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人造 手指

阅读：772发布：2020-05-11

专利汇可以提供人造手指专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于弥补术和抓取技术的人造手指，具有基座 (10)、铰接地支承在该基座(10)上的第一指节(20)和至少一个铰接地支承在该第一指节(20)上的后续指节(30)以及用于相对于所述第一指节(20)调整所述后续指节(30)和相对于所述基座(10)调整所述第一指节(20)的驱动装置(40)，其中，设置至少一个复位元件(15，25)用于所述第一指节(20)和所述后续指节(30)的复位，并且以偏离该后续指节(30)的复位力加载所述第一指节(20)。，下面是人造手指专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于弥补术和抓取技术的人造手指，具有基座(10)、铰接地支承在该基座(10)上的第一指节(20)和至少一个铰接地支承在该第一指节(20)上的后续指节(30)以及用于相对于所述第一指节(20)调整所述后续指节(30)和相对于所述基座(10)调整所述第一指节(20)的驱动装置(40)，其特征在于，设置至少一个复位元件(15，25)用于使所述第一指节(20)和所述后续指节(30)复位，并且所述第一指节(20)被加载不同于所述后续指节(30)的复位力。
2.根据权利要求1所述的人造手指，其特征在于，所述复位元件(15，25)与一力传递装置耦合或者构造为弹簧元件，所述弹簧元件在该弹簧元件的长度上具有不同的弹簧常数。
3.根据权利要求1所述的人造手指，其特征在于，一第一复位弹簧(15)使所述后续指节(30)相对于所述第一指节(20)并且一第二复位弹簧(25)使所述第一指节(20)相对于所述基座(10)朝向起始位置配有复位力，其中，所述第一和第二复位弹簧(15，25)的弹簧常数不同。
4.根据权利要求3所述的人造手指，其特征在于，所述第一复位弹簧(15)的弹簧常数大于所述第二复位弹簧(25)的弹簧常数。
5.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，在所述驱动装置(40)上耦合一牵拉件(50)，所述牵拉件固定在所述基座(10)上。
6.根据权利要求5所述的人造手指，其特征在于，所述牵拉件(50)在所述后续指节(30)的摆动轴(32)下方被导向。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的人造手指，其特征在于，所述牵拉件(50)在所述后续指节(30)上围绕至少一个转向装置(60)被导向。
8.根据权利要求7所述的人造手指，其特征在于，所述转向装置(60)可移动或者可偏转地支承在所述后续指节(30)上。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的人造手指，其特征在于，所述牵拉件(50)在远中方向上被加载预紧力。
10.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，所述驱动装置(40)构造为自锁的线性驱动装置或者非锁止的气动驱动装置。
11.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，所述驱动装置(40)具有一减速传动装置(42)，所述减速传动装置与一辊或者一转轴传动装置(44)耦合，所述牵拉件(50)固定在所述辊或者所述转轴传动装置上。
12.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，所述驱动装置(40)布置在所述第一指节(20)或者后续指节(30)中。
13.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，在屈曲和伸张之间的力作用的转换点(P)布置在可伸张的指节(20)和/或后续指节(30)中并且所述力作用点构造为可移动。
14.根据以上权利要求中任一项所述的人造手指，其特征在于，在所述基座(10)或者所述第一指节(20)上布置用于骨整合地固定所述人造手指(1)的装置或者用于固定在机器人或者操作仪器上的装置。
15.人造手指，具有基座(10)、铰接地支承在该基座(10)上的第一指节(20)和至少一个铰接地支承在该第一指节(20)上的后续指节(30)以及用于相对于所述第一指节(20)调整所述后续指节(30)和相对于所述基座(20)调整所述近中肢节(20)的马达驱动装置(40)，其特征在于，在所述基座(10)上布置用于骨整合地固定所述人造手指(1)的装置。
16.根据权利要求15和根据权利要求1至13中至少一项所述的人造手指。

说明书全文

人造手指

技术领域

[0001] 本发明涉及一种人造手指，具有基座、铰接地支承在该基座上的第一指节和至少一个铰接地支承在该第一指节上的后续指节以及用于相对于第一指节调整后续指节和相对于基座调整第一指节的驱动装置。

背景技术

[0002] 在弥补术中以及在操作技术中使用人造手指，在所述操作技术中机器人或者操作自动装置配备有带有手指的抓具。在使用在手假肢上时，需要手指假肢，以便在功能上或者在视觉上替代自然手的不存在的手指。在机器人或者操作自动装置中，人造手指要模仿人类的手的灵活性。下面当通常提到手指时，指的不仅是技术的抓取元件而且是假肢的部件，否则会特别地指出手指的类型。抓取装置不仅可理解为手假肢而且可理解为技术的抓具、终端执行机构和操作装置。除了在大多数情况下具有整容的功能并且不可促动地固定在基座上的被动的手指假肢之外，为了提供借助于其可以抓取物品的抓取装置，相对于基座促动手指是必要的。为此，在最简单的情况下，刚性的手指铰接地支承在基座上并且与绳索牵拉系统耦合，该缆绳牵拉系统在促动时逆着复位弹簧引起弯曲。

[0003] 从WO 2010/018358 A2已知用于手指假肢的多个不同的促动机械装置。除了可直接通过固定在基座上的马达来操作的或者固定在可移动的轭上的绳索牵拉装置之外，公开了通过齿轮或者转轴用于使近中指节相对于基座移动的直接驱动装置。此外，示出后续指节通过单独的带元件在近中指节上的耦合，从而在近中指节弯曲时实施后续指节的自动弯曲。

[0004] DE 600 23 142 T2涉及一种具有基座的用于假肢的可运动的手指，驱动装置支承在所述基座中。通过固定在转轴螺母上的线可以进行中间区段的弯曲，在修正驱动装置时，通过中间区段弹簧进行复位。通过绳索牵拉系统可以使多个远中指节弯曲。

[0005] WO 2011/087382 A1涉及一种模块化构造的手假肢，具有机械式独立的手模块，其中，具有传动装置的电动马达布置在手指的近中区段之内。通过多连杆系统，在调整涡轮涡杆传动装置时可以使远中元件相对于近中元件偏转，同时通过耦合杆传递力，以便使近中元件相对于基座偏转。

发明内容

[0006] 本发明的任务在于，提供一种人造手指，该人造手指在结构简单的情况下实现更好地接触待抓取的对象并且可多方面地使用。

[0007] 根据本发明，该任务通过具有独立权利要求的特征以及具有并列权利要求的特征的人造手指来解决。在从属权利要求、说明书和附图中公开了本发明的有利的构型和拓展方案。

[0008] 根据本发明的人造手指设置具有基座、铰接地支承在该基座上的近中指节和至少一个铰接地支承在该第一指节上的后续指节以及用于相对于第一指节调整后续指节和相对于基座调整第一指节的驱动装置、尤其马达驱动装置，设置至少一个复位元件用于第一指节和后续指节的复位并且以与该后续指节不同的复位力加载第一指节。通过以不同大小的复位力加载指节，可以实现人造手指的相协调的弯曲和复位特性，这尤其在促动不足的(unteraktuiert)手指中是有利的，因为可以以小的耗费和仅仅一个驱动装置实现所想要的特性。不必要的是：设置多个驱动装置，以便产生手指在待抓取的物品上的紧贴或者分离特性。

[0009] 本发明的一种变型这样设置，复位元件与力传递装置耦合或者构造为弹簧元件，所述弹簧元件在弹簧元件的长度上具有不同的弹簧常数的弹簧元件。力传递装置可以构造为杠杆、杠杆系统、传动装置、具有辊传动装置的绳索牵拉结构、齿轮传动装置、摩擦轮传动装置或者诸如此类的。替代具有将抓取力和必要时复位力不同地分到单个的指节上的力传递装置的装备，复位元件或者对驱动装置反作用的力存储器可以构造为在其长度上具有不同的弹簧常数的弹簧元件，从而不同大小的复位力作用在弹簧元件的不同的位置上，所述复位力对抗驱动力，以便实现单个的指节分级的紧贴或者分离。弹簧元件例如可以构造为由金属或者塑料组成的、在其长度上具有不同的横截面的弯曲棍，以便从而以局部分辨的方式产生不同的复位力。

[0010] 本发明的一种变型这样设置，第一复位弹簧使后续指节相对于第一指节并且第二复位弹簧使第一指节相对于基座朝向起始位置配有复位力，其中，复位弹簧的弹簧常数不同。以这种方式和方法，可以以小的耗费产生差动运动学，其中，以单个的驱动装置实现两个自由度，所述两个自由度与待抓取的对象的几何形状无关地确保尽可能高的抓取可靠性并且同时在作为手指假肢使用时导致生理学的抓取形态。

[0011] 本发明的一种拓展方案这样设置，第一复位弹簧的弹簧常数大于第二复位弹簧的弹簧常数，从而后续指节相对于第一指节的偏转比第一指节相对于基座的偏转需要更大的力消耗。由此实现，手指首先绕掌指关节偏转，即绕在第一指节和基座之间的摆动轴摆动，并且仅仅在第一指节贴靠在对象上或者贴靠在端部止挡上时，才开始后续指节相对于第一指节的移动，即围绕在第一指节和后续指节之间的摆动轴弯曲。由此实现，通过简单的力传递运动学进行围绕至少两个铰链装置的差动作用，从而可连续地操作至少两个指节。

[0012] 牵拉件，尤其皮带、带或者绳或者高柔性的线可以耦合在驱动装置上，所述牵拉件又固定在基座上。因此，可能的是：通过高柔性的绳索导向装置，在具有仅仅一个驱动装置的简单的运动学装置中，以力控制的并且根据抓取情况的方式和方法操作多个关节。

[0013] 在此，所述牵拉件可以围绕后续指节的摆动轴地被导向，以便在后续指节的摆动轴的另一侧在至少一个力作用点上被紧贴，这在摩擦消耗同时减小的情况下带来稳定的牵拉件导向。也可以这样设置，牵拉件在远中的摆动轴之下被导向，以便引起简单和直接地施加用于使后续指节摆动的牵拉力。有利地，牵拉件在后续指节上围绕至少一个转向装置、例如转向辊或者具有低的摩擦系数的栓被导向，从而驱动功率不转换或者仅仅尽可能小地转换为摩擦功率。

[0014] 转向装置可以可移动或者可偏转地支承在后续指节上，例如支承在摆动臂上或者支承在长形孔或者滑槽导向装置中，通过所述长形孔或者滑槽导向装置，可以在预先给定的路径上实现间隙补偿。只要在远中方向上以预紧力加载牵拉件和尤其转向装置，则出现牵拉件在驱动装置和在基座上的固定点之间的基本预紧，从而例如在施加冲击负荷之后无意地使后续指节屈曲和伸张时，存在过载保护。通过预紧力又可以直接使用手指。在(例如由于冲击负荷)无意的弯曲的情况下，没有力通过牵拉件传递到驱动装置上，由此，通过力脱耦实现过载保护。超过零位置的伸张、所谓的过度伸张也可以有利地使用于抓取扁平的物品。

[0015] 驱动装置可以构造为自锁的线性驱动装置，从而在达到所期望的位置(这例如可以通过传感器探测)之后，不需要其他用于使后续指节和/或第一指节保持所调到的位置的能量消耗。原则上也可以这样设置，所述驱动装置不构造为具有自锁的电动马达，而是例如构造为非自锁的气动的执行器。在这样的构型中，在存在压力的情况下同时在阀关闭时存在力作用然而不存在空气消耗。气动的执行器特别适合用于保持抓取力。没有自锁的驱动装置也提供过载保护的优点。反作用力仅仅直到一定的界限才被接收，此外，驱动装置屈服，由此驱动系不会被加负荷超过所述界限。只要设置自锁的驱动装置，则过载机械装置是有利的。附加地，没有自锁的驱动装置在主动的力调节的情况下也满足拉紧装置的功能，因为驱动装置总是以经调节的力在牵拉件或者绳索上牵拉，从而能够不使所述牵拉件或绳索疲劳。

[0016] 驱动装置可以具有减速传动装置，该减速传动装置与辊或者转轴传动装置耦合，牵拉件又固定在所述辊或者转轴传动装置上，从而可以使用小的、快速运行的马达，尤其外转子式马达，所述马达在相应的减速的情况下实现后续指节和第一指节精确然而却有力的移动。驱动装置可以使牵拉件卷起到辊上，例如预紧的辊上，或者通过转轴传动装置固定在转轴螺母上，从而在反转旋转方向时主动地释放牵拉件。

[0017] 驱动装置不仅可以布置在第一指节中而且可以布置在后续指节中，原则上也可能的是，驱动装置布置在基座元件之内、例如布置在手假肢的手掌区域中。在操作仪器中，该构型相当于将抓具模块分为驱动部件和抓具运动学装置。抓具模块的将促动器的运动转换为手指或者作用元件的运动的部分被称为抓具运动学装置。也可能的是，在手指元件中布置多个驱动装置，以便实现多级的、个别的移动。因此可能的是，制造这样的手指，该手指除了支承在基座、例如手掌基座上的第一指节或者近中指节之外具有中间指节和后续指节，其中，不仅在第一指节中而且在中间指节中布置驱动装置。因此，中间驱动装置为用于后续指节的第一指节。也可能的是，在具有两个手指关节的构型中，牵拉件传动通过第一后续指节(那么是中间指节)传出到后续指节并且提供用于到起始位置中的复位弹簧的弹簧刚度的分级的构型。在此，也可以这样设置，用于第一指节相对于基座的复位弹簧比用于中间指节相对于第一指节的复位弹簧具有更小的弹簧刚度，该弹簧刚度又比在中间指节和后续指节之间的复位弹簧的弹簧刚度小。在具有两个后续指节的构型中，也可这样设置，仅仅存在唯一的驱动装置，该驱动装置支承在第一指节中或者支承在基座上，以便在相应的操作中引起指节的弯曲。在所有的情况下都存在具有比自由度更少的促动器的促动不足的系统。

[0018] 第一指节和/或后续指节可以过度伸张地支承，从而可能的是，相应的指节伸张超过伸直的正常位置，在该正常位置中，指节的纵轴线通常都对齐。此外这样设置，在屈曲和伸张之间的力作用的转换点布置在可伸张或者也可以过度伸张的指节和/或后续指节中，其中，用于指节的移动的力导入点可移动地构造，从而在力导入相应地移动时可以进行从伸张到弯曲的转换，从而根据力作用的定位，在不改变在牵拉件中的力方向的情况下，可以由人造手指实施两种运动。可以以不同的方式改变力导入点，例如通过弹性支承的转向元件力控制地改变，所述转向元件通过在牵拉件之内的力移动。也可能的是，设置如杠杆、滑板或者诸如此类的转换装置，以便通过转向元件的移动(例如扭转或者移位)或者牵拉件的导向将力导入点定位在转换点这侧或者另一侧并且实现相应的指节的与之相应的不同的移动方向。转向元件的移动或者导向也可以用马达驱动地进行。原则上，也可以这样设置，力导入点在转换点这侧和另一侧的移动也与过度伸张的可能性无关地进行，从而在促动不足的系统中也可以主动地进行指节的运动反转。

[0019] 在基座或者第一指节上可以布置用于骨整合地固定手指假肢的装置，从而由于手指假肢在驱动装置集成的情况下自给自足的构型可以实现主动的、骨整合的手指假肢。

[0020] 一种替代方案这样设置，在基座或者第一指节上布置用于固定在机器人或者操作仪器上的装置，从而除了在弥补术中也可以在操作技术中使用人造手指。为此所需要的固定装置不同于用于骨整合地固定的装置，它们尤其可以更稳定和更大地实施，以便能够传递更大的力并且不必确保生物相容性。

[0021] 作为手指假肢的人造手指设置具有基座、铰接地支承在该基座上的第一指节和至少一个铰接地支承在该第一指节上的后续指节以及用于相对于第一指节调整后续指节和相对于基座调整第一指节的马达驱动装置，该人造手指在基座上布置用于骨整合地固定手指假肢的装置，由此可以提供可以基于肌电图的脉冲来控制的主动的手指假肢。原则上也可能的是，控制装置直接地耦合在神经通路上，从而可以在自然手指失去或者不存在时确保几乎完全的功能替代。这样的手指假肢的技术的配备可以与如其在以上与人造手指相关地说明一样，其中在骨整合的变型中也可以实现手指假肢的以上所说明的构型的所有的优点和变型。因此，以上所说明的所有构型方式和变型也明确地适用于骨整合的手指假肢。

附图说明

[0022] 以下参照附图详细解释本发明的实施例。附图示出：

[0023] 图1-手指假肢的示意性的横截面视图；

[0024] 图2-驱动装置的详细示图；

[0025] 图3-抓取情况；

[0026] 图3a-手指假肢的具有力的示图；

[0027] 图4-人造手指的变型；

[0028] 图5-在起始位置中的过载保护的详细视图；以及

[0029] 图6-在操作位置中的根据图5的过载保护。

具体实施方式

[0030] 在图1中以示意性的横截面视图示出具有基座10和可绕铰接轴22摆动地布置在该基座上的近中肢节20的手指1。在第一指节20的远中的端部上设置用于后续指节30的摆动轴32，所述后续指节可绕该摆动轴摆动地被支承。

[0031] 基座10可以构造为金属板或者可骨整合的部件，所述部件例如可以植入手掌骨中。

[0032] 在所示出的实施例中，近中指节20空心地构造并且在其内部具有马达驱动装置40，稍后将详细地解释该驱动装置。在驱动装置40上固定牵拉件50，该牵拉件从驱动装置
40的远中的端部伸出并且可以在第一指节20的纵向延伸中实施交替的运动，如该交替的运动由双箭头所示出的这样。可以构造为皮带、纤维件、绳索、塑料丝、弦或者柔性的线的牵拉件50通过辊31围绕摆动轴32被导向并且缠绕转向元件60，所述转向元件在远中侧与摆动轴32隔开间距地支承在后续指节30中。转向元件60构造为转向辊的构型，所述转向辊在长形孔导向装置63中可移动地支承在后续指节30中。转向辊60通过拉力弹簧70被朝向后续指节30的远中的端部预紧，从而牵拉件50总是带有小的预紧。由此实现，补偿后续指节30在使用期间出现的、相对于第一指节20的相对移动，所述相对移动不由驱动装置
40或者复位力提供并且实现过度伸张。

[0033] 手指1的具有过载保护的结构基于：拉力弹簧70这样被预紧，使得转向辊60在长形孔导向装置63内首先从一定的牵拉力起、即从在牵拉件50中的确定的牵拉负荷起开始朝向第一指节20移动，其中，这样调节弹簧力，使得部件能够不会由于过载而受到损害。因此，手指1也可以打开，即在过载时后续指节30伸张。因此，拉力弹簧70相对硬地设计并且设有预紧，所述预紧在弹簧长度不增大的情况下达到最大的抓取力。

[0034] 牵拉件50缠绕转向辊60并且由固定在第一指节20上的绳索导向装置21在第一指节20的外壁附近被导向，从而牵拉件50的走向基本上平行于壳体壁延伸。

[0035] 在第一指节20和后续指节30之间布置第一复位弹簧15，该第一复位弹簧抵抗后续指节30由于有效的牵拉件长度的缩短而相对于第一指节20的弯曲。在所示出的实施例中，第一复位弹簧15构造为拉力弹簧，该拉力弹簧在一端部上固定在第一指节20上并且在另一端部上固定在后续指节30上。

[0036] 在第一指节20上，螺旋扭力弹簧25作为第二复位弹簧25围绕摆动轴32布置，该螺旋扭力弹簧引起一个复位力对抗第一指节20相对于基座10的摆动，从而第一指节在牵拉件长度最大的情况下在经伸展的位置中贴靠在止挡上。在此，第二复位弹簧25的弹簧刚度小于第一复位弹簧15的弹簧刚度，从而在有效的牵拉件长度缩短时、即在将牵拉件50拉进驱动装置40中时，首先绕对抗较小的阻力的关节偏转，在当前的实施例中，即首先绕在基座10和第一指节20之间的关节绕摆动轴32偏转。只有在达到一定阻力之后，例如在第一指节20紧贴物品的情况下，阻力才提高直到在第一复位弹簧15的复位力之上的值，然后这在有效的牵拉件长度继续缩短的情况下导致后续指节30绕摆动轴32的弯曲。如果驱动装置40沿着相反的方向操作，则有效的牵拉件长度延长，例如其方式是，牵拉件50被辊退卷或者使转轴螺母向远中方向移动。然后，后续指节30首先向伸张方向移动，只有在到达用于后续指节30的伸张止挡之后，第一指节20才向伸张方向移动。

[0037] 图2示出具有高速马达41的驱动装置40的详细视图，该高速马达构造为外转子式马达。在装入的状态下，行星齿轮级42在远中方向上衔接该外转子式马达41，该行星齿轮级的行星齿轮架47为运动螺纹转轴的一部分。行星齿轮架47通过推力球轴承43支撑在未进一步示出的壳体上。在运动螺纹转轴46上布置转轴螺母45，在该转轴螺母上，牵拉件50以两根绳索或者线的构型固定在定位在运动螺纹转轴两侧的接收部49上。在运动螺纹转轴46的远中的端部上，该运动螺纹转轴支承在轴承48(例如滑动轴承或者滚动轴承)中。在运动螺纹转轴46的相应的端部区域上布置终端位置开关44，其中，仅仅示出在远中的止挡上的终端位置开关，当达到转轴螺母45的最大活动路程时，通过该终端位置开关关闭外转子式马达41。那么，不再允许沿着该方向继续运动，在运动方向反转之后，马达41才又可以被激活。

[0038] 通过使转轴螺母45向近中方向、即朝向马达41运动，将牵拉力施加到牵拉件50上，由此，通过在转向元件60上的转向和复位弹簧15，25的经调整的弹簧常数或者刚性实现指节20，30的连续的闭合。这种机制不仅可以通过两个指节而且可以通过三个指节实施，其中，具有两个指节的构型如其在图1中所示出的那样具有自然手指长度的优点。通过三个指节可以实现对自然手指功能的更高的近似。

[0039] 驱动装置40自身不仅可以布置在指节中而且可以布置在基座中，除了通过所示出的具有转轴螺母45的转轴传动装置操作牵拉件50之外，也可能的是，将牵拉件50在辊上卷起并且又退卷。除了所示出的实施方式之外，也可以使用线性促动器以及气动的或者液压的缸或者风箱作为驱动装置。

[0040] 通过本发明可能的是，通过具有仅仅一个驱动装置的简单的运动学装置，通过手指与所抓取的物品的形状的自匹配确保高的抓取可靠性和在手指假肢中确保在抓取不同的对象时的生理学的抓取形态。在给定物品和指节的表面的摩擦系数的情况下，抓取可靠性主要取决于抓取力和与待抓取的对象的形状锁合。本发明显著地增强了与待抓取的对象的几何形状无关的形状锁合，因为实现了两个或者全部的指节的连续和完全的紧贴。

[0041] 根据本发明的构型也提供这样的可能性：被动地改变手指，这符合生理学的特性并且减轻机械部件的负荷。在未结构化的环境中操作时，可以减少由于碰撞而出现的损害。对于被动的弯曲的可能性尤其通过可移动的转向辊60确保。由于通过拉力弹簧70的复位力，在冲击负荷的情况下又可以直接使用手指1。在所示出的实施例中，涉及一种所谓的促动不足的系统，在该系统中，促动器的数量小于自由度的数量。在关节通过牵拉件运动学地耦合的情况下，在驱动装置不动的情况下，也可以使一个指节弯曲，而使另一个伸展。因此，即使在被抓取的对象变化或者移动时，也能维持形状锁合。

[0042] 在图3中示出两种不同的抓取情形，如其对于根据图1，2，3a和4的手指可能出现的这样。左边的示图示出具有圆形的横截面的物品的抓取，右边的示图示出具有有角的、扁平的横截面的物品的抓取。

[0043] 在图3的左边的示图中示出，当图1的两个基座10比待抓取的物品的最大直径更窄地并排在一起时，在首次接触该铰接地固定在基座10上的第一指节20之后，后续指节30围绕待抓取的物品的横截面紧贴。那么第一指节20必须首先伸展，从而第一指节首先贴靠待抓取的物品的下半部分。此外，如果操作未示出的驱动装置，后续指节30围绕物品倾斜并且能够可靠地保持物品。

[0044] 在右边的示图中示出另一种抓取情形，其中，两个手指1以其基座10比待抓取的物品的宽度更远地相互分离，即一种抓取情形，在该抓取情形中要抓取狭长的或者扁平的物品。远中的指节或者后续指节30超过0°或者起始位置的伸张(这被称作后续指节30的过度伸张)提供与对象形状匹配的优点并且因此提供较大的接触区域的优点，由此可以实现较可靠的抓取并且在弥补术中也实现生理学的抓取形态。

[0045] 如果指节、尤其后续指节30伸展超过其零位置，其中，该零位置是在未操作的状态下的静止位置或者起始位置，则这被称为过度伸张。在抓取扁平的物品时，如它们在图3中右边所示出的这样，这种过度伸张是有利的，因为后续指节30的尖端与待抓取的对象相匹配。单个的指节20，30通过牵拉件50耦合，从而在驱动装置40关闭时，在人造手指的另外的指节同时伸展或者伸张的情况下也可能使指节20，30弯曲或者屈曲。当后续指节的尖端触摸前任指节前方的对象时，由于在相应的指节20，30之间的关节的运动学的耦合，例如在抓取期间也可能出现这种效果。然后，发生手指尖端的伸展或者伸张，而剩余的指节进一步弯曲或者屈曲。

[0046] 由于转向辊21，60，31和牵拉件50的相应的导向装置的布置，可能的是，这样影响在指节20，30之间的力平衡，使得作用到最末的指节上的力导致伸展，而该相同的力在其它的指节中沿着弯曲方向起作用。那么例如抓取在小的、扁平的物品时，在手指尖端中出现的接触力被转化为用于手指尖端的指节的伸展力矩，同时，该接触力被转化为用于前任指节、即从手指尖端朝向基座10延伸的这样的指节的弯曲力矩。

[0047] 当同时使前任指节弯曲时，在此与牵拉件50的长度变化无关地出现最末的一个或一些指节的过度伸张。

[0048] 在使用用于使牵拉件50张紧的弹簧的情况下，当其它的指节卡住时，单个的指节也可以伸展，因为牵拉件50的长度增大并且因此开放用于相应的关节的路径。

[0049] 虽然在抓取扁平的物品时过度伸张是想要的，然而在缠绕较大的或者圆的物品时(如它们在图3中在左边的示图中所示出的这样)，这是不利的。因为手指被促动不足，过度伸张不能有效地被单独的驱动装置影响。因此设置为：这样进行转向辊21，31，60的运动学的布置，使得出现用于引起过度伸张的转换点P。转换点P为例如处于手指尖端附近的相同的位置，在所述位置上，根据外力作用在哪个位置上，外部的力的作用或者导致伸展或者导致弯曲。如果外力作用在指节的远离基座(即沿着远中方向朝向手指尖端)的端部上，这导致关节的伸展和过度伸张。例如在抓取薄的、扁平的物品时是这种情况。如果力朝向基座或者向指节的近中方向传播，则反之阻止伸展，然而此外可能使相关的指节弯曲。因此可能的是，也通过最末的指节主动地抓取物品并且以手指包围物品。

[0050] 转向辊可移动和可调节地固定在指节上，从而可以在确定的界限内自由地选择转换点。如果转向辊中的单个可运动地被挂起、必要时逆着弹簧力被挂起，则转换点在抓取过程期间也可以根据在牵拉件中的力改变。

[0051] 图3a示出具有第一指节20和后续指节30的人造手指的草图，该人造手指的基本的结构与图1的结构一致。为了更加一目了然，未示出图1的手指的全部部件。在图3a中示出转换点P，在转换点中，在被阻止的和自由的过度伸张之间转换。如果外部的接触力FE的力作用点从摆动轴32看布置在转换点P的另一侧，则作用杠杆(Wirkhebel)IE延长并且不再阻止后续指节30的伸展，这导致围绕摆动轴32的过度伸张。同时，此外在第一指节20中，在绕摆动轴22的基座关节中出现沿着弯曲方向的转矩。如果力作用点位于转换点P的这一侧，即相对于摆动轴32较近，则基于转向辊的运动学的布置阻止在将牵拉力施加到牵拉件50上时的伸展，从而手指1继续保持在弯曲的、所示出的位置中。不能进行后续指节30的过度伸张。如果转向辊60可运动地支承在后续指节30上，则可以改变转换点P，在弹簧负荷地支承转向辊60的情况下，可以根据在牵拉件50之内出现的牵拉力进行转换点的移动。

[0052] 图4示出人造手指1的机械的方案，该方案不同于图1。具有基座10、绕摆动轴22铰接地支承在该基座上的第一指节20和绕摆动轴32支承的后续指节30的基本结构与根据图1的实施方式一致。通过驱动装置41、传动装置42和转轴46，转轴螺母45沿着转轴46的纵向延伸朝向驱动装置41移动或者远离该驱动装置41地移动。通过由多个转向辊
31，60，21，11导向的牵拉件50，视转轴螺母45的旋转方向和移动方向而定，引起牵拉件50的有效长度改变。如果转轴螺母45朝向驱动装置41移动，则牵拉件50的有效长度缩短并且后续指节30弯曲。具有不同的弹簧刚度的弹簧25，15用于确保相应的指节20，30连续地紧贴在待抓取的对象上。

[0053] 转向辊60绕旋转轴61支承在构造为滑槽导向装置的长形孔导向装置63中，围绕所述旋转轴构造在两侧伸出的栓。滑槽导向装置63构造在框架600中，两个框架布置在平行地被导向的牵拉件50两侧并且接收转向辊60的栓。长形孔导向装置63具有前方的或者远中的区段，在起始位置中，转向辊60的栓支承在该区段中。从该前方的区域，以相对于力方向K大约70°的角度被导向的斜面导至滑动区段，所述滑动区段基本上沿着力方向K定向地构造。通过双臂杠杆700，具有栓的转向辊60被保持在前方的区域中，所述双臂杠杆绕摆动轴71摆动，该摆动轴平行于转向辊600的旋转轴61定向。背离转向辊60的杠杆臂支撑在压力弹簧75上并且将转向辊60的栓压入滑槽导向装置63中。

[0054] 参照图5和6详细解释该过载结构的工作原理。在图5中，以放大的详细示图示出在起始位置中的根据图4的布置。压力弹簧75通过下方的盘752支撑在未示出的后续指节上并且通过上方的盘751支撑在双杠杆700的第一杠杆臂701上。通过摆动轴71，双杠杆700被压力弹簧75沿着顺时针方向加负荷，从而转向辊60被具有弯曲的、朝向转向辊60的轮廓的第二杠杆臂702压到长形孔导向装置63的前方的区段中。该前方的区段允许转向辊60沿着相对于力方向K具有倾斜角α的斜面移动，其中，力方向K通过未示出的牵拉件50的导向装置和相应的转向辊21，31的布置来固定。在所示出的实施例中，角度α为大约70°，根据斜面的斜度和倾斜角α的增大或减小，在力方向K上需要较大的力，以便构建垂直于力方向K的力分量，从而转向辊60在前方的区段中沿着滑动。通过斜面、双杠杆700和第二杠杆臂702的弯曲的轮廓引起压力弹簧75的压力的力增大，这导致可以选择相对短的压力弹簧75，以便提供用于转向辊60的足够高的保持力作为过载保护。此外，由于可能的杠杆几何形状，压力弹簧75的弹簧行程不必非常大，因为由于在力方向K和斜面在第一区段中的定向之间的角度α，该力的大部分被滑槽导向装置63的摩擦接收并且仅仅力的小部分必须由经预紧的压力弹簧75施加。

[0055] 压力弹簧75的预紧力也通过现有的杠杆比例增大。在所示出的实施例中，在双杠杆700的摆动轴71和转向辊沿着滑槽导向装置的前方的区段的移动方向之间的第一力杠杆a相对于压力在第一杠杆臂701中的导入位置和双杠杆的摆动轴71之间的第二力杠杆b的比例为1:4，从而可以对转向辊的旋转轴61施加四倍的力传动。双杠杆700的摆动轴71比滑槽导向装置63的前方的区段中的转向辊60的旋转轴61更深，由此，除了力传动之外，确保仅仅需要少的弹簧行程以便实现在滑槽导向装置中的大的移动路径。除了摆动轴
71的位于深处的转动点之外，第二杠杆臂702具有倾斜的轮廓，该轮廓确保，在转向辊60的转动栓的各个移动点中存在所定义的摩擦角度β。

[0056] 图6示出在未示出的转动辊60已经支承在滑槽导向装置63之内的状态下在第二杠杆臂702的下方的轮廓710之间的摩擦角度β。在该示图中，也可以看到具有相对于力方向K倾斜的取向的前方的区段631以及在框架600之内的滑动区段632。具有旋转轴61的转向辊60的所示出的支承栓(Lagerzapfen)大约位于滑动区段632的中部，在第二杠杆702的支承点中的内部轮廓710和滑槽导向装置63的走向之间，由于弯曲的轮廓710构成摩擦角度β，为确保在过载消除之后不仅转向辊60而且后续指节30又往回运动到起始位置中，该摩擦角度β是必不可少的。为此，足够大地选择该摩擦角度β，在所示出的实施例中12°，这足以在过载由于被压缩的压力弹簧75的压力而消除的情况下通过第一杠杆臂
701绕摆动轴71引起反向于力方向K并且沿着转向辊60的支承栓在滑槽导向装置63之内的运动行程的力分量。摩擦角度β在第二杠杆臂702的长度上可以是恒定的，替代地，轮廓710可以构成增大的或者减小的摩擦角度β，以实现所希望的复位特性。在过载消除之后，通过摩擦角度β的选择施加朝向前方的区段631的力分量，以促使复位。

[0057] 根据图4至6的过载保护的所示出的实施方式导致，在达到过载力时，引起该机制的突然的触发，由此，由手指1施加的抓取力突然减小。只要所施加的弯曲力减小或者完全提高，则转向辊60又往回运动到根据图5的起始位置中。

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