CN105058409A - 二维拇指仿生手头 - Google Patents
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Abstract
二维拇指仿生手头，由食指（1）、中指（2）、无名指、小拇指（3）、手掌罩壳（4）、二维大拇指（5）、手掌（6）、腕接头（7）组成，食指（1）、中指（2）、无名指、小拇指（3）和二维大拇指（5）均为单独模块，安装在手掌（6）上，控制线路系统安装在手掌（6）的手背面，其特征在于：所述的控制线路系统的输入端连接控制五个假手指的电极，输出端连接五个假手指的电机；五个假手指在电机驱动下分别单独动作或组合动作。本发明，五个手指内部结构体积较小，简化了无名指和小拇指的结构，使得手掌有更多空间，使整体手型更拟人化，可适用不同手型的使用安装，重量较轻，仿生效果好。
Description
技术领域
本发明涉及肌电、电动控制仿生假手技术领域，具体是指一种二维拇指仿生手头。
背景技术
随着科技的发展，上肢假肢的发展也日新月异，肌电假肢从最初的由单个电机驱动到现在的由多个电机驱动，这种有多个电机驱动的假手俗称为仿生手，功能从最初的指头只能简单的张、闭到现在的各个指头能单独动作和组合动作。目前国内外对这种假手进行了许多研究，并且进入了临床阶段，通过分析市面上相应产品，发现在结构上都还存在一些缺陷或不足，有的是将五个手指的驱动装置安装在手指内，采用绳索由假手指掌拉动假手指第二关节屈，假手指第二关节装有弹簧，由弹力使假手指第二关节从屈的位置回到张开位置；有的假手将五个手指的驱动装置放在假手掌内，五个手指用丝杆带动指掌关节，再用连杆带动第二关节，假手指第一关节和第二关节张开都是靠弹簧的弹力；还有是将电机放置在手背位置，大拇指只能相对四指方向前后动作，左右方向动作只能被动扳动。这几种结构缺陷是：一、电机放在手指内这种结构使得手指长度难以缩短，拇指体积较大，二、手指张开力量较小，不能带动较厚的外手皮，只能使用薄且软的手皮，三、电机放在手背位置，使得控制线路只能放在手心位置，由于手指抓握动作，容易造成控制线路损坏，大拇指左右方向采用被动扳动不便于患者使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种二维拇指仿生手头，各个手指有独立的驱动机构，使得各个手指能独立动作或和别的手指组合动作，大拇指在功能上有两个自由度，前后左右方向都可以电动控制，在功能上进一步满足患者的使用要求。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：二维拇指仿生手头，由食指、中指、无名指、小拇指、手掌罩壳、二维大拇指、手掌、腕接头组成，食指、中指、无名指、小拇指指和二维大拇指均为单独模块，安装在手掌上，控制线路系统安装在手掌的手背面，其特征在于：所述的控制线路系统的输入端连接控制五个假手指的电极，输出端连接五个假手指的电机；五个假手指在电机驱动下分别单独动作或组合动作。
所述的食指、中指、无名指、小拇指和二维大拇指的减速电机安装在手掌的掌心面，控制线路系统安装在手掌的掌背面。
所述的二维大拇指由两个独立的驱动机构，二维大拇指在前后、左右方向旋转。
所述的无名指、小拇指为联动机构，无名指和小拇指公用一套驱动机构，减速电机带动蜗轮副转动。
所述的手掌下部安装有腕接头，根据需要安装被动腕关节或电动腕关节。
所述的驱动机构由减速电机、蜗杆、蜗轮、第一指关节、连杆、第二指关节、蜗杆箱组成，减速电机通过螺纹安装在蜗杆箱螺纹孔内，蜗杆两端通过轴承安装在蜗杆箱内的两端轴承孔内，轴用挡圈装在蜗杆箱的轴用挡圈槽内限制蜗杆的轴向移动，蜗轮通过蜗轮轴安装在蜗杆箱上的蜗轮座上并和蜗杆啮合，第一指关节的一端和蜗轮通过螺钉固定连接，另一端通过轴和第二指关节连接，第二指关节通过连杆和蜗杆箱连接，减速电机通过连接簧片带动蜗杆旋转，第一指关节随蜗轮和蜗杆啮合旋转，带动第二指关节绕蜗轮轴作圆周运动。
所述的手掌内有减速电机孔和固定手指模块的上平面，在手掌下部有弧形，腕接头和二维大拇指，手掌的正面、背面覆盖有手掌罩壳。
本发明，结构简单可靠，五个手指内部结构体积较小，特别是简化了无名指和小拇指的结构，使得手掌有更多空间，使整体手型更拟人化，可适用不同手型的使用安装，重量较轻，仿生效果好。
附图说明
图1是本发明二维拇指仿生手头立体图。
图2是本发明驱动机构结构示意图。
图3是手掌结构示意图。
具体实施方式
由图1所示，本发明的二维拇指仿生手头，包括食指1、中指2、无名指、小拇指3、手掌罩壳4、二维大拇指5、手掌6、腕接头7。在手掌6上端面设有减速电机孔，食指1、中指2、无名指、小拇指3的减速电机安装在减速电机孔内，二维大拇指5和上述所有减速电机均安装在手掌心平面上，所有指头均由单独模块组成，可自由组装和拆卸，控制线路系统安装在手掌背平面上,这样布置可以避免因为抓握物体而损坏控制线路，在手掌6的掌心和掌背上有手掌罩壳4起保护减速电机和控制线路系统作用，控制线路系统的输入端连接控制五个假手指的电极，输出端连接五个假手指的电机；五个假手指在减速电机驱动下可分别单独动作或组合动作。
由图2所示，是本发明驱动机构结构示意图。驱动机构由减速电机1-1、蜗杆1-2、蜗轮1-3、第一指关节1-4、连杆1-5、第二指关节1-6、蜗杆箱1-7组成。减速电机1-1通过螺纹安装在蜗杆箱1-7螺纹孔内，蜗杆1-2两端通过轴承安装在蜗杆箱1-7内的两端轴承孔内，轴用挡圈装在蜗杆箱1-7的轴用挡圈槽内限制蜗杆1-2的轴向移动，蜗轮1-3通过蜗轮轴安装在蜗杆箱1-7上的蜗轮座上并和蜗杆1-2啮合，第一指关节1-4的一端和蜗轮1-3通过螺钉固定连接，另一端通过轴和第二指关节1-6连接，第二指关节1-6通过连杆1-5和蜗杆箱1-7连接，减速电机1-1通过连接簧片带动蜗杆1-2旋转，第一指关节1-4随蜗轮1-3和蜗杆1-2啮合旋转，带动第二指关节1-6绕蜗轮轴作圆周运动。
由图3知，是本发明的手掌结构示意图。所述的食指1、中指2、无名指、小拇指3和二维大拇指5的减速电机安装在手掌6的掌心面，控制线路系统安装在手掌6的掌背面。所述的手掌6下部安装有腕接头7，根据需要安装被动腕关节或电动腕关节。手掌6内有减速电机孔5-1和固定手指模块的上平面5-2，在手掌下部有弧形5-3，腕接头7和二维大拇指5，手掌6的正面、背面覆盖有手掌罩壳4。
本发明，结构简单，克服以往仿生手的不足，采用连杆结构，使手指张开和闭合具有相同力矩，手指长度可根据人体手指改变长度，从外观造型上更具有仿生型，每个手指采用模块化设计，便于组装和维修。
在此说明书中，本发明已对照其特定的实施实例作了具体描述，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)
1.二维拇指仿生手头，由食指（1）、中指（2）、无名指、小拇指（3）、手掌罩壳（4）、二维大拇指（5）、手掌（6）、腕接头（7）组成，食指（1）、中指（2）、无名指、小拇指指（3）和二维大拇指（5）均为单独模块，安装在手掌（6）上，控制线路系统安装在手掌（6）的手背面，其特征在于：所述的控制线路系统的输入端连接控制五个假手指的电极，输出端连接五个假手指的电机；五个假手指在电机驱动下分别单独动作或组合动作。
2.根据权利要求1所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的食指（1）、中指（2）、无名指、小拇指（3）和二维大拇指（5）的减速电机安装在手掌（6）的掌心面，控制线路系统安装在手掌（6）的掌背面。
3.根据权利要求1所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的二维大拇指（5）由两个独立的驱动机构，二维大拇指（5）在前后、左右方向旋转。
4.根据权利要求1所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的无名指、小拇指（3）为联动机构，无名指和小拇指（3）公用一套驱动机构，减速电机带动蜗轮副转动。
5.根据权利要求1所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的手掌（6）下部安装有腕接头（7），根据需要安装被动腕关节或电动腕关节。
6.根据权利要求3所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的驱动机构由减速电机（1-1）、蜗杆（1-2）、蜗轮（1-3）、第一指关节（1-4）、连杆（1-5）、第二指关节（1-6）、蜗杆箱（1-7）组成，减速电机（1-1）通过螺纹安装在蜗杆箱（1-7）螺纹孔内，蜗杆（1-2）两端通过轴承安装在蜗杆箱（1-7）内的两端轴承孔内，轴用挡圈装在蜗杆箱（1-7）的轴用挡圈槽内限制蜗杆（1-2）的轴向移动，蜗轮（1-3）通过蜗轮轴安装在蜗杆箱（1-7）上的蜗轮座上并和蜗杆（1-2）啮合，第一指关节（1-4）的一端和蜗轮（1-3）通过螺钉固定连接，另一端通过轴和第二指关节（1-6）连接，第二指关节（1-6）通过连杆（1-5）和蜗杆箱（1-7）连接，减速电机（1-1）通过连接簧片带动蜗杆（1-2）旋转，第一指关节（1-4）随蜗轮（1-3）和蜗杆（1-2）啮合旋转，带动第二指关节（1-6）绕蜗轮轴作圆周运动。
7.根据权利要求1所述的二维拇指仿生手头，其特征在于：所述的手掌（6）内有减速电机孔（5-1）和固定手指模块的上平面（5-2），在手掌下部有弧形（5-3），腕接头（7）和二维大拇指（5），手掌（6）的正面、背面覆盖有手掌罩壳（4）。
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