CN103720528B - 实用有感觉的假手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实用有感觉的假手，在假手指根部增加一个缓冲柔性关节，用传感器检测此关节的受力变化，用于控制人工感觉剌激器，向人体输入人工感觉信号，此缓冲关节采用弹簧或其他弹性元件使关节具有柔性，且分为二级，第一级是弱弹性，轻微力便可克服此弹力，使柔性关节微动，碰触传感器产生信号并输入微处理器，从而控制人工感觉刺激器产生振动或电刺激信号输入人体，产生人工触觉信号。采用了该结构的实用有感觉的假手，第二级缓冲装置使握力经缓冲后不会突然增加，对传感器压力也逐渐增加，产生握力变化信号输入微处理器，控制人工感觉刺激器产生相应强度的振动或电刺激信号或视觉信号输入人体，从而使用者感知握力并更准确地控制握力大小。

Description

实用有感觉的假手

技术领域

本发明涉及假肢技术领域，特别涉及电假肢技术领域，具体是指一种实用有感觉的假手。

背景技术

目前国内外对假肢的人工感觉仍处于研究阶段，没有成为可实用的产品，现有的装有感应装置的假手产品，由传感器获得的信息不传给人体，而是进入假肢的控制电路，例如德国OTTOBOCK公司的假手产品8E38、8E39的拇指端传感器SUVA，当假手抓握的物体滑动，传感器产生的信号传到控制电路，控制电路使假手指自动迅速握紧，直到滑动消失，感觉传感器的信号并未传输给人体，是假手自动完成的控制过程，不是按人的意图作出的反应。

研发假手感觉信号传输给人体的实用假肢产品有许多困难，其中主要包括以下三个方面：一个困难是假手感觉传感器难以安装在仿真手套产品上，安装在仿真手套内灵敏度就会降低，要达到较大握力才能起作用。第二个问题是如果假手感觉传感器装在指端，例如德国OTTOBOCK公司的假手产品8E38、8E39的拇指端传感器SUVA，持物时物体接触假手指的其他部份就不起作用，而安装许多传感器又难以在产品上实现，虽然已在进行关于具有高密度高灵敏传感器的人造皮肤的研究，但目前还未达到可用于假肢产品的程度。第三个问题是人体接收到人工感觉刺激器传来的人工感觉信号后，作出判别和反应，调节控制假肢的肌电信号强度需要一点时间，没有像真手那么快，但又不能使假手未握到东西时握紧速度设置得太慢。因此，需要发明一种创新的方案，解决以上三种困难，研发成可实用的产品。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种使用者可以感知假手指接触物体和握力大小，更精确控制握力的实用有感觉的假手。

该实用有感觉的假手，其主要特点是，包括假手指指部和假手指根部，所述的假手指根部和所述的假手指指部之间设置有柔性关节，所述的柔性关节用于进行缓冲和假手人工感觉，所述的假手还设置有传感器和人工感觉刺激器，所述的传感器检测所述的柔性关节的受力变化，所述的人工感觉剌激器根据所述的传感器的检测值向人体输入相应的假手触觉和握力信号。

该实用有感觉的假手中的柔性关节设置有缓冲装置，握物时形成缓冲，使手指接触物体到握紧逐渐过度，时间延长，使用者有时间判别人工感觉信号，并作出反应，因此克服了反应时间不够的困难，由于柔性关节在指根部，传感器离柔性关节轴很近，根据杠杆原理，传感器受力是指部受力的许多倍，所以灵敏度很高，因此克股了灵敏度低和只有指端才有传感器这两个困难。

所述的缓冲装置包括第一级缓冲装置，所述的假手指指部抓握开始碰触物体时，克服所述的第一级缓冲装置的弹力，触发所述的传感器产生信号，所述的传感器通过微处理器控制所述的人工感觉刺激器产生代表触觉的振动、电刺激信号或者视觉信号，所述的振动、电刺激信号或者视觉信号通过残肢皮肤输入人体。

该实用有感觉的假手中的缓冲装置还包括第二级缓冲装置，该第二级缓冲装置的弹性大于所述的第一级缓冲装置的弹性，所述的第二级缓冲装置根据所述的传感器的检测值将相应的信号输入所述的微处理器，所述的微处理器控制所述的人工感觉刺激器，所述的人工感觉刺激器将代表假手握力相应强度的振动、电刺激信号或者视觉信号通过残肢皮肤输入人体。

该实用有感觉的假手中的二级缓冲装置包括传感器，所述的传感器与所述的假手指根部固定，所述的传感器与所述的微处理器连接。

该实用有感觉的假手中的第一级缓冲装置和所述的第二级缓冲装置与同一个传感器连接；或者，所述的第一级缓冲装置和所述的第二级缓冲装置各自与一个传感器连接。

该实用有感觉的假手中的缓冲部件为弹簧、拉簧、压簧、扭簧、发条、橡筋、气压或者是液压缓冲装置。

该实用有感觉的假手中的第一级缓冲装置或所述的第二级缓冲装置的一种设置于所述的假手；或者，所述的第一级缓冲装置和所述的第二级缓冲装置均设置于所述的假手。

该实用有感觉的假手包括多个手指，所述的柔性关节设置于一个手指上，或者所述的柔性关节设置于多个假手指上。

采用了该结构的实用有感觉的假手，在假手指根部增加一个缓冲柔性关节，用传感器检测此关节的受力变化，用于控制人工感觉剌激器，向人体输入人工感觉信号。此缓冲关节采用弹簧或其他弹性元件使关节具有柔性，且分为二级，第一级是弱弹性，轻微力便可克服此弹力，使柔性关节微动，碰触传感器产生信号并输入微处理器，从而控制人工感觉刺激器产生振动或电刺激信号输入人体，产生人工触觉信号，第二级使握力经缓冲后不会突然增加，而是逐渐增加，对传感器压力也逐渐增加，产生的握力变化信号输入微处理器，人工感觉刺激器产生相应强度的振动或电刺激信号输入人体，从而使用者感知握力并更准确地控制握力大小，这两种人工感觉也可用视觉信号输入人体，包括采用指示灯、光柱、数字、图像信号等各种方式。

附图说明

图1为本发明的假手结构的示意图。

图中标号说明如下：

1假手指指部

2柔性关节

3假手指根部

4拉簧

5压力传感器

6活塞

7压簧

8假手指关节

9微处理器

10驱动电路

11人工感觉刺激器

12残肢皮肤

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下一种实施例详细说明。

该实用有感觉的假手，包括假手指指部1和其下方的假手指根部3，假手指指部1与假手指根部3通过柔性关节2相互连接，假手指指部1绕柔性关节2相对于假手指根部3在一定范围内转动，压力传感器5检测柔性关节2的受力变化，并控制人工感觉刺激器11，通过残肢皮肤12向人体输送人工感觉信号，假手指指部1和假手指根部3之间设置有两级缓冲装置。

第一级缓冲装置为拉簧4，拉簧4的一端固定嵌设于假手指指部1内，拉簧4的另一端固定嵌设于假手指根部3内，第一级缓冲装置弹性很弱，弱于第二级缓冲装置，假手指指部1未碰触物体时，使所述的柔性关节2保持屈位，从而使装在假指部1下面的活塞6端部不与装在假指根部3上面的传感器5接触，当假手抓握时碰到物体，假指部1受力使此关节2微动，很小的力便可使活塞6端部与装在假指根部3上面的压力传感器5接触，触发压力传感器5产生信号，所获得的信号通过微处理器控制控制人工感觉剌激器11，产生触觉信号剌激残肢皮肤12，灵敏度很高。

假手指指部1和假手指根部3之间还可以设置有第二级缓冲装置，且第二级缓冲装置根据传感器的检测值将相应的信号输入微处理器9，微处理器9控制人工感觉刺激器11，人工感觉刺激器11将代表假手握力相应强度的振动、电刺激信号或者视觉信号通过残肢皮肤12输入人体。

在假手指根部3上面有压力传感器5，假手指指部1设置有活塞6和活塞腔，活塞可在活塞腔内活动，活塞6的端部上面在活塞腔内有一压簧7，所述的活塞6的下端对应于所述的压力传感器5，第二级缓冲弹簧7的弹性较强，随着握力增加，传感器检出的信号产生相应变化，通过微处理器控制刺激器同步增加刺激强度，形成人工握力感觉，由于此关节形成了缓冲，在同样手指运动速度的条件下，手指接触物体后到达到最大握力的时间变长，使用者有时间通过调节肌电控制信号或其他控制信号，根据需要控制假手握力。

活塞腔还设置有限位结构，所述的活塞无论向上或向下运动到达设定位置时，由所述的限位结构限位。所述弹簧的弹力设置为活塞压入到极限位置时，假手指达到最大握力，而压簧完全伸长时，活塞正好伸出到极限位置。

微处理器9通过驱动电路10与人工感觉刺激器11相连接，且微处理器9与压力传感器5相连接，人工感觉刺激器11与残肢皮肤12相接触；传感器5将信号发送至微处理器9，微处理器9对信号进行处理后控制驱动电路10，驱动电路10驱动人工感觉刺激器11，人工感觉刺激器11对残肢皮肤12发送振动信号、电刺激信号或者视觉信号。

第一级缓冲装置和第二级缓冲装置既可以共用一个传感器，也可以各自连接一个传感器。

第一级缓冲装置或第二级缓冲装置中的一种设置于所述的假手；或者，第一级缓冲装置和第二级缓冲装置均设置于假手。

假手包括多个假手指，假设和人体结构一样，一个假手包括五个手指，那么柔性关节2设置于一个假手指上，或者，柔性关节2设置于多个假手指上，也就是说不一定是所有的手指均设置有这样的柔性关节2。

采用了该结构的实用有感觉的假手，在假手指根部增加一个缓冲柔性关节，用传感器检测此关节的受力变化，用于控制人工感觉剌激器，向人体输入人工感觉信号。此缓冲关节采用弹簧或其他弹性元件使关节具有柔性，且分为二级，第一级是弱弹性，轻微力便可克服此弹力，使柔性关节微动，碰触传感器产生信号并输入微处理器，从而控制人工感觉刺激器产生振动或电刺激信号输入人体，产生人工触觉信号，第二级使握力经缓冲后不会突然增加，而是逐渐增加，对传感器压力也逐渐增加，产生的握力变化信号输入微处理器，人工感觉刺激器产生相应强度的振动或电刺激信号输入人体，从而使用者感知握力并更准确地控制握力大小，这两种人工感觉也可用视觉信号输入人体，包括采用指示灯、光柱、数字、图像信号等各种方式。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种实用有感觉的假手，其特征在于，包括假手指指部和假手指根部，所述的假手指根部设置有柔性关节，所述的柔性关节用于进行缓冲和产生假手人工感觉，所述的假手还设置有传感器和人工感觉刺激器，所述的柔性关节设置有缓冲装置，所述的缓冲装置包括第一级缓冲装置及第二级缓冲装置，所述的传感器用于检测该柔性关节的受力变化，所述的人工感觉剌激器根据所述的传感器的检测值向人体输入相应的假手触觉和握力信号。

2.根据权利要求1所述的实用有感觉的假手，其特征在于，第一级缓冲装置的弹性弱于第二级缓冲装置的弹性，所述的假手指指部抓握物体时克服所述的第一级缓冲装置的弹性，触发所述的传感器产生信号，所述的传感器通过微处理器控制所述的人工感觉刺激器产生代表触觉的振动信号、电刺激信号或者视觉信号，所述的振动信号、电刺激信号或者视觉信号通过残肢皮肤输入人体。

3.根据权利要求2所述的实用有感觉的假手，其特征在于，所述的第二级缓冲装置根据所述的传感器的检测值将相应的信号输入所述的微处理器，所述的微处理器控制所述的人工感觉刺激器，所述的人工感觉刺激器将代表假手握力相应强度的振动信号、电刺激信号或者视觉信号通过残肢皮肤输入人体。

4.根据权利要求3所述的实用有感觉的假手，其特征在于，所述的第一级缓冲装置和所述的第二级缓冲装置与同一个传感器连接；或者，所述的第一级缓冲装置和所述的第二级缓冲装置各自与一个传感器连接。

5.根据权利要求2所述的实用有感觉的假手，其特征在于，所述的缓冲装置为弹簧、发条、橡筋、气压或者是液压缓冲装置。

6.根据权利要求5所述的实用有感觉的假手，其特征在于，所述的弹簧为拉簧、压簧或者扭簧。

7.根据权利要求1所述的实用有感觉的假手，其特征在于，其特征在于，所述的假手包括多个手指，所述的柔性关节设置于一个手指上，或者所述的柔性关节设置于多个手指上。