CN104146800B - 一种机械传动的手指假肢 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械结构运动型手指假肢技术领域，具体涉及一种机械传动的手指假肢，包括：感受器、指架、近指节、一级换向轮、近中指节扭簧、二级换向轮、中指节、远指节、中远指节扭簧、形闭式槽凸轮、柔性绳；其连接关系如下：感受器上的连杆带滚珠的一端与形闭式槽凸轮滑动配合连接，形闭式槽凸轮与近指节底部的圆柱状结构固连一起后，由形闭式槽凸轮与指架活动连接；近指节、中指节和远指节顺序活动连接，并且，近指节和中指节、中指节和远指节连接处安装扭簧；同时，柔性绳的一端固定在近指节末端的滑轮状结构上，另一端依次绕过一级换向轮、近中指节关节处的滑轮状结构、二级换向轮后固定在中远指节关节处的滑轮状结构上。

Description

一种机械传动的手指假肢

技术领域

本发明属于机械结构运动型手指假肢技术领域，具体涉及一种单指的运动结构设计。

背景技术

对于失去部分手指指节的残疾人，尤其对于只残余指节根部的残疾人来说，手指假肢可以很好地帮助他们实现手指的常用功能。但是目前存在的手指假肢，要么仅具有美观的作用，并没有实用性；要么为电子芯片控制，价格高昂，设计周期长，不能在广大的需求者中间得到普及。

现今少数机械结构手指假肢传动结构多使用连杆或齿轮齿条传动，这样使得手指假肢过于笨重，运动效果不佳；并且驱动源多为腕掌关节和肘关节，因此残疾人在使用时驱动手指的方式往往与一般用力习惯不符，对其实现日常功能并不方便。

发明内容

本发明的目的是：提供一种使用纯机械结构作为传动的运动型手指假肢，能够有效降低成本并提高设计效率和生产效率；

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种机械传动的手指假肢，它包括：感受器、指架、近指节、一级换向轮、近中指节扭簧、二级换向轮、中指节、远指节、中远指节扭簧、形闭式槽凸轮、柔性绳；

所述感受器由感受器垫、膜片弹簧、连杆、滚珠组成；

其连接关系如下：感受器固定在指架上，感受器上的连杆与形闭式槽凸轮滑动配合连接，形闭式槽凸轮与近指节底部的圆柱状结构固连一起后，由形闭式槽凸轮与指架活动连接；近指节、中指节和远指节顺序活动连接，并且，近指节和中指节连接处安装近中指节扭簧，中指节和远指节连接处安装中远指节扭簧；同时，一级换向轮固定在指架上，二级换向轮固定在中指节上，柔性绳的一端固定在近指节末端上，另一端依次绕过一级换向轮、近中指节关节处、二级换向轮后固定在中远指节关节处上；

进一步的，所述近指节、中指节、远指节的指节末端均有滑轮状结构以供柔性绳连接传动，并且近指节、中指节和远指节上均有两个圆柱形的凸起结构，用来安装扭簧及支撑手指假肢外壳；

所述近指节底部的圆柱状结构部分与形闭式槽凸轮为一体式结构；

所述感受器中的感受器垫为圆形的盖状结构；膜片弹簧套装在感受器垫上，且膜片弹簧的外圆锥面与感受器垫的内圆周面紧密贴合，连杆的一端固定在膜片弹簧的中心位置，另一端与滚珠活动连接；

所述连杆使感受器垫所在平面与形闭式槽凸轮所在平面互相垂直；

所述近中指节扭簧和所述中远指节扭簧均为V字形扭簧，其中，扭簧的转数和扭转角度由残疾人的用力习惯和指节间的夹角而定。

工作原理：感受器垫与残余断指接触，当残余断指挤压感受器垫的时候，膜片弹簧同时受到挤压后压缩，由连杆将膜片弹簧产生的位移传递给形闭式槽凸轮，形闭式槽凸轮将连杆的平动转化为近指节的定轴转动，近指节的定轴转动通过柔性绳、一级换向轮、二级换向轮、各指节关节处的滑轮状结构组成的绳轮传动结构传递到中指节、远指节，实现三指节联动；当挤压力消失时，膜片弹簧归位，带动近指节逆向偏转归位，绳轮结构失去作用，由扭簧带动中指节和远指节归位，回到手指假肢的基本姿态，如此便实现了残指内弯后整根假肢手指的三指节同步弯曲。

本发明的有益效果是：

(1)本发明使用了线动传动机构，不仅质量轻巧，可嵌进手指假肢内，贴合了轻量化设计理念，同时还能完成各指节的联动转动，实现三段指节的同步弯曲，以模仿手指的弯曲动作；

(2)本发明的各指节关节间增加扭簧，可实现运动后的归位和保持手指假肢的基本姿态，无需增加附加复位装置，使手指假肢结构更加简洁，减轻了重量；

(3)本发明的绳轮结构，可使手指假肢不仅具有美观作用，还能使其具有实用价值，能够完成单指弯曲运动，并且，在多指的配合下即可实现捏、夹、握等日常常用功能；

(4)本发明运用了纯机械传动结构，无需外动力辅助，更加可靠，更加便利；

(5)本发明将驱动与传动分离，驱动上使用符合人体用力习惯的机械感应装置，传动上使用线性传动的绳轮传动结构，这样整个运动结构既做到了模块化可分步设计，提高设计效率，又使得整个运动结构大大轻量化，并且能够做到驱动方式符合残疾人用力习惯和实现所需功能；

(6)本发明使用膜片弹簧，利用其特殊的弹性曲线可以恰好符合一般人的用力习惯；

(7)本发明的各指节长度可以按照残疾人的需求定做，由各指节长度变动对整体单指运动轨迹产生的影响，又可以通过调整换向轮的尺寸来微调，以再次达到理想的运动弯曲效果。

附图说明

图1为手指假肢单指骨架结构轴测图；

图2为手指假肢单指骨架结构主视图；

图3为手指假肢单指骨架结构剖视图；

图4为手指假肢单指骨架结构左视图；

图5为手指假肢的感受器结构轴测图；

图6为中指节的轴测图；

图7为远指节的轴测图；

图8为手指假肢绳轮传动结构的传动示意图；

图9为完整手指假肢轴测图；

其中，1-指架、2-近指节、3-一级换向轮、4-近中指节扭簧、5-二级换向轮、6-中指节、7-远指节、8-中远指节扭簧、9-形闭式槽凸轮、10-感受器垫、11-膜片弹簧、12-连杆、13-柔性绳。

具体实施方式

参见附图1、2、3、4，一种机械传动的手指假肢，它包括：感受器、指架1、近指节2、一级换向轮3、近中指节扭簧4、二级换向轮5、中指节6、远指节7、中远指节扭簧8、形闭式槽凸轮9、柔性绳13；

所述近指节(2)底部的圆柱状结构部分与形闭式槽凸轮(9)为一体式结构；

参见附图5，所述感受器由感受器垫10、膜片弹簧11、连杆12、滚珠组成，感受器垫10为圆形的盖状结构；膜片弹簧11套装在感受器垫10上，且膜片弹簧11的外圆锥面与感受器垫10的内圆周面紧密贴合，连杆12的一端固定在膜片弹簧11的中心位置，另一端与滚珠活动连接；

所述连杆12进行四次弯折角为90°的弯折，两端的两个弯折角所在平面互相平行，其余两个弯折角所在平面均与两端的两个弯折角所在平面垂直；

参见附图6、7，所述近指节2、中指节6、远指节7的指节末端均有滑轮状结构以供柔性绳13连接传动，并且近指节2、中指节6和远指节7上均有两个圆柱形的凸起结构，用来安装扭簧及支撑手指假肢外壳；

所述近中指节扭簧(4)和所述中远指节扭簧(8)均为V字形扭簧，其中，扭簧的转数和扭转角度由残疾人的用力习惯和指节间的夹角而定；

其连接关系如下：感受器由膜片弹簧11通过螺钉固定在指架1上，感受器上的连杆12带滚珠的一端与形闭式槽凸轮9滑动配合连接，且连杆12使感受器垫10所在平面与形闭式槽凸轮9所在平面互相垂直，形闭式槽凸轮9与近指节2底部的圆柱状结构固连一起后，形闭式槽凸轮9由螺栓、螺母组成的铰链结构指架1活动连接；近指节2、中指节6和远指节7通过双头螺栓、螺母顺序活动连接，并且，近中指节扭簧4中部套装在连接近指节2和中指节6的双头螺栓上，近中指节扭簧4两侧分别卡在近指节2和中指节6上的圆柱形的凸起结构上，中远指节扭簧8中部套装在连接中指节6和远指节7的双头螺栓上，中远指节扭簧8两侧分别卡在中指节6和远指节7上的圆柱形的凸起结构上；近中指节扭簧4和中远指节扭簧8均能实现运动后的归位和保持手指假肢的竖直的基本姿态；同时，一级换向轮3由螺栓、螺母固定在指架1上，二级换向轮5由螺钉固定在中指节6的空腔内，柔性绳13的一端固定在近指节2末端的滑轮状结构上，另一端依次绕过一级换向轮3、近中指节关节处的滑轮状结构、二级换向轮5后固定在中远指节关节处的滑轮状结构上。

工作原理：感受器垫10与残余断指接触，当残余断指挤压感受器垫10的时候，膜片弹簧11同时受到挤压后压缩，由连杆12将膜片弹簧11产生的位移传递给形闭式槽凸轮9，形闭式槽凸轮9将连杆12的平动转化为近指节2的定轴转动，近指节2的定轴转动通过柔性绳13、一级换向轮3、二级换向轮5、各指节关节处的滑轮状结构组成的绳轮传动结构传递到中指节6、远指节7，实现三指节联动；当挤压力消失时，膜片弹簧11归位，带动近指节2逆向偏转归位，绳轮结构失去作用，由扭簧带动中指节6和远指节7归位，回到手指假肢的基本姿态，如此便实现了残指内弯后整根假肢手指的三指节同步弯曲。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机械传动的手指假肢，其特征在于，包括：感受器、指架(1)、近指节(2)、一级换向轮(3)、近中指节扭簧(4)、二级换向轮(5)、中指节(6)、远指节(7)、中远指节扭簧(8)、形闭式槽凸轮(9)、柔性绳(13)；

所述感受器由感受器垫(10)、膜片弹簧(11)、连杆(12)、滚珠组成；所述感受器垫(10)为圆形的盖状结构；膜片弹簧(11)套装在感受器垫(10)上，且膜片弹簧(11)的外圆锥面与感受器垫(10)的内圆周面紧密贴合，连杆(12)的一端固定在膜片弹簧(11)的中心位置，另一端与滚珠活动连接；

其连接关系如下：感受器固定在指架(1)上，感受器上的连杆(12)与形闭式槽凸轮(9)滑动配合连接，形闭式槽凸轮(9)与近指节(2)底部的圆柱状结构固连一起后，由形闭式槽凸轮(9)与指架(1)活动连接；近指节(2)、中指节(6)和远指节(7)顺序活动连接，并且，近指节(2)和中指节(6)连接处安装近中指节扭簧(4)，中指节(6)和远指节(7)连接处安装中远指节扭簧(8)；同时，一级换向轮(3)固定在指架(1)上，二级换向轮(5)固定在中指节(6)上，柔性绳(13)的一端固定在近指节末端上，另一端依次绕过一级换向轮(3)、近中指节关节处、二级换向轮(5)后固定在中远指节关节处上。

2.如权利要求1所述的一种机械传动的手指假肢，其特征在于，所述近指节(2)、中指节(6)、远指节(7)的指节末端均有滑轮状结构以供柔性绳(13)连接传动，并且近指节(2)、中指节(6)和远指节(7)上均有两个圆柱形的凸起结构。

3.如权利要求1所述的一种机械传动的手指假肢，其特征在于，所述近指节(2)底部的圆柱状结构部分与形闭式槽凸轮(9)为一体式结构。

4.如权利要求1所述的一种机械传动的手指假肢，其特征在于，所述连杆(12)使感受器垫(10)所在平面与形闭式槽凸轮(9)所在平面互相垂直。

5.如权利要求1所述的一种机械传动的手指假肢，其特征在于，所述近中指节扭簧(4)和所述中远指节扭簧(8)均为V字形扭簧。