МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА

Полезная модель относится к медтехнике, а именно к протезостроению, и может быть использована для облегчения жизни людей с ограниченными возможностями, а также найти применение при ликвидации ЧС связанных с риском радиационного или биологического заражения.
Известна искусственная кисть (патент РФ№2472469), содержащая корпус, первый палец, блок второго-третьего пальцев, рычажную передачу и привод функции подвижности. 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.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции связанная с наличием большого количества мелких деталей и замедленная работа устройства.
Известен активный тяговый протез кисти (патент РФ №183424) включающий культеприемную гильзу, соединенную с гильзой предплечья через шаровое крепление. На культеприемной гильзе через металлические штифты шарнирно закреплены протезы пальцев, каждый из которых состоит из дистальной фаланги, проксимальной фаланги и металлического ограничителя проходящего через проксимальную фалангу и закрепленного штифтами с культеприемной гильзой и дистальной фалангой. Нагрузку между деталями протеза перераспределяет ограничитель ограничивающий крайние положения пальцев протеза при сгибании и разгибании. В культеприемной гильзе и гильзе предплечья предусмотрены отверстия для ленты Velcro, при помощи которой протез крепится к культе и предплечью. Сгибание пальцев протеза осуществляется за счет движения лучезапястного сустава, при котором происходит натяжение тросов. Одни концы тросов закреплены на проксимальных фалангах, вторые зафиксированы в блоке регулировки тросов, который расположен на гильзе предплечья. Тросы проходят через специальные каналы в культеприменой гильзе. Предусмотрена возможность регулировки положения каждого пальца по отдельности. Пальцы протеза возвращаются в исходное положение при помощи резинового жгута.
Недостатками данного устройства являются ограниченная область применения, а наличие в конструкции резинового жгута несет в себе опасность обрыва, что негативно сказывается на надежности устройства.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному объекту является механическая кисть (патент РФ №2245120) содержащая ладонь, искусственные пальцы, образованные шарнирно соединенными пустотелыми фалангами, жилки для сжимания искусственных пальцев в кулак и возвратные пружинки для выпрямления искусственных пальцев. Механическая кисть также содержит храповое колесо со шкивом, расположенным под храповым колесом, и имеющим проточку по периметру для размещения пучка жилок, собачку храповика, вороток для поворачивания храпового колеса и фиксатор для удержания собачки. При этом жилки для сжимания искусственных пальцев в кулак закреплены в концах верхних фаланг, пропущены внутри искусственных пальцев, проходят в шкиве храпового колеса и закреплены в манжете, выполненной с возможностью установки выше локтевого сустава. Причем искусственные пальцы выполнены с возможностью сжимания в кулак при сгибании руки или повороте шкива с помощью воротка за счет натяжения жилок и с возможностью выпрямления за счет возвратных пружинок, при выпрямлении руки или при выведении собачки из зацепления с зубом храпового колеса.
К недостаткам данного устройства относятся ограниченная область применения, обусловленная сжатием всех пальцев одновременно только в кулак, что не позволяет пользователю брать мелкие предметы и отсутствие возможности дистанционной манипуляции отдаленными предметами.
Целью предлагаемого технического решения является разработка недорогой и надежной механической руки, повышающей функциональные возможности при использовании ее людьми с ограниченными возможностями, а также возможность использования устройства при ликвидации ЧС.
Поставленная цель достигается тем, что предложена механическая рука с механизмом дистанционного управления, состоящая из искусственных пальцев шарнирно соединенных с удлиняемой сдвоенной предплечевой гильзой плотно фиксируемой на предплечье пользователя.
Устройство (Фиг. 1) состоит из наружной предплечевой гильзы [1] в которую посредством шариковых направляющих скольжения [2], вставлена внутренняя предплечевая гильза [3]. Внутренняя предплечевая гильза [3] снабжена кистевым упором [4], ладонной площадкой [5], к которой прикреплены пять гибких клавиш управления искусственными пальцами [6] с фиксаторами пальцев [7] пользователя. Перпендикулярно внутри к гильзе [3] крепят опорную ось [8] с пятью направляющими роликами [9], по которым перемещаются пять плетеных шнуров натяжения [10]. Опорная ось [8] шарнирно соединена рычагами [11] с подвижной натяжной осью [12] на которой располагают пять направляющих роликов [13]. Внутренняя предплечевая гильза снабжена боковыми прорезями прижатия [14], поверх которых крепят ремень фиксации механической руки [15]. Внешняя гильз [1] снабжена бугром прижатия [16], в который при сжатии клавиш управления [6] упираются пять шарнирно прикрепленных искусственных пальца [17], каждый из которых состоит из трех шарнирно соединенных сегментов [18]. Каждый сегмент содержит в нижней точке упругие пластины раскрытия [19] и наружные эластичные рифленые подушечки [20].
Внутри искусственных пальцев [17] образованно свободное пространство по которому проходят плетеные шнуры натяжения [10], прикрепленные одним концом к крайним точкам искусственных пальцев [17], а другим - к клавишам управления искусственными пальцами [6]. Внутри внешней гильзы [1], перпендикулярно закреплена опорная ось [21] с пятью направляющими роликами [22], которая шарнирно соединена рычагами [23] с натяжной осью [12]. Указательный и большой пальцы снабжены направляющими смыкания [24]. В центре сверху наружная гильза снабжена раздвижным затвором [25].
Устройство работает следующим образом. Устройство надевают на предплечье пользователя и плотно фиксируют при помощи ремня фиксации механической руки [15], при этом ладонь пользователя размещают между кистевым упором [4] и ладонной площадкой [5], где пальцы просовывают внутрь фиксаторов пальцев [7] и упирают в клавиши управления искусственными пальцами [6]. Для дальнейшего использования выставляют нужную длину устройства путем ослабления раздвижного затвора [25] и выдвигают внешнюю гильзу [1] на нужное расстояние. Постоянную длину шнуров [10] соединяющих и передающих усилие от клавиш управления [6] к искусственным пальцам [17] обеспечивает подвижная натяжная ось [12], которая при удлинении устройства приподнимается или опускается при укорачивании, благодаря рычагам [11] [23], которыми соединена с опорными осями [8], [21]. После фиксации нужной длины устройства, раздвижной затвор закручивают до упора. Устройство движениями руки пользователя подводят к нужному объекту и сжимают необходимое количества клавиш управления искусственными пальцами [6]. При этом происходит подтяжка плетенных шнуров натяжения [10], проходящих по направляющим роликам [9], [13], [22], к искусственным пальцам [17], что ведет к их сгибанию и сопутствующему захвату предмета который благодаря мягким рифленым подушечкам [20] надежно удерживается устройством. Степень сгибания искусственных пальцев [17] зависит от силы и глубины сжатия клавиш [6]. После захвата предмета проводят необходимые пользователю манипуляции, по окончании которых ослабляют сжатие клавиш [6], что приводит благодаря разжимающему действию упругих пластин [19] к раскрытию искусственных пальцев [17]. При необходимости манипуляции мелкими или хрупкими предметами одновременно осторожно сжимают клавиши управления большого и указательного пальцев. Благодаря наличию направляющих смыкания [24], при сжатии большой и указательный искусственные пальцы смыкаются эластичными подушечками крайних сегментов, что дает возможность брать и дистанционно манипулировать мелкими или хрупкими предметами. При возникновении в процессе использования устройства необходимости сокращения дистанции манипулирования проводят сокращение устройства путем ослабления раздвижного затвора и последующего сдвигания внешней гильзы на внутреннюю.
Заявленное устройство имеет простую и надежную конструкцию, позволяющую пользователю совершать дистанционную манипуляцию различными предметами, что сокращает степень зависимости от посторонней помощи людей с ограниченными возможностями. При использовании в ликвидации чрезвычайных ситуаций устройство позволяет дистанционно манипулировать различными опасными предметами. Увеличивая расстояние между предметами несущими радиоактивную или бактериологическую угрозу заражения и человеком, устройство играет ключевую роль в минимизации пагубного влияния на организм смертельно опасных веществ.