CN106239540B - 新型仿生手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型仿生假手，拇指有双层互不干扰侧向旋转机构，内层为可调阻力被动旋转机构，外层为具有自锁功能的电动旋转机构，食指、中指、无名指、小指用拱形双侧支撑居中连杆驱动第二指节骨板，形成稳定结构，连杆拱形部份嵌入蜗杆箱下沉台阶，不增加手指宽度，手指是骨骼式结构，外壳不兼作传动部件，利用腕掌连接板的上部与下部间的角度，使仿生手掌按人手放松状态适度后仰。

Description

新型仿生手

技术领域

本发明涉及假肢技术领域，特别涉及电动假肢技术领域，具体是指一种新型仿生手。

背景技术

仿生手拇指除了伸屈外，侧向旋转功能也很重要，上肢双侧截肢者，需要仿生手拇指能电动侧向旋转，单侧截肢者可用拇指电动侧向旋转的仿生手，也可用重量较轻的拇指被动侧向旋转的仿生手，如果仿生手拇指兼有电动侧向旋转和被动侧向旋，就更加完美，使用更方便，也不会因误将拇指电动侧向旋转当作被动旋转，用力过猛损坏拇指，因此需要兼有这两种功能的仿生手拇指侧向旋转结构。

仿生手的关键结构是手指结构，小号仿生手的手指更细小，是一个难点，需要一种新结构，减小手指宽度。

发明内容

本发明的新型仿生手拇指有双层侧向旋转机构，内层为被动旋转机构，外层为电动旋转机构，拇指被动侧向旋转轴外面轴套的一部份有开口，此开口处可用螺丝调节轴套与被动侧向旋转轴间的压力，从而改变拇指被动侧向旋转摩擦阻力，轴套未开口部份外圈装有轴线与侧向旋转轴相同的驱动齿轮，轴套作为外层旋转轴，两端装有固定在拇指座上的轴承，由带减速器的微电机带动驱动齿轮，使轴套电动侧向旋转，由于轴套与被动侧向旋转轴间的摩擦力，在此摩擦力范围内，轴套与被动侧向旋转轴成为一体，轴套与被动侧向旋转轴会一起旋转，使装在被动侧向旋转轴上的拇指电动侧向旋转。此电动旋转机构的减速器具有自锁功能，在拇指被扳动进行被动旋转时，轴套不会转动。不论拇指被动侧向旋转或电动侧向旋转，到极限位置时，拇指根部碰触拇指座限位，电动侧向旋转在限位时，微电机电流自动切断。

拇指侧向旋转可简化为另外两种类型：一种是不安装侧向旋转驱动齿轮和侧向旋转微电机驱动器，侧向旋转轴套两端不安装轴承，直接固定在拇指座上，此仿生手拇指侧向只具有被动旋转功能，另一种是将侧向旋转轴套和旋转轴更换为微电机驱动的单一旋转轴，此仿生手拇指侧向只具有电动旋转功能。

食指、中指、无名指、小指的连杆在蜗杆箱两旁双侧支撑，双侧连杆连接部形成拱形，由拱形顶端伸出的居中连杆带动第二指节，蜗杆箱座端部削去一个拱形台阶，比后部细，第一指节屈指九十度时，拱形双侧支撑连杆正好嵌入其中，使连杆不增加手指宽度。

第一指节骨板、第二指节骨板、连杆、蜗轮蜗杆减速器、带减速器的微电机组成各手指的骨骼式结构，外壳不兼作传动部件。

食指、中指、无名指、小指第一指节骨板下端内侧包住蜗轮，与蜗轮牢固连接，外侧弧面形成指掌关节外凸形状。

手指壳安装在各指节骨板上，外形和和各手指尺寸比例符合人手形状。

手掌骨架为阶梯形结构，每个台阶装一个手指，双侧阶梯形成手掌弧形，手掌壳安装在手掌骨架上。各手指安装位置、仿生手外形比例与人手一致。

连接手掌骨架和腕部的连接板，装在手掌板根部，连接板的上部与下部间的角度，使手掌按人手放松状态适度后仰。连接板可连接各种腕部：包括固定腕、被动旋转腕、电动旋转腕、被动伸屈腕、电动伸屈腕等，以及二种以上腕结构的组合。

本发明的效益

1.仿生手拇指既有电动侧向旋转功能，又有被动侧向旋转功能，使用更加方便。

2.拱形双侧支撑连杆嵌入蜗杆箱端部，使仿生手指骨架变窄，适用于大小不同尺寸的仿生手。

3.拱形双侧支撑连杆结构，增加了手指侧向受力强度和稳定性。

4.仿生手指的全骨骼式结构，手指外壳不参与传动，便于传动机构安装更换，手指壳外形便于做得更仿真。

5.手掌在自然放松状态的后仰角度，可由腕连接板设定。

附图说明

图1是打开手掌壳和各手指外壳后，本发明的新型仿生手结构的示意图。

图中标号说明如下：

1 第一指节骨板

2 第二指节骨板

3 连杆

4 连杆上端轴

5 指关节轴

6 连杆下端轴

7 蜗轮轴

8 有拱形下沉台阶蜗轮蜗杆箱

9 带减速器的微电机

10 拇指侧向旋转微电机 驱动器

11 拇指

12 拇指被动旋转轴

13 驱动齿轮

14 轴套

15 拇指座

16 轴套开口

17 螺丝

18 手掌骨架

19 蜗轮

20 腕部

21 连接板

具体实施实例

图1是这种仿生手的骨架结构原理图，是拆去掌壳和手指外壳的内部结构，各个手指的结构都安装在蜗轮蜗杆箱座8上，8用螺丝固定在手掌骨架18的掌面，安装更换任何一个手指都很方便，拇指座15上面安装有拇指侧向旋转和拇指张开闭合的全部结构，仿生手拇指11有双层侧向旋转机构，内层为被动旋转机构，外层为电动旋转机构，12是内层被动旋转轴，12外面有轴套14，拇指11内部装有微电机驱动拇指张开闭合的机构，拇指11固定在内层被动旋转轴12上，10是拇指的微电机侧向旋转驱动器，此驱动器具有自锁功能，10 驱动拇指侧向旋转齿轮13，13固定在轴套14外圈，12、13、14同轴线，轴套 14作为外层旋转轴，两端装有固定在拇指座15上的轴承，轴套14的一部份有开口16，此开口可用螺丝17调节轴套14与被动侧向旋转轴12间的摩擦力，在拇指11被扳动被动侧向旋转时，轴套14因10的自锁功能不会转动，不论拇指11被动侧向旋转或电动侧向旋转，到极限位置时，拇指11根部碰触拇指座15限位，电动侧向旋转限位时，微电机10电流自动切断。

拇指侧向旋转可简化为另外两种类型：一种是不安装侧向旋转驱动齿轮13 和侧向旋转微电机驱动器10，侧向旋转轴套14两端不安装轴承，直接固定在拇指座15上，此仿生手拇指侧向只具有被动旋转功能，另一种是侧向旋转轴套14和旋转轴12更换为单一旋转轴，没有轴套结构，此仿生手拇指侧向只具有电动旋转功能。

本发明的仿生手的食指、中指、无名指、小指的结构相同，但尺寸不同。连杆3在蜗杆箱8两旁双侧支撑，双侧连杆连接部形成拱形，连杆3在拱形顶端居中伸出，连杆3带动第二指节骨板2，蜗杆箱8的端部削去一圈，形成一个拱形台阶，比后部细，第一指节骨板1屈指九十度时，拱形双侧支撑连杆3正好嵌入其中，使连杆3不增加手指宽度。

连接第一指节骨板1与第二指节骨板2的转轴5就是手指关节轴，4是连杆上端轴，6是连杆下端轴，蜗轮轴7就是指掌关节轴，由带减速器的微电机9 驱动。

第一指节骨板1、第二指节骨板2、连杆3、蜗轮蜗杆减速器8、带减速器的微电机9组成各手指的骨骼式传动结构，蜗轮蜗杆箱8底部有螺孔，用螺丝安装在手掌骨架18的掌面，手指外壳不兼作传动部件。

食指、中指、无名指、小指的第一指节骨板1的下端内侧包住且嵌入蜗轮19，使1与19连接为一体，1下端外侧弧面形成指掌关节外凸形状。

手掌骨架18为阶梯形结构，每个台阶装一个手指，双侧阶梯形成手掌弧形，手掌外壳安装在手掌骨架18上，外形比例与人手一致，手指各指节外壳安装在各指节的骨板1和2上，各手指壳外形、各手指相对位置和尺寸比例符合人手形状。

连接手掌板18和腕部20的连接板21，装在手掌板18根部，腕掌连接板21 的上部与下部间的角度，使手掌骨板18按人手放松状态适度后仰。

在此说明书中，本发明只对一种实施例作了描述，很显然仍可以按本发明原理变换具体实施结构，因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种新型仿生手，其特征在于：仿生手拇指有双层互不干扰侧向旋转机构，内层是可用螺丝调节轴套松紧，改变扳动拇指阻力的被动旋转机构，外层是具有自锁功能的电动旋转机构，食指、中指、无名指、小指的连杆是一个三端连杆，包括连杆下端双侧支撑部、连杆上端居中部、以及连杆三端连接部，连杆下端双侧支撑部在蜗杆箱两旁双侧支撑，连杆三端连接部形成拱形，连杆上端居中部带动第二指节骨板，蜗杆箱座端部削去一个拱形下沉台阶，比后部细，第一指节屈指九十度时，连杆下端双侧支撑部正好嵌入其中，使此三端连杆不增加手指宽度，手指是骨骼式结构，外壳不兼作传动部件，手掌骨架是阶梯形结构。

2.根据权利要求1的仿生手，其特征在于：拇指侧向旋转的双层结构如下：拇指内部有张开闭合机构，拇指根部安装在拇指被动旋转轴上，拇指被动旋转轴的轴套一部份有开口，可用螺丝调节轴套与拇指被动旋转轴间的压力，从而改变拇指被动侧向旋转摩擦阻力，轴套未开口部份外圈，装有轴线与拇指被动旋转轴相同的驱动齿轮，轴套作为外层旋转轴，两端装有固定在拇指座上的轴承，由拇指侧向旋转微电机驱动器带动驱动齿轮，使拇指电动侧向旋转，拇指侧向旋转微电机驱动器具有自锁功能。

3.根据权利要求1的仿生手，其特征在于：拇指侧向旋转机构只须减去或更换少数部件，可简化为另外两种类型：一种是不安装驱动齿轮和拇指侧向旋转微电机驱动器，轴套两端不安装轴承，直接固定在拇指座上，此仿生手拇指侧向只具有被动旋转功能，另一种是将轴套和拇指被动旋转轴，更换为微电机驱动单一旋转轴，此仿生手拇指侧向只具有电动旋转功能。

4.根据权利要求1的仿生手，其特征在于：第一指节骨板下端内侧包住蜗轮并嵌入蜗轮，第一指节骨板下端外侧弧面加高，形成指掌关节外凸形状，第一指节骨板、第二指节骨板、三端连杆、蜗轮和微电机蜗轮蜗杆驱动器构成手指骨骼式结构。

5.根据权利要求1的仿生手，其特征在于：手掌骨架为阶梯形结构，每个台阶装一个手指，双侧阶梯形成手掌弧形。

6.根据权利要求1的仿生手，其特征在于：装在手掌骨架根部的腕掌连接板的上部与下部间的角度，使手掌按人手放松状态适度后仰。