないし図５から、ばね９４が、以下で説明される橋台（abutment）に関して通常の位置でバランスアーム９０を保持することがわかる。これは、この場合には反時計回りにバランスアーム９０の簡単な回動を可能にし、この結果、中間部材２０が物体に接触し、かくして、中間部材２０が動きを続けることができず、移動の長軸に対するバランスアーム９０の角度位置が変化する。このようにして、レバー９３の関節結合点の位置は、レバーアーム９０の回動により変化し、かくして、先端部３０は、バランスアーム９０の動きの角度の大きさにより規定される限られた範囲に亘って動き続けることができる。ばね９４によるデザインと、バランスアームの回動の１つの自由方向のみとに加えて、両方向への弾性及びトラッキングを果すために、例えばエラストマ要素又は複数のばねによって、両側に弾性ベアリングを有することが原理的に可能である。
【００３７】
図６は、出力シャフト４１を備えた電気モータ４０の駆動部を示している。組み立てられた状態では、この出力シャフト４１は、摩擦ギヤ５０内に突出しており、この場合には軌道５２内部に延びた３つの摩擦ホイール５１を有する。出力部５３が、モータ４０（図示されない）から離れるように向けられた側に示されている。摩擦ギヤ５０の外側周縁部には複数の突出部５７があり、これら突出部を備えた軌道５２は、基端部材の内部に回転可能に取着されるようにして装着されることができる。
【００３８】
図８は、先端方向から摩擦ギヤ５０を通って出力シャフト４１に垂直な断面図である。３つの摩擦ホイール５１が、出力シャフト４１に支持され、この結果、複数のシャフト５４にそれぞれ装着されたこれら摩擦ホイール５１が軌道５２の内部に延びることを可能にする。モータ４０の下に設けられた制御エレクトロニクス７０が、この図に明確に示されることができる。
【００３９】
図９は、摩擦ホイール支持部５５の複数のシャフト５４にそれぞれ装着された複数の摩擦ホイール５１と、出力部５３とを備えた摩擦ギヤ５０の駆動部の側面を示している。
【００４０】
図１０は、摩擦ギヤ５０の出力部の側面を示している。出力部５３は、軸方向に突出した複数の解放要素５６を有する。これら解放要素５６は、デテント６０を駆動させるために同時に機能する。デテントは、図１並びに図２で既に示されている。
【００４１】
図１１は、４つのクランピングローラ６１を備えたデテント６０を示している。図１２に示されるように、これらクランピングローラ６１は、クランピングリング６５の反対側に支持されている。クランピングローラ６１は、ばね６４によって支持部６８に対して複数の接触肩６９を押圧し、この結果、駆動モーメントがない場合でも、これらはクランピングリング６５と常に摩擦接触している。出力要素５３が解放要素５６に対して時計回りに回転されると、互いに対向しているこれらクランピングローラ６１が、複数のばね６４にそれぞれ押圧され、クランピングリング６５から解放されて、デテント６０が回転されることができる。解放要素５６と接触していないクランピングローラ６１は、肩６９の構成上の寸法のため、ばね６４の対応する端部に押圧され、動く。モータ４０及び摩擦ギヤ５０の出力部５３も他の方向に回転されると、解放要素５６が斜めに対向しているクランピングローラ６１を解放する。
【００４２】
図１３は、デテント６０の斜視全体図を示している。このデテントは、複数のボール６３によって外側ベアリングリング６６に装着されている。支持部６８の出力部側には、出力歯車６２が係合されることができる出力ピン６７がある。
【００４３】
図１４は、共通のハウジング４５に収容されたモータ４０と、摩擦ギヤ５０と、デテント６０とで構成された構造ユニットの断面図である。出力ベベルホイール６２は、出力ピン６７に装着され、取着されている。モーメントが出力歯車６２によって出力部側に導入されると、複数のクランピングローラ６１がクランピングリング６５で締め付けて動かないようにされる（wedge）ので、摩擦ギヤ５０とモータとは動くことができない。循環ボールスピンドルとして設計されているスピンドル８０は、自己ロッキングの傾向なく、非常に高い動作度を有するので、この固定が必要である。ベアリングリング６６中の複数のボール６３を介したデテント６０の外側ベアリングは、出力ベベルホイール６２のさらなる固定と位置決めとして機能する。また、モータ４０の出力シャフト４１は、モータ４０のハウジング４５に隣接して、ベアリング４２中に、また、摩擦ギヤ５０の内部に先端方向に装着されることが図１４に示されている。このようにして、軸方向に沿った構造上の空間が省かれることができ、モータ４０自体の中に出力シャフト４１の第２のベアリングを与える必要がない。
【００４４】
モータ４０、摩擦ギヤ５０及びデテント６０で構成されたユニットは、分離して製造され、他の駆動部に使用されることができるので、独立した解決策として理解されることができる。
【００４５】
図１５の断面図は、ギヤ構成体と、デテント６０から出力ベベルホイール６２を介して循環ボールスピンドル８０への力の伝達とを示している。カップリングベベルホイール８１が、中間部材２０の回動軸線１２を中心として装着されている。これは、ピン１３を中心として回動するように配置されている。このピン１３は、出力ベベルホイール６２に対して支持面１４を有するが、こことは係合しない。回転可能なカップリングベベルホイール８１は、支持面１４に対向している側に装着されており、スピンドル８０に回転可能に取着されるようにして接続された駆動ベベルホイール８３に係合している。所定の軸の移動度を達成するために、ベベルホイール８３は、スピンドル８０に回転可能に取着されかつ長手方向に移動可能であるように装着されることができる。回動軸線１２を中心としたカップリング歯車８１の構成体によって、均一な力の伝達が、中間部材２０の角度位置とは独立して生じることができる。
【００４６】
図１６は、出力ベベルホイール６２、カップリングベベルホイール８１及び駆動ベベルホイール８３を備えた部分的な斜視断面図を示している。
【００４７】
図１７は、スピンドル８０に対するスピンドルナット８５の詳細図を示している。バランスアーム９０は、ピン９２によってスピンドルナット８５に装着されている。ピン９２に対して鼻９６があり、この鼻９６を介してばね９４が支持されており、かくして、バランスアーム９０は、ばねのプレテンションによって図示される通常の位置に位置される。ばねの端部の間のクリアランスのため、反時計回りへの限定された枢動の動きが生じることができる。スピンドルナット８５に対してスピンドル８０の両側に設けられた複数のバランスアーム９０の動きを同期し、かつ向きを調整するために、これらは結合要素によって互いに接続されることができる。バランスアーム９０の外側の両端には、図１９に示されるように、複数のレバー９１、９３の複数のピン９７をそれぞれ受けるための複数の丸いリセス９５がある。
【００４８】
図１８は、循環ボールスピンドルとして設計された、スピンドルナット８５を示す図である。複数のボールトラック８６が、スピンドルナット８５のボア中に形成されている。複数のピン９２は、スピンドルナット８５の動きの方向に垂直に両側から突出しており、複数の鼻９６を有する。
【００４９】
図１９は、バランスアームレバーの運動学を示す平面図である。これは、スピンドルナット８５の両側に設けられた複数のバランスアーム９０を明確に示しており、また、隣接している先端部材３０と基端部材１０とにこれらバランスアーム９０を接続するために、対称的に配置された複数のレバー９１、９３も示している。ベアリング及びブロッキング機構１００は、スピンドル８０の先端部のところに、また、駆動ベベルホイール８３は、基端部のところに、それぞれ示されている。
【００５０】
図２０は、スピンドルナット８５に対するバランスアーム９０の可動ベアリングを詳細に示している。バランスアーム９０は、鼻９６を備えたピン９２の周りに設けられている。枢動領域９８は、自由なままであり、従って、バランスアーム９０が反時計回りに回動するのを可能にする。ばね９４は、義指１の撓みの間、スピンドル８０の長手方向の長さ部分に対して正確な角度でバランスアーム９０を保つように機能する。中間部材２０と先端部材３０とが物体に対して不均一に接触している場合には、この角度は、後に接触する部材の差分動作と簡単なトラッキングとが起こることができるように、変えられることができる。また、図示されていることとは対照的に、環状のばね９４は、例えば弾性的な構造部材又はプラスチックでできた圧縮ばねであることができる。バランスアーム９０の双方向の枢軸可能なベアリングも可能である。
【００５１】
図２１は、非常に高い力による過負荷防止を示している。指の曲がる方向に先端部材３０に対して作用する非常に高い力は、バランスアームレバーシステムを介してではなく、代わって、循環ボールスピンドル８０と中間部材のハウジング２９とを介して伝達される。このようにして、運動学的なシステムが、予期せぬ高い負荷、いわゆる衝撃負荷の場合における破壊から保護される。指の曲がる方向へのわずかな負荷の場合には、循環ボールスピンドル８０は、ブロッキング機構１００に触れていない。代わって、スピンドル８０に形成された肩８２と、ブロッキング機構１００の対応する摩擦面１８０との間に、小さなクリアランスが設けられる。複数のボール１０１は、駆動の通常操作における簡単な回転を可能にして、スピンドル８０の先端のベアリングを形成する。先端部材３０を介して力が導入されたとき、循環ボールスピンドル８０が長手方向に移動され、この結果、スピンドル８０の軸方向の動きは、循環ボールスピンドルギヤの自己ロッキングの不足のため生じる。それ故、より大きな負荷の場合には、摩擦面１８０と肩８２とのギャップは、例えばプラスチックキャップとして、ブロッキング機構の弾性の構成により克服され、この結果、スピンドル８０にブレーキがかけられる。摩擦接触に代わる手段として、後者は、形状適合接触であることができる。
【００５２】
図２２は、上面に設けられたひずみゲージ２１を備えた中間部材２０の平面図である。このようなセンサ２１は、エレクトロニクスユニット７０に情報を与えるように、例えば負荷から生じる内側の構造応力を測定するために必要とされる。また、適切であれば、シャーシに、部材１０、２０、３０の相対位置に関するデータを相互に伝達するさらなるセンサを収容するようにして、義指１が形成される。これらデータは、リード７１によって制御ユニット７０に伝達される。ここで、これらデータが評価されて、バスによって集中制御ユニットに送られることができる。これは、義指１から出る線の数をかなり減少させる。
【００５３】
同様に、接触センサ３１が、触覚情報を与えるために、先端部材３０の手のひら及び先端の面に設けられている。また、このようにして、把持力が制御されることができる。
【００５４】
図２３は、それぞれの指の部材１０、２０、３０のハウジングなしで義指の構造を示している。複数の可撓性のリード７１は、動作中に歪みが起こらないようにして配線されている。
【００５５】
全てのジョイントに設けられたホール効果センサによって、角度が測定されることができる。
【００５６】
それぞれの部材の全てのハウジング及び支持部が、それぞれの付属部材の組立てを可能にするように、２つの部品で設計されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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