假肢手指和致动器的制作方法

假肢手指和致动器
通过引用合并任何优先申请本技术要求于2019年9月18日提交的名称为“带换挡的假肢手指致动器(prosthetic digit actuators with gear shifting)”，申请号为62/902,227的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的，并构成本说明书的一部分。


背景技术：

领域描述了假肢的特征，特别是假肢手指。相关技术的描述假肢手指对于缺少自然手指的截肢者很有用。现有的假肢手指解决方案不能充分模仿自然手指，因此并不能完全恢复功能。因此，需要对假肢手指进行改进。


技术实现要素：

本文所公开的实施例各自具有多个方面，没有单个实施例单独负责本公开的期望特性。在不限制本公开的范围的情况下，现将简要讨论其更突出的特征。经考虑这一讨论，特别是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解本文所述的实施例的特征如何提供优于现有的用于假肢手指的系统、设备和方法的优点。以下公开描述了一些实施例的非限制性示例。例如，已公开的系统和方法的其他实施例可以包括或不包括本文所述的特征。此外，已公开的优点和好处可以仅适用于本发明的某些实施例，并且不应该用于限制本公开。假肢手指驱动的特征被描述。手指可以包括具有柔性部分的刚性连杆。柔性部分可以是在其远端处的弯曲部分。连杆可以将旋转力传递到手指的各个段以打开和闭合手指。连杆的柔性可以吸收超过阈值的负载，以吸收力并降低损坏手指和致动器的风险。手指可以包括在手指横侧的单侧驱动传动装置。致动力可以通过手指的单侧从致动器传递到连杆。手指的对侧可以包括支撑特征以采用超过阈值的横向负载进行帮助，从而防止在这种情况下损坏手指和致动器。支撑侧可以包括具有间隙的两个相对的表面，在高横向负载下，间隙闭合并且表面彼此接触以将摩擦旋转阻力引入手指并防止损坏。手指可以包括紧凑的致动器，所述致动器具有彼此平行定位的电机和变速箱。电机和变速箱可以位于假肢手指的指关节处或附近，或者位于手部，并以彼此平行并平行于手指的近段的方式延伸。一个或多个传动齿轮被布置为垂直于电机和变速箱，可以将旋转力从电机传递到变速箱。在另一方面，描述了一种假肢手指，其包括安装件、近段、中段、远段、连杆和致动器。所述安装件被配置为附接到手。所述近段可旋转地附接到所述安装件，所述中段可旋转地附接到所述近段和所述远段。所述近段具有驱动侧，该驱动侧被配置为被致动以旋转所述近段。所述近段具有支撑侧，该支撑侧被配置为响应于施加到手指的阈值横向负载向手
指提供旋转阻力。连杆可旋转地附接到安装件并且可旋转地附接到中段。所述连杆包括在其远侧部分的柔性部分。所述连杆被配置为响应于施加到手指的阈值旋转力而弯曲。所述致动器与安装件联接。所述致动器被配置为通过驱动侧旋转所述近段。所述致动器包括平行的并且通过一个或多个传动齿轮机械连接的发动机和变速箱。在另一方面，描述了一种假肢手指，其包括安装件、近段、中段、远段、连杆和致动器。所述安装件被配置为附接到手。所述近段可旋转地附接到所述安装件。所述中段可旋转地附接到所述近段和所述远段。所述近段具有驱动侧，所述驱动侧被配置为将致动传递至所述近段。所述近段具有支撑侧，该支撑侧被配置为响应于施加到手指的阈值横向负载向手指提供支撑。所述支撑侧包括第一相对表面，其与第二相对表面通过其间的间隙间隔开。在施加到手指的超过阈值横向负载的横向负载下，近段被配置为横向弯曲以闭合间隙，使得第一相对表面和第二相对表面彼此接触并增加手指的旋转摩擦。连杆可旋转地附接到安装件并且可旋转地附接到中段。所述连杆包括柔性部分。致动器与安装件联接。致动器被配置为通过驱动侧旋转所述近段。所述致动器包括平行的并且通过一个或多个传动齿轮机械连接的电机和变速箱。在另一方面，描述了一种假肢手指，其包括安装件、近段、中段、远段、连杆和致动器。所述安装件被配置为附接到手。所述近段可旋转地附接到所述安装件。所述中段可旋转地附接到所述近段和所述远段。所述近段具有驱动侧，所述驱动侧被配置为被致动以旋转所述近段。所述近段具有支撑侧，该支撑侧被配置为响应于施加到手指的阈值横向负载向手指提供旋转阻力。连杆可旋转地附接到安装件和所述中段。所述连杆包括柔性部分，并且被配置为响应于施加到手指的阈值旋转力而弯曲；致动器与安装件联接。致动器被配置为通过驱动侧旋转所述近段。所述致动器包括平行于行星变速箱延伸的电机。所述电机的输出轴通过一系列传动齿轮与行星变速箱机械连接，所述一系列传动齿轮位于所述电机和行星变速箱的第一端并且垂直于所述电机和行星变速箱延伸。可以实现各个方面的各个实施例。例如，连杆还可以包括近侧连杆和远侧连杆。远侧连杆可以包括所述柔性部分。远侧连杆可以可旋转地附接到近侧连杆和远段。近侧连杆可以包括转弯部。近段的旋转导致所述近段、中段和远段同时旋转。在一些实施例中，致动器还可包括拉伸弹簧和蜗轮。所述拉伸弹簧被配置为沿角度方向上旋转地偏置所述蜗轮。在一些实施例中，假肢手指还可以包括推力轴承。推力轴承可以被配置为响应于施加到所述手指的所述阈值横向负载提供所述旋转阻力。推力轴承可以被配置为在承受轴向力的同时提供旋转运动。推力轴承可以包括第二相对表面。在一些实施例中，假肢手指可进一步包括弹性体的指尖插入件。指尖插入件可以被配置为连接到所述远段。所述插入件的至少一部分是导电的。在一些实施例中，所述电机的纵向轴线平行于变速箱的纵向轴线延伸。所述电机的纵向轴线垂直于容纳所述一系列传动齿轮的传动变速箱的纵向轴线延伸。在另一方面，描述了用于假肢手指致动器的变速型变速箱的特征。变速箱换挡以调节电机输出的速度和扭矩。变速箱允许输出速度和扭矩的两种或多种组合。调整换挡环以选择性地接合和/或脱离变速箱的两个或多个级。这些级可以是行星齿轮或谐波驱动。电机通过接合的级向与假肢手指机械连接的输出轴提供旋转输出。基于来自系统的机械和/
或电子反馈，换挡可以是自动的。可以提供轴向力反馈，例如来自使用推力止动器的蜗轮蜗杆组，该推力止动器响应轴向力的阈值移动以引起挡位变化。可以提供扭矩输出反馈，例如由电子传感器提供，其使电子致动器引起挡位变化。变速箱可以结合到各种假肢手指中，例如具有多个关节连接的指段、紧凑的线性或旋转致动器、一个或多个刚性连杆、一个或多个筋和/或可扩展连杆的手指或其他手指。使用变速箱的示例手指通过三个关节连接的、包括近段、中段和远段的指段来模仿自然手指。所述段通过致动器和机械连杆进行关节运动，所述机械连杆被配置为引起段旋转。手指可能有多个自由度。单个致动器可用于单个手指。在某些变体中可能会使用筋。旋转的手指可以提供模仿自然手指的关节运动，从而完全包围各种形状和大小的物体，为截肢者提供恢复和增强的抓握功能。由于只需要单个致动器，该手指可节省空间、重量和动力。这些和其他假肢手指可以使用本文所述的变速箱。弹簧偏置的蜗轮传动装置可以为手指的旋转提供手动模式，并防止由于作用在手指上的外力引起的旋转而损坏。一方面，描述了一种假肢手指。假肢手指包括安装件、近段、中段、远段、近侧连杆、远侧连杆和致动器。所述安装件被配置为附接到手。近侧部分在第一枢轴处可旋转地附接到安装件，中段可旋转地附接到近段和远段。近侧连杆可旋转地附接到安装件并且在第二枢轴处可旋转地附接到中段。远侧连杆可旋转地附接到近侧连杆并且在第三枢轴处可旋转地附接到远段。致动器与安装件和近段联接，并且致动器被配置为使近段绕第一枢轴旋转，其中近段绕第一枢轴的旋转导致中段和远段旋转。在另一个方面，描述了假肢手指。假肢手指包括安装件，包括近侧关节连接段的多个关节连接段，以及致动器。所述安装件被配置为附接到手。近段在第一枢轴处可旋转地附接到安装件并且在第一关节处可旋转地附接到致动器。第一关节从第一枢轴偏移定位，使得致动器输出的线性致动在第一关节处施加力以使近段绕第一枢轴旋转。在另一方面，描述了一种包括假肢手指的假手。在另一方面，描述了一种假肢手指，其包括安装件、近段、中段、远段、近侧可扩展连杆和致动器。所述安装件被配置为附接到手。近段可旋转地附接到所述安装件，并且中段可旋转地附接到近段和远段。近侧可扩展连杆可旋转地与安装件联接，并被配置为线性扩展，使得中段和远段可以独立于近段的旋转而旋转。致动器与中段和远段机械连接并且被配置为使中段和远段旋转。在一些实施例中，致动器通过筋与近段机械连接。在另一方面，描述了一种用于假肢手指的致动器，其包括变速箱、电机、轴、丝杠和外壳。电机与变速箱机械连接。轴从变速箱轴向地向远侧延伸。丝杠联接到轴并具有外螺纹。电机被配置为使丝杠沿第一旋转方向旋转。外壳被配置为与假肢手指联接。外壳具有被配置为接合丝杠的外螺纹的内螺纹。丝杠的旋转导致外壳相对于丝杠轴向平移，从而导致假肢手指旋转。
12.在另一方面中，描述了一种假肢手指，其包括具有安装件、电机、丝杠和外壳的致动器。该安装件被配置为附件到手。电机由安装件支撑。丝杠与电机联接并具有外螺纹。电机被配置为使丝杠绕第一轴线旋转。外壳沿第一轴线延伸并且被配置为与假肢手指的近端连接。外壳限定具有内螺纹的内腔，所述内螺纹与丝杠的外螺纹接合。丝杠的旋转使外壳沿第一轴线平移，从而导致假肢手指旋转。在另一方面，假肢手指包括基座、近段、中段、远段、致动器、轮、筋、筋导向件和可
扩展连杆。基座被配置为附接到假手。近段可旋转地附接到基座。中段可旋转地附接到近段和远段。致动器与基座联接。轮与致动器机械连接。致动器被配置为使轮绕第一轴线旋转。筋与轮连接并从轮向远侧延伸。筋导向件与假肢手指联接，并且筋沿着筋导向件延伸。可扩展连杆从近端延伸到远端。近端绕第一轴线可旋转地附接至基座，并且第二端可旋转地附接到中段。致动器被配置为使轮沿第一旋转方向旋转，从而向近侧拉动筋，使远段相对于中段沿第一旋转方向旋转。可扩展连杆的远端被配置为相对于可扩展连杆的近端向远侧延伸，从而允许中段和远段独立于近段的旋转而旋转。在另一方面，描述了一种用于假肢手指致动器的变速箱。变速箱包括外壳、输出轴、第一齿轮级、第二齿轮级、第三齿轮级和换挡环。外壳从近端轴延伸到远端，并且所述近端被配置为与电机联接。输出轴从所述外壳的远端向远侧延伸。第一齿轮级定位在所述外壳内并被配置为与所述电机机械连接。第二齿轮级定位在所述外壳内的所述第一齿轮级的远侧并且被配置为与所述第一齿轮级机械连接。第三齿轮级定位在所述外壳内的所述第二齿轮级的远侧并且被配置为与所述第二齿轮级和所述输出轴机械连接。换挡环定位在所述外壳内并且被配置为在第一轴向位置和第二轴向位置之间轴向移动。在所述第一轴向位置，所述换挡环被配置为响应于所述电机的致动，接合所述输出轴和所述第三齿轮，以引起所述输出轴的第一旋转，所述第一旋转具有第一扭矩和第一速度。在所述第二轴向位置，所述换挡环被配置为响应于所述电机的致动，脱离所述输出轴并且接合所述第二和第三齿轮级，以引起所述输出轴的第二旋转，所述第二旋转具有第二扭矩和第二速度。可以实现各个方面的各个实施例。第一和第二齿轮级均可以包括太阳齿轮和多个行星齿轮。第三齿轮级可以包括多个行星齿轮。换挡环可以被配置为接合第三齿轮级的多个行星齿轮。在另一个实施例中，在第一轴向位置，换挡环、第三齿轮级和输出轴可以被旋转地锁定在一起。换挡环还可包括向远侧延伸的一个或多个凸起，并且输出轴可包括一个或多个花键。在第一轴向位置，所述一个或多个凸起可被接收到一个或多个花键中，使得换挡环、第三齿轮级和输出轴旋转地锁定在一起。在另一个实施例中，变速箱还可包括齿圈。所述第二齿轮级被配置为通过所述齿圈与所述第一齿轮级机械连接。在第二轴向位置，所述换挡环被配置为通过所述齿圈与所述第二齿轮级机械连接。在另一个实施例中，所述换挡环还包括向近侧延伸的一个或多个第一凸起，并且所述齿圈包括向远侧延伸的一个或多个第二凸起。在第二轴向位置，所述一个或多个第一凸起与所述一个或多个第二凸起接合，使得换挡环通过齿圈与第二齿轮级机械连接。在另一个实施例中，变速箱还可包括沿输出轴定位的推力止动器。推力止动器可以被配置为响应于由于所述假肢手指的关节运动而施加到所述推力止动器的阈值轴向力而轴向移动。所述推力止动器的轴向移动可以使所述换挡环在第一轴向位置和第二轴向位置之间轴向移动。在另一个实施例中，变速箱还可包括致动器，该致动器被配置为响应于从扭矩传感器接收到指示作用在输出轴上的阈值扭矩的信号，使换挡环在第一和第二轴向位置之间轴向移动。在另一方面，描述了另一种用于假肢手指致动器的变速箱。变速箱包括一个或多
个第一齿轮级，其配置为与电机机械连接；第二齿轮级，其被配置为与所述一个或多个第一齿轮级的其中一个机械连接；输出轴，其被配置为与第二齿轮级机械连接；以及换挡环，其被配置为在第一轴向位置和第二轴向位置之间轴向移动。在第一轴向位置，所述换挡环被配置为响应于所述电机的致动引起所述输出轴的第一旋转。在第二轴向位置，所述换挡环被配置为响应于所述电机的致动引起所述输出轴的第二旋转，第一旋转具有与第二旋转不同的速度或扭矩。在另一个实施例中，一个或多个第一齿轮级可以包括两个第一齿轮级。一个或多个第一齿轮级中的每一个可包括太阳齿轮和多个行星齿轮。在另一个实施例中，在第一轴向位置，所述换挡环被配置为接合所述输出轴和所述第二齿轮级以引起所述输出轴的所述第一旋转。在第二轴向位置，所述换挡环被配置为脱离所述输出轴并且接合所述第二齿轮级和所述一个或多个第一齿轮级中的所述一个以引起所述输出轴的所述第二旋转。在另一个实施例中，变速箱还可包括齿圈，所述齿圈被配置为与所述一个或多个第一齿轮级中的所述一个机械连接。第二齿轮级可以被配置为通过所述齿圈与所述一个或多个第一齿轮级中的所述一个机械连接。在另一个实施例中，变速箱还可包括沿输出轴定位的推力止动器。推力止动器可以被配置为响应于由于所述假肢手指的关节运动而施加到所述推力止动器的阈值轴向力而轴向移动。推力止动器的轴向移动可以使换挡环在第一轴向位置和第二轴向位置之间轴向移动。在另一个实施例中，变速箱还可包括致动器，该致动器被配置为响应于从扭矩传感器接收到指示作用在输出轴上的阈值扭矩的信号，使换挡环在第一和第二轴向位置之间轴向移动。在另一个实施例中，换挡环可以被配置为在所述第一轴向位置和所述第二轴向位置之间手动移动。在另一方面，描述了一种为假肢手指致动器换挡的机械方法。所述方法包括使假肢手指关节运动以将轴向力施加到推力止动器，响应于超过阈值轴向力的轴向力沿着可旋转的输出轴调整所述推力止动器的轴向位置，以及响应于所述调整输出轴的轴向位置来调整换挡环的轴向位置，从而改变由所述可旋转输出轴输出的扭矩和速度。在一些实施例中，假肢手指还包括远侧连杆，其可旋转地与近侧可扩展连杆和远段连接。在一些实施例中，近侧可扩展连杆包括近侧部分、远侧部分和弹簧，其中近侧部分通过弹簧与远侧部分机械连接。在另一方面，描述了一种假肢手指，其包括安装件、多个关节连接段和致动器。所述安装件被配置为附接到手。多个关节连接段包括近侧关节连接段。近段在第一枢轴处可旋转地附接到安装件，近段在第一关节处可旋转地附接到致动器，并且第一关节从第一枢轴偏移定位，使得致动器输出的线性致动在第一关节处施加力以使近段绕第一枢轴旋转。
附图说明
图1a-1b分别是下臂残肢的侧视图和前视图，下臂残肢具有附接到其上的假肢手
指的实施例，该假肢手指可以是本文所述的任何假肢手指。图2a-2b分别是包括假肢手指实施例的假手的后视图和前视图，该假肢手指可以是本文所述的任何假肢手指。图3a-3d是假肢手指的实施例的各种视图，该假肢手指具有关节连接的近段、中段和远段以及机械连接的刚性连杆，其可以与图1a-1b的下臂残肢或图2a-2b的假手一起使用。图3e是图3a-3d的假肢手指的局部爆炸透视图。图3f-3h是以各种旋转配置示出的图3a-3d的假肢手指的顺序视图，其中由于连杆的相互作用，中段和远段随着近段旋转而旋转。图4a-4d是假肢手指的另一个实施例的各种视图，该假肢手指具有关节连接的近段、中段和远段以及可扩展的近侧连杆，其可以与图1a-1b的下臂残肢或图2a-2b的假手一起使用。图5a-5e是用在图4a-4d的假肢手指中的可扩展连杆的各种视图。图6a-6d是以各种旋转配置示出的图4a-4d的假肢手指的顺序视图，其中由于连杆的相互作用，中段和远段随着近段的旋转而旋转。图7a-7d是以各种旋转配置示出的图4a-4d的假肢手指的顺序视图，其中由于连杆的相互作用，中段和远段独立于近段的旋转而旋转。图8a-8b是可用于本文所述的任何假肢手指中的致动器的实施例的顺序视图，其中外壳相对于丝杠轴向平移。图8c是沿图8a中所示的线8c-8c截取的致动器的剖视图。图9a-9b是可用于本文所述的任何假肢手指中的致动器的另一个实施例的顺序视图，其中外壳相对于丝杠轴向平移。图9c和9d是沿图9a中所示的线9c-9c截取的致动器的两个剖视图，并且图9c和9d相对于彼此旋转90度。图10a-10c是假肢手指的实施例的各种视图，该假肢手指具有关节连接的近段、中段和远段以及机械连接的刚性连杆，其可以与图1a-1b的下臂残肢或图2a-2b的假手一起使用。图11a是具有三个齿轮级的致动器的另一个实施例的透视图，其可用于本文所述的任何假肢手指中。图11b是图11a的致动器的爆炸图。图11c是图11a的致动器的侧视图。图11d是沿图11c中所示的11d-11d线截取的图11a所示的一个齿轮级接合的致动器的局部剖视图。图11e是沿图11c中所示的11d-11d线截取的图11a所示的三个齿轮级全部接合的致动器的局部剖视图。图12是具有三个齿轮级的致动器的另一实施例的局部剖视图，该致动器可用于本文所述的任何假肢手指中，该制动器中一个齿轮级接合。图13是致动器的另一实施例的局部剖视图，该致动器可用于本文所述的任何假肢手指中，并且可操作地连接到机械反馈机构的实施例，该机械反馈机构包括装载有弹簧的
蜗杆、蜗轮和双稳态弹簧操纵杆。图14是可用于本文所述的任何假肢手指的致动器的另一实施例的侧视图，其可操作地连接到带有止动器的蜗杆和蜗轮，该止动器用于平稳换挡。图15是可用于本文所述的任何假肢手指中的致动器的另一实施例的侧视图，其可操作地连接到具有止动器的蜗杆和具有扭矩传感器的蜗轮，该止动器用于平滑换挡。图16a-c是具有单级开关的可切换的一级变速箱的示意图。图17a-c是具有单级开关的可切换的两级变速箱的示意图。图18a-c是具有两级开关的可切换的三级变速箱的示意图。图19a-e是具有多个可选择齿轮的可切换的两级变速箱的示意图。图20a-c是具有第一级换挡的可切换多速比的三级变速箱的示意图。图21a-c是由应变波级和可切换行星级组成的多速比变速箱的示意图。图22是示出了用于本文所述的各种致动器的控制系统的实施例的示意图。图23是描绘了在换挡时控制电机的方法的实施例的流程图。图24是描绘了双速变速箱的输入扭矩和输出扭矩响应的实施例的数据图。图25是说明了变速力滞后的数据图，其设计用于抑制速比搜索现象。图26是示出了利用假肢手指致动器换挡的方法的实施例的流程图。图27是示出了用假肢手指致动器换挡的方法的另一个实施例的流程图。图28a-b分别描绘了包括齿轮同步的假肢手指致动器的另一个实施例的剖视图和展开图。图29a示出了用于同步齿轮的机构的剖视特写视图。图29b-29d示出了图28a中的致动器实现换挡环和输出轴之间的同步的顺序步骤。图30a描绘了图28a中示出的摩擦同步部件的致动器的一部分的剖视图。图30b-d示出了图28a中的致动器实现换挡环和齿圈之间的同步的顺序步骤。图31a-31c描绘了止动器轮廓以及产生的力与位移图的三个示例。图32a-32b分别是假肢手指的另一个实施例的透视图和剖视图，该假肢手指具有关节连接的近段、中段和远段。图33a-33c是图32a-32b的假肢手指的致动器的各种视图。图34是图33a-33c的致动器的透视图，清楚起见去除了一些部件。图35是图32a-32b的假肢手指的一部分的剖视图。图36a-36b分别是假肢手指的另一个实施例的侧视图和剖视图，该假肢手指具有关节连接的近段、中段和远段。图37a-37c分别是连杆和致动器的透视图、连杆的爆炸图，以及图36a-36b的手指的致动器的剖视图，为清楚起见去除了一些部件。图38a-38c是以各种旋转配置示出的图36a-36b的假肢手指的顺序视图，其中由于连杆的相互作用，中段和远段随着近段的旋转而旋转。图39a-39b是近段的部分以及图36a-36b的假肢手指的安装件的爆炸图，该安装件被配置为接合致动器。图40a是图36a-36b的假肢手指的剖视俯视图，示出了沿着假肢手指驱动侧的致动力的作用线。
图40b-40d是图36a-36b的假肢手指的近段的各种视图，示出了近段的驱动侧和支撑侧。图40e-40f示意性地示出了图36a-36b中假肢手指的未加载配置和加载配置，其中手指的支撑侧响应于施加到手指的阈值横向负载为手指提供支撑。图41a-41b是图36a-36b的假肢手指的致动器的各种视图，示出了电机、变速箱和传动齿轮。图42a-42c是图36a-36b的假肢手指的指尖组件的各种视图，示出了可移除的指尖插入件。结合附图，通过以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。可以理解，这些附图仅描述了根据本公开的几个实施例并且不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的特异性和细节来描述本公开。在以下详细描述中，附图标记构成附图的其一部分。在附图中，除非上下文另有说明，相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不背离此处提出的主题的精神或范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以做出其他改变。将容易理解的是，如本文大体描述并在附图中示出的本公开的方面可以被布置、替换、组合和设计成多种不同的配置，所有这些都是明确地考虑到的并构成本公开的一部分。
具体实施方式
以下详细描述针对该开发成果的某些特定实施例。在本描述中，参考了附图，其中为了清楚起见，相同的部分或步骤始终用相同的数字表示。在本说明书中提及“一个实施例”、“实施例”或“在一些实施例中”是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的各处出现的短语“一个实施例”、“实施例”或“在一些实施例中”不一定都指同一实施例，单独的或替代的实施例也不一定与其他实施例相互排斥。此外，描述了可以由一些实施例呈现并且不由其他实施例呈现的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可能是一些实施例的要求，但可能不是其他实施例的要求。假肢手指的特征被描述。这些手指具有三个关节连接段以模仿自然手指，包括近段、中段和远段。段通过致动器和可旋转连接的机械连杆关节连接，该机械连杆被配置为促使和/或引起指段的旋转。某些变体可能会使用一根或多根筋向手指施加打开力和关闭力。其他变体可能不需要筋来实现段的关节运动。近段的旋转通过连杆的机械相互作用引起中段和远段的旋转。可能存在近侧连杆和远侧连杆。手指可以具有致动器，其输出线性致动以引起近段和/或近侧连杆的旋转。致动器可以线性平移外壳，其在关节处可旋转地连接到近段。外壳在关节处推动近段，以在该段上绕偏移枢轴产生扭矩。枢轴可以是将近段附接到近侧连杆的销。枢轴位于从关节偏移的位置。在一些实施例中，近侧连杆可以是线性可扩展和可缩回的，以允许指段的可变相对旋转位置。远侧指段可以独立于近侧指段的旋转而旋转。手指因而可以仅以单个致动器具有多个自由度。旋转的手指可以提供模仿自然手指的关节运动，从而将大物体和小物体都完全包围，为截肢者提供和恢复增强的抓握功能。由于只需要单个致动器，该手指可节省空间、重量和动力。这些段可以提供与在健全的自然手指中各个人类指骨移动类似的移动。在一些实施例中，手指包括用于通过丝杠进行蜗轮旋转的传动特征。诸如中心轴
的键控构件被弹簧偏置并将旋转从蜗轮传递到手指，同时允许手动旋转手指而不损坏蜗轮或其他部件。在一些实施例中，手指可以包括具有柔性的连杆，以在吸收冲击或其他高负载的同时引起指段的旋转。手指可以包括单侧驱动机构，其中对侧在高横向负载的情况下提供支撑。手指可以包括平行的电机和变速箱，并通过一个或多个传动齿轮机械连接。本文所述的任何实施例所描述的任何特征可以与任何其他实施例一起使用。例如，参照图1-31c所描述的手指或其部件的任何特征可以与图32a-42c所描述的任何手指或其部件一起使用，反之亦然。图1a-1b分别是下臂假肢系统100的侧视图和前视图，下臂假肢系统100包括具有四个假肢手指120的下臂残肢112和一个附接到该残肢112的假拇指130。图1a是该系统100的侧视图。图1b是系统100的前视图或掌心侧视图。假肢手指120和/或假拇指130可以是本文所述的任何假肢手指。如图1a所示，假肢手指120可以连接到的下臂残肢112的端部，或如图1b所示，连接到残留天然手掌114。如图1a所示，手指120和拇指130正在抓握物体140，该物体140显示为圆形物体，例如罐或球。手指120环绕该物体140，使得该物体140可以被系统100牢固地保持。手指120的段的可旋转能力允许这种牢固的抓握。物体140的形状具有允许关节连接的手指120提供牢固抓握的宽度和轮廓。手指120具有可以相对于相邻段以各种角度旋转的各种关节连接段。在一些实施例中，这些段可以相应地按照固定的角度关系旋转，使得只有某些尺寸和形状的物体140可以被牢固地抓住。在一些实施例中，这些段可以相应地按照可变的角度关系旋转，使得只有不同尺寸和形状的物体140可以被牢固地抓住。图2a-2b分别是包括假肢手指220和一个假拇指230的实施例的假手200的后视图和前视图。手200具有附接到手指220和拇指230的近端的手掌部分252。手200可以具有可以旋转的腕部254，腕部254可以允许手掌部分252以及附接在手掌部分252上的手指220和拇指230绕由腕部254限定的纵向轴线旋转。假肢手指220可以是本文所述的任何假肢手指。如图1a-1b的系统100所描述的，假肢手指220可以根据关节连接的指段之间的固定或可变角度关系旋转。图3a-3d是假肢手指300的实施例的各种视图。手指300可以与系统100或手200一起使用。手指300包括致动器301、安装件350、近段320、中段330和远段340。这些段可以相对于彼此进行关节运动，例如旋转。如本文例如参照图3d-3g进一步描述的，手指300包括机械连接的连杆，其可以是刚性的。段320、330、340可以提供类似于分别由健全的自然手指的近端、中端和远端指骨提供的自然移动。安装件350和/或致动器301可以部分地或完全地与手臂残肢112、残掌114或假掌252连接和/或位于其内。近段320可以相对于安装件350和/或致动器301旋转。中段330可以相对于近段320旋转。远段340可以相对于中段330旋转。如图3b所示，致动器301包括近端313并延伸到远端317。近端313可以附接到手、手掌等。远端317附接到近段320的近端321。近段320可相对于致动器301绕关节318旋转。如本文进一步描述的，致动器301可在关节318处向近段320施加法向力以使近段320绕偏移的第一枢轴356枢转。近段320从近端321延伸到远端327。远端327连接到中段330的近端331。中段330可相对于近段320绕关节328旋转。中段330从近端331延伸到远端337。远端337附接到远段340的近端341。远段340可相对于中段330绕关节338旋转。关节318、328、338处的可旋
转连接可包括销连接、铰链和/或用于提供可旋转接合的其他合适特征。图3d是沿图3c中指示的线3d-3d截取的手指300的剖视图。如图3d所示，手指300可以包括致动器301。致动器301可以是线性致动器。致动器301产生或导致线性运动。如图所示，致动器301可以包括电机305，其由位于手部或其他位置的电池供电。诸如电机安装件或其他结构的支撑件310可以承载或以其他方式支撑致动器301。支撑件310可以在其近端具有销302或其他合适的特征以将支撑件310固定到，例如可旋转地附接到安装件350。致动器301包括外壳311。外壳311轴向延伸并在其中限定腔315。腔315可以是轴向延伸穿过外壳311的圆柱形开口。外壳311的近端可以与腔315连通。外壳311的远端，例如在致动器301的远端317处，其在关节318处与近段320连接。如本文进一步描述的，外壳311轴向平移以引起近段320的旋转。电机305(例如其固定部分)可以由支撑件310支撑。可以有旋转地支撑电机305的旋转部分的衬套306，其可以位于支撑件310内和/或由支撑件310支撑。电机305可包括从其延伸，例如从其向远侧延伸的轴307，其绕该轴307延伸的轴线旋转。诸如螺母之类的帽308可以附接到轴307的远端。其上具有外螺纹319的丝杠314可以围绕轴307定位并通过帽308固定在适当位置。丝杠314可以是具有外螺纹或其他合适特征的螺母，其接合外壳311的相应内部结构以前后平移外壳311。如进一步描述的，致动器301可以输出线性运动以引起手指300的旋转。电机305或致动器301的其他部分可以使用或提供旋转、线性、循环和/或其他类型的运动。如图所示，致动器301与具有外螺纹319的丝杠314机械连接。致动器301旋转该丝杠314。丝杠314的外螺纹319与外壳311的内螺纹316机械连接。内螺纹316可以沿着外壳311的腔315定位。外壳311可以相对于支撑件310移动。丝杠314在保持轴向固定的同时旋转，以使外壳311通过外螺纹314和内螺纹316的相互作用沿着由腔体315限定的轴线轴向平移。致动器301的螺纹接合特征和旋转运动是一个示例实施例。可以使用其他特征和/或致动器类型以输出外壳311的线性运动。随着外壳311向远侧和近侧推进，致动器301可以绕销302旋转以适应旋转的近段320。例如，关节318可以在旋转期间略微平移，并且外壳311的远端可以相应地移动，使得致动器301在销302处略微旋转。致动器301可以在外壳311的远侧移动期间如图3d所定向地逆时针旋转以用于段320、330、340的闭合旋转移动。致动器301可以在外壳311的近侧移动期间如图3d所定向地顺时针旋转以用于段320、330、340的打开旋转移动。在段320、330、340的打开和闭合期间，手指300的其他配置可能促使致动器310的相反旋转。如图3d进一步所示，手指300包括安装件350、近侧连杆360和远侧连杆370。安装件350从近端352延伸到远端354。近侧连杆360从近端362延伸到远端364。远侧连杆370从近端372延伸到远端374。安装件350的近端352可以附接到致动器301的近端，例如可旋转地附接到其上。安装件350，例如在近端352和/或其他位置，可以附接到手，例如假手。安装件350的进一步细节将在本文例如参照图3h中描述。安装件350的远端354绕连接件358可旋转地附接到近侧连杆360的近端362。安装件350还绕第一枢轴356可旋转地附接到手指300的近段320。第一枢轴356位于安装件350的近端352和远端354之间。近侧连杆360绕第二枢轴366可旋转地附接到手指300的中段330。第二枢轴366位
于近侧连杆360的近端362和远端364之间。近侧连杆360可包括转弯部，在此近端362沿第一轴线延伸，而远端364沿与第一轴线成一定角度的第二轴线延伸。第二枢轴366可以位于或靠近近侧连杆360的转弯部的顶点。近侧连杆360的远端364绕连接件368可旋转地附接到远侧连杆370的近端372。远侧连杆370的远端374绕第三枢轴376可旋转地附接到手指300的远段340。总之，指段320、330、340分别在枢轴356、366、376处分别可旋转地附接到连杆320、330、340。段320、330、340在关节318和关节328处可旋转地附接到彼此，关节318将近段320可旋转地连接到中段330，关节328将中段330可旋转地连接到远段340。连杆350、360、370在连接件358和连接件368处可旋转地附接到彼此，连接件358将安装件350可旋转地连接到近侧连杆360，连接件368将近侧连杆360可旋转地连接到远侧连杆370。在关节318、328、338处、在枢轴356、366、376处以及在连接件358、368处的所有或一些可旋转连接可以包括销、铰链和/或用于提供可旋转接合的其他合适的特征。关节318、328、338、枢轴356、366、376和连接件358、368的旋转轴线可以垂直于手指300的纵向轴线。这种纵向轴线可以由完全伸展的手指300定义，例如如图3f所示。纵向轴线可以由致动器301提供的线性移动方向定义，例如丝杠314的线性移动方向。关节318、328、338、枢轴356、366、376和连接件358、368的旋转轴可以彼此平行。关节318、328、338、枢轴356、366、376和连接件358、368的位置可以随着手指300的旋转而改变，例如这些位置中的一些或全部可以相对于支撑件310和/或相对于安装件350改变。图3e是假肢手指400的局部爆炸透视图。如图所示，安装件350包括细长的近侧部分351，其限定了腔353。近端352包括具有开口302a的近壁355，开口302a延伸穿过近壁355。支撑件310的销302可以延伸穿过开口302a以可旋转地连接致动器301和安装件351的近端。这允许致动器301根据手指致动的需要在近端处略微旋转。安装件350包括一系列凸片351a以将安装件350连接到手，例如假手200或手掌114。安装件350可以固定地附接到手。如图所示，可以有四个凸片351a，或者多于或少于四个。安装件350包括两个向远侧延伸的叉形件357。叉形件357从部分351的远端延伸。两个叉形件357限定了在它们之间的空间，该空间接收近段320的近侧部分。叉形件357包括开口357a，该开口357a在其中接收枢轴356。枢轴356示出为带有滚子的销。安装件350包括从部分351的近端向远侧延伸的尖头354a。尖头354a位于叉形件357之间。尖头354a位于安装件350的近端354处。尖头354a包括穿过其中的开口356a，该开口356a在其中接收枢轴356的中心部分。枢轴356因而可以在开口356a、357a内旋转，和/或提供近段320绕其旋转的轴。尖头354a包括在其远端的开口358a。开口358a在其中接收连接件358，其示出为销。如本文所述，连接件358因而可以在开口358a内旋转，和/或提供近侧连杆360绕其旋转的轴。致动器301包括关节318，其示出为销。关节318被接收到近段320的开口318a中。关节318可以是剪切销，其被外壳311轴向推动以在开口318a处对近段320施加力。关节318从枢轴356偏移。因此将促使关节318在近段上产生绕枢轴356的扭矩。关节318和枢轴356的旋转轴可以彼此平行。中段330包括一个或多个开口328a，该开口328a在其中接收关节328。关节328示出为销。关节328因而可以在开口328a内旋转，和/或提供如本文所述的近段320和中段330绕
其旋转的轴。远段340包括一个或多个开口338a，该开口338a在其中接收关节338。关节338示出为销。关节338因而可在开口338a内旋转，和/或提供如本文所述的中段330和远段340绕其旋转的轴。图3f-3h是以各种旋转配置示出的假肢手指300的顺序视图。如本文所用的“远”和“近”具有其通常和普通的含义。为清楚起见，对于完全伸展的手指300的“远”和“近”方向如图3f所示，并且通常指的是手指300的方向或部分，其沿手指300的长度分别远离或靠近安装件350的近端352。图3f示出了完全伸直的手指300的实施例。图3g示出了部分闭合的手指300的实施例，图3h示出了完全闭合的手指300的实施例。如进一步描述的，由于安装件350和连杆360、370的相互作用，中段330和远段340可以随着近段320旋转而旋转。例如如图3h所示，远段340可以完全闭合，使得远段340与近段320平行或几乎平行。在一些实施例中，远段340可以旋转通过该平行位置，使得在完全旋转处远段340朝向中段320向后倾斜。远段340可以在完全旋转的配置中接触近段320。远段340的这种完全的或过度完成的闭合提供了利用手指300的有利抓握能力，并且更完全地恢复了用户(例如截肢者)失去的健全手指灵活性。本文所述的特征，例如安装件350、连杆360、370和段320、330、340等的配置和相互作用，以及其他事项，为这些优点做出了贡献。为使手指300旋转，致动器301可以旋转具有外螺纹的丝杠314。丝杠314的外螺纹与外壳311的内螺纹316机械连接。致动器301可以沿第一旋转方向旋转丝杠314，以使外壳311相对于丝杠314向远侧移动，例如平移。丝杠314可以保持轴向固定。外壳311按从图3f到图3g到3h顺序示出地向远侧移动得更远。通过致动器301沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转丝杠314，可以反转手指300的旋转方向(例如，如图3h到图3g到图3f)，从而使外壳311相对于丝杠314向近侧移动，例如平移。外壳311的远侧移动使近段320的近端321通过关节318处的可旋转连接向远侧移动。由于关节318和枢轴356的偏移位置，近段320在关节318处的远侧移动将导致近段320绕第一枢轴356顺时针(如在图中定向的)旋转。力作用线施加在延伸穿过关节318的近段320上，因此在近段320上施加绕枢轴356的力矩。近段320绕第一枢轴356的顺时针旋转导致近段320相对于外壳311绕关节318顺时针旋转。因此，如从图3f到图3g到3h的顺序所示，近段320顺时针旋转。为了沿逆时针方向反转旋转方向(如在图中定向的)，这些移动可以颠倒，其中外壳311向近侧移动以使近段320的近端321向近侧移动并绕第一枢轴356和关节318逆时针方向旋转。如本文所述的，在关节318处的销接或其他类型的连接可以允许将外壳311的这种推力和拉力传递到近段320。随着近段320绕枢轴356顺时针旋转，由于两个段320、330在关节328处的连接，中段330也随着旋转的近段320顺时针旋转。在一些实施例中，中段320可能被限制沿逆时针方向上旋转得更远。例如图3f中所示配置可能是中段330相对于近段320绕关节328的旋转极限。由于两个段330、340在关节368处的连接，中段330的旋转还导致远段340顺时针旋转。在一些实施例中，远侧段340可能被限制沿逆时针方向旋转得更远，例如图3f所示的配置可能是远段340相对于中段330绕关节338的旋转极限。随着中段320顺时针旋转，由于中段320和近侧连杆360在第二枢轴366处的连接，近侧连杆360也顺时针旋转。此外，近侧连杆360在可旋转的连接件358处由安装件350约束
平移。近侧连杆360因而绕连接件358顺时针旋转。关节328如图所示从第二枢轴366偏移。因此，扭矩可以绕枢轴366施加在中段320上。关节328和第二枢轴366的旋转轴可以是平行的。随着近侧连杆360绕连接件358顺时针旋转，由于近侧连杆320和远侧连杆330在可旋转的连接件368处的平移约束，这也导致远侧连杆370顺时针旋转。随着远侧连杆330顺时针旋转，远段340在第三枢轴376处由远侧连杆330约束平移。远段340还相对于中段330绕关节338处的可旋转连接件旋转。如图所示，关节338从第三枢轴376偏移。因此，扭矩可以绕枢轴376施加在远段340上。关节338和第三枢轴376的旋转轴可以是平行的。远段340因而绕第三枢轴376顺时针旋转得更远，以提供图3h所示的闭合机构。手指300可以按照从图3f到图3g到3h所示的配置顺序地沿逆时针方向旋转。逆时针旋转与上述顺时针旋转相反。例如，近段320的近端321的近侧移动在关节318处向近端拉动并且导致近段320绕枢轴356逆时针旋转，这导致中段330和近侧连杆360分别绕关节328和枢轴366逆时针旋转，而这导致远段340和远侧连杆370分别绕关节338和枢轴376逆时针旋转。图4a-4d是假肢手指400的另一个实施例的各种视图。该手指400可以与系统100或手200一起使用。该手指400包括安装件410、近段420、中段430和远段440。安装件410和段420、430、440可以具有与安装件350和段320、330、340相同或相似的特征和/或功能，并且因此可以相对于彼此进行关节运动，例如旋转。如本文例如图4d-7d进一步描述的，手指400包括机械连接的刚性连杆，其包括可扩展的近侧连杆450。安装件410和段420、430、440可以可旋转地附接在关节418、428、438处，关节418、428、438可以分别具有与关节318、328、338相同或相似的特征和/或功能。然而，安装件410可以不具有可线性平移的部分。手指400可具有致动器404，除非另有说明，其可具有与致动器301相同或相似的特征和/或功能。图4d是沿图4c中所示的线4d-4d截取的手指400的剖视图。如图4d所示，安装件410可以支撑致动器404。致动器404可以包括向近侧延伸的外壳403。外壳403可用于容纳用于使段420、430、440旋转的特征，例如弹簧486，其在附接到返回筋480的近端482的柱塞481上提供沿近侧方向的力，如本文进一步描述。一些实施例可能不包括返回筋480。致动器404可以包括电机405，其由可以在手上或其他位置的电池供电。电机405可以与从其延伸，例如从其向远侧延伸的输出轴409机械连接。其上具有外螺纹419的蜗杆414可以附接到轴409。电机405的致动使运动通过变速箱传递到轴409以旋转蜗杆414。手指400可以包括其上有外齿416的蜗轮412。蜗杆414的螺纹419接触蜗轮412的齿416以引起蜗轮412绕第一轴线的旋转运动。蜗轮412可以绕第一轴线沿第一旋转方向旋转，以引起手指400在第一方向上的第一旋转(例如闭合手指400)。如进一步描述的，蜗轮可具有皮带轮特征，该皮带轮特征附接至致动筋470的近端并在其周围环绕地接收致动筋470的近端。如进一步描述的，蜗轮412可以绕第一轴线沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以允许手指400沿与第一方向相反的第二方向进行第二旋转(例如打开手指)，该移动可以由返回筋480引起。一些实施例可能不包括致动筋470或返回筋480。手指400包括可扩展的近侧连杆450。该连杆450附接到蜗轮412。蜗轮412沿第一旋转方向旋转第一角度量使连杆450沿第一旋转方向相应地旋转该第一角度量。连杆450可以扩展。连杆450或其一部分可相对于蜗轮412向远侧延伸。连杆450包括近端452并延伸至远
端454。近端452包括固定部分451，例如圆筒状物。远端454包括外壳459，例如活塞。连杆450可以包括弹簧456，例如拉伸弹簧。弹簧456的延伸超过中性长度可能导致将弹簧偏置回更短长度的回复力。连杆450可在其旋转时扩展以允许手指400的多自由度旋转。外壳459可相对于固定部分451向远侧扩展。弹簧456可沿近侧方向偏置外壳459。外壳459可以相对于固定部分451沿近侧方向缩回。例如关于如图5a-5e所示，连接件450的进一步细节在本文中描述。连杆450附接到手指400的中段430。连杆450的远端454可以在连接件458处可旋转地附接到中段430。中段430可以包括与连杆450可旋转地连接的耳状物432。连接件458可包括在连接件458处延伸穿过连杆450和耳状物432的销或其他特征。连杆450可以在两个耳状物432之间延伸，一个耳状物432在连杆450的远端454在连接件458处的任一横向侧上。手指400可以包括远侧连杆460。远侧连杆460从近端462延伸到远端464。近端462可以在连接件461处可旋转地附接到耳状物432。耳状物432可以包括圆形槽433。连接件461可包括销或其他在连接件461处延伸穿过连杆460和圆形槽433的特征。当手指400进行关节运动时，连接件461允许远侧连杆460的近端462在槽433内旋转并沿槽433移动，例如随着中段430相对于近段420旋转和/或随着远段440相对于中段430旋转。远侧连杆460附接到远段440。远侧连杆460的远端464可以在连接件468处可旋转地附接到远段440。连接件468可包括销或在连接件468处延伸穿过远侧连杆460和远段440的其他部件。远段440可包括耳状物442，其具有穿过其中的开口并且远侧连杆460附接至耳状物442。连杆460的远端464可以在两个耳状物442之间延伸，一个耳状物442位于连杆460的远端464在连接件468处的任一横向侧上。图5a-5e是近侧可扩展连杆450的各种视图。图5a是连杆450的透视图。图5b是俯视图。图5c是未展开配置机构的侧视图。图5d是展开配置的侧视图，图5d是展开配置的侧视图。图5e是沿图5b所示的5e-5e线截取的剖视图。近侧连杆450可以包括延伸部453。可以有两个向近侧延伸的延伸部453，例如形成u形连接。每个延伸部453可以包括贯穿其的开口455。延伸部453可以限定它们之间的空间457。当与位于空间457中的蜗轮412一起安装时，延伸部453可以横向围绕蜗轮412，并且销或其他特征可以延伸穿过开口455和蜗轮412的中心开口以将连杆450与蜗轮412连接。外壳459可相对于固定部分451线性移动。固定部分451可限定纵向轴线，外壳459可沿该纵向轴线平移。弹簧456可位于连杆450内。如图5e所示，弹簧456的近端可以位于固定部分451内并且附接到连杆450的近端。弹簧456的远端可以附接到外壳459的近端。在一些实施例中，弹簧456可延伸穿过并附接至外壳459。图5d示出了相对于图5c中的配置展开的连杆450。展开的外壳459将拉伸弹簧456。弹簧456将在外壳459上施加回复力并将外壳向近侧偏置。然后连杆450可以返回到图5c所示的配置。随着手指旋转以闭合手指400然后旋转回来以打开手指400，连杆450可以重复地伸展和缩回。因此，如本文例如图6a-6d进一步描述的，连杆450可以在手指400的旋转期间展开。在一些实施例中，如本文例如参照图7a-7d进一步描述的，连杆450在手指400的旋转期间可以不展开，以增加自由度。图6a-6d是以各种旋转配置示出的假肢手指400的顺序视图。顺序视图示出了中段430和远段440随着近段420旋转也旋转的实施例。段420、430、440的旋转可能是由于安装件410、段420、430、440和连杆450、460的配置和相互作用而引起的。
近段420可以相对于安装件410绕关节418旋转(参见图4a-4b)。为了启动手指400的旋转，致动器404可以使蜗杆414旋转，并因而使蜗轮412绕第一轴线旋转。在一些实施例中，连杆450可随着蜗轮412的旋转而绕第一轴线旋转。连杆450可旋转与蜗轮412旋转的角度量相同或相似的角度量。例如，蜗轮412顺时针旋转十五度可导致连杆450相应地旋转十五度等。在一些实施例中，连杆450的旋转可引起近段420旋转。例如，连杆450可以与近段420附接，使得连杆450在第一或第二旋转方向上的旋转可以分别引起近段420在第一或第二旋转方向上的相应旋转。在一些实施例中，蜗轮412的旋转可能不会引起连杆450或近段420旋转。例如，连杆450可以可旋转地连接到蜗轮。如图7a-7d进一步描述，中段430和远段440因而可以旋转，而近段420不旋转或者与完全旋转相比旋转得更少。在一些实施例中，指段的致动可以由连接到蜗轮412和各个段420、430、440的致动筋470提供，使得蜗轮412的旋转将导致筋拉入(缩短)以引起段420、430、440的旋转。如本文所述，返回筋480可沿相反方向旋转手指400，并且蜗轮412可沿相反方向旋转以允许致动筋松开(拉长)。因此，在一些实施例中，蜗轮412可以绕第一轴线旋转，而连杆450的近端不绕第一轴线旋转。手指400可以包括致动筋470。该筋470从附接到蜗轮412的近端472延伸到附接到中段430的附接件478的远端474。筋470从蜗轮412向远侧延伸并围绕惰轮476，例如皮带轮，其可以旋转也可以不旋转，并且该惰轮476连接到近段420。随着蜗轮412按从图6a至图6d(也显示在图7a至7d中)所定向的顺时针旋转，筋470的近端472环绕蜗轮412。筋470的长度有效地缩短，因而拉动附件478并在惰轮476上施加力，导致分别连接附件478和惰轮476的中段和近段沿所定向的顺时针方向旋转。手指400可以包括返回筋480。返回筋480从附接到柱塞481的近端481延伸。柱塞481被外壳403内的压缩弹簧486沿近侧方向偏置。筋480从外壳403沿远侧方向围绕惰轮485延伸至筋480的远端484，惰轮485例如为皮带轮，惰轮485可以或不可以旋转，远端484附接到近段420的附件483。随着近段420按所定向的顺时针方向旋转，由于所述的致动筋470，附件483拉动返回筋480，使得柱塞481向远侧移动并压缩或进一步压缩弹簧486。弹簧486随着手指400进一步顺时针旋转而进一步压缩。弹簧486因而沿近侧方向向柱塞481施加偏置力，沿近侧方向偏置筋480，并且通过附件483向近段420施加打开力或逆时针力。在一些实施例中，弹簧486可以是恒力弹簧，以在各种旋转位置向段420施加恒定的回复力。随着蜗轮412按所定向的逆时针旋转以有效地拉长或松开致动筋470，返回筋480上的偏置力导致近段420旋转打开，或沿所定向的逆时针方向旋转。此外，如本文所述，装载有弹簧的可扩展连杆450随后在连接件458处向近侧拉动中段430，以使中段430绕关节428逆时针旋转。耳状物432随后可以绕关节428逆时针旋转，以使远侧连杆460的连接件461绕关节428逆时针旋转，从而使远段440也逆时针旋转。筋470、480只是如何在具有可扩展连杆450的假肢手指400中实现段420、430、440的关节运动的一个示例。具有可扩展连杆450的假肢手指400的一些实施例可以不包括致动筋470和/或返回筋480。例如，可以使用筋以外的特征，例如其他链接件、连接件、关节、段等。因此，本文所示和描述的用于段420、430、440的关节运动的实施例仅仅是可以如何实现具有可扩展连杆450的假肢手指400的示例实施例。
随着连杆450旋转，连杆450与中段430的可旋转连接件458平移或扫过旋转路径。中段430在连接件458处被连杆450的远端459约束平移。因此当中段430旋转以打开或闭合手指400时，中段430相对于连杆450绕连接件458旋转。中段430也相对于近段420绕关节428旋转(参见图4a-4b)。随着中段430旋转，远侧连杆460的近端462处的连接件461沿槽433移动。连接件461可包括沿槽433滑动的销。这允许耳状物432相对于远侧连杆460旋转。远侧连杆460因而相对于中段430旋转。随着远侧连杆460旋转，由于远侧连杆460和远段440之间的连接件468，远段440也旋转。远段440相对于中段430绕关节438旋转。如图6b和6d所示，安装件410或其一部分可沿轴线1延伸。近段420可沿轴线2延伸。轴线1、2可以在它们之间形成角度a。角度a可以是近段420相对于安装件410的角度配置。角度a可以从零度(例如，在图6a中)到九十度或更大(例如，在图6d中)变化。在一些实施例中，角度a可以是负十五、负十、负五、零、五、十、十五、二十、二十五、三十、三十五、四十、四十五、五十、五十五、六十、六十五、七十、七十五、八十、八十五、九十、九十五、一百、一百零五、一百一十或一百十五度，或其他更小的、更大的或在这些角度之间的角度。角度a的各种值可以应用于图6a-6d中的任何一个所示的假肢手指400的任何关节连接配置和其他配置。角度a可以随着手指400的旋转，例如随着中段430和远段440的旋转而改变。如图所示，从图6b的相对打开的配置到图6d的相对闭合配置，角度a可以增加，反之亦然。角度a可以取决于中段和远段430、440的旋转量，反之亦然。在一些实施例中，角度a可以不随着手指400的旋转，例如随着中段430和远段440的旋转而改变。例如，从图6b的相对打开的配置到图6d的相对闭合配置，角度a可能不会改变，反之亦然。在一些实施例中，从图6b的相对打开的配置到图6d的相对闭合的配置，角度a可以少量地改变，反之亦然，例如5度或更少，10度或更少，15度或更少，或20度或更少。因此，如本文例如图7a-7d进一步描述的，角度a因此可能不取决于中段430和远段440的旋转量，或反之亦然。手指400可以如所描述的那样旋转以具有6d所示的闭合配置。近段420沿其延伸的轴线2可以与轴线1成大约九十度。中段420可以旋转到与轴线1大致平行。在一些实施例中，在闭合配置中，中段420可以不平行于轴线1。还如图所示，远段440顺时针旋转以邻近近段420。段420、430、440因而可以旋转以提供给手指400较小的闭合抓握。图7a-7d是假肢手指400以增加的自由度执行旋转的顺序视图。手指400以各种旋转配置示出，其中由于连杆450、460的相互作用，中段430和远段440独立于近段420的旋转而旋转。除非另有说明，手指400可以与图6a-6d所描述的类似地旋转。在一些实施例中，手指400可以旋转以抓住或覆盖具有不规则外表面或轮廓的物体。由于不规则的外表面，图6a-6d所示的手指400的旋转路径可能无法充分覆盖或抓住物体。因此，近段420和/或中段430可以被阻止顺时针旋转超过一定的角度量。在这种情况下，中段430和/或远段440可以继续旋转以提供期望的功能。图7a-7d示出了手指400旋转的示例性实施例，其中近段420不顺时针旋转或不完全顺时针旋转，而中段和远段430、440顺时针旋转。随着手指400从图7a旋转至图7d，近段420可能被阻止旋转。这可能是由于抵抗闭合方向的外部物体施加在近段420上的力，例如与手指400正在抓握的物体的一部分相接触。由于连杆450展开，中段430和远段440可以继续旋转。如图所示的连杆450可以随着手指
400的旋转而伸长。随着手指400分别顺时针或逆时针旋转，外壳459可远离或靠近固定部分451向远侧延伸。如图7d所示，轴线1和2之间的角度a可以不因此而改变，或者如本文例如图6a-6d所示的，可以少量地改变。连杆450可具有例如图7a中的手指伸直时的第一轴向长度；图7b中的手指400已部分旋转时的第二轴向长度；图7c中的手指400旋转得更远但没有完全旋转时的第三轴向长度；以及图7d中的手指400完全旋转时的第四轴向长度。第一长度可以短于第二、第三和第四长度中的每一个。第二长度可以短于第三和第四长度中的每一个。第三长度可以短于第四长度。中段430和远段440按照图6a-6d所描述的那样旋转。展开的和缩回的连杆450允许中段430和远段440在近段420不旋转或不完全旋转的情况下旋转。在一些实施例中，连杆450可以不旋转。在一些实施例中，连杆450可以部分地旋转。在一些实施例中，当近段420不旋转或不完全旋转时，筋可用于引起中段430和远段440的旋转。筋可以按照图6a-6d所描述的那样附接到蜗轮412以引起旋转。图8a-8c是可与本文所述的各种假肢手指一起使用的致动器501的实施例的各种视图。图8a是处于伸展配置中的致动器501的侧视图。图8b是处于缩回配置中的致动器501的侧视图。图8c是沿图8a中所示的线8c-8c截取的致动器501的剖视图。致动器501可以用在本文公开的任何假肢手指中，例如图1a-3h的假肢手指。除非另有说明，致动器501可以具有与致动器301、404相同或相似的特征和/或功能，反之亦然。如图8a所示，致动器501包括近端513并延伸到远端517。近端513可以附接到手、手掌等。远端517可以附接到假肢手指的近段的近端。有利地，致动器501是紧凑的。致动器501足够小以至少部分地装配在假肢手指内。致动器501的尺寸可以设置为适合典型尺寸的假手的假肢手指的近端。假手可以包括多个致动器501，例如在其每个假肢手指中都有一个致动器501。在一些实施例中，在闭合或缩回配置中，致动器501的总体积不超过11,550mm2(平方毫米)。在一些实施例中，在闭合或缩回配置中，致动器501的最大长度不超过75mm并且最大宽度不超过14mm。在闭合或缩回配置中，致动器501的总体积可不超过11,550mm2、不超过5,000mm2、不超过7,500mm2、不超过10,000mm2、不超过12,500mm2或不超过15,000mm2。在闭合或缩回配置中，致动器501的最大长度可不超过75mm(毫米)、不超过25mm、不超过50mm、不超过100mm或不超过125mm，和/或最大宽度不超过14mm、不超过8mm、不超过10mm、不超过12mm、不超过16mm、不超过18mm或不超过20mm。致动器501的纵横比可不低于1.5、不低于2、不低于2.5、不低于3、不低于3.5、不低于4、不低于4.5、或不低于5，该纵横比被定义为缩回状态下的最大长度与缩回状态下的最大宽度的比值。在打开或伸展配置中，在一些实施例中，致动器501的总体积可不超过14,164mm2。致动器501可以具有92mm的最大长度和/或14mm的最大宽度。在打开或伸展配置中，致动器501的总体积可不超过10,000mm2、不超过12,000mm2、不超过13,000mm2、不超过13,500mm2、不超过14,000mm2、不超过14,500mm2，不超过15,000mm2，或不超过16,000mm2。在打开伸展配置中，致动器501的最大长度可不超过50mm、不超过60mm、不超过70mm、不超过80mm、不超过90mm、不超过95mm、不超过100mm、或不超过110mm。在打开或伸展配置中，致动器501的最大宽度可不超过5mm、不超过8mm、不超过10mm、不超过12mm、不超过14mm、不超过16mm、不超过
18mm、不超过20mm或不超过25mm。致动器501是线性伸缩的线性致动器。致动器501产生或导致线性运动。如图所示，致动器501包括电机505和变速箱512。电机505与变速箱512机械连接。电机505由可以在手内或其他位置的电池供电。致动器501包括从变速箱512和/或电机505轴向地且向远侧延伸的轴507。致动器501可以包括联接到电机505(例如联接到轴507)的丝杠514。丝杠514可以具有与致动器501中的其他部件的螺纹相匹配的外螺纹519。丝杠514可以是或包括蜗杆。致动器501包括支撑件510。诸如电机安装件或其他结构的支撑件510可以承载或以其他方式支撑致动器501和/或电机505。支撑件510可以被配置为将致动器501附接到手。例如，支撑件510可以被配置为在其近端接收销或其他合适的特征以将支撑件510固定到，例如可旋转地附接到安装件(例如，手、手掌上的安装件等)。支撑件510可以包括连接器部分522，例如图8b所示的开口，其在近端513中可以接收销或其他合适的特征。如本文所述的，当致动器501线性地伸展和缩回时，致动器501可以绕由连接器部分522限定的轴线旋转。致动器501包括外壳511。外壳511轴向伸缩。外壳511在其中限定腔515。腔515可以是在外壳511内部或穿过外壳511轴向延伸的圆柱形开口。腔515可以具有最大长度和最大直径。最大长度与最大直径之比可以不小于1.5、不小于2、不小于2.5、不小于3、不小于3.5、不小于4、不小于4.5或不小于5。最大长度与最大直径之比可以为3-6。腔515可以被配置成在其中接收变速箱512、轴507、丝杠514和/或电机505的至少一部分。外壳511可以具有内螺纹516。例如，如图所示，内螺纹516可以沿着外壳511的腔515定位。外壳511的近端可以对腔515开放。外壳511的远端517可以对应于致动器501的远端517。外壳511的远端可以在关节处与假肢手指的近段连接。例如，如图8a所示，外壳511的远端可以包括被配置为接合假肢手指的近侧部分的开口523。如本文所述，当致动器501线性伸缩时，致动器501可以绕由开口523限定的轴线旋转。致动器501可以包括轴向固定部分和轴向可移动部分。固定部分和可移动部分可以分别相对于致动器501的纵向轴线，例如图8c中所示的轴线l固定和可移动。致动器501的轴向可移动部分可滑动地接合固定部分的外表面。轴向可移动部分可包括外壳511。轴向固定部分可包括电机505、变速箱512、支撑件510、丝杠514和轴507。致动器501可以输出线性运动以引起假肢手指的旋转。例如，外壳511可以轴向平移以引起假肢手指的近段的旋转。电机505或致动器501的其他部分可以使用或提供旋转、线性、循环和/或其他类型的运动。电机505可以使丝杠514绕纵向轴线l(如图8c所示)旋转。轴507可以被配置为由电机505旋转并且被配置为绕纵向轴线l沿第一旋转方向以及与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转丝杠514。外壳511的内螺纹516可以被配置为至少部分地与丝杠514的外螺纹519接合，使得丝杠514的旋转导致外壳511相对于丝杠514和/或支撑件510沿纵向轴线l轴向平移，而丝杠514保持轴向固定。例如，丝杠514的外螺纹519可以与外壳511的内螺纹516机械连接。丝杠514沿第一旋转方向的旋转导致外壳511相对于丝杠514和/或者支撑件510向远侧平移，并且丝杠514沿第二旋转方向的旋转导致外壳511相对于丝杠514和/或支撑件510向近侧平移。致动器501可用于具有基座的假肢手指，该基座被配置为附接至手、近段、中段和
远段、可扩展连杆以及轮，轮例如为例如蜗轮或其他可旋转构件。该轮可以被放置成与致动器501机械连接。致动器501可以被配置为使该轮旋转。如本文例如参照图6a-7d所述的，假肢手指可以包括从该轮向远侧延伸的筋、旋转地连接到近段的皮带轮、以及联接到中段的筋附接件。当致动器501用于假肢手指时，外壳511沿致动器501的纵向轴线l相对于丝杠514沿远侧方向的平移可导致假肢手指的近段绕关节旋转，这可能导致中段和远段旋转。如所述的，致动器501导致的该轮沿第一旋转方向的旋转可以向近侧拉动筋并导致假肢手指的远段相对于中段旋转。致动器501可用于各种其他假肢手指。本文提供的示例仅是一些实施例。致动器501的紧凑性允许其用于假手中的每个假肢手指中，例如一个、两个、三个、四个或五个致动器501可以用于对应的假肢手指中的每一个。致动器501可以完全地或部分地容纳在假肢手指内。致动器501可以完全地或部分地容纳在手内部。此外，在一些实施例中，致动器501可以沿如本文所述方向的翻转方向组装。例如，致动器501可以在从近侧方向到远侧的方向上翻转，使得可移动部分和固定部分颠倒。外壳511可以轴向固定，而电机505和其他部件可以轴向移动。外壳511可以附接到假手并且电机505(例如电机安装件510)可以附接到假肢手指，例如近段。因此，本文所述的致动器501的一般原理可用于在本公开范围内的各种环境中。图9a-9d是可以与本文所述的各种假肢手指一起使用的线性致动器601的另一个实施例的各种视图。图9a是处于展开机构配置的致动器601的侧视图。图9b是处于缩回机构配置的致动器601的侧视图。图9c和9d是沿图9中所示的线9c-9c截取的致动器601的剖视图。致动器601可以用在本文公开的任何假肢手指中，例如如图1a-3h所示的假肢手指。除非另有说明，致动器601可具有与致动器301、404、501相同或相似的特征和/或功能，反之亦然。如图9a所示，致动器601包括近端613并延伸到远端617。近端613可以附接到手、手掌等。远端617可以附接到假肢手指的近段的近端。有利地，致动器601是紧凑的。致动器601足够小以至少部分地装配在假肢手指内。致动器601的尺寸可以设置成适合典型尺寸的假手的假肢手指的近端。假手可以包括多个致动器601，例如在其每个假肢手指中都有一个致动器601。在闭合或缩回配置中，致动器601的总体积不超过6,222mm2。在闭合或缩回配置中，致动器601可具有55mm的最大长度和/或12mm的最大宽度。在闭合或缩回配置中，致动器601的总体积可不超过3,000mm2、不超过4,000mm2、不超过5,000mm2、不超过5,500mm2、不超过5,750mm2、不超过6,000mm2、不超过6,500mm2，不超过6,750mm2，或不超过7,000mm2。致动器601的纵横比可不低于1.5、不低于2、不低于2.5、不低于3、不低于3.5、不低于4、不低于4.5，或不低于5，该纵横比定义被为缩回状态下的最大长度与缩回状态下的最大宽度的比值。在打开或伸展配置中，在一些实施例中，致动器601的总体积可以不超过7,918mm2。在打开或伸展配置中，在一些实施例中，致动器601可以具有70mm的最大长度和/或12mm的最大宽度。在打开或伸展配置中，致动器601的总体积可不超过5,000mm2、不超过6,000mm2、不超过7,000mm2、不超过7,500mm2、不超过7,750mm2、不超过8,000mm2、不超过8,250mm2、不超过8,500mm2、不超过8,750mm2、不超过9,000mm2。在打开或伸展配置中，致动器601的最大长度可以不超过50mm、不超过60mm、不超过65mm、不超过70mm、不超过75mm、不超
过80mm、不超过85毫米，或不超过90毫米。在打开或延伸配置中，致动器601的最大宽度可以不超过6mm、不超过8mm、不超过10mm、不超过11mm、不超过12mm、不超过13mm，不超过14mm，不超过16mm，或不超过18mm。致动器601是线性伸缩的线性致动器。致动器601产生或导致线性运动。如图所示，致动器601包括电机605和变速箱612。电机605与变速箱612机械连接。变速箱612可以与电机605直接机械连接。例如，变速箱612被示出为安装在电机605上。变速箱612可以定位成远离电机605。例如，变速箱612可以用在远离电机605的齿轮系内。变速箱612因而可以位于手内部的其他地方，和/或在电机605和变速箱612之间具有辅助变速箱。电机605由可以位于手内部或其他位置的电池供电。致动器601包括轴607，该轴607从变速箱612和/或电机605轴向地向远侧延伸。致动器601可包括联接到电机605(例如，连接到轴607)的丝杠614。丝杠614可以是或包括蜗杆。丝杠614可以具有与致动器601中的其他部件的螺纹相匹配的外螺纹619。致动器601可以包括推力轴承621。图9c示出了沿线9c-9c截取的具有推力轴承621的致动器601，图9d示出了沿相对于图9c所示的截面的平面截取，并且绕轴线l旋转90度的具有推力轴承621的致动器601。推力轴承621可以通过外壳611的通道625的窗口626伸出。推力轴承621可以被配置为轴向接合丝杠614，例如通过接合丝杠614的远端和/或近端。推力轴承621可以连接到，例如螺纹连接到变速箱612的远端。推力轴承621可以是定位在变速箱612的远端附近的外壳。推力轴承621可以具有与致动器601中的其他部件，例如与变速箱612的远端的螺纹相匹配的螺纹。丝杠614可以在其任一侧被推力轴承621轴向封闭。例如，丝杠614可以被推力轴承621轴向约束。推力轴承621可以被配置为接触蜗轮。推力轴承621可以由与蜗轮不同的材料制成，从而在推力轴承621和蜗轮动态接触时提供轴承表面。丝杠614可以在电机轴上自由地轴向浮动。丝杠614可以在径向运动期间通过丝杠孔和电机轴上的相应“d”形轮廓来约束。推力轴承621可以被配置为将轴607的旋转运动转换成线性或轴向力。例如，轴607的旋转可导致推力轴承621(以及联接到推力轴承621的丝杠614)相对于外壳611轴向移动。当致动器601运动时，由线性致动产生的丝杠614上的轴向力可以转移到推力轴承621中。如图所示，推力轴承621在其近端具有内螺纹，该近端安装到变速箱612的远端。推力轴承轴承621沿轴向方向支撑丝杠614。当致动器601致动时力传递的作用线可以如下：从变速箱轴607的旋转开始；从轴607到丝杠614；随着丝杠614沿外壳611的内螺纹616爬升或以其他方式移动，从丝杠614的外螺纹到外壳611的内螺纹616；从丝杠614到推力轴承621的轴向力，该轴向力可以沿该推力轴承621的近侧或远侧方向，这取决于外壳611的移动方向；以及从推力轴承621到与变速箱612远端的螺纹连接。致动器601包括支撑件610。诸如电机安装件或其他结构的支撑件610可以承载或以其他方式支撑致动器601和/或电机605。支撑件610可以被配置为将致动器601附接到手。例如，支撑件610可包括与手相匹配的连接器部分622，例如开口或凸起(例如柱)。例如，支撑件610可以被配置为在其近端接收销或其他合适的特征，以将支撑件610固定到，例如可旋转地附接到安装件(例如，手、手掌上的安装件等)。如图9c所示，支撑件610可以包括在近端613上的连接器部分622，该连接器部分可以容纳在手、手掌等上的安装件的一部分，例如凹槽或其他开口中，以将支撑件610固定到，例如可旋转地附接到该安装件。如本文所述，当
致动器601线性伸缩时，致动器601可以绕由连接器部分622限定的轴线旋转。致动器601包括外壳611。外壳611轴向伸缩。外壳611在其中限定腔615。腔615可以是在外壳611内部或穿过外壳611轴向延伸的圆柱形开口。腔615可以具有最大长度和最大直径。最大长度与最大直径之比可以不小于1.5、不小于2、不小于2.5、不小于3、不小于3.5、不小于4、不小于4.5或不小于5。最大长度与最大直径之比可以为3-6。腔615可以被配置为在其中接收变速箱612、轴607、丝杠614和/或电机605的至少一部分。外壳611可以具有内螺纹616。例如，如图所示，内螺纹616可以沿着外壳611的腔615定位。外壳611的近端可以对腔615开放。外壳611的远端可以对应于致动器601的远端617。外壳611的远端可在关节处与假肢手指的近段连接。例如，如图9a所示，外壳611的远端可以包括被配置为接合假肢手指的近侧部分的开口623。如本文所述，当致动器601线性伸缩时，致动器601可以绕由开口623限定的轴线旋转。外壳611可以包括沿着外壳611的外表面的通道625。通道625可以沿着外壳611的长度的一部分延伸。通道625的形状可以是矩形、椭圆形或任何其他合适的形状。通道625可以被配置为可滑动地接合推力轴承621和/或丝杠614的一部分。通道625可以提供对外壳611内的部件，例如推力轴承621和/或丝杠614的可视性(例如，对应于部件的窗口)。致动器601可以包括轴向固定部分和轴向可移动部分。固定部分和可移动部分可以分别相对于致动器601的纵向轴线，例如图9c中所示的轴线l固定和可移动。致动器601的轴向可移动部分可滑动地接合固定部分的外表面。轴向可移动部分可包括外壳611。轴向固定部分可包括电机605、变速箱612、支撑件610、丝杠614和轴607。致动器601可以输出线性运动以引起假肢手指的旋转。例如，外壳611可以轴向平移以引起假肢手指的近段的旋转。电机605或致动器601的其他部分可以使用或提供旋转、线性、循环和/或其他类型的运动。电机605可以使丝杠614绕纵向轴线l(如图9c所示)旋转。轴607可以被配置为由电机605旋转并且被配置为绕纵向轴线l沿第一旋转方向以及与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转丝杠614。外壳611的内螺纹616可以被配置为至少部分地与丝杠614的外螺纹619接合，使得丝杠614的旋转导致外壳611相对于丝杠614和/或支撑件610沿纵向轴线l轴向平移，而丝杠614保持轴向固定。例如，丝杠614的外螺纹619可以与外壳611的内螺纹616机械连接。丝杠614沿第一旋转方向的旋转导致外壳611相对于丝杠614和/或者支撑件610向远侧平移，并且丝杠614沿第二旋转方向的旋转导致外壳611相对于丝杠614和/或支撑件610向近侧平移。致动器601可用于具有基座的假肢手指，该基座被配置为附接至手、近段、中段和远段、可扩展连杆以及轮，轮例如为蜗轮或其他可旋转构件。轮可以被放置成与致动器601机械连接。致动器601可以被配置为使该轮旋转。如本文例如参照图6a-7d所述的，假肢手指可以包括从该轮向远侧延伸的筋、旋转地连接到近段的皮带轮、以及联接到中段的筋附接件。当致动器601用于假肢手指时，外壳611沿致动器601的纵向轴线l相对于丝杠614沿远侧方向的平移可导致假肢手指的近段绕关节旋转，这可能导致中段和远段旋转。如所述的，致动器601导致的该轮沿第一旋转方向的旋转可以向近侧拉动筋并导致假肢手指的远段相对于中段旋转。致动器601可用于各种其他假肢手指。本文提供的示例仅是一些实施例。致动器
601的紧凑性允许其用于假手中的每个假肢手指中，例如一个、两个、三个、四个或五个致动器601可以用于对应的假肢手指中的每一个。致动器501可以完全地或部分地容纳在假肢手指内。致动器601可以完全地或部分地容纳在手内。此外，在一些实施例中，致动器601可以沿如本文所述方向的翻转方向组装。例如，致动器601可以在从近侧方向到远侧的方向上翻转，使得可移动部分和固定部分颠倒。外壳611可以轴向固定，而电机605和其他部件可以轴向移动。外壳611可以附接到假手并且电机605例如电机安装件610可以附接到假肢手指，例如近段。因此，本文所述的致动器601的一般原理可用于在本公开范围内的各种环境中。图10a-10c是假肢手指300a的实施例的各种视图。手指300a可以与系统100或手200一起使用。除非另有说明，手指300a可以具有与手指300相同或相似的特征和/或功能，反之亦然。图10a是手指300a的透视图，图10b是手指300a的爆炸图，以及图10c是沿图10所示的线10c-10c截取的手指300a的侧剖视图。如本文例如参照图3a-3h所述的，手指300a包括段320、330、340和连杆360、370。手指300a还包括致动器310a。致动器310a包括电机305a和轴307a，它们可以分别具有与电机305和轴307相同或相似的特征和/或功能。电机305a使轴307a绕电机305a的纵向轴线旋转。致动器301a包括支撑件310。电机305a由支撑件310支撑。支撑件310纵向延伸并在其中限定腔310a。支撑件310的腔和/或侧壁可以承载电机305a。轴307a延伸穿过由支撑件310的第一凸起310b和第二凸起310c限定的开口，该第一凸起310b和第二凸起310c从其向上延伸以限定它们之间的空间。如本文所述的，其上具有外螺纹的丝杠314在第一凸起310b和第二凸起310c之间附接至轴307a，使得轴307a的旋转将使得丝杠314在由凸起310b、310c限定的空间中旋转。螺母或端盖可在第二凸起310c的远侧附接到轴的远端，以将电机305a与支撑件310轴向固定。支撑件310从具有穿过其中的横向开口302的近端延伸到具有从其向上延伸的凸起310b、310c的远端。腔310a在支撑件310内从该近端延伸到该远端。致动器310a包括齿条380。齿条380可以是蜗杆齿条。齿条380从近端382延伸到远端384。近端382包括具有螺纹386的细长部分。螺纹386可以是如图所示的部分螺纹。螺纹386横向延伸并且沿着齿条380的长度定位。远端384包括开口389，该开口389被配置为在近侧连杆360的近端362处与连接件358连接。齿条380可以是本文所述的外壳311的内螺纹部分的一部分。齿条380可以包括关节388，该关节388可旋转地附接至近段320，并且在轴向移动期间，随着齿条在关节388处推拉，该近端384可以绕该关节旋转。关节388可以是具有延伸穿过其中的销的开口，该销旋转地连接齿条380的螺纹部分的远端和远端384的近端。齿条380通过在关节388处推或拉可以引起近段320绕关节318旋转或枢转。如本文所述的，齿条380可以是外壳311的一部分。齿条380可以是外壳311的下部近侧部分。齿条380可以在支撑件310的腔310a内线性滑动。由于螺纹386与丝杠314的螺纹的接合，齿条380可以轴向平移。随着丝杠314旋转，丝杠的螺纹接合齿条380的螺纹386，以使齿条380轴向移动。齿条380可以响应于丝杠沿第一旋转方向的旋转而向远侧平移，并且齿条380可以响应于丝杠沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向的旋转而向近侧平移。齿条380的轴向移动将导致近侧连杆360的近端362相应地轴向移动。如本文例如图3f-3h所述的，近侧连杆360的轴向平移将导致手指300a根据连杆360的轴向移动方向旋
转闭合或打开。随着齿条380在关节388处推动和拉动，近段320可以绕关节318旋转，以使远端384通过穿过开口389的销在连接件358处推动或拉动。手指300a可以包括在致动器301a和/或手指300a的其他部分上方的外壳或盖。在一些实施例中，致动器301a和/或手指300a的其他特征可以位于假手内，例如手掌区域。在一些实施例中，致动器301可以绕横向轴线略微旋转，以适应手指300a的旋转，例如在支撑件310的开口302处，该支撑件310可以位于手内或手掌内。具有线性可平移齿条380的手指300a可以提高性能并延长手指300a的寿命，例如通过减少接触面积并因此减少丝杠314的螺纹与齿条380之间的摩擦。图11a-11e是具有三个齿轮级的致动器700的实施例的各种视图，其可用于本文所述的任何假肢手指中。如图11a和11c所示，致动器700包括输出轴705、多速比变速箱710和电机760。图11b是图11a的致动器的爆炸图。在该实施例中，致动器700包括第一齿轮级715a、第二齿轮级715b和第三齿轮级715c。三个齿轮级中的每一个都包括三个行星齿轮717和一个太阳齿轮716。在这些齿轮级之间是托架740a、740b。致动器700还包括驱动端盖720、用于行星齿轮717的换挡齿圈725、锁片730、轴承745、用于电机760的安装件755和用于第一齿轮级715a的齿圈750。在该实施例中，换挡环725机构被配置成与两个齿轮级啮合。当第二齿轮级715b和第三齿轮级715c不接合时(图11d)，第二级715b和第三级715c的行星齿轮717和太阳齿轮716与换挡齿圈725一起旋转，使得行星齿轮717的外齿的一部分不沿着齿圈725的内齿行走或相对于齿圈725的内齿移动。当第二齿轮级715b和第三齿轮级715c接合时(图11e)，齿圈725旋转固定，行星齿轮717沿着太阳齿轮716的外齿和齿圈725的内齿行走。除电机760之外的一些或所有部件可由外壳755覆盖。换挡齿圈725可由多种合适的机构致动，例如单独的线性致动器、单独的线性电机、形状记忆合金、双稳态操纵杆(参见例如图13)、其他合适的机构或它们的组合。如本文例如参照图28a-31c进一步描述的，多速比变速箱710可采用在接合之前将第一齿轮级715a、第二齿轮级715b和第三齿轮级715c的相对速度进行同步的方法。该系统被称为同步器。同步器可显著减少换挡期间的磨损和噪音，同时即使在换挡时也能保持一定百分比的输出扭矩。有几种实现齿轮元件的同步的方法。使齿轮元件同步的一种方法是使装载有弹簧的摩擦元件在齿轮啮合之前接触并传递扭矩。另一种方法是使在机械啮合之前接合的机械几何形状(例如凸/凹锥形元件)发生摩擦接触。第三种方法是利用剪切增稠流体，该流体响应于剪切的增加而增稠，当不同步的旋转元件靠近时可能发生这种情况。或者，也可以通过加热或施加磁场/电场来增稠。如在图11b中描绘的，变速箱700的实施例可以采用本文所述的同步器特征。图11d-11e分别描绘了处于两种不同模式的致动器700：高速挡和低速挡。图11d示出处于第一齿轮级715a接合的高速挡的致动器700。当致动器700处于高速挡时，接合最少数量的齿轮级。换挡环725接合第二齿轮级715b和第三齿轮级715c并且与第二齿轮级715b和第三齿轮级715c一起旋转。换挡环725与输出托架机械连接，该输出托架是输出轴705的近侧部分。换挡环725与作为输出轴705的近端部分的输出托架机械连通。在这种状态下，换挡环725自由旋转。电机760的输出通过第一齿轮级715a进入第二齿轮级715b。第二齿轮级715b的输出使第三齿轮级715c旋转，并因此直接使输出轴705旋转。这种高速挡状态允许假肢手指以低扭矩快速移动，使得手指更快速地移动并施加更低的抓握力。
图11e示出了处于与第一齿轮级715a、第二齿轮级715b和第三齿轮级715c接合的低速挡的致动器700挡。当致动器700处于低速挡时，可以接合最大数量的齿轮级挡。第一齿轮级715a、第二齿轮级715b和第三齿轮级715c可以旋转。换挡环725不与输出行星架机械连接。相反，换挡环725的近侧齿墙部可以与齿圈750的远端凹槽机械连接。在这种状态下，换挡环725通过与齿圈750的相互作用被旋转固定，因此不旋转。电机760的输出使第一齿轮级715a、第二齿轮级715b和第三齿轮级715c旋转，其使输出轴705旋转。这种低速挡状态允许致动器700以较慢的速度输出更多扭矩，使得手指较慢地移动但能施加更大的力。图12描绘了具有三个齿轮级的致动器701的实施例的局部剖视图，其可用于本文所述的任何假肢手指中。在该实施例中，致动器701包括换挡环765，其被配置成与一个齿轮级接合。当致动器701处于高速挡时，第一齿轮级715a和第二齿轮级715b接合。换挡环765与第三齿轮级715c接合并与第三齿轮级715c一起旋转。换挡环765与输出托架机械连接。在这种状态下，换挡环765与第三齿轮级715c一起自由旋转。电机760的输出通过第一齿轮级715a和第二齿轮级715b。第一齿轮级715a和第二齿轮级715b的输出使第三齿轮级715c旋转。第三齿轮级715c随后直接旋转输出轴705。当致动器701处于低速挡时，致动器701的作用类似于在前一段中描述的三个齿轮级715a、715b、715c全部接合的致动器700。图13示出了致动器700的实施例的局部剖视图，该致动器700可操作地连接到力反馈机构，该力反馈机构包括装载有弹簧的蜗杆785、蜗轮789和双稳态弹簧操纵杆775。随着蜗轮789上的扭矩增加，蜗杆785在蜗轮789上横向移动。双稳态操纵杆775直到其达到某个阈值才储存能量。当扭矩达到该阈值时，蜗杆785的位移驱动双稳态杆775切换位置，从而改变速比。操纵杆775可以通过结构件780连接到蜗杆785，该结构构件被配置成传递力以引起移动。在一些实施例中，可以使用单独的线性致动器或其他机构来换挡，例如线性电机或形状记忆合金。图14显示了致动器700和蜗杆785上的止动器787的侧视图。为了使传递至变速箱710输出的扭矩传递中断最小化，变速比尽可能快地发生。切换可以是完全机械的或完全电子的，或者可以是部分机械的和部分电子的。在一些实施例中，变速比完全机械地发生，其中扭矩的增加由机械系统感测并且用于换挡的能量来自变速箱710的机械动作。例如，可以使用弹簧和止动器生成双稳态开关。弹簧和止动器可以有效地储存来自外力的势能，并且一旦超过力阈值，就会立即释放储存的能量以切换速比。图14示出了一种换挡方法，凭借此方法手指上的力的增加驱动蜗杆785上的扭矩的增加。随着扭矩增加，蜗杆785爬升到更高的蜗轮789。包括弹簧790和止动器787的双稳态操纵杆775弯曲并储存能量，直到克服止动器787阈值。当克服止动器787阈值时，蜗杆785的位移驱动双稳态操纵杆775在位置之间扣住，从而改变速比。在致动器800的另一个实施例中，如图15所示，变速比可由电子器件支持。图15示出了在蜗轮789上具有扭矩传感器895的致动器800的侧视图。扭矩传感器789可以通过测量电机扭矩、蜗杆位移、输出扭矩或手指上的力来感测正在发生的速比变化或即将发生的速比变化。扭矩传感器789被配置为与电机或控制换挡的处理器通信。扭矩传感器789可以连续地或在扭矩超过某个阈值时向电机或处理器发送测量数据。传感器789可用于不具有蜗轮和蜗杆的实施例中。图16a-21c描绘了单级或多级变速箱的不同实施例的示意图。本文所述的各种变
速箱可以被修改以结合图16a-21c中所示的任何功能。图16a是可切换的一级变速箱900a的示意图，该变速箱900a可在零齿轮级接合和一级齿轮级接合之间切换。可切换的一级变速箱900a包括齿轮级901a、单级开关905、齿圈接合件910和行星齿轮接合件915。如图16b所示，当变速箱处于高速挡时，齿轮级901a未接合，齿圈自由旋转。因此，来自电机的输出920通过齿轮级901a并直接旋转输出轴。如图16c所示，当变速箱处于低速挡时，齿轮级901a接合并且齿圈被阻止旋转。因此，电机的输出921使齿轮级901a旋转，其使致动器的输出轴以相对较高的扭矩和较慢的速度旋转。图17a是可切换的两级变速箱900b的示意图，该变速箱900b可在一个齿轮级接合和两个齿轮级接合之间切换。可切换两级变速箱900b包括第一齿轮级901b、第二齿轮级902b、单级开关905、齿圈接合件910和行星齿轮接合件915。如图17b所示，当变速箱处于高速挡时，第一齿轮级901b和齿圈接合，但第二齿轮级902b未接合。因此，来自电机的输出921使第一齿轮级901a旋转，其直接旋转输出轴。当变速箱处于低速挡时，第一齿轮级901b和第二齿轮级902b都接合并且齿圈脱离。电机的输出922使第一齿轮级901b和第二齿轮级902b旋转。第一齿轮级901b和第二齿轮级902b随后使致动器的输出轴以相对较高的扭矩和较慢的速度旋转。图18a是可切换的三级变速箱900c的示意图，该变速箱900c可在一个齿轮级接合和三个齿轮级接合之间切换。可切换三级变速箱900c包括第一齿轮级901c、第二齿轮级902c、第三齿轮级903c、两级开关905、齿圈接合件910和行星齿轮接合件915。如图18b所示，当变速箱处于具有相对较高的转速和较低的扭矩的高速挡时，第一齿轮级901c接合，但第二齿轮级902c和第三齿轮级903c不接合。来自电机的输出921使第一齿轮级901c旋转，其直接旋转输出轴。当变速箱处于具有相对低的转速和高扭矩的低速挡时，第一齿轮级901c、第二齿轮级902c和第三齿轮级挡903c接合。电机的输出923使第一齿轮级901c、第二齿轮级902c和第三齿轮级903c旋转，随后使致动器的输出轴旋转。如图16a-18c所示，可以只有两个可选择的结果：高速挡和低速挡。在其他实施例中，如图19a所示，可以有高速挡、两个中速挡和低速挡。图19a示出了可切换的两级变速箱900d，其包括第一齿轮级901d、第二齿轮级902d、第一一级开关905a、第二一级开关905b、第一齿圈接合件910a、第二齿圈接合件910b，第一行星齿轮接合件915a和第二行星齿轮接合件915b。变速箱900d可在零、第一、第二、或第一和第二齿轮级接合之间切换。如图19b所示，当变速箱处于最高挡时，第一齿圈910a和第二齿圈910b脱离。来自电机的输出920通过第一齿轮级901d和第二齿轮级902d并且直接旋转输出轴。如图19c所示，当第一一级开关905a被翻转时，第一齿轮级901d接合并且来自电机的输出921a使第一齿轮级901d旋转，这使致动器的输出轴旋转。或者，如图19d所示，当第二一级开关905b被翻转时，第二齿轮级902d接合并且来自电机的输出921b使第二齿轮级902d旋转，这使输出轴旋转。如图19e所示，当变速箱处于最低挡时，第一齿轮级901d和第二齿轮级902d接合。因此，电机的输出922使第一齿轮级901d和第二齿轮级902d旋转，这使致动器的输出轴以最高扭矩和最慢速度旋转。图20a是可切换的三级变速箱900e的另一个实施例的示意图，该三级变速箱900e可在两个齿轮级接合和三个齿轮级接合之间切换。可切换三级变速箱900e包括第一齿轮级901e、第二齿轮级902e、第三齿轮级903e、一级开关905、齿圈接合件910和行星齿轮接合件915。如图20b所示，当变速箱处于高速挡时，第二齿轮级902e和第三齿轮级903e接合。来自
电机的输出922使第二齿轮级902e和第三齿轮级903e旋转，其直接旋转输出轴。当变速箱处于低速挡时，第一齿轮级901e、第二齿轮级902e和第三齿轮级挡903e接合。电机的输出923使第一齿轮级901e、第二齿轮级902e和第三齿轮级903e旋转。第一齿轮级901e、第二齿轮级902e和第三齿轮级903e随后使致动器的输出轴以较高的扭矩和较低的速度旋转。图16a-20c示出了作为行星式变速箱的变速箱的实施例。在其他实施例中，变速箱可以包括其他周转轮组(例如，应变波)、复合行星轮组或非周转轮组(例如，直齿轮组)。这些齿轮组可以直接使用或相互结合使用。图21a示出了可切换的两级变速箱900f，其包括第一齿轮级901f、第二齿轮级902f、一级开关905、齿圈接合件910和行星齿轮接合件915。在该实施例中，第一齿轮级901f包括应变波级，并且包括可切换行星级的第二齿轮级902f可以与应变波级901f接合和脱离。当变速箱处于高速挡时，第一挡齿轮级901f接合。来自电机的输出921使第一齿轮级901f旋转，其直接旋转输出轴。当变速箱处于低速挡时，第一齿轮级901f和第二挡齿轮级902f都接合。来自电机的输出922旋转第一齿轮级901f和第二齿轮级902f，其使致动器的输出轴以相对较高的扭矩和较低的速度旋转。图22是控制系统1000的实施例的示意图。控制系统1000可用于控制本文所述的各种假肢手指。例如，控制系统1000可用于控制在图1-21c和28a-31中示出和描述的任何手指。控制系统1000可用于控制手指的致动器，例如致动器700、致动器701、致动器800、致动器1600，或任何其他致动器或其部件，例如本文所述的电机、换挡机构、变速箱等。控制系统1000可用于防止或减轻变速箱切换机构的磨损特性的影响。从异步变速箱切换解决方案到同步变速箱切换解决方案，控制效果不同。在一些实施例中，当变速箱传递低扭矩时，发生切换。与在传递低扭矩或不传递扭矩时换挡相比，这可以减少磨损的影响。控制系统1000是变速箱切换控制系统的一个示例。控制系统1000包括第一控制器1005，其可以是手部微控制器。控制器1005与电机控制器1010通信并对其进行命令，电机控制器1010与电机1015通信并对其进行控制。电机速度可以是受控的。电机移动的启动或终止可以是受控的。电机1010可以向控制器1010提供与电机1015的电流或电压、位置、移动、不移动、速度、加速度等有关的反馈1017。电机控制器1010可以向第一控制器1005提供反馈。电机1015与第一齿轮组1020和直接驱动1025通信并对其进行控制。第一齿轮组1020可以是本文所述的任何齿轮组，例如第一齿轮级715a、1615a等。直接驱动1025可以例如在没有齿轮组接合的情况下，直接控制输出轴。控制系统1030可以包括传动件1030，其具有齿式离合器和第二齿轮组1034。离合器1032，例如齿式离合器，可以是如本文所述的任何换挡齿轮或其部件，例如换挡齿圈725、换挡环1625等。离合器1032可以关闭/脱离以接合第二齿轮组1034。离合器1032可以打开/接合以绕过第二齿轮组1034的接合。控制系统1000包括与手指动态，例如位置、移动、不移动、速度、加速度、力等相关的第一数据1035。手指的这些和其他特征，例如所示手指的当前抓握力可以作为第一数据1035提供。该数据可以被发送到第二数据1045和/或在第二数据1045中使用，该第二数据1045与由致动器施加和/或施加到致动器的扭矩有关。这样的扭矩可以施加到电机760、1660等或由电机760、1660等施加。可以分析第一数据1035和第二数据1045以调整或持续该
由致动器施加的扭矩。数据1045中检测到的扭矩数据可以传送到传动控制器1050，该控制器可以控制传动件1030并且还向电机控制器1010提供反馈。控制系统1000可以仅包括图22所示和描述的一些部件。控制系统100可以包括附加部件，例如第三齿轮组、其他类型的数据、其他控制器等。图23是示出可以使用控制系统1000执行的一个示例方法的流程图。在一些实施例中，在启动或通过传感器检测到换挡之后，电机的电源被中断几分之一秒，从而允许在接下来的几十毫秒内应用脉冲宽度调制(pwm)占空比加速之前，传递的扭矩会下降。该加速允许离合器在全扭矩重新施加到该挡之前完全接合。例如，如图23所示，方法1100开始于步骤1105，其中例如由控制系统1000中的任何控制器产生挡位比变化信号。在步骤1110中，信号1105被传送到电机控制器以使电机输出关闭。方法1100随后来到步骤1115，在该步骤中以毫秒的量级对电机的致动施加延迟，其中“x”毫秒可以是五、十、二十、三十、五十、一百毫秒或其他延迟时间。在此期间，换挡开始并完成。方法1100随后来到步骤1120，在该步骤中电机再次被致动，例如，加速超过“y”毫秒。电机可以被加速回到在步骤1110中的关闭输出之前的速度，或者加速到更低或更高的速度。可以在步骤1120中将电机加速五十毫秒、一百毫秒、五百毫秒、一秒或其他时间段。图24是数据图1200，其示出了随着双速变速箱从高速挡切换到低速挡再回到高速挡，双速变速箱的输入扭矩1205和产生的输出扭矩1210响应。如所提到的，控制系统100可用于在换挡期间减少输入扭矩，例如用于减少机械部件上的磨损。数据图1200示出了在变速比期间由输入扭矩下降产生的数据的一个实施例。当变速箱处于高速挡且输入扭矩增加时，变速箱在输入扭矩满足一定阈值后切换到低速挡。如图24所示，在变速比过渡期间，输入扭矩1205下降。当变速箱处于低速挡且输入扭矩减小时，变速箱切换回高速挡。在这个转变点，输入扭矩1205再次下降。扭矩的特定值仅是示例，并且可能产生其他值。为了防止变速箱在速比之间进行搜索，变速箱可以包括内置滞后。滞后确保在从一个速比变为另一个速比之间存在能量差异。图25是滞后的图形化展示1300，其显示了两个速比之间的换挡力的差异。如图25所示，需要第一阈值力来克服预设的换挡止动器，以便将挡位从高速换挡到低速挡，即从高速、低扭矩驱动换挡到高扭矩、低速驱动。该力的大小可以是手指驱动组件中产生的扭矩的函数。如图所示，示例力约为26牛顿(n)的力。一旦发生这种换挡，只要力保持在第二阈值以上，在本例中示为23n，变速箱将保持在低速挡。如果变速箱中的力下降到整个第二阈值以下，例如由于手指上的力下降，变速箱将从低速挡回到高速挡。滞后是第一阈值和第二阈值之间的差，在本示例中为3n。滞后消除了变速箱既不处于高速挡也不处于低速挡状态的可能性，如果没有内置滞后可能会出现这种状态，并且因此升挡力与降挡力相同。图26描绘了过程1400，其中变速箱内的换挡齿圈从第一扭矩和第一速度换挡以产生第二扭矩和第二速度。为方便起见，换挡齿圈换挡过程1400被描述为由图11a-11e中描述的变速箱700的实施例执行，但是该换挡齿圈换挡过程1400可以在本文所述的变速箱的其他实施例中执行。在块1405，当变速箱处于高速挡时，手指以第一扭矩和第一速度致动。换挡环725与输出行星架705机械连接以锁定第三齿轮级715c。换挡齿圈725自由旋转，并且电机760的输出通过第一齿轮级715a进入第二齿轮级715b。第二齿轮级715b的输出使锁定的第三齿轮级715c旋转，并且因此直接旋转输出轴705。变速箱700可以保持在高速挡直到输
入扭矩达到某个阈值。在块1410，例如，在换挡环725从输出轴705换挡移开之后，输入扭矩已经达到该阈值。如本文例如图28a-31c进一步详细描述的，换挡齿圈725的摩擦元件可以与第三齿轮级715c的齿圈750的装载有弹簧的摩擦元件接合。随着换挡齿圈725向近侧移动，到齿圈750的摩擦元件的扭矩的传递成比例地增加。换挡齿圈725脱离与输出行星架705的机械连接并且可以保持换挡齿圈725的摩擦元件和输出行星架705的装载有弹簧的摩擦元件之间的摩擦连接。随着换挡齿圈725向近侧移动，扭矩从输出行星架705到换挡齿圈725的传递可以成比例地减少。一旦换挡齿圈725已被充分移位以与第三齿轮级715c的摩擦元件的大部分摩擦接触超过输出行星架705的摩擦元件的摩擦接触，此时，换挡齿圈725和齿圈750的相对速度趋于为零。在元件同步之后，换挡齿圈725进一步移位以与齿圈750机械连接并阻碍换挡齿圈725和齿圈750之间的相对移动。换挡齿圈725的摩擦元件和输出行星架705之间没有接触。换挡齿圈725随后变成第三齿轮级715c的齿圈的一部分。在块1415处，所有三个齿轮级715a、715b、715c都已接合并且手指以第二扭矩和第二速度致动。第二扭矩大于第一扭矩并且第二速度小于第一速度。换挡齿圈换挡过程1400已被描述为响应于增加扭矩的需要而执行。然而，如果需要减小扭矩(即，第二扭矩小于第一扭矩)，则该过程将与所描述的过程相反发生。通常，换挡齿圈725朝着输出轴705向远侧换挡，使得第一齿轮级715a和第二齿轮级715b脱离并且仅第三齿轮级715c接合。在一些实施例中，过程1400可以不使用同步。图27描绘了过程1500，其中变速箱内的换挡齿圈响应于第一扭矩和/或第一速度进行换挡以产生第二扭矩和第二速度。该换挡齿圈换挡过程1500发生在包括反馈传感器的变速箱的实施例中，例如图13-15和28a-31c中描述的机构。在块1505，与图26所示的块1405类似地驱动手指。在块1510，反馈传感器检测到增加扭矩或速度的需要。传感器将此信息传送给电机760或控制换挡的处理器。例如如上文针对块1410所述，在块1515，如果传感器检测到增加扭矩的需要，则换挡齿圈825换挡。如果传感器检测到提高速度的需要，则过程相反。通常，换挡齿圈725向远侧换挡至输出轴805，使得第一齿轮级715a和第二齿轮级715b脱离并且仅第三齿轮级715c接合。本文所述的各种机械的和/或电子的力/扭矩反馈机构可用于过程1500。图28a-b描绘了具有三个齿轮级和同步的致动器1600的另一个实施例的各种视图，该致动器1600可用于本文所述的任何假肢手指。如图28a-b所示，致动器1600包括输出轴1605、多速比变速箱1610和电机1660。多速比同步器式变速箱1610包括离合器环1611、锥形表面1613、第一齿轮级1615a、第二齿轮级1615b、第三齿轮级1615c、固定齿圈1650、摩擦环1621、换挡环1625(也称为“同步器门”)、三组球形止动器1687、用于电机1660的安装件1645和外壳1655。三个齿轮级中的每一个包括围绕一个太阳齿轮1616的三个行星齿轮1617。齿轮级之间是托架1640a、1640b。在该实施例中，换挡环1625被配置为与第二齿轮级1615b和第三齿轮级1615c啮合，并且固定齿圈1650被配置成与第一齿轮级1615a啮合。如前所述的，同步器式变速箱是有利的，因为其允许齿轮组在接合之前同步它们的相对速度。本文公开的同步齿轮设计示范了两种基于摩擦的同步方法，称为摩擦盘和锥形干涉。出于示范的目的，使用锥形干涉同步方法从“高”速比(16：1)变为“低”速比(64：1)，并使用摩擦盘同步方法从64:1改变到16:1。
两种方法都将受益于非牛顿(剪切增稠)润滑，其优势在锥形干涉方法中体现在随着锥形元件的锥度接近接合，两个元件的辊隙之间的剪切速率呈指数增加。这种剪切力的增加允许通过润滑剂传递增加的力，因此以对锥形同步元件的最小磨损发生同步。以下将独立地描述两种同步方法的操作，应当理解，可以在双速同步器式变速箱1610中实施两种方法中的一种或两种方法的组合。锥形干涉机构依赖于凸锥面和凹锥面之间的相互作用。当换档环1625的锥形表面1613b与输出轴1605头部的相应锥形表面1613a接触时，摩擦力提供使输出轴1605同步到与第二齿轮级1615b相同的速度所必需的扭矩，该速度是在齿1611a与输出花键1605a接合之前设置的。在描述锥形干涉同步的操作阶段时，换挡环1625和离合器环1611可以径向固定，从而不存在相对旋转运动。离合器环1611可以沿着变速箱的轴线来回平移并且可以由外力致动。当所描述的挡位未接合时，为了本说明的目的，假定另一个挡位已接合。图29a描绘了输出轴1605、输出轴花键1605a、离合器环1611、止动器1687、换挡环1625和锥形表面1613a、1613b的局部剖视图。锥形干涉同步的操作阶段在图29b-d中以力f1、f2和箭头指示的移动来说明。如图29b-d所示的锥形干涉同步，如图29b所示，从输出轴1605独立于离合器环1611和换挡环1625自由旋转开始。此外，所有三个齿轮级1615a、1615b、1615c(未示出)都接合。在图29c中描绘的锥形干涉同步的第二阶段，力f1施加到离合器环1611，其使离合器环1611沿着变速箱中心轴线平移。力f1可以由如本文所述的致动器或其他机构施加，例如线性电机或形状记忆合金。一个或多个球形止动器1687沿与离合器环1611相同的轴线承载换挡环1625。离合器环1611和换挡环1625的轴向移动使得第三齿轮级1615c脱离。换挡环1625的凹锥1613b与输出轴1605的凸锥1613a摩擦接触。从离合器环1611传递的力f1，通过球形止动器1687以足够的力将换挡环1625推入输出轴1605，使两个锥体之间的摩擦抑制相对运动，从而使输出轴1605与换挡环1625和离合器环1611同步。在图29d中描绘的锥形干涉同步的第三阶段，另一个力f2被施加到离合器环1611，从而克服来自球形止动器1687的反作用力。力f2可以由本文所述的致动器或其他机构施加。球形止动器687的释放导致离合器环1611独立于换挡环1625进一步轴向平移。由于增加的轴向位移，离合器环1611的花键1611a与输出轴1605的花键1605a接合，由此将两个部件旋转地锁定在一起。换挡环1625、离合器环1611和输出轴1605现在作为一个整体旋转，导致只有第一齿轮级和第二齿轮级1615b接合的“高速挡”。然而，如果施加到离合器环1611的力减小，则该过程将与所描述的过程相反。通常，离合器环1611向近侧移动并且球形止动器1687与换挡环1625接合。离合器环1611带着换挡环1625继续向远侧移动使得锥形表面1613a、1613b移动分开，这允许输出轴1650独立于离合器环1611和换挡1625旋转。图30a描绘了离合器环1611、止动器1687、换挡装置1625、摩擦环1621、齿圈花键1650a和固定齿圈1650的局部剖视图。摩擦盘同步的操作阶段在图30b-d中以力f3、f4和箭头指示的移动来说明。摩擦盘机构依赖于换挡环1625和安装在固定齿圈1650上的摩擦环1621的摩擦接触。当换挡环1625与摩擦环1621接触时，在啮合齿圈花键1650a之前，摩擦力提供将换挡环1625和固定齿圈1650的相对速度进行同步所必需的扭矩。在描述摩擦盘同步的操作阶段时，换挡环1625和离合器环1611可以径向固定，从
而不存在相对旋转运动。离合器环1611可以沿着变速箱的轴线来回平移并且可以由外力致动。当所描述的挡位未接合时，为了本说明的目的，假定另一个挡位已接合。如图30b-d所示的摩擦盘同步，如图30b所示，从换挡环1625和离合器环1611被锁定到输出轴1605开始。在该位置，换挡环1625和离合器环1611独立于固定齿圈1650一起自由旋转。第一齿轮级715a和第二齿轮级715b接合。在如图30c所示的摩擦盘同步的第二阶段，力f3被施加到离合器环1611，其使离合器环1611沿着变速箱中心轴线平移。该球形止动器组1687沿与离合器环1611相同的轴线承载换挡环1625。换挡环1625的前沿与安装在固定齿圈1650上的摩擦环1621摩擦接触。从离合器环1611传递的力f3通过球形止动器1687以足够的力将换挡环1625推入摩擦环1621，使得两个表面之间的摩擦抑制相对运动，从而使换挡环1625的旋转速度与带有固定齿圈1650的离合器环161同步。在如图30d所示的摩擦盘同步的第三阶段，可能大于力f3的另一力f4被施加到离合器环1611，从而克服球形止动器1687。球形止动器1687的释放导致离合器环1611独立于换挡环1625进一步轴向平移。由于增加的轴向位移，离合器环1611的花键1611a与固定齿圈1650的花键1650a接合(如图30a所示)，由此将两个部件旋转地锁定在一起。换挡环1625和离合器环1611锁定到固定齿圈1650，从而形成三个齿轮级1615a、1615b、1615c全部接合的“低速挡”。图31a-c描绘了三种不同的止动器配置1705、1715、1725以及产生的对应的力与位移的图1700、1710、1720的对比。止动器配置影响力的量以及在花键接合之前力到摩擦元件的传递。各种设计描绘了带有球形止动器1687的“v”形凹槽的实施例，该凹槽可以是90
°
，或大于或小于90
°
。不同的实施例导致不同的力曲线。止动器1687可以是其他合适的特征，例如销。止动器1687位于每个配置1705、1715、1725中的凹口的实施例中。力曲线对于控制换挡的动态很重要。恒定的力有助于在接合和脱离过程中保持摩擦，但会导致变速箱需要恒定的力才能将其“保持”在挡位。相反，瞬时曲线允许变速箱在没有恒力换挡的情况下保持挡位，但如果施力不正确，同步元件中的摩擦力可能会下降，从而在离合器环花键接合之前允许不同步。本文所述的实施例包括将力传递增加至阈值的动作，在阈值时力降至零。如图31a所示，对于配置1705，止动器1687位于凹口1626a中。凹口1626a可以是凹槽或凹陷。凹口1626a可以相对于止动器1687的截面宽度呈深“v”形倾斜。针对止动器配置1705产生的相应力图1700包括相对陡峭的力-位移斜率，相比于相对较浅的“v”形或诸如图31b的凹口，需要更大且覆盖更短的位移距离的力来克服凹口1626a的阻力，该阻力作用在止动器1687上。图31b-c描绘了两个可替选的止动器轮廓1715、1720。如图31b所示，止动器1687位于凹口1626b中。凹口1626b可以是凹槽或凹陷。凹口1626b可以相对于止动器1687的截面宽度呈浅“v”形倾斜。如图31b所示，止动器配置1715的相应力图1710包括相对较不那么陡峭的力-位移斜率，相比于更深的“v”形或诸如图31a的凹口，施加更平缓、覆盖相对较长的位移的力以克服凹口1626a的阻力，该阻力作用在止动器1687上。如图31c所示，止动器1687位于凹口1626c中。凹口1626c可以是双级的，例如双深度的凹槽或凹陷。相对于止动器1687的截面宽度，凹口1626c可以在其中具有较窄“v”形的
浅凹坑。如图31c所示，止动器配置1725的相应力图1720具有两个阶段。在第一阶段(在力图1720的左侧)，力迅速上升以克服作用在止动器1687上的“v”形的阻力，随后在后来的位移中，力再次上升以克服坑边沿作用在止动器1687上的阻力。图32a-32b是假肢手指1800的另一个实施例的各种视图。假肢手指1800可以与系统100或手200一起使用。手指1800包括安装件1810、近段1820、中段1830和远段1840。安装件1810和段1820、1830、1840可以分别具有与安装件350、410、510、610以及段320、330、340、420、430、440相同或相似的特征和/或功能，因此可以进行关节运动，例如相对于彼此旋转等。手指1800包括机械连接的刚性连杆，包括近侧连杆1860和远侧连杆1870。连杆1860、1870可以具有与连杆360、370相同或相似的特征和/或功能。例如，安装件1810可以绕连接件1858可旋转地附接到近侧连杆1860的近端。近侧连杆1860绕枢轴1866可旋转地附接到手指1800的中段1830。近侧连杆1860可包括转弯部，其中近侧连杆1860的近端沿第一轴线延伸，而近侧连杆的远端沿与第一轴线成一定角度的第二轴线延伸。枢轴1866可位于或靠近近侧连杆1860的转弯部的顶点。近侧连杆1860的远端绕连接件1868可旋转地附接到远侧连杆1870的近端。远侧连杆1870的远端绕枢轴1876可旋转地附接到手指1800的远段1840。手指1800包括致动器1804，除非另有说明，其可以具有与致动器301、404、501、601、700、701、800、1600相同或相似的特征和/或功能。例如，致动器1804可以包括由电池供电的电机1815，该电池可以在手内或其他位置。电机1815可以具有从其例如向远侧延伸并且与离轴轴1809机械连接的输出轴。致动器1804包括蜗轮1812和蜗杆1814，除非另有说明，其可以分别具有与蜗轮412和蜗杆414相同或相似的特征和/或功能。例如，其上具有外螺纹1819的蜗杆1814可以与轴1809机械连接。电机1815的致动使得运动通过小齿轮1813(参见图33b和图33c)传递到轴1809以旋转蜗杆1814。蜗轮1812上可以具有外齿1816。一些实施例中，只有蜗轮1812的外圆周的一部分包括外齿1816(例如，与蜗杆1814相邻的蜗轮1812的外圆周部分)。蜗轮1812的外圆周的其余部分可以是光滑的或者没有齿。这种配置可以有利地允许紧凑的蜗轮1812和蜗杆1814系统。蜗杆1814的螺纹1819(参见图33b和图33c)接触蜗轮1812的齿1816以引起蜗轮1812的旋转运动。蜗轮1812可沿第一旋转方向旋转以引起手指1800沿第一方向的第一旋转(例如闭合手指1800)。蜗轮1812可以沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以允许手指1800沿与第一方向相反的第二方向进行第二旋转(例如打开手指)。图33a-33c是手指1800的致动器1804的各种视图。图33a是致动器1804的局部爆炸图，图33b和33c示出了为清楚起见去除或隐藏了各种特征的致动器1804。手指1800的致动器1804可以包括具有驱动键1892的中心轴1890，驱动键1892被配置为接合手指1800的近段1820的一部分。例如，在一些实施例中，驱动键1892定位在中心轴1890的外表面上并且具有从中心轴1890的外表面向外凸出的延伸长度和宽度。手指1800的近段1820的内表面1822可包括配合特征1824，其形状与中轴1890的驱动键1892的形状相对应，例如凹陷、开口和/或凹槽。近段1820的配合特征1824可以在其中接收中心轴1890的驱动键1892，以将旋转力从中心轴1890传递到近段1820。在一些实施例中，驱动键1892的旋转角与近段1820的旋转角的比值为1:1。
在一些实施例中，中心轴1890包括从中心轴1890的第一外表面沿第一方向向外凸出的第一驱动键1892，以及从中心轴1890的第二外表面沿与第一方向相反的第二方向向外凸出的第二驱动键1892。近段1820可包括具有用于接收第一驱动键1892的第一配合特征1824的第一内表面1822，以及具有用于接收第二驱动1892的第二配合特征1824的第二内表面1822。在一些实施例中，中心轴1890可包括一个或多个驱动凸片1894。每个驱动凸片1894可具有从中心轴1890的内表面轴向凸出并延伸的弓形长度和宽度。在一些实施例中，中心轴1890包括第一驱动凸片1894以及与第一驱动凸片1894径向相对定位的第二驱动凸片1894。在一些实施例中，蜗轮1812可包括一个或多个对应的驱动凸片1818。例如，蜗轮1812可包括第一驱动凸片1818以及与第一驱动凸片1818径向相对定位的第二驱动凸片1818。蜗轮1812的驱动凸片1818可以从蜗轮1812的内表面朝着蜗轮1812的中心轴线径向向内延伸。蜗轮1812的驱动凸片1818可以定位在中心轴1890的第一和第二驱动凸片1894之间。在一些实施例中，中心轴1890的一个或多个驱动凸片1894接合蜗轮1812的一个或多个驱动凸片1818(例如，接触、邻接、连接等)以将蜗轮1812的旋转力传递到中心轴1890。手指1800的驱动机构可以包括弹簧1803(例如，扭转弹簧)。弹簧1803可以联接到(例如，周向地围绕)轴向延伸构件1802，该轴向延伸构件1802沿蜗轮1812和/或中心轴1890的中心轴线轴向延伸。弹簧1803可以被配置为沿角度方向旋转地偏置蜗轮1812以保持中心轴1890和蜗轮1812的相对位置。例如，弹簧1803可以包括凸缘1808，该凸缘1808相比于弹簧1803的其余部分进一步径向地向外延伸。凸缘1808可以接合蜗轮1812的其中一个驱动凸片1818。例如，在一些实施例中，蜗轮1812和中心轴1890定位成使得中心轴1890的其中一个驱动凸片1894邻接蜗轮1812的其中一个驱动凸片1818的第一表面，并且凸缘1808邻接驱动凸片1818的的第二表面，该第二表面与驱动凸片1818的第一表面相对。这种配置使得蜗轮1812的旋转力能够传递到中心轴1890，同时保持蜗轮1812和中心轴1890的相对位置。如下文所述的，这种配置还允许手指1800独立于手指1800的驱动机构闭合。在一些实施例中，手指1800可以在使用或不使用致动器1804的情况下打开和/或闭合。例如，手指1800可以具有蜗轮驱动的移动模式(例如，由致动器1804驱动)以及手动移动模式(例如，由外力驱动)。当手指1800处于打开位置时，在手指1800上沿闭合方向施加外力可导致手指1800合拢到闭合位置。在一些实施例中，在手动移动模式中，与蜗轮驱动移动模式不同，致动器1804不驱动蜗轮1812。例如，在手动移动模式中，致动器1804和蜗轮1812保持固定。在手动移动模式中，中心轴1890响应于施加到手指1800的外力而旋转，而蜗轮1812保持静止，因为弹簧凸缘1808在其弹簧偏置力被克服时允许转动。中心轴1890的旋转可以使手指1800的段1820、1830、1840旋转到闭合位置。在手动移动模式中，蜗轮1812的凸起1818可以限制中心轴1890的一个或多个驱动凸片1894的旋转范围，并因此限制中心轴1890的旋转范围。由于施加到手指1800的外力，手指1800手动移动到闭合位置，弹簧1803因而可以旋转并存储能量。在一些实施例中，当外力从手指1800移除时，弹簧1803可以使用存储的势能旋转并导致手指1800返回到打开位置。当外力作用在手指1800上时，例如当用户跌倒压在手指1800上或对手指1800施加压力以从椅子上起身等，手指1800的手动移动模式可以有利地用作机械保护系统。手指
1800的手动闭合可以允许外部负载由驱动机构以外的手指1800的部件(例如，变速箱)支撑。这可以防止可能对手指1800的驱动机构造成的损坏。图34示出了编码器1805、1806在手指1800内的位置。在一些实施例中，手指1800包括安装到变速箱的多个编码器1805、1806。例如，在一些实施例中，手指1800包括用于蜗轮驱动移动模式的第一类型编码器以及用于手动移动模式的第二类型编码器。如图所示，手指1800可以包括电位式带编码器1806和磁力式编码器1805。电位式带编码器1806可以联接到蜗轮1812。磁力式编码器1805可以定位在电位式带编码器1806和小齿轮1813之间。电位式带编码器1806可以通过测量电机驱动器的绝对位置来测量手指1800的位置。磁力式编码器1805可以是绝对式霍尔效应磁编码器。磁力式编码器1805可以通过测量位于构件1802内的径向磁化轴向磁体的旋转度数来测量手指1800的位置，该构件1802在中心轴1890的中心处轴向延伸。图35是手指1800的一部分的剖视图，示出了手指1800内的防水密封件1807。在一些实施例中，手指1800可以是防水的(例如，ip68级)。手指1800可包括密封件1807，例如o形环密封件、唇形密封件和/或其他动态密封件，以密封中心轴1890内的部件以防进水。例如，密封件1807可以定位在中心轴1890和安装件1810之间的间隙中。在一些实施例中，手指1800可包括本文所述的手指和致动器或其特征的各种实施例中的任何一种。手指1800可以包括致动器301、404、501、601、700、701、800或1600或其特征。例如，手指1800可以被修改以包括电机305、405、505、605、760或1660来代替该电机1815。使用本文描述的任何假体特征对手指1800的其他合适的替换或修改可以在各种实施例中实现。图36a-36b是假肢手指1900的另一个实施例的各种视图。假肢手指1900可以与系统100或手200一起使用。假肢手指1900包括安装件1910、近段1920、中段1930和远段1940。安装件1910和段1920、1930、1940可以分别具有与安装件350、410、510、610、1810和段320、330、340、420、430、440、1820、1830、1840相同或相似的特征和/或功能，因此可以进行关节运动，例如相对于彼此旋转等。手指1900包括机械连接的连杆，包括近侧连杆1960和远侧连杆1970。在一些实施例中，连杆1960、1970可以是单个连续的连杆。连杆1960、1970可以具有与连杆360、370、1860、1870相同或相似的特征和/或功能。例如，安装件1910可以绕连接件1958，例如销，可旋转地附接到近侧连杆1960的近端。连接件1958可以包括旋转关节，使得连杆1960可以相对于安装件1910绕连接件1958旋转。近侧连杆1960绕枢轴1966可旋转地附接至手指1900的中段1930。近侧连杆1960可包括转弯部，其中近侧连杆1960的近端沿第一轴线延伸，而近侧连杆1960的远端沿与第一轴线呈一定角度的第二轴线延伸。枢轴1966可位于或靠近近侧连杆1960的转弯部的顶点。近侧连杆1960的远端绕连接件1968附接到远侧连杆1970的近端。连接件1968可包括轴承和销，其中销被配置为用作受约束销(例如，销被焊接就位)。远侧连杆1970的远端绕枢轴1976可旋转地附接至手指1900的远段1940。远侧连杆1970可在施加到手指1900的旋转负载超过阈值负载的情况下弯曲。如进一步描述的，连杆中的弯曲部可以具有弹性以吸收这种负载。手指1900包括致动器1904，除非另有说明，其可以具有与致动器301、404、501、601、700、701、800、1600、1804相同或相似的特征和/或功能。例如，致动器1904可以包括由
电池供电的电机1915，该电池可以在手内或其他位置。致动器1904包括蜗轮1912和蜗杆1914，除非另有说明，其可以分别具有与蜗轮412、1812和蜗杆414、1814相同或相似的特征和/或功能。例如，其上具有外螺纹1919的蜗杆1914可以与轴1909机械连接。电机1915的致动使得运动通过一个或多个传动齿轮1992a、1992b、1992c(参见图41b)和/或一个或多个其他齿轮(例如，在行星变速箱1903中)传递到轴1909以旋转蜗杆1914。蜗轮1912上可以具有外齿1916。一些实施例中，只有蜗轮1912的外圆周的一部分包括外齿1916(例如，与蜗杆1914相邻的蜗轮1912的外圆周部分)。蜗轮1912的外圆周的其余部分可以是光滑的或者没有齿。这种配置可以有利地允许紧凑的蜗轮1912和蜗杆1914系统。蜗杆1914的螺纹1919(参见图37a、37c、41a、41b)接触蜗轮1912的齿1916以引起蜗轮1912的旋转运动。蜗轮1912可沿第一旋转方向旋转以引起手指1900沿第一方向上的第一旋转(例如闭合手指1800)。蜗轮1912可以沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以允许手指1900在沿与第一方向相反的第二方向上进行第二旋转(例如打开手指)。图37a-37b示出了近侧连杆1960和远侧连杆1970的形状，以及近侧连杆1960和远侧连杆1970之间的关系。远侧连杆1970可以是弧形的和/或弯曲的(参见图37a-37b)。这可以有利地降低在假肢手指1900旋转期间远侧连杆1970和/或近侧连杆1960的可视性。例如，如图38a-38c所示，当段1920、1930、1940旋转时，远侧连杆1970和/或近侧连杆1960可以隐藏在段1920、1930、1940的内部容积内(例如，连杆1960、1970在弯曲期间可以不从手指1900伸出)。远侧连杆1970可包括额外的起伏以增加手指1900的弹力。远侧连杆1970可以是柔性的和/或被配置成响应于施加到手指1900的阈值旋转力而弯曲。远侧连杆1970的弧形几何形状和/或用于形成远侧连杆1970的材料(例如，钛)的弹性可以在假肢手指1900中产生额外的弹性和/或弹力。例如，在手指1900旋转期间，延伸穿过枢轴1966的销1901靠近(或远离)延伸穿过枢轴1976的销1905(参见图37a和38a-38c)时，远侧连杆1970可以在手指1900中产生额外的弹力。这可以有利地促进手指1900从旋转位置返回和/或为致动器1904的部件(例如，变速箱1903)提供额外的冲击负载保护。例如，当外力作用在手指1900上时(例如，当用户用手闭合手指1900，跌倒压在手指1900上，或对手指1900施加压力以从椅子上站起来等)，弧形的远侧连杆1970可以允许手指1900的手动移动用作机械保护系统。手指1900的手动闭合可以允许外部负载由变速箱1903以外的手指1900的部件支撑。这可以防止可能对手指1900的致动器1904造成的损坏。图37c示出了手指1900的致动器1904，为清楚起见去除了一些部件。致动器1904可以包括弹簧1980(例如，拉伸弹簧)。例如图33c所述的，弹簧1980可以提供与弹簧1803类似的功能，但用细长的弹簧代替扭转弹簧。弹簧1980可以联接到蜗轮1912的内表面。弹簧1980可以绕蜗轮1912的中心轴线周向地延伸(例如，沿着蜗轮1912的内表面的至少一部分)。弹簧1980可以被配置为沿角度方向旋转地偏置蜗轮1912。弹簧1980可以沿打开旋转方向偏置蜗轮1912。弹簧1980可以沿闭合旋转方向偏置蜗轮1912。弹簧1980可以仅在外力沿闭合旋转方向施加到手指1900时移动。这种配置可以允许手指1900独立于手指1900的驱动机构而闭合(例如，手动闭合)，从而允许手指1900利用上述的机械保护系统。在手指1900中使用拉伸弹簧1980可以有利地降低弹簧1980由于手指1900的旋转而疲劳失效的可能性和/或增加手指1900在疲劳失效之前的弯曲次数，从而增加手指1900的机械保护系统的使用寿命。图39a-39b示出了致动器1904、近段1920和安装件1910之间的关系。致动器1904的
一些部分，例如蜗轮1912，可以被配置为联接到近段1920和/或安装件1910。近段1920可包括第一侧1920a(例如，在手指1900的驱动侧1982)和第二侧1920b(例如，在手指1900的支撑侧1984)。如图39a所示，蜗轮1912可被配置为设置在近段1920的第一侧1920a和安装件1910之间。盖1902可联接到近段1920的第一侧1920a(例如，联接到第一侧1920a的外部)。盖1902可以被配置为保护设置在手指1900内的部件。具有轴1990的轴承销1988可以被配置为从近段1920的第二侧1920b向内延伸穿过安装件1910和致动器1904的至少一部分(例如，穿过蜗轮1912的至少一部分)。轴承销1988可以帮助固定手指1900的部件和/或密封在手指1900的支撑侧1984的开口(例如，近段1920的第二侧1920b中的开口)。轴1990可具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一直径，第二部分具有大于第一直径的第二直径。这可以有利地减少当负载施加到手指1900时近段1920的第二侧1920b将与轴承销1988分离的可能性。轴承销1988的外表面可以由钛制成，并且轴1990可以由钢制成。如图39a所示，致动器1904可以包括推力轴承1993，该推力轴承1993被配置为面向安装件1910的内表面。推力轴承1993可以包括多个滚珠轴承。推力轴承1993可以被配置为在主要承受轴向力的同时提供旋转运动。推力轴承1993可以是推力滚珠轴承，其轴承滚珠被支撑在环中。轴承可以是滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、液体、磁性或其他类型的推力轴承。图39b示出了近段1920、致动器1904和安装件1910的配合部分。致动器1904可以被配置为通过安装件1910的配合特征1911联接到安装件1910。例如，配合特征1911可以包括安装件1910中的凹陷，其尺寸和/或形状设计成接收蜗轮1912的至少一部分。近段1920的第一侧1920a可以包括配合特征1922，，例如凸起或凹陷，其对应于致动器1904的配合特征1913，例如对应的凹陷或凸起。近段1920的第一侧1920a的配合特征1922可以包括轴向向内延伸的凸起。配合特征1922可以包括远离该凸起径向延伸并具有孔1926的凸片1924。致动器1904的配合特征1913可以包括凹陷，该凹陷的尺寸和/或形状设计成接收近段1920的配合特征1922的至少一部分。致动器1904的配合特征1913可以包括凸起1917，其被配置成朝向近段1920的凸片1924的孔1926延伸并被接收在该孔中。这种布置可以有利地使蜗轮1912的旋转运动能够传递到近段1920的第一侧1920a(例如，在手指1900的驱动器侧1982)。如图40a-40f所示，手指1900可以具有悬臂驱动布置(例如，单侧驱动布置)，其中致动器1904被配置为通过手指1900的驱动侧1982旋转近段1920。例如，如图40a-40b所示，致动力或力路径1986的作用线可以沿着近段1920的第一横向侧1920a延伸。近段1920的第一侧1920a可以被配置为将致动传递到近段1920的其余部分。这种驱动布置可以有利地提高手指1900在正常使用期间的效率。位于驱动侧1982对面的手指1900的支撑侧1984在正常使用期间可以是非接触式支撑侧，例如，在没有超过阈值横向负载的横向负载被施加到手指1900的情况下。例如，在没有超过阈值横向负载的横向负载被施加到手指1900的情况下，支撑侧1984可以不给手指1900增加摩擦损耗或标称摩擦损耗。在正常使用期间，可能存在间隙，使得轴承销1988的外部可能不接触手指1900的其他部件。如图40e所示，当手指1900处于未加载配置时，例如，在没有超过阈值横向负载的横向负载被施加到手指1900的情况下，在手指1900的支撑侧1984存在与轴承销1988横向相邻的间隙1991。如本文所用的“横向”可以指大体平行于指段的旋转轴线的方向。轴承销1988周围的间隙1991(例如，空隙)可以允许轴承销1988空转和/或自
由旋转。手指1900的支撑侧1984(例如，近段1920的第二侧1920b)可以被配置为响应于施加到手指1900(例如，施加到远段1940、中段1930和/或近段1920)超过阈值横向负载的横向负载，为手指1900提供支撑。在不满足阈值横向负载的正常加载操作期间，由间隙横向隔开的第一轴承表面1973和第二轴承表面1975，在满足阈值横向负载的加载条件下可以相互接触。阈值横向负载可以是四分之一、二分之一、四分之三、一、二、三、四、五或更多磅。例如，如图40f示意性示出的，当手指1900处于加载配置中时(例如，当超过阈值横向负载的横向负载f被施加到手指1900时)，近段1920配置为横向弯曲(例如，偏转)以闭合在轴承销1988和相对表面之间的间隙1991，并增加手指1900的旋转摩擦。近段1920可以被配置为偏转以闭合轴承销1988的第一轴承表面1973以及在近段1900的第二侧1920b的第二轴承表面1975之间的间隙1991(参见图39a中的轴承表面1973、1975)。轴承销1988的第一轴承表面1973可以是轴承销1988的外径向边缘。近段1920的第二侧1920b的第二轴承表面1975可以是第二侧1920b的开口的对应内径向边缘(例如，被配置为接收轴承销1988的开口)。轴承销1988可被配置成在近段1920横向弯曲时，沿该轴承销1988的旋转轴线轴向滑动以接触近段1920的第二侧1920b(例如，第二轴承表面1975)。当近段1920偏转时，手指1900仍然是可旋转的，但是是从由轴承销1988形成的附加轴承表面接收支撑(参见图40f中的力路径1987)。当近段1920偏转时，在手指1900的支撑侧1984的轴承销1988可用作阻塞物以防止手指1900相对于致动器1904进一步移动。单侧驱动布置可以有利地允许手指1900更紧凑(例如，更窄)，和/或可以在手指1900内为其他部件(例如，轴承)提供额外的空间。例如，单侧驱动布置可以减少手指1900的动态密封件的数量(例如，驱动机构可以仅包括一个动态密封件)。图41a-41b示出了变速箱1903，例如行星变速箱以及致动器1904的电机1915的平行布置。致动器1904可以包括电机1915、行星变速箱1903以及设置在传动变速箱1906中的一个或多个传动齿轮1992a、1992b,1992c。电机1915和行星变速箱1903可平行定位并通过一个或多个传动齿轮1992a、1992b、1992c连接(参见图41b)。电机1915和行星变速箱1903可以沿彼此平行的方向纵向延伸，并且在伸直时平行或大致平行于手指的近段(例如参见图38a)。例如，电机1915的输出轴可以通过一系列传动齿轮1992a、1992b、1992c与行星变速箱1903机械连通，该传动齿轮1992a、1992b、1992c垂直于电机1915和行星变速箱1903延伸。齿轮1992a可以具有比传动齿轮1992b更小的直径，该齿轮1992a与电机1915的输出轴联接，齿轮1992b位于电机1915的输出轴和行星变速箱1903的输入轴之间，和/或该齿轮1992b具有比齿轮1992c更小的直径，齿轮1992c联接到行星变速箱1903的输入轴。齿轮1992a、1992b、1992c可以设置在处于电机1915和行星变速箱1903下方(例如，接近其)的传动变速箱1906中，并且可以被传动变速箱1906的外壳1908保护(例如，封闭)。电机1915平行于行星变速箱1903延伸的致动器1904布置可以有利地允许致动器1904更紧凑(例如，更短、具有更小体积等)。在一些实施例中，手指1900可以包括代替一个或多个传动齿轮1992a、1992b、1992c的传动带。手指1900可以包括一个或多个位置编码器(例如，一个传感器、两个传感器、三个传感器、四个传感器等)，例如被配置为测量手指1900的位置的霍尔效应传感器。传感器可以联接到电机1915或集成在电机1915内。例如，传感器可以设置在电机1915的近端。传感器
可以测量电机1915中转子的位置(例如，相对位置和/或绝对位置)。转子位置测量值可用于计算手指1900的位置。图42a-42c示出了指尖组件1994。为清楚起见，图42b中省略了指尖组件1994的某些部分。指尖组件1994可以包括指尖插入件1996，其被配置成被接收在手指1900的远段1940中的对应通道中。指尖插入件1996可以从远段1940更换和/或移除。指尖组件1994可以包括支撑构件1997，其连接到指尖插入件1996或与指尖插入件1996成一体。支撑构件1997可以被配置为从指尖插入件1996向近侧延伸穿过手指1900的远段1940中的开口1942。支撑构件1997可以用作辅助组件以将指尖插入件1996定位在远段1940指尖插入件1996内。如图42c所示的支撑构件1997的一部分在指尖插入件1996已被定位之后可以移除和/或缩短。当指尖插入件1996联接到远段1940时，远段1940的远侧部分可以被配置成当指尖插入件1996被压缩时向远侧伸出超过指尖插入件1996(例如，当用户在拾取物体以对指尖插入件1996施加压力时)。这种配置可以有利地允许用户拾取小物体。指尖插入件1996可以配置为联接到枢轴组件1998。枢轴组件1998可以配置为联接到枢轴1976并绕枢轴1976旋转。枢轴组件1998绕枢轴1976的旋转可以导致指尖插入件1996和/或远段1940旋转。指尖插入件1996的至少一部分可以由弹性材料制成。指尖插入件1996的至少一部分可以是导电的(例如，可以涂有导电材料)。这有利地允许用户使用指尖插入件1996与(例如，电话、平板电脑、智能手表等的)触摸屏界面交互。指尖插入件1996可以与允许用户抓握物体相匹配和/或被配置成允许用户抓握物体。指尖插入件1996可以允许抓握和/或节距精度。指尖插入件1996的远侧表面可以包括图案(例如，以脊或凸起表面的形式)。脊可以被配置成产生摩擦以帮助用户抓握物体。指尖插入件1996内的容积可以允许改装插入件1996(例如，以压力、热量、振动、触摸传感器等)。对本公开中描述的实施方式的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，并且在不背离本公开的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，本公开不旨在限于本文所示的实施方式，而是将被赋予与本文公开的权利要求、原理和新颖特征一致的最宽范围。“示例”一词在本文仅用于表示“作为示例、实例或说明”。本文描述为“示例”的任何实施方式不一定被解释为优选于或优于其他实施方式。本说明书中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可以在上面描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中删除，并且要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变体。类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘操作，但这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按顺序执行，或者所示的所有操作都被执行以获得期望的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中各种系统组件的分离不应理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或打包成多个软件产品。此外，其他实施方式在所附权利要求的范围内。在某些情况下，权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍能达到期望的结果。
本领域技术人员将理解，一般而言，本文使用的术语通常旨在作为“开放性”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域内的技术人员还将理解，如果打算限定所引入权利要求中的特定数量，则这种意图将在权利要求中明确地限定，并且在没有这种限定的情况下不存在这种意图。例如，为有助于理解，以下所附权利要求可能包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求限定。然而，此类短语的使用不应被解释为暗示了由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”引入的权利要求限定将包含此类所引入权利要求限定的任何特定权利要求限制为仅包含一个此类限定的实施例，即使当该同一权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词，例如“一(a)”或“一个(an)”(例如，“一(a)”或“一个(an)”通常应解释为“至少一个”或“一个或多个”)；用于所引入权利要求的限定的定冠词的使用也是如此。此外，即使明确地限定了所引入权利要求的特定数量的限定，本领域技术人员将认识到，这种限定通常应该被解释为至少是所限定的数量(例如，“两个限定”的没有其他修饰语的简单叙述，通常意味着至少两个限定，或两个或更多限定)。此外，在使用类似于“a、b和c等中的至少一个”的惯例的情况下，一般而言，这种结构意在本领域技术人员会理解该惯例的意义(例如，“具有a、b和c中的至少一个的系统”将包括但不限于以下系统：仅有a，仅有b，仅有c，a和b一起，a和c一起，b和c一起，和/或a、b和c一起，等等)。在使用那些类似于“a、b或c等中的至少一个”的惯例的情况下，一般而言，这种结构意在本领域技术人员会理解该惯例(例如，“具有a、b或c中的至少一个的系统”将包括但不限于以下系统：仅有a，仅有b，仅有c，a和b一起，a和c一起，b和c一起，和/或a、b和c一起，等等)。本领域技术人员还将理解，实际上呈现两个或多个可替选术语的任何转折性词和/或短语，无论是在说明书、权利要求或附图中，都应被理解为考虑包括其中一个术语、任一术语或两个术语的可能性。例如，短语“a或b”将被理解为包括“a”或“b”或“a和b”的可能性。