（本文素材源于论文US20240245532A1）英国Touch Bionics，这些系统和方法支持更小体积的驱动器，从而使假肢手指更小，并/或为手指的其他功能腾出更多空间。该驱动器包含一个电机，驱动蜗杆沿固定的蜗轮旋转。蜗杆与输出轴一体成型，并沿着蜗轮爬升，以实现手指或手指段的旋转。驱动器部件的布局允许在两个方向上传递轴向力，分别对应手指的打开和关闭旋转动作。翻译而来供参考，亦可加入知识星球阅读英文原版、中文译本（见文末）。
图1是一个下臂假肢系统10的正面或手掌侧视图，其中包括下臂残肢20，装有四个带有驱动器300的假肢手指100，以及一个假肢拇指50，连接于残肢20上。假肢手指100可以是本文所描述的任何假肢手指，并包含任何本文所述的驱动器。在一些实施例中，拇指50可以是本文所描述的任何假肢手指，并包含任何所述的驱动器。假肢手指100的数量可以为一到四个或更多，每个手指100都可以包含任何所述的驱动器。手指100可以连接到自然手掌残部30，如图1所示。在一些实施例中，手指100可以连接到下臂残肢20的末端，或者连接到一个假肢手掌或部分假肢手掌。手指100可以包括本文描述的驱动器功能，以提供体积更小的假肢手指，与其他驱动器相比，具有占用空间更小等优点。
图2A-2B分别是包含假肢手指100和假肢拇指50的假肢手60的背面和正面视图。假肢手60有一个手掌部分32，与假肢手指100和拇指50的近端相连。假肢手60可能包含一个可旋转的手腕22，从而允许手掌部分32及其附着的手指100和拇指50围绕手腕22定义的纵轴进行旋转。假肢手指100可以是本文描述的任何假肢手指，并包括任何本文描述的驱动器，用于使手指旋转，例如手指或手指段的开合旋转。
在某些实施例中，下臂假肢系统10、假肢手指100、假肢手60、手腕22以及拇指50可以包含下臂假肢系统、手指、假肢手、手腕或拇指的任何特征，例如在以下美国临时专利申请中所描述的：2019年4月10日提交的第62/832,166号申请，标题为《带有关节连接的假肢手指》；2019年5月21日提交的第62/850,675号申请，标题为《假肢手指的驱动系统》；2019年9月18日提交的第62/902,227号申请，标题为《具有变速功能的假肢手指驱动器》；2018年12月20日提交的第62/782,830号申请，标题为《电机驱动手指的能量节约》；2018年6月18日提交的第16/011,108号申请，标题为《适用于触摸屏设备的假肢手指》；2015年8月4日提交的第14/765,638号申请，标题为《使用肌电信号的多模式上肢假肢控制》；2019年5月28日提交的第16/423,802号申请，标题为《用于假肢手腕的设备》；2018年11月29日提交的第16/204,059号申请，标题为《用于假肢手腕旋转的系统和方法》；2017年12月15日提交的第62/599,559号申请，标题为《动力假肢拇指》；2019年1月16日提交的第16/249,696号申请，标题为《控制假肢手的系统和方法》。
以上专利中的所有内容均以引用方式并入本文，构成本说明书的一部分。
图3A-3B分别为包含驱动器300的假肢手指100的背面和正面透视图。驱动器300包含部分可见的蜗轮104，其详细描述见于图4A-7D。在图3A-3B中，“近端”和“远端”方向用于描述手指100。近端指向靠近假肢手的方向，远端指向手指100末端远离假肢手的方向。假肢手指100的基座102可用于与假肢手、部分假肢手或自然手相连，手指100的远端末端则包含远端段108。手指100设计为较小尺寸，相比于典型假肢手指更为小巧。其总长度在手指完全伸直时，从基座102的近端或轴线1到远端段108的末端测量，长度范围大约为30-90毫米，40-80毫米，50-70毫米，或55-65毫米。
手指100在其近端设有基座102，该基座配置用于与假肢手或部分假肢手相连。手指100包含一个外壳106，作为手指的近端段，并可绕第一轴线1旋转连接于基座102。驱动器300的驱动使得外壳106绕第一轴线1旋转，而蜗轮104在外壳106旋转时保持固定。手指100的外壳106包含一个远端部分107，与远端段108通过第二轴线2旋转连接。远端部分107的末端与远端段108的近端连接，外壳106和远端段108可以围绕第二轴线2相对旋转。某些实施例中，每个手指100可以有一个、三个或更多的可旋转段，并具有一个、三个或更多的旋转轴线。远端部分107可以是外壳106的独立部件，也可以是与外壳106集成为一体的结构。
外壳106的尺寸相对较小，适用于小号或超小号手指100。外壳106的宽度范围为10-20毫米、12-18毫米或14-16毫米，宽度的测量方向垂直于外壳106的纵轴。其长度范围为30-60毫米、35-55毫米或40-50毫米，从外壳106的近端到远端沿纵轴测量。
图4A-4C为驱动器300的一个实施例的爆炸图。
图4A显示了驱动器300的完整爆炸视图，图4B和4C则展示了其部分爆炸视图。驱动器300包含外壳106，外壳内设有开口109。该开口109用于容纳驱动器300的各个组件，并提供结构上的保护。外壳106包含一个带有两个向外延伸投影的U形夹110，这些投影垂直于由开口109定义的纵轴，并在两投影之间形成空间111。U形夹110的每个投影上都有一个通孔80，可容纳衬套或轴，以便围绕第一轴线1旋转。开口109的内部宽度可根据不同组件而变化，最大内径范围为约6-14毫米、8-12毫米或9-11毫米。
驱动器300包含蜗轮104，部分呈凸耳或其他突起形状。蜗轮104在近端与基座102相连。蜗轮104的上部弧形延伸，并带有一系列齿105。齿105用于与蜗杆130啮合，使组件围绕第一轴线1旋转。蜗轮104可嵌入U形夹110的空间111内。齿105沿圆形或其他曲线路径延伸，可覆盖约90度或其他角度。第一轴线1可以固定，齿105沿圆路径延伸；若沿非圆路径（如椭圆路径），则第一轴线1可能会移动。
驱动器300包含电机112和齿轮箱114。电机112可为电池供电的电动机，可能是有刷、无刷或直流电机，例如Maxon Motor AG（瑞士）生产的电机。齿轮箱114用于调整电机112的输出，并使轴120（如输出轴）旋转。轴120从电机向近端延伸，可恒定或变速旋转。在某些情况下，仅使用电机112而无需齿轮箱114。齿轮箱114传递电机的旋转，确保轴120获得所需的扭矩或转速。轴120的远端连接到齿轮箱114的近端，并在远端设有盘状法兰头部122。轴的更小直径部分124从头部122向近端延伸，朝向手掌方向。该部分长度大约为16-18毫米或17.6毫米，直径约为3毫米，范围在1.5-4.5毫米之间。
细长的轴部分124设有第一个连接区域126，用于固定蜗杆130。该区域靠近轴部分124的近端或头部122。连接区域126可能具有螺纹、凸起或表面粗糙度等特征，帮助固定蜗杆130。该区域可能为圆形截面或“D”形截面，即具有一个平边和一个弧形边。
轴部分124的第二连接区域128位于轴120的近端，带有螺纹或其他连接特征。第二连接区域128的截面形状可以与第一个连接区域126相同或不同，例如“D”形截面。第二连接区域128可用于安装推力轴承150的近端滚道160。
驱动器300还包括蜗杆130，其外形为圆形截面，从近端延伸到远端，表面带有外螺纹134。该螺纹用于与蜗轮104的齿105直接啮合并传递机械力。
蜗杆130内部设有轴向开口132，用于容纳轴120。开口132的截面形状与第一个连接区域126的外部形状匹配，例如“D”形截面，以确保轴120的旋转可传递给蜗杆130。该截面设计使得蜗杆130的旋转能够有效传递。虽然本文以“D”形截面为例，但其他截面形状也可用于实现旋转传递。更多关于蜗杆130的细节见图7A-7D。
蜗杆130由轴部分124支撑，位于第一连接区域126处。蜗杆130可以与轴120紧密配合，并通过机械连接方式固定，例如粘接、焊接、激光焊接或干涉配合等，使其在轴部分124上保持轴向固定。蜗杆130和轴120也可以为一体成型的单件结构。蜗杆130的位置会与邻近结构（如齿轮箱114或电机112）之间保持间隙，详见图5的描述。
驱动器300包含一个径向轴承140，位于蜗杆130的近端。径向轴承140用于将径向和/或轴向力从轴120或蜗杆130传递至外壳106。径向轴承140包括内圈142和外圈146，它们可围绕轴承的纵轴相对旋转，内外圈之间可能设置有一系列弧形分布的滚珠，以实现稳定旋转。轴承140可确保轴120在其长度上的稳定性，其外径约为7毫米，范围为5-9毫米之间。
内圈142设有贯穿的开口144，该开口允许轴120通过并为轴承140提供支撑。开口144的截面形状可以与第一连接区域126相同，例如“D”形截面，以确保旋转传递的精度。内圈142可以位于第一连接区域126附近，并与轴部分124之间采用过渡配合方式，使其在安装后无轴向、旋转或径向的自由移动。
内圈142与轴124之间的过渡配合可以手动完成，也可以通过其他机械方式固定。内圈142在轴120旋转时与轴一起旋转，并相对于外圈146自由旋转。内圈142的远端与蜗杆130的近端接触，将轴向力传递给外壳106，详见图5的描述。
外圈146的近端设有法兰148，法兰沿径向向外突出，与外壳106的近端面接触，用于将轴向力传递至外壳106。外圈146保持与外壳106之间的旋转静止状态，其远端不会与蜗杆130接触。
驱动器300还包含推力轴承150，位于蜗杆130和径向轴承140的近端。通过将推力轴承150设置在蜗杆130的近端，相比于将推力轴承放置在蜗杆和齿轮箱114之间，可以减少组件的整体长度，使手指100的整体体积更小。推力轴承150与固定的蜗轮104共同作用，进一步优化了驱动器300的体积和性能。
推力轴承150包括远端滚道152和近端滚道160。远端滚道152和近端滚道160之间通过一组滚珠154（见图5）隔开并相对旋转。推力轴承150主要用于吸收沿近端/远端方向的轴向负载，并在手指100旋转时传递轴向负载，详见图5的描述。
推力轴承的远端滚道152和近端滚道160均设有贯穿开口，分别为开口156和162。开口156、162对齐后可容纳轴120的近端部分。开口156为光滑内壁，位于轴120的第一连接区域126附近。开口162位于第二连接区域128处，并具有内螺纹，与第二连接区域128的外螺纹啮合。在组装时，远端滚道152与径向轴承140的外圈146接触，而近端滚道160则通过滚珠154与远端滚道152相对旋转。开口162的内螺纹与第二连接区域128的外螺纹啮合，并可通过粘接或其他机械方式进一步固定。
在某些实施例中，近端滚道160可以是一个带内螺纹的盖帽或螺母，并通过其间的滚珠与远端滚道152相对旋转。例如，可以使用内部带螺纹的螺母、带内螺纹的圆盘或其他合适的组件作为近端滚道160。
图4B展示了驱动器300的部分爆炸视图，其中电机112、齿轮箱114、轴120、蜗杆130和蜗轮104已组装在一起。径向轴承140和推力轴承的滚道152、160以爆炸视图展示，并可根据说明安装在轴120上。图4C则展示了包含外壳106的驱动器300，其中外壳106覆盖了齿轮箱114、蜗杆130和轴120。组装完成后，轴承140和150也固定在轴120上，并置于外壳106内，详见图5。
当手指100旋转时，外壳106、电机112、齿轮箱114、轴120、蜗杆130及轴承140、150将一起围绕第一轴线1旋转。随着蜗杆130沿蜗轮104的齿105移动，这些组件协同完成旋转运动。
图5展示了包含驱动器300的假肢手指100的侧剖面视图，其中各部件已组装在一起。电机112位于与外壳106连接的远端部分107内。外壳106和/或远端部分107可构成手指100的近端段，并与外壳106一起旋转。为方便组装和维护，远端部分107可拆卸地连接于外壳106。远端段108通过旋转方式连接于近端段106的远端部分107，远端部分107也有一个开口，与外壳106的开口109相连。
如图所示，径向轴承140的内圈142的远端在接触区域133处与蜗杆130的近端相接触。该接触区域133呈圆形，沿轴承140的纵轴延伸。当手指100执行闭合旋转时（蜗杆130相对于蜗轮104逆时针移动），蜗轮104将轴向力沿近端方向传递至蜗杆130。这些轴向力通过接触区域133传递至内圈142，并通过轴承140中的滚珠传递至外圈146，最后传递给外壳106，从而实现近端方向的轴向力传递。在此过程中，轴120旋转时内圈142与其同步旋转，相对外圈146保持旋转自由，而外圈146则相对于外壳106保持静止。
如图5进一步所示，推力轴承150的远端滚道152的远端面与径向轴承140的外圈146的近端面在接触区域151处接触。该接触区域151呈圆形，沿推力轴承150的纵轴延伸。当手指100执行开合旋转时（蜗杆130相对于蜗轮104顺时针移动），蜗轮104将轴向力沿远端方向传递至蜗杆130。这些轴向力通过轴120传递至推力轴承150的近端滚道160，然后通过滚珠传递至远端滚道152，再通过径向轴承140的法兰148将力传递给外壳106。
远端方向的轴向力通过这种方式传递至外壳106。在此过程中，推力轴承150的近端滚道160与轴120同步旋转，而远端滚道152则相对保持静止。远端滚道152的远端面与径向轴承140的外圈146的近端面紧密接触，从而消除组件间的轴向间隙。在某些实施例中，远端滚道152可能通过粘接或其他机械方式固定在外圈146或外壳106上，并且不会与径向轴承140的内圈142接触。远端滚道152的远端面可能设有凹槽或凹陷，以避免与内圈142接触。
驱动器300还包含一个空间170。空间170是一个间隙或空腔，位于蜗杆130的远端面和齿轮箱114之间，因此蜗杆130的远端未受到支撑。蜗杆130被轴向固定，以确保在轴120旋转或静止时该空间170保持不变。空间170的轴向距离（沿近端和远端方向测量）在齿轮箱114的近端与蜗杆130的远端之间，可能大于或等于0.040毫米。在某些实施例中，该间隙可为0.010毫米、0.020毫米、0.030毫米、0.035毫米、0.045毫米、0.050毫米、0.060毫米、0.080毫米、0.10毫米或0.20毫米。其他配置详见图8A-9B中的描述。
图6展示了驱动器300的部分透视图，重点显示了输出轴120与齿轮箱114的组装情况。如图所示，轴120包含从齿轮箱114向外延伸的轴部分124。该轴部分124具有一个平面部分123，属于非圆形轮廓。平面部分123的形状不同于轴部分124的其他周围轮廓。此外，轴部分124还包含一个圆形部分125，因此轴部分124的平面部分123被圆形部分125包围。平面部分123和圆形部分125沿轴部分124的长度方向延伸，并可能延伸至轴部分124的顶端或近端，如图所示。第二连接区域128也包括了平面部分123和圆形部分125，第一连接区域126同样包含这两个部分。第二连接区域128处的圆形部分125还可能具有螺纹。
轴部分124可能呈现“D”形截面，即在通常圆形截面的一侧有一个平面。在某些实施例中，轴部分124上可能有两个或更多的平面部分123，例如位于轴部分124轴线两侧相对位置的两个平面部分。其他非圆形截面也可以应用于该轴部分124，以确保旋转力能够有效传递给安装在轴部分124上的部件。轴部分124的截面形状可以是多边形、分段式结构，或者由多个平面段和多个圆形或非平面段组成的轮廓。
轴部分124的设计旨在与蜗杆130、径向轴承140的内圈开口144、以及推力轴承150的开口156和162相配合并实现机械连接。在某些实施例中，轴部分124及其对应的部件开口可能具有圆形或其他圆形截面。此外，这些部件之间也可能通过焊接方式固定。例如，轴部分124与蜗杆130及其他组件之间可以采用焊接，并保持相应的圆形截面形状以确保稳定连接。
图7A-7D展示了执行器300中的蜗轮130的各种视图。
图7A为透视图，图7B为侧视图，图7C为沿图7B所示的7C-7C线的剖视图，图7D为沿图7B所示的7D-7D线的剖视图。蜗轮130包括一个具有非圆形截面的开口132。如图7C所示，开口132包含一个由一个或多个圆角部分135包围的平面部分133。该开口132可以具有与轴部124有关的截面形状，例如图6中描述的形状。在组装时，蜗轮130的平面部分133和圆角部分135分别与轴部124的平面部分123和圆角部分125对应并啮合。因此，轴120的旋转会通过相应表面间的非圆形啮合将旋转力传递给蜗轮130。例如，平面部分123和133会彼此啮合，将轴部124的旋转传递到蜗轮130。类似的形状开口也可能存在于径向轴承140的内圈142的开口144中，以及推力轴承150的开口156、162中。
在一些实施例中，轴部124和蜗轮130可以通过焊接连接在一起，从而通过焊接连接使轴的旋转带动蜗轮旋转。轴部124和蜗轮130可以采用圆形或其他圆形截面并焊接在一起，如所述。此外，这种焊接也可以用于非圆形或非圆截面形状，例如“D”形截面或本文所述的其他形状。
如图7D所示，蜗轮130的末端可能包含一个凹槽137，例如在组装时位于远端。该凹槽137的内宽可能大于开口132的内宽。凹槽137可以在蜗轮130的末端定义一个空间，以确保蜗轮130的远端不会接触齿轮箱114的近端（或在没有齿轮箱114的实施例中，不会接触电机112的近端）。因此，凹槽137有助于定义蜗轮130组装后的远端空间170，如本文中关于图5的描述。
凹槽137可能位于蜗轮130末端的一个或多个部分螺纹136之间，这些螺纹从蜗轮130的轴向外径向延伸。螺旋螺纹134的延续部分在与旋转轴垂直的平面上变平。部分螺纹136可以位于蜗轮130的近端和/或远端。凹槽137可以位于蜗轮130的近端和/或远端。该凹槽可以在组装和/或制造轴120和蜗轮130时容纳多余的胶水或焊料。在一些实施例中，凹槽137位于蜗轮130的近端，并使用一个垫片将蜗轮130定位在径向轴承140的内圈142的远端。该垫片可以是一个带有通孔的薄圆形结构，例如类似于垫圈的结构。
图8A和图8B分别为蜗轮130与齿轮箱114之间的另一种实施方式的侧视图和剖视图，可用于本文所述的各种执行器。执行器，例如执行器300，可能包括一个位于齿轮箱114近端的衬套115。衬套115可能具有一个面向近端的表面117，并且该衬套115可能具有一个外宽，例如外径。
轴120可能在其长度的纵向位置上设有一个斜坡121。斜坡121可能位于轴部124上，并从轴部124径向向外延伸。斜坡121可能位于衬套115的近端，是轴120的过渡区，在该处轴120从圆形截面变为非圆形截面。在某些实施例中，轴部124在斜坡121两侧可能均为圆形截面。
蜗轮130可能具有一个带底面139的凹槽137，底面139在图中为面向远端的表面。底面139部分形成凹槽137的深度。底面139与斜坡121的最靠近近端的部分在轴向上分离，且底面139不会与斜坡121接触。底面139位于其轴向位置的远端。
凹槽137可能具有一个宽度，例如直径。该宽度在凹槽137的相对内壁之间延伸，例如部分螺纹136的相对内壁之间。衬套115的最靠近近端的部分（如表面117）与蜗轮130的最靠近远端的表面（如部分螺纹136）之间保持分离。空间170可能位于蜗轮130与衬套115之间的轴向位置，例如蜗轮的最远端表面与衬套的最近端表面之间。在没有衬套115的实施例中，可以在齿轮箱114与蜗轮130之间实现类似的布置。空间170的尺寸可以采用本文描述的任何尺寸，例如与图5相关的尺寸。
图9A和图9B分别为蜗轮130与齿轮箱114之间的另一种实施方式的侧视图和剖视图，可用于本文所述的各种执行器。这些图中展示的空间170与图8A和图8B中的空间170具有相似的特征，除非另有说明。图8A至图9B中的实施方式可能包括本文所述各种部件的特性和功能，例如蜗轮130、轴120等，与图3A至图7D中的描述类似。因此，蜗轮130可能具有圆形或非圆形的开口，轴120也可以具有圆形和/或非圆形的截面。
如图9A和图9B所示，蜗轮130的最远端可能位于衬套115的近端（如衬套表面117）的远侧。因此，在组装时，蜗轮130与衬套115之间的轴向间隙可能不可见。然而，在衬套表面117与底面139之间仍可能存在轴向间隙。此外，空间170还可能包括蜗轮130和衬套115之间径向表面的间隙。衬套115的外宽可能小于凹槽137的内宽，因此空间170可能存在于衬套115的外表面和凹槽137的内壁或内表面之间。因此，该空间170可能包含部件之间的轴向和径向间隙。
轴上的斜坡121可能与蜗轮130的底面139接触。底面139可能紧靠在斜坡121的近端。斜坡121可以作为轴120上定位蜗轮130的限位结构，限制蜗轮130沿远端方向的移动。蜗轮130可能在斜坡121及/或轴120的其他结构上到底（即触底）。此外，蜗轮130也可能采用本文所述的其他连接方式与轴120连接，如焊接或粘接等。斜坡121或其部分在组装时可能位于蜗轮130的最远端表面之前。如果没有衬套115，可以在齿轮箱114的近端与蜗轮130之间实现类似的布置。空间170的尺寸可以是本文所述的任何尺寸，例如图5中描述的径向方向上的尺寸。
在某些实施例中，蜗轮130可能与衬套115在径向上接触，但仍在其间保留轴向间隙170。例如，衬套115的外表面和蜗轮130的内表面（如凹槽137的径向内表面）在组装时可能彼此接触。这些表面在组装时可能形成干涉配合、摩擦配合或其他类型的配合。然而，衬套115和蜗轮130在轴向相对表面之间仍可能存在空间170，例如在衬套115的面向近端的表面与蜗轮130的底面139之间。因此，蜗轮130在径向上得到支撑，但在轴向上不受衬套115的引导。
图10A-10G展示了另一种带有执行器500的假肢指节400的多种视图，其输出轴420与一体化蜗轮430相连。图10A为底部透视图，图10B为顶部透视图，图10C为侧视图，图10D为侧面剖视图，图10E为部分组件透明显示的侧视图，以提供清晰展示，图10F和图10G分别为展示肌腱的侧视图和底部透视图，并隐藏了一些组件以便于说明。假肢指节400及其组件的特性和功能可能与假肢指节100及其组件类似，除非另有说明。
指节400包含基座402、蜗轮404、外壳406、远端部分407、远端段408、第一旋转轴、第二旋转轴及执行器500。这些部件的功能和特性可能与假肢指节100中的对应部分（如基座102、蜗轮104、外壳106等）相似。
指节400还包括整流罩413，用于覆盖指节400的近端。整流罩413可以沿轴线1与指节400相连，并在指节400的两侧沿轴线1进行连接。整流罩413沿指节400的两侧延伸并绕其连接点包裹指节400。整流罩413与指节400的近端保持一定间隙，允许指节在整流罩下旋转。整流罩413为旋转的指节400（如其近端部分）提供结构保护，整流罩本身可以是固定的。在某些实施例中，整流罩413也可以围绕轴线1旋转。整流罩413可以通过摩擦配合或其他机械方式可拆卸，以便访问指节400的近端，例如调整输出轴420的近端428（见图12中的详细描述）。
如图10D所示，执行器500包括蜗轮430和蜗杆404，其功能和特性与蜗轮130和蜗杆104相似。蜗轮130与输出轴420一体化。螺纹蜗轮430的旋转会沿蜗杆404的螺纹轮廓移动，类似于蜗轮130与蜗杆104的啮合方式。
图10D还展示了假肢指节400包含一个延伸弹簧401。弹簧401从远端部分407延伸至远端段408。弹簧的近端连接至远端段408，远端连接至远端段408的另一处。弹簧401可能通过远端段408的第一杆401A和第二杆401B与指节的不同部分相连。弹簧401在远端段408上施加旋转偏置力，推动其保持直线状态，将其拉向远端部分407。
图10D和图10F-10G展示了指节400中包含的肌腱405。为了清晰展示，图中隐藏了部分结构，如远端部分407的外壳、近端外壳406和整流罩413。
肌腱405是一根柔性线或钢丝，可以是无弹性或基本无弹性的。在某些实施例中，肌腱405可以具有弹性。肌腱405从蜗杆404附近延伸，沿着外壳406一直延伸至远端部分407，并进一步延伸至远端段408。当指节400旋转时，肌腱405会缩短或延长，使远端段408相对于带有外壳406的近端段旋转。当指节400打开时（如图10D和10E所示为顺时针方向），肌腱405会延长，弹簧401将远端段408拉直。相反，当指节400关闭时（如逆时针旋转），肌腱405会缩短，将远端段408拉向基座402。
如图10F和10G所示，肌腱405从蜗杆404沿指节400的长度延伸至远端段408。肌腱405的近端417连接到蜗杆404上，可能通过固定螺钉或其他机械方式固定。远端415连接到远端段408上或绕其一部分缠绕。肌腱405可以是连续的，并包含从蜗杆404延伸至远端段408的第一段405A和第二段405B，如图10G所示。肌腱405可能沿杆或滑轮穿过近端段，并在远端段408上固定。
肌腱405和弹簧401共同作用，使指节400的近端段和远端段完成打开和关闭的旋转。弹簧401提供指节打开的偏置力，而肌腱405负责拉动指节关闭。执行器500可以驱动指节400的旋转，也可以通过外力作用使其旋转。
当执行器500使指节关闭时，蜗轮430沿蜗杆404顺时针方向移动，使齿轮箱外壳414绕轴线1顺时针旋转。肌腱405的固定近端417缩短其长度，拉动远端415使远端段408绕轴线2顺时针旋转关闭。关闭时，弹簧401会被拉伸并储存恢复力，以在需要时将指节重新打开。
当执行器500使指节打开时，蜗轮430沿蜗杆404逆时针方向移动，使齿轮箱外壳414逆时针旋转。肌腱405的固定近端417延长其长度，释放弹簧401的恢复力，使远端段408逆时针旋转并打开。弹簧401在此过程中收缩并释放其储存的力，使远端段408恢复至与近端段平行或接近平行的位置。类似的弹簧401和肌腱405的作用也适用于指节在外力作用下的打开。
如图10E所示，指节400还包含电气支撑件403。支撑件403从蜗杆404沿外壳406延伸至电机412的远端。一对电线495从近端连接496延伸至远端连接497。近端连接496与蜗杆404的导电表面498电连接，远端连接497与电机412的导电表面电连接。假肢手内的电池通过电线495为电机412供电，即使在指节400旋转时，近端连接496也能在导电表面498上滑动，确保电机412在旋转过程中持续供电。
图11展示了执行器500的部分爆炸视图。图12则为执行器500的侧面剖视图，显示了一些关键组件，包括输出轴420。执行器500包含电机412和齿轮箱414，其特性和功能可能与假肢指节100的电机112和齿轮箱114相似。执行器500可以驱动假肢指节的旋转，如本文所述的其他指节一样。因此，蜗轮430可以绕其纵轴旋转，并沿着蜗杆404A的齿移动，从而绕轴线1旋转，带动假肢指节的近端段（如外壳406、电机412和/或齿轮箱414）也绕轴线1旋转。外壳406与远端部分407一起定义了一个开口409，用于容纳电机412、齿轮箱414和轴420。外壳406包括一个叉耳410，其内部形成了空间411和开口80，其功能与指节100的叉耳410、空间411和开口80相似。
指节400还包括一个输出支架427，其具有一个大直径的头部422，并从头部422延伸出一个小直径的轴431。支架422可能是齿轮箱414内部齿轮系统的一部分。齿轮箱414通过支架422和内部其他齿轮，将电机412的旋转传递到输出轴420上。支架422的近端具有外螺纹438。
输出轴420包含一个圆形的远端部分424和一个圆形的近端部分425。远端部分424和近端部分425之间是一体成型的蜗轮430，其螺纹434的特性和功能与指节100的螺纹134类似。蜗轮430与轴的两个部分424、425为一体化结构，可以通过同一块材料加工而成，或者焊接在一起，或通过3D打印一次成型。蜗轮430因此无法相对于轴的两个部分424、425沿轴向移动，并且没有任何结构与蜗轮430的轴向两侧接触来进行导向。
轴420进一步延伸出一个远端441。远端441相较于远端部分424的外径有所缩小。远端441和远端部分424可能具有相同的内径，以容纳支架轴431。远端441也是轴420一体化的一部分，其各部分424、425均为圆形截面。
远端441设有一个贯通的远端开口443。开口443向远端部分424内部延伸，并包含部分内螺纹437，这些螺纹位于远端441的近侧。开口443还可能延伸至轴420的外螺纹434内的某一位置。这是其中一种设计，螺纹437及开口443的长度可以在轴420上轴向的其他位置进行布置。在某些实施例中，开口443可能贯穿整个轴420。此外，轴420在近端处还设有一个开口426，该开口略微向轴的近端部分伸入，且轴420在开口443与426之间为实心结构。
轴420的开口443用于容纳支架427的轴431。支架轴431上的外螺纹438与轴420内的螺纹437配合。支架427和轴420可以通过相互旋转，使螺纹437和438啮合，进而将轴420与支架427连接。
支架头部422及其轴的一部分431位于齿轮箱414的外壳内。齿轮箱414具有多个不同直径的部分。第一部分488具有较小直径，第二部分491的直径相对较大，两者之间存在一个径向台阶489。同样，齿轮箱414的第二部分491与第三部分493之间也存在一个径向台阶492，且第三部分493的直径大于第二部分491的直径。通过这些直径变化，齿轮箱414在不同位置提供了不同的支撑和结构布局。
执行器500还包括一个远端轴承490。该远端轴承490为四点接触轴承，能够承受径向和轴向载荷。在某些实施例中，远端轴承490可以使用其他类型的轴承或不同类型轴承的组合。远端轴承490位于齿轮箱414的外壳内，并安装在第二直径部分491内，其远端位于台阶489上方。
远端轴承490可能包含一个或多个外圈及内圈。如图所示，轴承490的第一外圈491A和第二外圈491B与齿轮箱414外壳的内侧壁接触，而第一内圈491C和第二内圈491D则与输出轴420远端441的外表面接触。内圈491C和491D随轴420旋转，而外圈491A和491B则相对于齿轮箱外壳保持静止。第一外圈491A位于第二外圈491B的远侧，并与台阶489接触，以防止轴承490沿远端方向轴向移动。第二外圈491B与预加载环480接触并受到其压缩，保持相对于预加载环480和/或齿轮箱414静止。
第二内圈491D位于第一内圈491C的近侧，并与轴420的台阶432接触。台阶432为连接远端441的小直径部分与输出轴420较大直径部分424的径向延伸表面。
轴承490的近端略微位于径向台阶492的远侧，预加载环480与轴承490的近端接触，将其固定在齿轮箱414内。预加载环480与轴承490的外圈接触，使轴承的内圈在环480的外部自由旋转。环480被齿轮箱414的外壳固定和约束，其近端与齿轮箱414的近端对齐。
执行器500还包含一个近端轴承440。轴承440为径向轴承，专为承受轴420近端的径向载荷。轴承440位于轴420的近端428上，并安装在该近端较小直径的部分486上，相对于轴的近端部分425存在一个径向台阶487。轴承440位于台阶487旁边，并可能通过一个或多个垫片442在轴承440与台阶487之间实现精确的轴向对准。
声明：本文素材来源https://patentimages.storage.googleapis.com/cb/9d/c9/e035043a9ac57b/US20240245532A1.pdf致敬原作者。侵权可后台联系删除。
篇幅所限，以上仅摘录部分内容，
如需获取英文原版、中文译文，请加入知识星球，
并搜索编号“A231”获取详细资料。
另在知识星球有一篇非公开资料，
《多智能体系统的决策机制与应用探索S137）》
