CN104768501A - 电驱动人造手 - Google Patents

Abstract

指部(12，13)使用作为支撑的关节部(15)屈曲和伸展。线材(21)利用关节部(15)的方式沿着各指部(12，13)布置。电机(22)卷绕线材(21)从而在屈曲方向牵引线材(21)，并使指部(12，13)屈曲。布置在线材(21)中间点处的聚合物执行器(25)由聚合物材料形成为细长形状，并通过以下方式沿着轴向执行伸缩动作：即，响应于施加电压而弹性变形和响应于停止施加电压而恢复至原始形状。在线材(21)已经由电机(22)卷绕起来之后，锁定机构(A)限制线材(21)和电机(22)之间的相对移动。在由锁定机构(A)限制相对移动的同时，聚合物执行器(25)执行伸缩动作，由此将线材(21)沿着屈曲方向牵引。

Description

电驱动人造手

技术领域

本发明涉及电动假肢手，该电动假肢手具有响应于通电使用驱动源操作屈曲和伸展的指部。

背景技术

已经开发出不同种类的电动假肢手。在这些假肢手中，响应于通电而运行的电机用作驱动源，并且电机的旋转通过驱动机构传递至指部以屈曲和伸展这些指部，由此用指部抓取目标物体(例如，参见专利文献1)。考虑到在电动假肢手上的安装性，将紧凑型电机用作驱动源。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.2003-305069

发明内容

本发明解决的问题

如上所描述的，使用电机作为驱动源的电动假肢手能够通过大幅地屈曲或位移指部抓取目标物体。但是，紧凑型电机仅能够产生低的扭矩。这使得指部难以稳定地抓取目标物体。

因此，本发明的目的在于在利用电机能够大幅地位移指部的好处的同时提供一种能够稳定地抓取目标物体的电动假肢手。

解决问题的方法

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种电动假肢手，其包括多个指部，每个指部绕关节部屈曲和伸展；线材，其在经过关节部的同时沿着每个指部布置；电机，其卷绕线材，以在屈曲方向沿着线材的长度牵引线材，由此屈曲指部；聚合物执行器以及锁定机构。聚合物执行器由聚合物材料形成为细长形并布置为对应于线材的一部分。聚合物执行器通过响应于施加电压弹性变形和响应于停止施加电压而恢复至其原始形状而沿着轴向伸缩。在由电机卷绕线材之后，锁定机构限制线材与电机和聚合物执行器中的一个之间的相对移动。在锁定机构限制相对移动时，聚合物执行器伸缩，由此将线材在屈曲方向牵引。

根据前述结构，在指部屈曲以抓取目标物体时，电机和聚合物执行器用作驱动源。

当电机的输出轴旋转以卷绕线材时，将线材在屈曲方向牵引。线材的移动经由关节部传递至各指部的各部分，从而此指部绕着关节部屈曲。

相比较而言，布置成与线材的一部分相对应的聚合物执行器通过以下方式沿着轴向伸缩：响应于施加电压而弹性变形和响应于停止施加电压而恢复其原始形状。

在由电机卷绕线材之后，锁定机构限制线材与电机和聚合物执行器中的一个之间的相对移动。在锁定机构限制相对移动的同时，聚合物执行器进行前述的伸缩。此伸缩将线材进一步在屈曲方向牵引。线材的移动经由关节部传递至各指部的各部分，由此使此指部进一步绕关节部屈曲。

电机具有产生大位移和低输出扭矩的特点。聚合物执行器具有产生小位移和高输出扭矩的特点。

因此，通过由电机将线材在屈曲方向大程度地牵引，各指部能够大幅地屈曲或位移。同时，通过由聚合物执行器强力地将线材在屈曲方向牵引，各指部能够强力地压靠目标物体以抓取目标物体。通过这样做，电机的特点借助于聚合物执行器得到补偿。因此，电机负责将指部屈曲或将指部位移至靠近目标物体的位置。聚合物执行器负责用指部抓取目标物体。结果，通过利用电机能够大幅位移指部的好处而稳定地抓取目标物体。

尽管由电机卷绕的且由聚合物执行器在屈曲方向牵引的线材上作用有在与屈曲方向相反的方向牵引该线材的力，但是锁定机构限制线材在此相反方向移动。结果，指部持续抓取目标物体。

在以上描述的电动假肢手中，在线材由电机卷绕时，锁定机构允许电机在卷绕方向旋转，并且在线材由电机卷绕起来之后，锁定机构通过限制电机在与卷绕方向相反的方向旋转而限制线材与电机之间的相对移动。聚合物执行器固定于线材。在线材由电机卷绕时，聚合物执行器伸长，并且在锁定机构限制相对移动时，聚合物执行器收缩。

在前述结构中，在由电机卷绕线材时，锁定机构允许电机在卷绕方向旋转。通过此旋转将线材在屈曲方向牵引，由此将线材朝着电机移动。

在此时，固定在线材上的聚合物执行器伸长。这使得将处于伸长状态的聚合物执行器与线材一同在屈曲方向移动。线材的前述移动经由关节部传递至各指部的各部分，由此大幅地将指部绕关节部屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在线材由电机卷绕起来之后，锁定机构限制电机在与卷绕方向相反的方向旋转，以限制线材与电机之间的相对移动。在限制此相对移动的同时，聚合物执行器收缩。处于收缩状态的聚合物执行器将线材相对于纵向进一步在屈曲方向牵引。线材的移动经由关节部传递至各指部的各部分，由此，此指部进一步绕关节部屈曲。指部强力地压靠目标物体以稳定地抓取此目标物体。

在以上描述的电动假肢手中，线材布置为可相对于聚合物执行器沿线材的长度移动，并且，聚合物执行器相对于轴向在靠近指部的端部处具有固定端，以及相对于轴向在靠近电机的端部处具有可动端。在线材由电机卷绕时，通过不将线材固定至可动端，锁定机构允许线材与聚合物执行器之间相对移动。在线材由电机卷绕起来后，通过将线材固定至可动端，锁定机构限制线材与聚合物执行器之间的相对移动。在线材由电机卷绕时，聚合物执行器收缩，并且在锁定机构限制相对移动时，聚合物执行器伸长。

在前述结构中，在电机卷绕线材时，在屈曲方向牵引线材。在此时，聚合物执行器收缩，使得聚合物执行器的可动端(靠近电机的端部)接近其固定端(靠近指部的端部)。锁定机构不将线材固定于可动端。这允许线材与聚合物执行器之间相对移动，由此向电机移动线材。线材的此移动经由关节部传递至各指部的各部分，由此将指部绕关节部大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在由电机卷绕线材之后，锁定机构将线材固定至聚合物执行器的可动端。这限制了线材与聚合物执行器之间的相对移动。在限制此相对移动的同时，聚合物执行器伸长。响应于此伸长，聚合物执行器的可动端(靠近电机的端部)与其固定端(靠近指部的端部)分离得更远。将线材随着聚合物执行器的可动端在屈曲方向进一步牵引。线材的移动经由关节部传递至各指部的各部分，从而此指部进一步绕着关节部屈曲。指部强力地抵靠目标物体以稳定地抓取此目标物体。

在以上描述的电动假肢手中，线材布置为可相对于聚合物执行器沿线材的长度移动，并且电机布置为可沿着线材的长度移动。聚合物执行器相对于轴向在靠近指部的端部处具有固定端，以及相对于轴向在靠近电机的端部处具有可动端。在线材由电机卷绕时，锁定机构允许电机在卷绕方向旋转。在线材由电机卷绕起来之后，所述锁定机构通过限制电机在与卷绕方向相反的方向旋转而限制线材与电机之间的相对移动。在线材由电机卷绕时，聚合物执行器收缩，以及在锁定机构限制相对移动时，聚合物执行器伸长，并且聚合物执行器的伸长使电机在屈曲方向移动。

在前述结构中，在线材由电机卷绕的同时，锁定机构允许电机在卷绕方向旋转。此设置在屈曲方向牵引线材，由此将线材朝着电机移动。在此时，聚合物执行器收缩以使得聚合物执行器的可动端接近其固定端。线材的此移动经由关节部传递至各指部的各部分，因此将指部绕关节部大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在线材由电机卷绕起来之后，锁定机构限制电机在与卷绕方向相反的方向旋转，由此限制线材与电机之间的相对移动。在限制此相对移动的同时，聚合物执行器伸长。响应于此伸长，聚合物执行器的可动端与其固定端分离得更远，以使线材于屈曲方向移动。

因此，将线材进一步在屈曲方向牵引。线材的移动经由关节部传递至各指部的各部分，从而此指部绕着关节部进一步屈曲。指部强力地压靠目标物体以稳定地抓取目标物体。

在以上描述的电动假肢手中，聚合物执行器包括介电层和一对电极，其中介电层由具有弹性的绝缘聚合物材料制成，一对电极由具有弹性的导电聚合物材料制成并且从相对两侧包夹介电层。聚合物执行器通过以下方式伸缩：即，响应于在一对电极之间施加电压使介电层沿着介电层的表面伸长以及响应于停止施加电压使介电层收缩恢复至其原始形状。

在前述结构中，响应于在一对电极之间施加电压，一个电极带正电而另一个电极带负电。电流持续流动直到各个电极内积累了给定量的电荷。响应于积累了给定量的电荷，大致没有电流流动。这减小了由聚合物执行器伸缩所消耗的功率。

如果一对电极以前述方式带有电荷，则使得正电荷与负电荷相互吸引的力(库仑力)作用在一对电极上，以便用一对电极从相对两侧挤压介电层。介电层由具有弹性的绝缘聚合物材料制成。因此，当利用一对电极从相对两侧挤压介电层时，介电层沿着介电层的表面伸长。一对电极由也具有弹性的导电聚合物材料制成，使得它们跟随着介电层而伸长。

当停止向一对电极施加电压时，则聚集在各电极中的电荷被释放出来。这减少了各电极的电荷，由此减少了前述的库仑力。结果，介电层利用其弹性恢复力而沿着介电层的表面收缩。具有弹性的一对电极跟随着介电层而收缩。

在以上描述的电动假肢手中，通过将介电层和电极卷绕为螺旋样式，聚合物执行器形成为圆柱形，并且响应于在电极之间施加电压，聚合物执行器沿着轴向伸长，并且响应于停止施加电压，聚合物执行器沿着轴向收缩而恢复其原始形状。

在前述结构中，通过将介电层和位于介电层相对侧上的电极卷绕为螺旋样式，聚合物执行器具有紧凑的圆柱形。这改善了将聚合物执行器安装在电动假肢手上的安装性。

响应于电极间的施加电压，圆柱形的聚合物执行器沿着轴向(聚合物执行器的轴向)伸长，该轴向为沿着介电层表面的方向。响应于停止电极间的施加电压，聚合物执行器沿着轴向收缩以恢复其原始形状。

在以上描述的电动假肢手中，聚合物执行器为多个聚合物执行器中的一个，并且聚合物执行器的可动端连接在共同的安装部件上。

在前述结构中，使用多聚合物执行器，并且聚合物执行器的各个可动端连接在共同的安装部件上。这对安装部件施加了大的力。结果，大的力经由安装部件传递至各个指部。

在以上描述的电动假肢手中，多个指部中的至少一个指部具有多个关节部，并且由电机和聚合物执行器所驱动的线材在穿过关节部的同时布置在具有关节部的指部中。

在一类通过牵引线材而屈曲指部的电动假肢手中，指部的关节部数量越多，则在各个关节部处用于屈曲指部所需要的线材被牵引的量越大。因此，通过将使用电机和聚合物执行器在屈曲方向牵引线材的前述电动假肢手应用结合到使用线材和多个关节部屈曲指部的电动假肢手中，在利用电机好处(其能够大幅地位移指部)的同时能够更有效地获得稳定抓取目标物体的优点。

本发明的效果

在利用电机能够大幅地位移指部的好处的同时，前述电动假肢手能够稳定地抓取目标物体。

附图说明

图1是根据第一实施例的电动假肢手的示意图，示出电动假肢手的完整结构；

图2是第一实施例处于展开状态的聚合物执行器结构的立体图；

图3A是第一实施例的聚合物执行器的横截面图，示出响应于停止施加电压而收缩的聚合物执行器的内部结构；

图3B是第一实施例的聚合物执行器的横截面图，示出响应于施加电压而伸长的聚合物执行器的内部结构；

图4A至图4C是示出第一实施例的电动假肢手的运行情况的示意图；

图5A至图5C是示出第二实施例的电动假肢手的运行情况的示意图；

图6A至图6C是示出第三实施例的电动假肢手的运行情况的示意图。

具体实施方式

第一实施例

将参考图1至图4描述根据第一实施例的电动假肢手。

如图1所示，电动假肢手包括假肢手本体11、指部12，13、为各指部12，13所设置的线材21、驱动源、锁定机构A以及为各指部12，13所设置的放线材机构B。

假肢手本体11对应于人的手背并形成电动假肢手的框架。各个指部12，13具有可动部分14和关节部15。可动部分14布置为在对应于可动部分14长度的方向上形成一列。各个指部12，13靠近假肢手本体11的一侧称之为近端。各个指部12，13远离假肢手本体11的一侧称之为末端。多个关节部15中的一个关节部布置在假肢手本体11与最靠近假肢手本体11的可动部分14之间。其他关节部15各自布置在相邻的可动部分14之间。各个可动部分14能够绕着与此可动部分14的近端部分相接触的关节部15屈曲。

假肢手本体11包括为每一个指部12，13设置的滑轮16。每个滑轮16固定至与各指部12，13的纵向相垂直的共用旋转轴18上。滑轮16与旋转轴18以整体方式旋转。

为各指部12，13设置的线材21与人的手筋相对应。线材21布置为在经过各关节部15，同时沿着各指部12，13的长度延伸。各个线材21的末端部21A紧固至最靠近末端的可动部分14的末端部。各线材21布置为经过所有可动部分14和所有关节部15。各个线材21的近端部紧固至滑轮16。

如图1所示，驱动源向右牵引线材21，具体地，在使指部12，13屈曲的方向上牵引。指部12，13和为每个指部12，13所设置的各聚合物执行器25所共同的电机22形成驱动源。

电机22用作响应通电而使输出轴23旋转的电动机。电机22牢固地固定于假肢手本体11。通过改变通电的模式允许电机22向前或向后旋转。电机22的输出轴23在垂直于旋转轴18的方向上延伸，具体地，在垂直于图1纸面的方向上延伸。输出轴23通过蜗轮蜗杆机构40耦合至旋转轴18。电机22使输出轴23在一个方向旋转，以使两滑轮16在一个方向旋转而卷绕线材21。通过使输出轴23在相反于前述方向的方向旋转，电机22能够使两滑轮16在使线材21放线材的方向旋转。

在用电机22将此线材21收线材之后，各聚合物执行器25在屈曲的方向牵引相应的线材21。聚合物执行器25由聚合物材料形成并响应于施加电压而弹性变形。聚合物执行器25响应于停止施加电压而回复其原始形状。以此方式，聚合物执行器25进行伸缩。

各聚合物执行器25可以是指介电型或离子型执行器。在此实施例中，举例而言，聚合物执行器25采用在位移和生成力方面表现优异的介电型执行器。

图2示出以板状形式处于展开状态的介电型聚合物执行器25。如图2所示，聚合物执行器25包括由具有弹性的绝缘聚合物材料所制成的介电层26，以及由具有弹性的导电聚合物材料所制成的一对电极27，28，该一对电极27，28从相对于介电层26厚度方向(图2的竖直方向)的相对两侧包夹介电层26。

介电层26由具有可动交联点的高分子化合物(例如聚合物凝胶)制成。如示例，介电层26由聚轮烷(polyrotaxane)制成。不同的是，电极27，28例如由通用目的的橡胶制成。

响应电极27，28之间施加的电压时，介电层26沿着介电层26的表面伸长。响应停止施加电压时，介电层26收缩以恢复其原始形状。聚合物执行器25以这种方式伸缩。

介电层26和电极27，28卷绕为螺旋样式，以形成具有开放相对端的细长的圆柱形，从而形成如图3A和图3B所示聚合物执行器25的主要部分。聚合物执行器25的如此紧凑的形状允许聚合物执行器25容易地安装在电动假肢手上。

响应电极27，28之间施加的电压时，各聚合物执行器25沿着介电层26的轴向伸长，具体地，沿着聚合物执行器25的纵向伸长(见图3B)。响应停止施加电压时，聚合物执行器25沿着此轴向(纵向)收缩以恢复其原始形状(见图3A)。以此方式，聚合物执行器25响应于施加电压和停止施加电压而沿着轴向伸缩。

圆柱内螺纹件29插入到聚合物执行器25的各轴向相对的开口内并固定在相应开口上。内螺纹形成在各螺纹件29的内壁面上。

卷簧31以压缩状态布置在各聚合物执行器25的内侧并位于内螺纹件29之间。每个卷簧31将内螺纹件29以彼此远离的方式偏置(如图3A和图3B所示向右和向左)。卷簧31的偏置力经由内螺纹件29传递至聚合物执行器25。因此，聚合物执行器25被偏置以沿着聚合物执行器25的轴向伸长。此结构意在于：当介电层26在沿着介电层26的表面的方向伸长时，通过使介电层26在沿螺旋的方向的伸长最小化，从而在轴向上尽可能地增加聚合物执行器25的位移。

如图4A所示，使用多个前述结构的聚合物执行器25。出于示例性目的，图4A至图4C中示出两个聚合物执行器25。但是，聚合物执行器25的数量并不局限于两个。在图1中，仅示出一个聚合物执行器25设置用于各个指部12，13。平行地布置两个聚合物执行器25，同时，聚合物执行器25的轴向与各指部12，13处于延伸状态下的纵向对齐。具体地，各聚合物执行器25伸缩的方向与各指部12，13处于延伸状态下的纵向相一致。各聚合物执行器25相对于其长度方向在相对的端部处具有可动端。

如图3A和图3B所示，在各聚合物执行器25的相对端部处设置有电极引出部件32和电极引出部件33。左电极引出部件32电连接至电极27，28中的第一电极。右电极引出部件33电连接至电极27，28中的第二电极。

在各聚合物执行器25的轴向相对侧设置有板状安装部件34，35。安装部件34，35布置为彼此面对，前述的聚合物执行器25设置在它们之间。安装部件34，35中的右安装部件35连接至电源36的正极。左安装部件34经由开关37连接至电源36的负极。

各聚合物执行器25的左端部25A利用诸如螺栓等紧固件38紧固至左安装部件34。紧固件38以抵靠左安装部件34的方式挤压左电极引出部件32，由此，经由左电极引出部件32将电极27，28中的第一电极电连接至左安装部件34。

各聚合物执行器25右端部25B利用紧固件39紧固至右安装部件35。紧固件39以抵靠右安装部件35的方式挤压右电极引出部件33，由此，经由右电极引出部件33将电极27，28中的第二电极电连接至右安装部件35。

如图4A至图4C所示，前述聚合物执行器25设置为以平行于线材21的姿势而对应于各线材21的一部分。安装部件34，35以垂直于此线材21的状态设置在一部分线材21中。安装部件34，35固定于线材21。

前述的聚合物执行器25和安装部件34，35并不固定于假肢手本体11，而是可沿着线材21的纵向与该线材21一同移动。

电机22具有产生大位移和低输出扭矩的特点。各聚合物执行器25具有产生小位移和高输出扭矩的特点。

通过利用两个特点之间的差异，如果处于延伸状态的各指部12，13大幅屈曲或位移，则线材21利用电机22被较大程度地牵引。不同的是，如果通过将指部12，13强力按压目标物体(图中未示出)以用指部12，13抓取目标物体，则线材21利用各聚合物执行器25沿着屈曲方向大力地受到牵引。通过这样做，电机22的上述特点由各聚合物执行器25得到补偿。具体地，电机22负责将指部12，13从它们延伸的状态屈曲或位移至靠近目标物体的位置。各聚合物执行器25负责用指部12，13抓取目标物体。

如图1所示，在线材21通过电机22卷绕收起之后，锁定机构A限制该线材21与电机22之间的相对移动。锁定机构A满足以下条件：

条件1：在线材21由电机22卷绕时允许电机22在卷绕方向旋转。

条件2：在线材21由电机22卷绕收起之后，通过限制电机22在相反于卷绕方向上的旋转，限制线材21与电机22之间的相对移动。

由蜗杆41和蜗轮42形成的蜗轮蜗杆机构40用作满足条件1和2的锁定机构A。

更具体地，滑轮16的旋转轴18与电机22的输出轴23相垂直。蜗杆41由诸如圆柱齿轮或沙漏形齿轮等螺旋齿轮形成，并且以允许蜗杆41与输出轴23一体旋转的方式将蜗杆41布置在电机22的输出轴23上。蜗轮42由斜齿轮形成，并且以允许蜗轮42与旋转轴18一体旋转的方式将蜗轮42布置在旋转轴18上。蜗轮42与蜗杆41相啮合。

蜗轮蜗杆机构40通常用于传递彼此垂直但彼此不相交的两轴(旋转轴18和输出轴23)之间的高减速比的旋转。蜗轮蜗杆机构40典型地涉及大载荷以用于蜗轮42使蜗杆41旋转。

放线材机构B用于朝着与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向利用电机22将卷绕在滑轮16周围的线材21放出，由此，延伸处于屈曲状态的各指部12，13。各放线材机构B包括设置用于每个相应的指部12，13的线材45和复位弹簧46。

用于各指部12，13的线材45布置为在穿过各关节部15的同时沿着指部12，13的长度而延伸。各个线材45的末端部45A固定至最靠近末端的可动部分14的末端部。线材45布置为穿过所有可动部分14和所有关节部15。线材45的近端部45B接合至复位弹簧46。各复位弹簧46朝着与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向偏置线材45，具体地，朝着使指部12，13延伸的方向偏置。

在用电机22卷绕线材21的期间，在电极27，28之间施加电压，使得各聚合物执行器25伸长。当锁定机构A限制线材21和电机22之间的相对移动时，停止在电极27，28之间施加电压，使得各个聚合物执行器25收缩。

以上描述了第一实施例的电动假肢手的结构。现在将描述此电动假肢手的操作。

图1和图4A示出用电动假肢手抓取目标物体之前的当前状态。在此状态，线材21由电机22卷绕为最少量。没有电流流过电机22。线材21在与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向由放线材机构B(线材45和复位弹簧46)牵引。各个指部12，13处于延伸状态。

如图3B所示，闭合开关37。在各聚合物执行器25(见图2)的电极27，28之间施加电压。电极27，28中的一个带正电，而另一个电极带负电。

将使正电荷与负电荷相互吸引的力(库仑力)作用在电极27，28上，以从相对于介电层26厚度方向的相对侧挤压介电层26，由此使得介电层26沿着介电层26的表面伸长。由于电极27，28也由具有弹性的导电聚合物材料制成，使得它们跟随介电层26而伸长。通过螺旋样式卷绕介电层26和电极27，28而形成为圆柱形的各聚合物执行器25在轴向(纵向)，即，沿着介电层26表面的方向伸长。

为了用处于上述状态的电动假肢手抓取目标物体(图中未示出)，将电机22和聚合物执行器25用作驱动源。

当电机22用作驱动源时，锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)允许输出轴23在线材21卷绕的方向旋转。当电机22的输出轴23旋转时，该旋转经由蜗轮蜗杆机构40(蜗杆41和蜗轮42)传递至旋转轴18。这使得滑轮16与旋转轴18一同旋转以在滑轮16周围卷绕线材21。之后，线材21被牵引至右方，具体地，在屈曲方向上沿着长度朝着电机22移动线材21。

各聚合物执行器25通过安装部件34，35固定至线材21。这使得在保持聚合物执行器25处于如图4B所示的伸长状态的同时每个聚合物执行器25和线材21一同在屈曲方向移动。

线材21的该移动经由各关节部15传递至各指部12，13的各可动部分14，由此，将各指部12，13绕关节部15屈曲。

如上所述，相比于聚合物执行器25，电机22具有产生更大位移和更低输出扭矩的特点。因此，较大程度地牵引线材21以大幅屈曲或位移各个指部12，13。持续此位移直至指部12，13接近目标物体。

在利用电机22将线材21卷绕在滑轮16周围以使各指部12，13处于前述状态之后，停止通过电机22的通电。响应于此停止，在屈曲方向牵引线材21的力消失。同时，由放线机构B(线材45和复位弹簧46)所产生的力(具体地，朝着与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向牵引线材21的力)作用在线材21上。但是在此阶段，锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)限制电机22朝着与卷绕方向相反的方向旋转，由此限制线材21与电机22之间的相对移动。具体地，蜗轮蜗杆机构40需要大的载荷以用蜗轮42旋转蜗杆41。因此，通过将蜗轮蜗杆机构40用作锁定机构A，即使在停止通过电机22的通电时，线材21也不从滑轮16放出。因此，线材21被保持在线材21由电机22卷绕起来的位置处。

在前述情况下，蜗轮蜗杆机构40限制线材21和电机22之间的相对移动，如图3A所示断开开关37以停止聚合物执行器25(见图2)的电极27，28之间的施加电压。在每个聚合物执行器25中，由于放电(电荷放射)而不会在电极27，28中积累电荷。这使得每个聚合物执行器25进行如图4C所示的收缩。

以此方式处于收缩状态的各聚合物执行器25在屈曲方向进一步牵引线材21。线材21的此移动经由各关节部15传递至各个指部12，13的各可动部分14，由此，各指部12，13绕着关节部15进一步屈曲。

如上所述，相比于电机22，各聚合物执行器25具有产生更小位移和更高输出扭矩的特点。因此，强力牵引线材21，并且通过强力将指部12，13压靠在目标物体，由此稳定抓取目标物体。

如上所述，放线机构B(线材45和复位弹簧46)产生力作用在线材21上，该线材21由电机22卷绕并由聚合物执行器25在相对于纵向的屈曲方向上牵引。此力作用为在相反于屈曲方向的方向上牵引线材21。然而，线材21在此相反方向上的移动受到锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)的限制，使得目标物体被指部12，13持续地抓取。

为使各个指部12，13从目标物体移开，电机22的输出轴23在反向进行旋转(即，反向旋转)，该反向相反于为了抓取目标物体而使输出轴23旋转的方向。此反向旋转削弱了电机22牵引线材21的力。线材45和复位弹簧46在与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向牵引各个线材21。这使各个指部12，13进行延伸以削弱抓取目标物体的力。因此，各个指部12，13从目标物体移开。

从前述电机22反向旋转开始至用电动假肢手再次抓取目标物体之前的时刻的这段期间，闭合开关37。通过闭合开关37，施加电压以伸长每个聚合物执行器25，由此使得电动假肢手回到图4A所示的状态。

第一实施例获得以下优点。

(1)各个线材21布置在相应的一个指部12，13内，每个线材绕关节部15屈曲和伸展。通过用电机22卷绕线材21，将线材21在屈曲方向牵引以屈曲各指部12，13。聚合物执行器25设置为对应各个线材21的一部分。设置锁定机构A，其在线材21由电机22卷绕之后限制线材21和电机22之间的相对移动。在锁定机构A限制该相对移动的同时聚合物执行器25伸缩，由此在屈曲方向牵引线材21(图1)。

因此，电机22负责将处于延伸状态的指部12，13大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。各聚合物执行器25负责用指部12，13抓取目标物体。因此，在利用电机22能够大幅地屈曲或位移指部12，13的好处的同时，可以稳定地抓取目标物体。

放线机构B产生力作用在线材21上，该线材21由电机22卷绕并由聚合物执行器25在屈曲方向牵引。此力作用为在相反于屈曲方向的方向牵引线材21。同时，还能够用指部12，13持续抓取目标物体。

通过将聚合物执行器25用作电机22的辅助而允许使用例如电机22这样的紧凑型电机，由此有助于减重以及减少功率消耗。

(2)蜗轮蜗杆机构40用作锁定机构A。在电机22卷绕线材21时，锁定机构A允许电机22在卷绕方向旋转。在线材21由电机22卷绕之后，锁定机构A限制电机22在与卷绕方向相反的方向的旋转，由此限制线材21和电机22之间的相对移动。

各个聚合物执行器25经由安装部件34，35固定于线材21。在线材21由电机22卷绕时，各聚合物执行器25响应于施加电压而伸长(图4A和图4B)。在锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)限制线材21与电机22之间的相对移动时，停止施加电压以使各个聚合物执行器25进行收缩(图4C)。

因此，通过由电机22将线材21卷绕在滑轮16的周围，处于伸长状态的各聚合物执行器25与线材21一同在屈曲方向上移动。这将指部12，13大幅地屈曲(位移)至靠近目标物体的位置。

在线材21由电机22卷绕之后，在限制线材21与电机22之间的相对移动的同时，各个聚合物执行器25收缩。这允许指部12，13稳固地抓取目标物体。

在电机22卷绕线材21的同时，将电压施加于聚合物执行器25。在线材21卷绕起来后停止施加电压。如果用指部12，13抓取目标物体所经历的时间长于指部12，13离开目标物体所经历的时间，则此设置有利于减小功率消耗。

(3)聚合物执行器25包括由弹性的绝缘聚合物材料制成的介电层26以及一对电极27，28，该对电极27，28由弹性的导电聚合物材料制成并且从相对于介电层26厚度方向的相对侧包夹介电层26(图2)。

因此，介电层26能够响应电极27，28之间的施加电压而沿着介电层26的表面伸长。在响应停止施加电压时，介电层26能够沿表面收缩以恢复至其原始形状。

电流持续流动直到在各个电极27，28内积累了给定量的电荷。响应于积累了给定量的电荷，大致没有电流流动。这减小了聚合物执行器25运行情况(伸长或收缩)所消耗的功率。因此，能够采用小容量的电池用作电源36(图3A和图3B)，由此提升便利性。

(4)以螺旋样式卷绕介电层26和电极27，28，从而将聚合物执行器25的主要部分形成为圆柱形(图3A和图3B)。

各个聚合物执行器25如此紧凑的形状(圆柱形)改善了将聚合物执行器25安装至电动假肢手的安装性。

响应于施加电压，各聚合物执行器25沿着轴向(各聚合物执行器25的纵向)伸长，该轴向是沿着介电层26的表面的方向(图3B)。响应于停止施加电压，各聚合物执行器25沿着此轴向收缩(图3A)。

(5)使用多个聚合物执行器25。各个聚合物执行器25在其相对的端部处具有可动端。各聚合物执行器25的相对的可动端连接在安装部件34，35上(图4A)。

相比于仅使用一个聚合物执行器25，本实施例通过安装部件34，35将大的力传递至线材21，使得指部12，13能够大力地抓取目标物体。

(6)用作指部12，13的驱动源之一的聚合物执行器25比由金属制成的驱动源(例如电机或电磁执行器)重量更轻。这有助于减少整个电动假肢手的重量。

(7)可以为各个关节部布置电机，以便用这些关节部屈曲指部。这会增加重量或使电机的控制电路复杂。

在此方面，在第一实施例中，在结合使用聚合物执行器25的同时，仅使用一个电机22。如上所述，聚合物执行器25自身是轻量化的。这使电动假肢手的重量获得减轻。此外，能够利用简单电路控制电机22。

(8)聚合物执行器25的介电层26由弹性的绝缘聚合物材料制成，而聚合物执行器25的电极27，28由弹性的导电聚合物材料制成(图2)。

因此，即使从外面施加这样的力：该力作用为将处于屈曲状态的指部12，13延伸以将指部12，13移离目标物体，此力也能够通过使聚合物执行器25伸缩而被吸收。

每个指部12，13由多个可动部分14和多个关节部15形成。功能为肌腱的线材21布置在各指部12，13中。线材21通过电机22卷绕而受到牵引以屈曲指部12，13。

因此，不同于具有一个关节部的指部，为了抓取目标物体，指部12，13能够被屈曲成符合目标物体的形状。这增加了可以抓取的目标物体的种类数。

(10)在通过牵引线材而屈曲指部的一类电动假肢手中，指部的关节部数目越多，在各关节部处用于屈曲指部的线材被牵引的量越多。

在此方面，在第一实施例中，由电机22和聚合物执行器25所驱动的线材21布置在各自具有关节部15的每个指部12，13中，以便穿过这些关节部15。

因此，通过由电机22大程度地牵引线材21，指部12，13能够屈曲或位移至靠近于目标物体的位置。之后，通过聚合物执行器25牵引线材21。因此，能够用指部12，13抓取目标物体。在利用电机22能够大幅位移各指部12，13的好处的同时，能够更有效地获得稳定抓取目标物体的前述优点(1)。

第二实施例

现在将参考图1至图3以及图5，描述根据第二实施例的电动假肢手。主要讨论与第一实施例的不同之处。

在第一实施例中，线材21固定至安装部件34，35。在第二实施例中，线材21布置为可相对于各聚合物执行器25沿着此线材21的长度移动。更具体地，如图5A所示，线材21布置为穿过相邻聚合物执行器25和安装部件34，35之间的空间，使得线材21能够沿着此线材21的长度而移动。

滑轮16连接在电机22的输出轴23上，使得它能够与输出轴23以一体方式旋转。

各聚合物执行器25具有端部25A，其为相对于此聚合物执行器25的轴向位于各指部12，13侧的固定端。各聚合物执行器25具有端部25B，其为相对于此聚合物执行器25轴向位于电机22侧的可动端。

连接在各聚合物执行器25的固定端25A的安装部件34被固定在假肢手本体11上。不允许安装部件34相对于假肢手本体11移动。连接在各聚合物执行器25的可动端25B的安装部件35不固定在假肢手本体11上。允许安装部件35相对于假肢手本体11沿着线材21的纵向(沿着聚合物执行器25的轴向)移动。

锁定机构A满足以下条件。

条件3：为了允许线材21和各聚合物执行器25之间的相对移动，在线材21由电机22卷绕时，不将线材21固定至可动端25B。

条件4：为了限制线材21与各聚合物执行器25之间的相对移动，在线材21由电机22卷绕之后，将线材21固定至可动端25B。

在第二实施例中，套爪卡盘50代替蜗轮蜗杆机构40用作满足条件3和4的锁定机构A。套爪卡盘50包括筒夹51、卡盘本体52以及执行器53。套爪卡盘50布置在靠近安装部件35的可动侧上。

筒夹51用于抓取作为工件的线材21。筒夹51具有形成在中心部用于线材21通过的孔。筒夹51设置有自通道孔径向延伸的切口。筒夹51具有设置为渐缩表面的外周，该渐缩表面朝着滑轮16进一步减小直径。

卡盘本体52具有管状的形状具有相对于线材21的长度方向的相对的开口端部。卡盘本体52固定至安装部件35。这使得卡盘本体52与可动端25B一同沿着线材21的纵向移动以响应聚合物执行器25的伸缩。卡盘本体52具有内渐缩面，该内渐缩面随着与滑轮16的距离缩短而进一步减小直径，以符合筒夹51。

执行器53由例如电磁螺线管形成。执行器53耦合于筒夹51并使筒夹51沿着线材21的长度移动。随着筒夹51移动接近滑轮16并且之后进入卡盘本体52，保持在相邻切口之间的一部分筒夹51朝中心弹性变形，由此抓取线材21。这限制了此线材21与聚合物执行器25的可动端25B之间的相对移动。

当由电机22卷绕线材21时，停止施加电压，使得各个聚合物执行器25收缩。在由电机22将线材21卷绕起来之后，在锁定机构A限制此线材21与聚合物执行器25的可动端25B之间的相对移动的同时，施加电压使得各聚合物执行器25伸长。

除了这些区别之外，第二实施例与第一实施例相同。因此，与第一实施例中相应组件相似或相同的那些组件用相似或相同的附图标记表示，并省略详细的说明。

现在将描述第二实施例的电动假肢手的操作。

图5A示出用电动假肢手抓取目标物体之前的当前状态。在此状态中，线材21由电机22卷绕为最少量。没有电流流过电机22。线材21由放线机构B(线材45和复位弹簧46)在与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向牵引。各个指部12，13处于延伸状态。

断开开关37以停止在聚合物执行器25的电极27，28之间施加电压(见图2)。在各聚合物执行器25中，由于放电，电荷不积累在电极27，28中。如图5A所示，各聚合物执行器25处于收缩状态。此收缩使得靠近电机22的可动端25B接近靠近指部12或13的固定端25A。锁定机构A不将线材21固定至可动端25B，而是允许线材21和各聚合物执行器25之间的相对移动。这允许线材21相对于聚合物执行器25沿着此线材21的纵向移动。

为了用处于前述状态的电动假肢手抓取目标物体，电机22的输出轴23首先与滑轮16一体地朝一个方向旋转。之后，线材21卷绕在滑轮16周围，以将线材21沿着纵向牵引至图5A所示在屈曲方向上的右方，由此使线材21在屈曲方向移动。线材21的移动经由各关节部15传递至各指部12，13的各可动部分14。因此，指部12，13绕各关节部15大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在通过电机22将线材21卷绕在滑轮16周围以将各指部12，13放置为前述的状态之后，如图5B所示停止通过电机22的通电。响应于此停止，在屈曲方向牵引线材21的力消失。同时，在由电机22卷绕线材21之后，如图5C所示，锁定机构A(套爪卡盘50)将线材21固定至聚合物执行器25的可动端25B(安装部件35)。这限制了线材21与可动端25B(安装部件35)之间的相对移动。因此，由电机22卷绕在滑轮16周围的线材21并不由放线材机构B放出。此外，在限制线材21与可动端25B之间的相对移动的同时，开关37闭合(见图3B)，由此，在各聚合物执行器25的电极27，28(见图2)之间施加电压。

此施加电压使得各聚合物执行器25沿着轴向(纵向)伸长。响应于此伸长，可动端25B进一步移动远离固定端25A。固定有可动端25B的安装部件35同样沿着此轴向与将线材21固定至端部25B(可动端)的锁定机构A一同移动。这样在相对于纵向在屈曲方向进一步牵引线材21。

线材21的移动经由各关节部15传递至各指部12，13的各可动部分14，由此各指部12，13绕着各关节部15屈曲。指部12，13强力地压靠目标物体，由此稳定地抓取目标物体。

为了使各指部12，13离开目标物体，取消用锁定机构A固定线材21。这允许线材21相对于各聚合物执行器25移动。在此状态，电机22反向旋转，该反向与电机22用于抓取目标物体而旋转的方向相反。此旋转削弱了电机22牵引线材21的力。线材21由线材45和复位弹簧46在与电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向牵引。这样使各指部12，13延伸以削弱抓取目标物体的力。因此，各指部12，13从目标物体移开。

从使电机22开始前述的反向旋转到刚要用电动假肢手再次抓取目标物体之前的期间里，开关37断开。通过断开开关37，各聚合物执行器25收缩使得电动假肢手返回到图5A所示的状态。

因此，第二实施例具有与第一实施例的上述优点(1)、(3)、(4)以及(6)到(10)相同的优点。此外，第二实施例具有代替优点(2)的以下优点(11)。在第二实施例中，使用多个聚合物执行器25并且各聚合物执行器25在纵向上只有一个端部25B形成为可动端。各聚合物执行器25的各可动端附接于共有的安装部件35。这获得了等同于前述优点(5)的优点。此设置应用于以下描述的第三实施例。

(11)在第二实施例中，线材21布置为可相对于各聚合物执行器25沿着此线材21的长度移动。在各聚合物执行器25中，相对于轴向靠近于指部12或13的端部25A为固定端，而靠近电机22的端部25B为可动端。

套爪卡盘50用作锁定机构A。在由电机22卷绕线材21时，线材21并不固定于端部25B(可动端)，以允许线材21与各聚合物执行器25之间的相对移动。在由电机22卷绕线材21之后，线材21固定至端部25B(可动端)，以限制线材21与各聚合物执行器25之间的相对移动。

在由电机22卷绕线材21时，各聚合物执行器25响应于停止施加电压而收缩(图5A和图5B)。当锁定机构A(套爪卡盘50)限制线材21与各聚合物执行器25之间的相对移动时，各聚合物执行器25响应于施加电压而伸长(图5C)。

因此，通过由电机22将线材21卷绕在滑轮16周围，指部12，13能够大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在由电机22卷绕线材21之后，在锁定机构A(套爪卡盘50)将线材21固定至端部25B(可动端)的同时，各聚合物执行器25伸长。这允许用指部12，13牢固地抓取目标物体。

当由电机22卷绕线材21时，停止施加电压至聚合物执行器25。在卷绕线材21之后施加电压至聚合物执行器25。如果指部12，13离开目标物体的时期长于用指部12，13抓取目标物体的时期，该设置有利于减小功率消耗。

第三实施例

现在将参考图1至图3以及图6，描述根据第三实施例的电动假肢手。主要讨论与第二实施例的不同之处。

如图6A所示，在第三实施例中，电机22、锁定机构A以及滑轮16设置在各聚合物执行器25的可动端25B处。该设置使得电机22可相对于假肢手本体11沿线材21的长度移动。

如在第一实施例中，第三实施例的锁定机构A由包括蜗杆41和蜗轮42的蜗轮蜗杆机构40形成。与第二实施例不同，没有使用套爪卡盘50。第三实施例中的锁定机构A与第一实施例中的锁定机构A以同样的方式起作用。

在由电机22卷绕线材21时，停止向各聚合物执行器25施加电压。这使得各聚合物执行器25收缩。在线材21由电机22卷绕之后，在锁定机构A限制线材21与电机22之间的相对移动的同时，向各聚合物执行器25施加电压。此施加电压使得各聚合物执行器25伸长。此伸长使电机沿着屈曲方向移动。

除了这些区别之外，第三实施例与第二实施例相同。因此，与第二实施例中相应组件相似或相同的那些组件用相似或相同的附图标记表示，并省略详细的解释说明。

现在将描述第三实施例的电动假肢手的操作。

图6A示出用电动假肢手抓取目标物体之前的当前状态。在此状态，线材21由电机22卷绕为最少量。没有电流通过电机22。线材21在电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向上由放线机构B(线材45和复位弹簧46)牵引。各个指部12，13处于延伸状态。

断开开关37以停止在聚合物执行器25的电极27，28之间施加电压(见图2)。在各聚合物执行器25中，由于放电，电荷不积累在电极27，28中。如图6A所示，各聚合物执行器25处于收缩状态。此收缩使得靠近电机22的可动端25B接近靠近指部12或13的固定端25A。线材21不固定至各聚合物执行器25(安装部件34，35)，而是可以相对于各聚合物执行器25(安装部件34，35)沿着线材21的长度移动。电机22能够相对于假肢手本体11而沿着线材21的长度移动。

为了用处于前述状态的电动假肢手抓取目标物体，电机22首先用作驱动源。此时，锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)允许输出轴23在卷绕线材21的方向旋转。

当电机22的输出轴23旋转时，该旋转经由蜗轮蜗杆机构40(蜗杆41和蜗轮42)传递至旋转轴18。这使得滑轮16与旋转轴18一同朝着将线材21卷绕在滑轮16周围的一个方向旋转。之后，于纵向线材21被牵引至图6A示出的屈曲方向的右方。此时，聚合物执行器25继续收缩。这使得线材21沿着其长度并在屈曲方向移动。

线材21的移动经由各关节部15传递至各指部12，13的各可动部分14。指部12，13绕着各关节部15大幅屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在通过电机22将线材21卷绕在滑轮16周围以放置各指部12，13处于前述状态之后，如图6B所示，停止通过电机22的通电。响应于此停止，在屈曲方向牵引线材21的力消失。同时，由放线机构B(线材45和复位弹簧46)所产生的力(具体地，在电机22牵引线材21方向(屈曲方向)的相反方向上牵引线材21的力)作用在线材21上。但是在此阶段，如图6C所示，锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)限制电机22在与卷绕方向相反的方向旋转，由此限制线材21与电机22之间的相对移动。因此，即使在通过电机22的通电停止时，线材21也不从滑轮16放出。因此，线材21保持在线材21由电机22卷绕起来的位置处。

在前述情况下，蜗轮蜗杆机构40限制线材21和电机22之间的相对移动，闭合开关37(见图3B)以在各聚合物执行器25的电极27，28之间施加电压(见图2)。此施加电压使得各聚合物执行器25沿着轴向(纵向)伸长。

各聚合物执行器25伸长，作为响应，可动端25B进行移动以与固定端25A更远地分离开并接近电机22。固定有端部25B(可动端)的安装部件35也和锁定机构A一同朝着电机22移动。这使电机22在屈曲方向移动了。因此，进一步在屈曲方向牵引线材21。

线材21的移动经由各关节部15传递至各指部12，13的各可动部分14，使各指部12，13绕着各关节部15屈曲。之后，指部12，13强力地压靠目标物体，由此稳定地抓取目标物体。

为了使各指部12，13离开目标物体，电机22的输出轴23反向旋转，该反向与为了抓取目标物体而使输出轴23旋转的方向相反。此旋转削弱了电机22牵引线材21的力。线材21由放线机构B(线材45和复位弹簧46)在与电机22牵引线材21方向的相反方向牵引。此设置使各个指部12，13延伸以削弱抓取目标物体的力。因此，各个指部12，13从目标物体移开。

从电机22反向旋转开始至用电动假肢手抓取目标物体之前的时刻的期间，断开开关37。通过断开开关37，各个聚合物执行器25收缩，使得电动假肢手返回到图6A所示的状态。

因此，第三实施例具有与第一实施例的优点(1)、(3)、(4)和(6)至(10)相同的优点。此外，第三实施例具有以下代替优点(2)的优点(12)。

(12)线材21布置为可相对于各聚合物执行器25沿着此线材21的长度移动。电机22布置为可沿着线材21的长度移动。在各聚合物执行器25中，靠近指部12或13的端部25A为固定端，而靠近电机22的端部25B为可动端。

蜗轮蜗杆机构40用作锁定机构A。当线材21由电机22卷绕时，允许电机22在卷绕方向旋转。在电机22卷绕线材21之后，限制电机22在与卷绕方向相反的方向旋转，以限制线材21和电机22之间的相对移动。

在由电机22卷绕线材21时，各聚合物执行器25响应于停止施加电压而收缩(图6A和图6B)。在锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)限制了线材21与各聚合物执行器25之间的相对移动时，各聚合物执行器25响应于施加电压而伸长。此伸长使电机22在屈曲方向移动(图6C)。

因此，通过由电机22将线材21卷绕在滑轮16的周围，指部12和13能够大幅地屈曲或位移至靠近目标物体的位置。

在线材21由电机22卷绕起来之后，在锁定机构A限制电机22在与卷绕方向相反的方向旋转的同时，各聚合物执行器25伸长。这样，将线材21在屈曲方向牵引，使得能够用指部12，13牢固地抓取目标物体。

在由电机22卷绕线材21时停止向聚合物执行器25施加电压。在线材21卷绕起来之后将电压施加至聚合物执行器25。如果指部12，13离开目标物体的时期长于用指部12，13抓取目标物体的时期，则该设置有利于减小功率消耗。

以上描述的实施例可以进行以下改进。

关于指部12，13

前述电动假肢手进一步可应用于具有三个或更多个指部(包括指部12，13)的电动假肢手。较多数量的指部(包括指部12，13)能够更稳定地抓取目标物体。

前述电动假肢手进一步可应用于具有以下指部12，13的电动假肢手：每个指部12，13具有与第一实施例或第三实施例不同数目的可动部分14和关节部15。每个具有更多数量的可动部分14和更多数量的关节部15的指部12，13能够屈曲以符合目标物体的形状，从而能够更稳定地抓取目标物体。

在每个指部中的可动部分和关节部的最小数量都为一个。即使在此情况下，也能够获得上述优点(1)。

同时，如果至少一个指部具有两个或更多个关节部，则下述优点将变得更加显著：即，在利用电机能够大幅地位移指部的好处的同时，稳定地抓取目标物体。这是由于关节部的数量越多，则在各关节部处需要用于屈曲指部线材被牵引的量越多。在此情况下，通过由电机大量地牵引线材，指部能够屈曲或位移至靠近目标物体的位置。之后，线材由聚合物执行器牵引，由此允许用指部抓取目标物体。

关于聚合物执行器25

聚合物执行器25可以为离子型执行器，而不是前述的介电型执行器。

离子聚合物执行器由彼此粘合的离子交换树脂和电极形成。这类聚合物执行器典型地通过以下方式形成：将例如由金或铂金等贵金属所制成的电极利用化学镀层的方式粘合至氟基离子交换树脂膜的各相对两侧上。在此聚合物执行器中，在电极之间施加几伏特的电压，以在离子交换树脂的里面造成离子移动。结果，例如，阳离子向阴极移动。离子的这种移动在聚合物执行器的前侧和后侧之间产生膨胀性差异变化，而使聚合物执行器弹性变形。当停止施加电压时，聚合物执行器利用其弹性回复力而恢复成它的原始形状。这种弹性变形和恢复使得聚合物执行器伸缩。

关于用于抓取目标物体的指部12，13的力

通过控制以下要素能够改变此力。

(i)施加至各聚合物执行器25的电极27，28的电压。增加电压则增大前述抓取力。

(ii)聚合物执行器25的直径。增加直径则增大前述抓取力。

(iii)伸缩的聚合物执行器25的数量。增加该数量则增大前述抓取力。

在此情况中，可以改变与电动假肢手连接的聚合物执行器25的数量。可替代地，可利用控制或操纵的方式根据情况来改变作为施加电压目标物的聚合物执行器25的数量。

关于电机22

可以为每个指部12，13设置电机22。

在第三实施例中，电机22、锁定机构A(蜗轮蜗杆机构40)、滑轮16以及其他部件可以设置在假肢手本体11上，以在与各聚合物执行器25相分离的同时可以沿着线材21的长度移动。在此情况下，电机22等类似装置布置为靠近各聚合物执行器25的可动端25B和安装部件35。此目的在于，通过使用伸长的各聚合物执行器25来移动电机22等类似装置。

关于锁定机构A

锁定机构A可以由不同于蜗轮蜗杆机构40和套爪卡盘50的部件形成，只要在线材21由电机22卷绕起来之后，此部件能够限制线材21与电机22和聚合物执行器25中的一个之间的相对移动。

附图标记的描述

12，13 指部

15     关节部

21     线材

22     电机

25     聚合物执行器

25A    端部(固定端)

25B    端部(可动端)

26     介电层

27，28 电极

35     安装部件

40     蜗轮蜗杆机构(锁定机构)

50     套爪卡盘(锁定机构)

A      锁定机构

Claims (8)

1.一种电动假肢手，包括：

多个指部，每个指部绕关节部屈曲和伸展；

线材，其穿过所述关节部同时沿着每个所述指部布置；

电机，其卷绕所述线材，以在屈曲方向沿着所述线材的长度牵引所述线材，由此屈曲所述指部；

聚合物执行器，其由聚合物材料形成为细长形并布置为对应于所述线材的一部分，其中，所述聚合物执行器通过响应于施加电压弹性变形和响应于停止施加电压而恢复至其原始形状而沿着轴向伸缩；以及

锁定机构，在由所述电机卷绕所述线材之后，所述锁定机构限制所述线材与所述电机和所述聚合物执行器中的一个之间的相对移动，

其中，在所述锁定机构限制所述相对移动时，所述聚合物执行器伸缩，由此将所述线材在所述屈曲方向牵引。

2.根据权利要求1所述的电动假肢手，其中：

在所述线材由所述电机卷绕时，所述锁定机构允许所述电机在卷绕方向旋转，并在所述线材由所述电机卷绕起来之后，所述锁定机构通过限制所述电机在与所述卷绕方向相反的方向旋转而限制所述线材与所述电机之间的相对移动，

所述聚合物执行器固定于所述线材，以及

在所述线材由所述电机卷绕时，所述聚合物执行器伸长，并且在所述锁定机构限制所述相对移动时，所述聚合物执行器收缩。

3.根据权利要求1所述的电动假肢手，其中：

所述线材布置为可相对于所述聚合物执行器沿所述线材的长度移动，

所述聚合物执行器相对于所述轴向在靠近所述指部的端部处具有固定端，以及相对于所述轴向在靠近所述电机的端部处具有可动端，

在所述线材由所述电机卷绕时，通过没有将所述线材固定至所述可动端，所述锁定机构允许所述线材与所述聚合物执行器之间的相对移动，

在所述线材由所述电机卷绕起来之后，通过将所述线材固定至所述可动端，所述锁定机构限制所述线材与所述聚合物执行器之间的相对移动，以及

在所述线材由所述电机卷绕时，所述聚合物执行器收缩，并且在所述锁定机构限制所述相对移动时，所述聚合物执行器伸长。

4.根据权利要求1所述的电动假肢手，其中：

所述线材布置为可相对于所述聚合物执行器沿所述线材的长度移动，

所述电机布置为可沿着所述线材的长度移动，

所述聚合物执行器相对于所述轴向在靠近所述指部的端部处具有固定端，以及相对于所述轴向在靠近所述电机的端部处具有可动端，

在所述线材由所述电机卷绕时，所述锁定机构允许所述电机在卷绕方向旋转，

在所述线材由所述电机卷绕起来之后，所述锁定机构通过限制所述电机在与所述卷绕方向相反的方向旋转而限制所述线材与所述电机之间的相对移动，

在所述线材由所述电机卷绕时，所述聚合物执行器收缩，以及

在所述锁定机构限制所述相对移动时，所述聚合物执行器伸长，并且所述聚合物执行器的所述伸长使所述电机在所述屈曲方向移动。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的电动假肢手，其中：

所述聚合物执行器包括介电层和一对电极，所述介电层由具有弹性的绝缘聚合物材料制成，所述一对电极由具有弹性的导电聚合物材料制成并且从相对两侧包夹所述介电层，以及

所述聚合物执行器通过以下方式伸缩：即，响应于在所述一对电极之间施加电压使所述介电层沿着所述介电层的表面伸长以及响应于停止施加电压使所述介电层收缩恢复至其原始形状。

6.根据权利要求5所述的电动假肢手，其中：

通过将所述介电层和所述电极卷绕为螺旋样式，所述聚合物执行器形成为圆柱形，以及

响应于在所述电极之间施加电压，所述聚合物执行器沿着所述轴向伸长，并且响应于停止施加电压，所述聚合物执行器在所述轴向收缩而恢复其原始形状。

7.根据权利要求6所述的电动假肢手，其中：

所述聚合物执行器为多个聚合物执行器中的一个，以及

所述聚合物执行器的所述可动端连接在共同的安装部件上。

8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的电动假肢手，其中：

所述多个指部中的至少一个指部具有多个关节部，以及

由所述电机和所述聚合物执行器驱动的所述线材在穿过所述关节部的同时布置在具有所述关节部的所述指部中。