FR2792865A1

FR2792865A1 - Dispositif de telecommande de mouvement notamment d'organes de prehension

Info

Publication number: FR2792865A1
Application number: FR9905318A
Authority: FR
Inventors: Montalembert Charles De
Original assignee: Generale de Participations Cie
Current assignee: Generale de Participations Cie
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-03
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: US6494662B1; FR2792865B1; AU4305500A; WO2000064386A1; EP1091706A1

Abstract

L'invention concerne le domaine des télécommande par transmission mécanique, et plus spécialement la commande à distance par un moyen d'action mono directionnel d'au moins un organe de préhension comportant des éléments articulés et aptes à se refermer en convergeant vers l'objet à appréhender, et aptes à être bloqués dans leur position active au contact dudit objet, permettant dans cette position de préhension un relâchement du moyen de commande, le dispositif comportant a) une poulie primaire (3) raccordée à un câble (4) de commande; b) un ressort (5) rappelant angulairement la poulie primaire vers sa position initiale contre l'action du dit câble; c) une poulie secondaire (9) raccordée à l'extrémité d'un câble de sortie (10) aboutissant aux organes à commander; d) un disque (8) d'entraînement mécanique débrayable, apte, pour une valeur du couple excédant un seuil déterminé, à déplacer la poulie secondaire (9) en position débrayée; e) une bague de blocage (13) de la poulie secondaire dans sa position débrayée, f) des dents trapézoïdales (8b, 9b) en opposition sur les faces en regard du disque (8) et de la poulie secondaire (9) et permettant alternativement l'entraînement par crabotage de la poulie (9) par le disque (8) et à partir d'un couple déterminé le désengagement des dents par effet de came.Application à la commande de la manoeuvre de préhension par une prothèse manuelle à partir d'un câble de traction unique venu notamment d'un harnais dorsal.

Description

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DISPOSITIF DE TELECOMMANDE DE MOUVEMENT NOTAMMMENT

D'ORGANES DE PREHENSION

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de télécommande de mouvement. Plus particulièrement, l'invention intéresse un dispositif de télécommande unique d'organes, notamment d'organes de préhension tels que mâchoires ou doigts articulés et aptes à

converger vers l'objet à appréhender.

L'invention est notamment applicable à la commande d'un organe devant être mis successivement en position active, position dans laquelle l'organe est bloqué, puis dégagé de cette position active bloquée, la commande du cycle étant permise depuis un seul moyen de transmission de mouvement, à action linéaire ou angulaire unidirectionnelle. La même manoeuvre du moyen de transmission permet, lorsque l'organe commandé est inactif, de l'amener vers sa position active bloquée, et lorsque l'organe commandé est en position active bloquée, une nouvelle manoeuvre identique à la précédente le ramène vers sa position inactive

de départ.

L'invention est particulièrement applicable à la commande d'organes de préhension et de déplacement d'objets, formant une main artificielle utilisable pour la manipulation à distance d'objet en milieu agressif ou dangereux; l'invention sera aussi plus particulièrement applicable à la réalisation d'une prothèse manuelle commandée par câble, par exemple depuis un harnais scapulaire ou dorsal et transmettant aux doigts articulés

un effort de traction amenant les doigts vers leur position de préhension.

C'est en rapport avec cette dernière application que l'invention sera ci-

après décrite, bien que celle-ci ne constitue pas le cadre limitatif

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d'application du dispositif ici décrit et revendiqué. Ce dernier peut en effet être adapté à la commande de nombreux systèmes bistables évoluant entre deux positions de repos, la même manoeuvre unidirectionnelle d'un

moyen de transmission unique opérant le passage d'une position à l'autre.

On connaît de nombreux systèmes de prothèses manuelles visant à permettre aux personnes ayant subi une amputation de la main d'accomplir certains gestes ou certaines fonctions élémentaires de la vie courante, tant personnelle que sociale, et notamment et surtout la préhension bi ou pluridigitale d'objets, ceci dans des conditions reproduisant de façon plus ou moins fidèle les fonctions préhensiles de la

main naturelle.

On connaît ainsi par les brevets français No 73 25 719, 83 15 850 et 90 10 455 une prothèse manuelle constituée d'une plaque rigide formant paume supportant des éléments articulés formant les phalanges, ces dernières étant pourvues d'un ressort interne en matériau élastiquement déformable et rappelant le doigt correspondant en position d'extension, un câble terminal raccordé à l'extrémité de chaque doigt étant apte à provoquer le mouvement de fermeture angulaire du doigt; les câbles terminaux sont reliés à un fléau ou palonnier commun répartissant la traction reportée successivement sur chacun des câbles terminaux, cette traction provenant d'un câble unique commandé par l'utilisateur, par exemple depuis un harnais dorsal. Cette structure mécanique est complétée par un surfaçage ou habillage à la fois de parement et fonctionnel, soit une coque dorsale rigide ou semi-rigide et un revêtement

en matériau souple, notamment alvéolaire sur la face palmaire.

L'invention concerne un dispositif de transmission et de contrôle de l'effort de traction opérant depuis le câble unique et entraînant des câbles terminaux de commande individuelle des doigts appartenant à une prothèse manuelle, notamment du type tel prévu par les brevets cités il

est fait expressément référence à ces brevets pour une description plus

complète des organes assurant la fonctionnalité comme l'aspect esthétiquement satisfaisant de la prothèse. Selon les brevets 83 15 850 et 90 19 455, on a prévu un dispositif de verrouillage de la traction aboutissant au fléau d'équilibrage et de répartition sur les câbles terminaux. Les dispositifs prévus selon ces titres ont pour objet de permettre de bloquer les organes de préhension, notamment les doigts une fois refermés sur l'objet saisi; ce blocage permet un confort d'utilisation en ce qu'il autorise un relâchement de l'effort de traction ayant commandé la rétraction des doigts et la préhension de l'objet. L'usager peut ainsi, sans maintenir son effort, conserver en position de tenue manuelle l'objet saisi et apte alors à être déplacé ou modifié dans son positionnement dans l'espace. On comprend en effet qu'il soit particulièrement pénible et difficile pour l'utilisateur d'assurer en même temps le maintien d'une traction assurant la stabilité de la préhension et parallèlement une manipulation ou une manoeuvre de

l'objet maintenu en main.

Les dispositifs de blocage mécanique selon les brevets cités mettent en ceuvre des organes agissant sur le câble de traction, soit directement par pincement ou freinage, soit par l'intermédiaire de moyens associés au câble et soumis à un taquet de verrouillage. On obtient ainsi une immobilisation du câble dans la position des doigts refermés et en butée sur l'objet, malgré l'arrêt de toute traction commandée volontairement par l'utilisateur sur le câble. Ces dispositifs connus malgré leur intérêt et leur efficacité, restent imparfaits. En effet, si leur mise en action vers la position de blocage peut être commandée automatiquement, par exemple

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par un ressort de rappel commandant le déplacement vers sa position active du taquet de verrouillage constitué d'un cliquet associé à une crémaillère ou roue à rochet, le déblocage du système de verrouillage exige une manoeuvre spécifique et une intervention de l'autre main, ce qui handicape et ralentit la conduite d'ensemble de la manipulation en cours. Un premier objet de l'invention est de prévoir un système de verrouillage de la main en position des doigts refermes sur l'objet appréhendé, verrouillage intervenant automatiquement en fin de la phase de fermeture, les doigts étant arrivés en position de butée sur l'objet appréhendé; ce système permet un relâchement de l'effort de traction volontaire, tout en

assurant le maintien de la position de préhension acquise.

Un second objet de l'invention est de permettre un déverrouillage intervenant à la volonté de l'utilisateur, donc au moment opportun, par la seule manoeuvre du câble de traction, et ceci tout en permettant à l'utilisateur de retrouver au moment de la libération des doigts, le contrôle de la position de préhension précédemment figée. Plus spécialement selon cet objet de l'invention, après une période de repos du câble de traction, la préhension maintenue n'étant plus sous la commande volontaire de l'utilisateur, ce dernier pourra par une seule et même manoeuvre revenir à la position de préhension volontairement commandée par le câble de traction en passant par une action autonome de déverrouillage des organes de préhension, au moyen d'une seule

action ultérieure sur le câble unique.

Un autre objet de l'invention est d'introduire dans le fonctionnement de la main artificielle un confort et une commodité de contrôle comme une précision du geste, par un effet de démultiplication du mouvement entre le mouvement de commande et le déplacement des organes télécommandés. Enfin, un objet essentiel de l'invention est de permettre l'utilisation d'un moyen de commande de mouvement unique, par exemple un moyen de traction linéaire, pour amener un organe bistable successivement vers une position active, position stable et bloquée permettant donc le relâchement de l'effort, puis ultérieurement par la même manoeuvre que la précédente, pour dégager l'organe de cette position active et commander le retour progressif et contrôlé de l'organe vers sa position inactive et

stable de départ.

A cet effet, I'invention concerne un dispositif pour la commande à distance par une manoeuvre unique d'au moins un d'organe tel qu'un organe de préhension formé d'éléments articulés et aptes à se refermer en convergeant vers l'objet à appréhender, le dispositif assurant un blocage des dits organes dans leur position active, tout en permettant dans cette position stable un relâchement de manoeuvre de commande, caractérisé en ce qu'il comporte: a) Un organe rotatif tel qu'une poulie primaire raccordée à un moyen de commande tel qu'un câble enroulé et entraîné en rotation par la traction du dit câble; b) un ressort rappelant la poulie vers sa position initiale contre l'action du dit câble; c) une poulie secondaire raccordée à l'extrémité d'un câble de sortie, ce dernier aboutissant par son extrémité opposée aux organes de préhension; d) des moyens débrayables d'entraînement mécanique transmettant le couple de rotation depuis la poulie primaire vers la poulie secondaire;

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e) des moyens de blocage de la poulie secondaire aptes à immobiliser la poulie secondaire pour une valeur prédéterminée du dit couple,

correspondant à la position active.

Selon une forme plus particulière de réalisation, la poulie primaire et la poulie secondaire sont disposées sur un axe commun, et les moyens débrayables d'entraînement sont constitués de deux disques, soit un disque moteur solidaire en rotation de la poulie primaire et un disque entraîné solidaire en rotation de la poulie secondaire, les disques présentant sur chacune de leur face en regard des inégalités de surface, aptes à assurer, lors du contact des deux disques par leurs faces en

regard, I'entraînement du disque entraîné par le disque moteur.

Plus spécialement, dans le cadre de cette forme de réalisation, les faces en regard des disques respectivement moteur et entraîné comportent des dents asymétriques conformant sur un coté de la dent un plan incliné formant came, les dents étant reparties régulièrement sur le pourtour de chaque disque et étant séparées par des logements en creux de profil complémentaire, permettant l'engagement des dents venues d'un disque dans les logements du disque opposé dans la position embrayée des deux disques, la pente des dits plans inclinés étant telle que pour des valeurs du couple de rotation appliqué au disque moteur inférieures à une valeur de seuil déterminée, les deux disques, moteur et entraîné, sont solidaires en rotation, tandis que pour un couple de rotation atteignant cette valeur critique, suite à la résistance opposée par les organes de préhension arrivés en position d'appui sur l'objet, résistance transmise par le câble de sortie et la poulie secondaire, les dents du disque moteur coulissent librement sur les dents, alors immobilisées, du disque entraîné, par leurs plans inclinés en regard, ce qui provoque, par effet de came, la translation axiale du disque secondaire ainsi repoussé par le disque

moteur vers la position débrayée des moyens d'entraînement.

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Notamment, les plans inclinés des dents du disque moteur sont en pente descendante dans le sens de la rotation du disque moteur en action pour la manoeuvre de préhension, tandis que les plans inclinés des dents du disque entraîné sont en pente ascendante dans le sens de cette même rotation, tous ces plans inclinés étant de même angle et se faisant face et étant ainsi en contact d'un disque à l'autre, dans la position embrayée des

moyens d'entraînement.

Selon une autre caractéristique, les dents des disques comportent en leur sommet un méplat, définissant pour chaque dent une face plane parallèle au plan moyen des disques et formant une assise de repos pour le méplat de la dent située en regard, dans la position débrayée des moyens d'entraînement. Avantageusement, le coté de chaque dent opposé au plan incliné est orthogonal par rapport au plan du disque, chaque dent ayant ainsi un

profil trapézoïdal rectangle.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la poulie secondaire et le disque entraîné forment un ensemble mono pièce, le disque entraîné étant formé par une joue de la poulie secondaire, orientée

vers le disque moteur, en lui faisant face.

Egalement, la poulie secondaire est associée à un ressort de rappel, tel qu'un ressort hélicoïdal entourant le dit axe et apte à rappeler la poulie secondaire vers sa position d'appui, par sa joue formant disque entraîné,

sur le disque moteur.

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L'organe de blocage de la poulie secondaire dans la position de préhension des organes de préhension est notamment constitué par une bague faisant face à la joue de la poulie secondaire opposée à la joue de contact avec le disque moteur. Cette bague de blocage d'une part et la joue en regard de la poulie secondaire d'autre part comportent des surfaces pourvues d'inégalités coopérant entre elles d'une face à l'autre pour assurer le blocage en position de la poulie, lorsque celle- ci est amenée en contact de la dite bague par la poussée axiale subie depuis le disque moteur lors de la phase de coulissement des dents du disque moteur remontant et repoussant les plans inclinés du disque entraîné solidaire de la poulie secondaire; à cet effet la bague de blocage est prévue à une distance de la poulie secondaire égale ou inférieure à la hauteur du trapèze formé par chacune des dents du disque moteur, hauteur correspondant à la course axiale de translation de la poulie secondaire, sous la poussée des dents formant cames du disque moteur,

pour venir au contact de la bague de blocage.

Les méplats situés au sommet des dents comportent, au moins sur le disque entraîné, et de préférence à proximité de l'angle droit amorçant le coté orthogonal de la dent, un bossage en saillie formant butée d'arrêt pour la dent en regard venue du disque moteur, cette butée permettant de marquer et sensibiliser pour l'utilisateur le positionnement mutuel des dents en position débrayée de l'entraînement et de blocage de la poulie secondaire, ce bossage étant en outre de profil et de hauteur permettant à la dent venue du disque moteur de le surmonter et de passer outre, pour retomber dans le logement suivant du disque entraîné, lorsque le couple de rotation exercé par le disque moteur a dépassé le dit seuil critique. La transmission mécanique entre la poulie primaire et le disque moteur s'effectue par l'intermédiaire d'un moyeu monté à rotation unidirectionnelle sur l'axe du dispositif par l'intermédiaire d'un ensemble roue à rochet et cliquet du type dit "roue libre", apte à assurer l'entraînement en rotation du disque moteur par la poulie primaire dans le sens de la rotation correspondant à la transmission de l'effort de traction sur le câble de traction, le disque moteur étant désolidarisé de la poulie primaire lors du retour en arrière de cette dernière sous l'action de son ressort de rappel, en assurant le rembobinage du câble primaire sur sa poulie primaire

réceptrice, sans action sur le disque moteur.

La bague de blocage de la poulie secondaire est également montée à rotation unidirectionnelle par un ensemble à rochet et cliquet du type "roue libre", permettant une rotation de la bague avec la poulie secondaire dans le sens de l'enroulement du câble de sortie et s'opposant à toute rotation inverse avec retour en arrière du câble de sortie et des organes de préhension. Ces derniers sont ainsi bloqués dans cette position d'équilibre figée, par appui de la poulie secondaire sur la bague de blocage, jusqu'à ce qu'une nouvelle traction depuis le câble engendre la rotation excédentaire du disque moteur, au-delà de cette position d'équilibre, et provoque le retour des dents du disque moteur dans les prochains logements du disque entraîné. Ce nouvel engagement mutuel des dents sur les deux disques provoquant la translation axiale de la poulie secondaire sous la poussée de son ressort de rappel, ladite poulie retrouvant sa position initiale d'embrayage sur le disque moteur par l'intermédiaire de sa joue formant disque entraîné, et en même temps la poulie secondaire s'échappe alors de son engagement sur la bague de blocage.

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La gorge d'enroulement du câble de traction sur la poulie primaire est prévue avec un rayon supérieur à celui de la gorge d'enroulement du câble de sortie sur la poulie secondaire, autorisant ainsi une démultiplication entre la course du câble de traction et celle du câble de sortie, I'ensemble constituant un moufle permettant une plus grande précision dans la commande de la manoeuvre comme un meilleur

rendement de l'effort dans la manoeuvre de préhension.

On peut encore prévoir que la poulie primaire comporte une partie évidée

sur sa périphérie selon un segment de couronne sensiblement en demi-

cercle, le secteur non évidé portant sur son pourtour, sensiblement en demi-cercle, la gorge d'enroulement du câble de traction, la couronne centrale de la poulie comportant une pluralité de logements régulièrement repartis pour recevoir l'engagement de l'extrémité d'un ressort de rappel travaillant à la torsion, le choix convenable du logement pouvant éventuellement permettre de calibrer la force de rappel exercée sur la

poulie primaire.

Selon la mise en oeuvre préférée ci-dessus, est inséré et renfermé dans un carter pourvu d'ouvertures respectivement pour les câbles de traction et de sortie, et le carter est monté solidaire d'une plaque formant l'ossature d'une main artificielle, le câble de sortie aboutissant, de façon connue en soi, à un fléau unique de répartition de la traction sur les câbles terminaux desservant chacun un doigt, chaque doigt pouvant être amené en position repliée contre l'action d'un ressort, le câble de traction

étant relié en amont à un harnais de manoeuvre porté par l'utilisateur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore

de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif en se

référant aux dessins annexés, dans lesquels: 1i 1 2792865 La figure 1 est une vue éclatée des divers organes entrant dans la

réalisation du mécanisme selon l'invention.

La figure 2 est une vue en coupe du dispositif, selon la ligne 11-11 de la figure 5, dans la position embrayée du disque moteur sur le disque entraîné. La figure 3 représente la même vue que la figure 2 dans la position

débrayée de la dite transmission.

La figure 4 est une vue en coupe du dispositif des figures 2 et 3, selon la

ligne IV-IV des dites figures.

La figure 5 est une vue en élévation frontale du dispositif vu selon la

flèche V de la figure 2.

La figure 6 est une vue en élévation latérale du dispositif contenu dans

son carter.

Les figures 7A, 7B et 7C sont des vues en perspective éclatée montrant les organes composant le dispositif de l'invention respectivement en position initiale la transmission vers le câble de sortie étant embrayée (7A); dans la position intermédiaire, la poulie secondaire étant en cours de translation vers sa position débrayée (7B); et enfin dans la position débrayée de la poulie secondaire, alors en position verrouillée par

engagement sur la bague de blocage (7C).

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La figure 8 est une vue en élévation du dispositif de l'invention positionné sur une plaque réceptrice conformant la structure de base d'une main artificielle. Selon l'ensemble des figures, notamment figure 1 et 2, on voit que le dispositif de transmission de mouvement selon l'invention se compose d'un arbre fixe 1 enfermé dans un carter 2 constitué d'un corps cylindrique borgne obturé à une extrémité par un fond 2a et à l'extrémité opposée par la coupelle circulaire 2b boulonnée sur le corps cylindrique 2. Sur cet arbre 1 est montée une poulie, dite poulie primaire 3, pourvue d'une gorge 3a pour recevoir le câble 4 formant câble de traction et mu par l'utilisateur depuis un harnais scapulaire ou dorsal (non représenté) de façon connue

en soi.

Le carter comporte des lumières ou orifices de sortie respectivement 2c pour l'entrée du câble de traction 4 et 2d pour la sortie du câble de sortie

(figure 6).

Avantageusement, la poulie 3 est largement évidée selon un segment de couronne périphérique comme vu à la figure 1; la partie centrale subsistant 3b est prévue avec des logements 3c repartis sur cette couronne et aptes à recevoir l'extrémité d'appui 5a du ressort hélicoïdal 5 travaillant à la torsion. L'extrémité opposée 5b du dit ressort est immobilisée sur un appui fixe (non représenté) prévu sur la face interne de la coupelle 2b. Ce ressort hélicoïdal constitue ressort de rappel ramenant la poulie primaire 3 et le câble 4 vers la position de repos, le

câble ne subissant alors aucun effort de traction de la part de l'utilisateur.

La partie de l'arbre 1 proche de la coupelle 2b comporte des moyens permettant la libre rotation de la poulie primaire dans le sens de la traction

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et dans le sens de son rappel sous l'action du ressort; ces moyens sont

notamment constitués des butées à aiguilles 6 (figure 2).

La poulie primaire est engagée sur le moyeu 7 lui-même monté à rotation sur le manchon 8a venu du disque moteur 8 tourillonné sur l'arbre 1; le moyeu 7 constitue une interface d'entraînement unidirectionnel entre la poulie 2 et le disque moteur 8 et il comporte à cet effet un ensemble de type connu constitué d'un cliquet rappelé contre une roue à rochet du type "roue libre", tel que dans le sens d'entraînement de la poulie 2 actionnée par le câble de traction (flèche F1, figure 1) la manoeuvre est transmise au disque moteur 8. Tandis que dans le sens inverse, la poulie étant rappelée par le ressort 5, le disque 8 reste dans sa position, n'étant plus

cinétiquement solidaire de la poulie.

Le disque moteur 8 porte sur sa face 8a, opposée à la poulie primaire 2, des reliefs coopérant avec des reliefs venus de la face 9a du disque entraîné, ici conformé par la joue de la poulie secondaire 9, joue disposée en regard du disque moteur 8. Dans la réalisation représentée et décrite, ces reliefs sont constitués de dents respectivement 8b (sur le disque moteur) et 9b (sur la joue 9a de la poulie secondaire 9), voir figures 7A, 7B et 7C. Les dents sont reparties sur le pourtour périphérique de chacune des faces 8a et 9a, les dents étant orientées pointe à pointe d'une face 8a à l'autre 9a. Comme développé à la figure 7C, chaque dent épouse un profil trapézoïdal rectangle dont la grande base est constituée par la ligne de contact de la dent avec son disque support; un coté est en plan incliné 8c, 9c, et le coté opposé 8d, 9d, est orthogonal au plan du disque support, la petite base du trapèze située au sommet de la dent

conforme un méplat 8 e, 9 e.

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Ces dents sont de formes identiques sur le disque moteur 8 et la joue 9a, toutefois les pentes des plans inclinés 8c, 9c, sont inversées entre le disque moteur 8 et la joue 9a de la poulie secondaire, faisant fonction de disque entraîné. La pente du plan incliné 8c est descendante dans le sens de l'entraînement du disque moteur depuis la poulie primaire 3; la pente du plan incliné 9c est ascendante dans cette même direction (flèche F2, fig.1). Comme les dents sont disposées sur leurs disques support, étant espacées d'un intervalle ou pas correspondant à la grande base de chaque dent, et compte tenu de l'inversion des pentes, I'intervalle ou vide 8j, 9j, (fig. 1) entre deux dents d'un disque est complémentaire de la dent située en regard sur le disque opposé et lui faisant face. Ainsi les dents des disques respectivement moteur et entraîné peuvent s'interpénétrer, chaque dent se plaçant dans le logement récepteur que constitue l'intervalle entre deux dents du disque opposé. L'ensemble formant ainsi

un entraînement du type crabotage.

Sur sa circonférence périphérique, la poulie secondaire 9 comporte une gorge 9f réceptrice d'un câble de sortie 10; ce dernier, ainsi que relaté et représenté plus en détail dans les brevets français précédemment cités aboutit à un fléau 11 de répartition de l'effort de traction retransmis aux câbles terminaux 12 commandant chacun la manoeuvre d'un doigt

individuel (fig. 8).

La joue 9g de la poulie secondaire 9, opposée à la joue 9a (Fig. 1) fait face à une bague 13 assurant un blocage intermittent de la poulie 9; aux fins de la manoeuvre de blocage les faces en regard de la bague 13 et de la joue 9a comportent des reliefs ou inégalités de surface, coopérant d'une face à l'autre pour assurer cet effet de blocage lorsque les deux

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faces sont amenées en contact, dans les conditions décrites ci-après.

Dans l'exemple décrit et représenté ces inégalités de surface sont avantageusement constituées de dents 13a et 9h disposées en couronne et tête-à-tête d'une face par rapport à l'autre, les dents étant ainsi aptes à venir en position d'engagement mutuel (Fig. 7A, 7B et 7C). La bague 13 est elle-même solidaire d'un manchon 13 b s'étendant le long de l'arbre 1 en direction opposée à la face de la bague porteuse des dents 13a et ce manchon est bloqué à l'intérieur d'un roulement porteur 14, lui-même monté à l'intérieur des parois du carter 2 et immobilisé par son anneau extérieur; ce roulement 14 comporte un ensemble cliquet portant sur une roue à rochet, du type "roue libre" à rotation unidirectionnelle. La bague 13 est ainsi libre en rotation dans le sens

moteur de la poulie secondaire 9 (flèche F2, figure 1), entraînée elle-

même depuis le disque moteur 8, mais le sens inverse reste interdit à la bague; ainsi la bague de blocage 13 est apte, lorsqu'elle est en position d'engagement par sa face dentée 13a sur la face dentée 9g de la poulie secondaire, à accompagner librement la rotation de la poulie secondaire; tandis que le retour arrière de la bague depuis ce mouvement n'est pas autorisé par le roulement unidirectionnel ou "roue libre" 14; de sorte que la poulie 9 ayant effectué un mouvement angulaire, avec traction transmise au câble de sortie, et étant alors en contact d'engagement avec la bague 13, se trouve bien bloquée dans cette position sans retour en arrière, cette position d'équilibre acquise étant maintenue tant que poulie 9 et bague 13 restent en contact, leur dégagement comme leur

engagement s'opérant ainsi que décrit ci-après.

Un ressort 15 du type hélicoïdal, prenant appui d'un coté sur le fond 2a du carter 2 et de l'autre sur la joue 9g de la poulie secondaire 9, tend à

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repousser élastiquement la poulie secondaire 9, le long de l'arbre 1, vers

la position d'appui de la poulie secondaire 9 sur le disque moteur 8.

Le fonctionnement de l'ensemble ainsi décrit peut être exposé comme suit. Dans la position de repos initial, aucun effort de traction n'étant encore exercé sur le câble de traction 4, les organes décrits sont dans la position représentée aux figures 2 et 7A; la poulie primaire est dans sa position de repos en butée sur son siège, le ressort 5 étant sous tension faible; le disque moteur 8 est en position d'engagement par ses dents trapézoïdales dans les logements constitués par les intervalles entre les dents de la joue en regard appartenant à la poulie secondaire 9. Cette poulie est elle-même, sous l'action du ressort 15, plaquée contre le disque moteur dans la position d'engagement des dents, et maintenue éloignée de sa position de contact et d'engagement avec la bague de blocage 13,

alors inactive.

En début de manoeuvre en vue d'une opération de préhension d'un objet quelconque, l'utilisateur exerce depuis un harnais, de type connu, unetraction sur le câble de traction 4, ce qui entraîne en rotation la poulie primaire 3 contre l'action du ressort 5; ce mouvement est communiqué par le moyeu à roue libre 7 au disque moteur 8, alors en position de crabotage sur la poulie secondaire 9. Cette dernière se trouve ainsi entraînée à son tour en rotation ce qui permet de transmettre la force de traction initiale exercée sur le câble 4 jusqu'au câble de sortie 10. Celui-ci peut ainsi exercer une traction linéaire sur l'ensemble du fléau de répartition d'o la traction se répercute sur les câbles terminaux, provoquant le repli successif des doigts comme exposé dans les brevets

français précités.

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Ce repli des doigts convergents vers l'objet à saisir aboutit à leur position d'appui sur les parois de cet objet, position dans laquelle les doigts étant en butée sur cet objet résistent à la poursuite du mouvement; cette force de réaction est alors transmise par les câbles terminaux et le câble de sortie 4 jusqu'à la poulie secondaire 9, alors empêchée de poursuivre son mouvement et résistant au couple de rotation provenant du disque moteur. L'utilisateur poursuivant son effort de traction sur le câble 4, maintient le couple de rotation sur le disque moteur 8 en appui sur la face 9a de la poulie 9, celle-ci restant cependant en position d'immobilisation. Dans cette opération combinée d'action rotative sur le disque moteur et de réaction correspondante de la joue en regard de la poulie secondaire, les plans inclinés des dents respectivement du disque moteur 8 et de la joue 9a de la poulie secondaire jouent le rôle de came et permettent par coulissement mutuel, pente contre pente, d'une dent sur la dent en regard, une poursuite limitée de la rotation du disque moteur, s'accompagnant d'une poussée axiale exercée par le disque moteur 8 contre la poulie secondaire 9, laquelle est repoussée en direction de la bague de blocage 13, contre l'action du ressort 15, jusqu'à ce que les méplats 8e au sommet des dents du disque moteur viennent reposer sur

les méplats 9e en regard des dents de la joue 9a de la roue secondaire.

Cette manoeuvre de coulissement des dents l'une sur l'autre est représentée aux figures 7A et 7B dans lesquelles, pour la clarté des dessins on a figuré une seule dent 8b venue du disque moteur. La position des dents reposant l'une contre l'autre par leurs méplats respectifs est illustrée à la figure 7C. Pour la clarté des dessins, ces figures 7A, 7B et 7C n'ont représenté qu'une seule dent 8a venue du disque moteur 8. La figure 3 ne représente quant à elle que deux dents du

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disque moteur en opposition sur deux dents du disque entraîné; on notera que les dents vues sur les figures 2 et 3 appartenant à la partie concave ou arrière de la couronne des dents, puisque ces figures sont des vues en coupe, donc dans lesquelles les dents situées du coté du lecteur, au-dessus de la figure, ne sont pas visibles. Dans cette position (méplat contre méplat) des dites dents, la poulie secondaire 9 s'est déplacée axialement d'une distance correspondant à la hauteur des dents trapézoïdales, c'est-à-dire que la poulie secondaire a parcouru exactement la distance qui la séparait de la bague de blocage 13. Les dentures respectivement de la bague de blocage et de la joue en regard 9g de la poulie secondaire sont alors amenées en position d'engagement et la bague, étant montée à rotation unidirectionnelle,

s'oppose à tout retour en arrière de la poulie alors bloquée en position.

La rotation limitée du disque moteur 8 peut se poursuivre sur quelques degrés, toujours sous la commande volontaire de l'utilisateur, les dents coulissants l'une sur l'autre par leurs méplats en contact, jusqu'à ce que la dent du disque moteur vienne porter sur un bossage 9i formant butée disposé sur le méplat 9e de la dent 9h en regard, venue de la joue 9a de la poulie secondaire (fig.7C) à proximité de l'angle droit formé entre le méplat 9e et le coté 9d orthogonal de la dent. Cette butée marque, pour l'utilisateur et par l'accroissement de la résistance rencontrée, I'arrêt de la manoeuvre de traction, correspondant à une position d'équilibre de I'ensemble; la butée facilite donc pour l'utilisateur l'obtention de cette position d'équilibre en absorbant l'inertie des pièces jusqu'alors en

mouvement, comme en sensibilisant la position.

Dans la position d'équilibre ainsi atteinte, la manoeuvre de préhension par les doigts est bloquée et l'objet saisi est maintenu par la main artificielle;

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la bague de blocage empêche en effet une rotation arrière de la poulie secondaire et par conséquent un relâchement sur le câble de sortie et donc sur les câbles terminaux desservant chacun des doigts. La position étant donc bloquée, I'utilisateur peut relâcher son effort de traction et consacrer son attention et sa motricité à la manoeuvre de déplacement ou

d'utilisation de l'objet saisi.

Lors du relâchement de l'effort de traction, le ressort 5 ramène la poulie primaire 2 dans sa position de départ, I'extrémité du câble 5 proche de la poulie se rembobinant sur cette dernière. Cependant, ce retour en arrière de la poulie 2 se fait sans entraînement correspondant du disque moteur resté bloqué par contact, dents contre dents et méplats contre méplats, sur la joue en regard de la poulie secondaire, elle-même repoussée contre le disque moteur par son ressort de rappel 15. Comme précédemment exposé, le moyeu à roue libre 7 permet cette rotation

arrière de la poulie primaire, sans en affecter le disque moteur.

Ensuite de cette manoeuvre et lorsque l'objet doit être relâché pour être reposé, I'utilisateur exerce une traction sur le câble 4, engendrant au niveau du disque moteur un couple de rotation d'une valeur suffisante pour permettre à chaque dent 8b du disque moteur de sauter le bossage 9i précédemment décrit et constituant butée d'arrêt pour la position d'équilibre, I'objet étant alors en position de préhension. A cet effet, I'angle obtus 8i de la dent du disque moteur venant en regard est prévu avec un

léger arrondi au sommet, facilitant le passage (fig. 7C).

La rotation subséquente du disque moteur amène les dents du disque au droit des logements prévus sur la joue en regard de la poulie secondaire, logements constitués par les intervalles entre les dents de cette joue, et ces logements étant, comme précédemment décrit, de forme

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complémentaire des dents situées en regard, ces dents sont aptes à se positionner dans ces intervalles. Le ressort 15 repousse la joue 9g de la poulie secondaire contre le disque moteur, dont les dents viennent

s'emboîter dans les intervalles récepteurs entre les dents de la joue 9g.

Les dents se retrouvent ainsi dans leur position d'enclenchement ou de crabotage mutuel, tel qu'au début de la manoeuvre, après déplacement angulaire de quelques degrés, correspondant à la longueur de la grande base de la dent trapézoïdale. Cette manoeuvre de réengagement mutuel des dents, vers la position de crabotage est alors obtenue par translation axiale de la poulie secondaire, sous la poussée de son ressort de rappel , dès que le coté orthogonal de la dent motrice se positionne au- delà du coté orthogonal de la dent située en regard, supprimant l'appui

antérieur méplat contre méplat.

Le retour de la poulie secondaire 9 vers le disque moteur 8 dégage cette dernière de sa position d'engagement sur la bague de blocage; I'objet reste cependant tenu en main puisque la traction volontaire depuis le câble 4 est transmise par le système jusqu'aux câbles terminaux; l'utilisateur peut alors à volonté maintenir ou relâcher son effort pour

desserrer l'étreinte et abandonner l'objet dans la position voulue.

Le système permet éventuellement à l'utilisateur, se ravisant, de retrouver, par une traction poursuivie sur le câble 4 la position de blocage de la main artificielle sur l'objet, dans les conditions précédemment

exposées.

Le rayon de la gorge d'enroulement 3A du câble 4 de traction sur la poulie 3 est supérieur au rayon de la gorge de la poulie secondaire 9, réceptrice du câble de sortie 10, de sorte que la transmission de la force de traction se fait avec un effet de démultiplication, autorisant une meilleure précision

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dans la commande gestuelle ou digitale et un meilleur rendement de

l'effort exercé par l'utilisateur.

La main artificielle utilisant les moyens de l'invention comprend également, outre les quatre doigts (index, majeur, annulaire et auriculaire) commandés par les câbles terminaux, un pouce mobile à manoeuvre autonome et fonctionnant par exemple comme exposé dans le certificat

d'addition 74 23 597 au brevet français 73 25 719 précité.

L'invention permet ainsi la commande de la manoeuvre d'une main artificielle, depuis un harnais dorsal notamment, avec possibilité de réaliser, après obtention de la position de préhension, le verrouillage automatique du système dans cette position, autorisant un relâchement de l'effort de traction, libérant l'activité du sujet, I'objet restant maintenu en main. Par la suite, le déverrouillage peut être obtenu de façon autonome par la même commande volontaire du seul câble de traction; ce dernier manoeuvré par harnais permet donc successivement, et sans autre intervention, de commander le verrouillage en position de préhension, puis le déverrouillage; ce dernier s'effectuant alors que l'utilisateur récupère en même temps le contrôle volontaire de la préhension et peut

desserrer graduellement son étreinte.

Cette autonomie de la main artificielle autorisant de façon reproductible les cycles de saisie en main, blocage de la saisie maintenue avec libération de l'effort, puis reprise de la manceuvre de saisie volontaire, constitue un progrès considérable par rapport aux systèmes antérieurs, ne connaissant un blocage de la position de préhension que par

intervention extérieure.

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L'innovation objet de la présente description apporte donc une

fonctionnalité considérablement améliorée, autorisant des manoeuvres plus rapides, plus sures et moins pénibles dans les opérations courantes de préhension appliquée à des objets de formes et configurations diverses. Elle apporte un confort d'utilisation considérable à l'utilisateur, tant sur le plan pratique que sur le plan moral par réduction du sentiment d'anormalité grâce à une esthétique proche de la main naturelle. Utilisant des matériaux légers, notamment synthétiques, composites ou alliages légers, la main artificielle utilisant le dispositif de l'invention reste d'un poids non handicapant. Divers aménagements peuvent être introduits, dont notamment la motorisation de la commande du câble de traction avec commande myoélectronique. Le câble de traction à manoeuvre linéaire-pourrait être remplacé par une commande angulaire par arbre

rotatif engrenant directement sur la poulie primaire 3.

La description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et sans

caractère limitatif, étant rappelé que le système de transmission, de commande, de verrouillage, et démultiplication de l'invention peut être appliqué à divers organes de manoeuvre, télécommande, notamment télé manipulation. L'invention sera notamment d'application lorsque l'on dispose d'un moyen de commande unique et à manoeuvre active unidirectionnelle, devant amener un organe ou système bistable,

successivement dans deux positions, par une seule et même commande.

Une première commande amène progressivement, et sous contrôle, le système vers une position active (par exemple préhension) dans laquelle

il est verrouillé et stabilisé ne nécessitant plus une intervention volontaire.

Dans un second temps, la répétition de la même commande, identique à la précédente, déverrouille le système tout en le maintenant dans sa

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position active et le replace sous contrôle volontaire permettant son retour progressif à la position première. La commande, objet de l'invention est ainsi à double effet et donc exploitable lorsque l'on ne peut disposer, notamment pour des raisons constructives ou ergonomiques que d'une seule commande à action mono directionnelle pour obtenir d'un système sa mise successive selon deux positions stables, selon un cycle à deux phases alternées et comportant: - la montée progressive vers une position active avec verrouillage automatique final dans cette position acquise et figée; - le déverrouillage avec maintien de cette position active permettant le retour progressif et contrôlé vers la position inactive initiale; chacune des phases étant commandée individuellement par la même manoeuvre d'un même moyen de commande unique et mono directionnel, prenant en charge le système dans l'état o il se trouve et l'amenant sous

contrôle volontaire dans l'état alternatif.

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Claims

REVENDICATIONS

1- Dispositif pour la commande à distance par un moyen d'action mono directionnel d'au moins organe, tel qu'un organe de préhension comportant des éléments articulés et aptes à se refermer en convergeant vers l'objet à appréhender, le dispositif étant apte à assurer un blocage des dits éléments dans leur position active au contact du dit objet, permettant, dans cette position de préhension, un relâchement du moyen de commande, caractérisé en ce qu'il comporte a) un organe rotatif tel qu'une poulie primaire (3) raccordée à un moyen de commande tel qu'un câble (4) de commande, et entraînée en rotation par la traction du dit câble; b) un ressort (5) rappelant angulairement la poulie vers sa position initiale contre l'action du dit câble; c) une poulie secondaire (9) raccordée à l'extrémité d'un câble de sortie (10), ce dernier aboutissant par son extrémité opposée aux organes de préhension; d) des moyens débrayables (8, 9) d'entraînement mécanique transmettant le couple de rotation depuis la poulie primaire vers la poulie secondaire; et e) des moyens de blocage (13) de la poulie secondaire aptes à immobiliser cette dernière pour une valeur prédéterminée du dit couple,

correspondant à la position de préhension.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poulie primaire (3) et la poulie secondaire (9) sont disposées sur un axe commun (1), et les moyens débrayables d'entraînement sont constitués de deux disques, soit un disque moteur (8) solidaire en rotation de la

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poulie primaire (3) et un disque entraîné (9a) solidaire en rotation de la poulie secondaire (9), les disques présentant sur chacune de leur face en regard des inégalités de surface (8b, 9b), aptes à assurer, lors du contact des deux disques par leurs faces en regard, I'entraînement du disque entraîné par le disque moteur. 3- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les faces en regard des disques respectivement moteur (8) et entraîné (9a) comportent des dents (8b, 9b) asymétriques conformant sur un coté de la dent un plan incliné formant came (8c, 9c), les dents étant reparties régulièrement sur le pourtour de chaque disque et étant séparées par des logements (8j, 9j) en creux de profil complémentaire, permettant l'engagement des dents venues d'un disque dans les logements du disque opposé dans la position embrayée des deux disques, la pente des dits plans inclinés étant telle que pour des valeurs du couple de rotation, appliqué au disque moteur, inférieures à une valeur de seuil déterminée, les deux disques, moteur et entraîné, sont solidaires en rotation, tandis que pour un couple de rotation atteignant cette valeur, suite à la résistance opposée par les organes de

préhension arrivés en position d'appui sur l'objet, résistance transmise par-

le câble de sortie et la poulie secondaire, les dents (8b) du disque moteur coulissent librement sur les dents (9b), alors immobilisées, du disque entraîné, par leurs plans inclinés (8c, 9c) en regard, ce qui provoque, par effet de came, la translation axiale du disque secondaire ainsi repoussé par le disque moteur vers la position débrayée des moyens

d'entraînement.

4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les plans inclinés (8c) des dents du disque moteur (8) sont en pente descendante dans le sens de la rotation du disque moteur en action pour la manoeuvre de préhension, tandis que les plans inclinés (9c) des dents du disque entraîné sont en pente ascendante dans le sens de cette même rotation, tous ces plans inclinés étant de même angle et se faisant face et étant ainsi en contact d'un disque à l'autre, dans la position embrayée des

moyens d'entraînement.

- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que

les dents des disques comportent en leur sommet un méplat (8 e, 9 e) définissant pour chaque dent une face plane parallèle au plan moyen des disques et formant une assise de repos pour le méplat de la dent située

en regard, dans la position débrayée des moyens d'entraînement.

6- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le

coté (8d, 9d) de chaque dent opposé au plan incliné est orthogonal par rapport au plan du disque, chaque dent ayant ainsi un profil trapézoïdal

rectangle.

7- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la

poulie secondaire (9) et le disque entraîné forment un ensemble mono pièce, le disque entraîné étant formé par une joue (9a) de la poulie

secondaire (9), orientée vers le disque moteur (8), en lui faisant face.

8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la poulie secondaire (9) est associée à un ressort de rappel (15), tel qu'un ressort hélicoïdal entourant le dit axe (1) et apte à rappeler la poulie secondaire vers sa position d'appui, par sa joue formant disque entraîné (9a), sur le

disque moteur (8).

9- Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe

de blocage de la poulie secondaire dans la position de préhension des organes de préhension est constitué par une bague (13) faisant face à

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une joue (9g) de la poulie secondaire, cette bague de blocage d'une part et la joue en regard de la poulie secondaire d'autre part comportant des surfaces pourvues d'inégalités coopérant entre elles d'une face à l'autre pour assurer le blocage en position de la poulie lorsque celle- ci est amenée en contact de la dite bague par la poussée axiale subie depuis le disque moteur lors de la phase de coulissement des dents du disque moteur remontant et repoussant les plans inclinés du disque entraîné solidaire de la poulie secondaire, et à cet effet la bague de blocage est prévue à une distance de la poulie secondaire égale ou inférieure à la hauteur du trapèze formé par chacune des dents du disque moteur, hauteur correspondant à la course axiale de translation de la poulie secondaire, sous la poussée des dents formant cames du disque moteur,

pour venir au contact de la bague de blocage.

10- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les méplats (9 e) situés au sommet des dents (9b) du disque entraîné (9a), et de préférence à proximité de l'angle droit amorçant le coté orthogonal (9d) de la dent, un bossage (9i) en saillie formant butée d'arrêt pour la dent en regard venue du disque moteur, cette butée permettant de marquer et sensibiliser pour l'utilisateur le positionnement mutuel des dents en position débrayée de l'entraînement et de blocage de la poulie secondaire, ce bossage étant en outre de profil et de hauteur permettant à la dent venue du disque moteur de le surmonter et de passer outre, pour retomber dans le logement suivant du disque entraîné, lorsque le couple de rotation exercé par le disque moteur a dépassé le dit seuil, et à cet effet l'angle obtus (8i) formé sur chaque dent (8b) du disque moteur

est arrondi en son sommet, pour faciliter ce passage.

11- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison mécanique entre la poulie primaire et le disque moteur s'effectue par

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l'intermédiaire d'un moyeu (7) monté à rotation unidirectionnelle sur l'axe (1) du dispositif par l'intermédiaire d'un ensemble roue à rochet et cliquet du type dit "roue libre", apte à assurer l'entraînement en rotation du disque moteur par la poulie primaire dans le sens de la rotation correspondant à la transmission de l'effort de traction sur le câble de traction, le disque moteur étant désolidarisé de la poulie primaire lors du retour en arrière de cette dernière sous l'action de son ressort de rappel, en assurant le rembobinage du câble primaire sur sa poulie primaire réceptrice, sans

action sur le disque moteur.

12- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague de blocage (13) de la poulie secondaire (9) est montée à rotation unidirectionnelle par un ensemble à rochet et cliquet du type "roue libre" (14), permettant une rotation de la bague avec la poulie secondaire dans le sens de l'enroulement du câble de sortie et s'opposant à toute rotation inverse avec retour en arrière du câble de sortie et des organes de préhension, ainsi bloqués dans cette position d'équilibre acquis et fixé par appui de la poulie secondaire sur la bague de blocage, jusqu'à ce que la rotation excédentaire du disque moteur, au-delà de cette position d'équilibre, provoque le retour des dents du disque moteur dans les prochains logements du disque entraîné, le nouvel engagement mutuel des dents sur les deux disques étant provoqué par la translation axiale de la poulie secondaire (9)sous la poussée de son ressort de rappel (15), la dite poulie retrouvant sa position initiale d'embrayage sur le disque moteur par l'intermédiaire de sa joue (9a) formant disque entraîné, et la poulie secondaire s'échappant alors de son engagement sur la bague de

blocage (13).

13- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge (3a) d'enroulement du câble de traction (4) sur la poulie primaire (3) est prévue

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avec un rayon supérieur à celui de la gorge (9f) d'enroulement du câble de sortie (10) sur la poulie secondaire (9), autorisant ainsi une démultiplication entre la course du câble de traction et celle du câble de sortie, l'ensemble constituant un moufle permettant une plus grande précision dans la commande de la manoeuvre comme un meilleur

rendement de l'effort dans la manoeuvre de préhension.

14- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que

la poulie primaire (3) comporte une partie évidée sur sa périphérie selon un segment de couronne sensiblement en demi-cercle, le secteur non évidé portant sur son pourtour sensiblement en demi-cercle la gorge

d'enroulement (3a) du câble de traction.

- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce

qu'il est inséré et renfermé dans un carter (2) pourvu d'ouvertures (2c, 2d) respectivement pour les câbles de traction et de sortie, et le carter est monté solidaire d'une plaque formant l'ossature d'une main artificielle, le câble de sortie aboutissant, de façon connue en soi, à un fléau unique de répartition de la traction sur les câbles terminaux desservant chacun un doigt, amené en position repliée contre l'action d'un ressort, le câble de traction étant relié en amont à un harnais de manoeuvre porté par l'utilisateur.