CN109172062A - 一种假肢手的双侧驱动手指 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种假肢手的双侧驱动手指，包括掌指节、近端指节、远端指节、螺杆，螺杆前、后部分别旋合螺纹旋向相反的前、后螺母，后螺母通过掌指连杆一与手指安装板的L形向右的一边连接，手指安装板的L形拐角处与掌指节后端铰接，前螺母通过近端连杆一与近端指节L形向右伸出的一边连接，掌指节前端固定的近端指节轴上固定齿轮二，近端指节轴与近端指节L形拐角处转动连接，齿轮二与齿轮一啮合，绕线轮、齿轮一固定在齿轮转轴上，齿轮转轴转动安装在近端指节上，绕线轮固定食指拉线一端，另一端固定拉线轴，拉线轴转动安装在食指远端指节L形拐角处，食指近端指节L形的另一边与食指远端指节L形向右的一边铰接，实现手指三指节的同步运动。

Description

一种假肢手的双侧驱动手指
技术领域
本发明涉及一种假肢手指，尤其涉及可用于残疾人的一种假肢手的双侧驱动手指。
背景技术
上肢是人类生产生活所依赖的重要器官，正因如此受到的伤害也最多，甚至造成上肢残疾，而上肢中最灵活的器官是手，食指、中指、无名指、小指上有三个关节，结构非常复杂，上肢假肢中最重要的是手指，目前的假肢手指通常为两关节，使用起来有一定的局限性，使用三关节的手指通常每个关节设置一个电机驱动，手指占的空间比较大，采用拉线的三关节运动，故障率高。
本申请的假肢手指采用电机带动螺杆，螺杆两侧分别驱动掌指关节、近端指关节转动，实现一个电机带动螺杆转动，实现螺杆两侧驱动，手指两指节同时运动；掌指节上设置有螺杆的转动支撑，螺杆的两侧螺纹旋向相反，结构设计精巧；掌指节上设置的前、后螺母与掌指节上的滑槽滑动连接，结构简单，便于实现；采用两个圆柱齿轮啮合，其中一个齿轮间接固定在掌指节上，另一个齿轮设置在近端指节上转动安装的齿轮转轴上，齿轮转轴上固定绕线轮，绕线轮与远端指节之间设置有拉线，结构实用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种采用螺杆前部、后部分别旋合前螺母、后螺母驱动手指的掌指节、近端指节，同时采用齿轮机构，实现手指的远端指节的屈伸的假肢手指。
本发明的目的是这样实现的：一种假肢手的双侧驱动手指，包括掌指节101、近端指节102、远端指节103、手指安装板107，所述的掌指节101、近端指节102、远端指节103均呈上下对称结构，所述的手指安装板107呈L形，手指安装板107的L形拐角处通过掌指轴118与掌指节101的后端铰接，手指安装板107的L形的一边为中空的结构，手指安装板107的L形的一边上端通过柱销一108与掌指连杆一109的后端铰接，掌指连杆一109的前端与柱销二110的上端转动连接，柱销二110的下端固定在后螺母131的上侧，后螺母131与螺杆132的后部形成螺旋传动，掌指节101上设置有螺杆132的转动支撑，螺杆132的前部与前螺母129组成螺旋副传动，螺杆132前部的螺纹与后部的螺纹旋向相反，后螺母131、前螺母129与掌指节101前后方向滑动连接；
所述的前螺母129固定柱销十140的下端，柱销十140的上端转动连接近端连杆一113的后端，所述的近端指节102呈L形，近端指节102的L形一边位于掌指节101的右侧，近端指节102呈中空的结构，其前部采用连接梁1021连接，近端指节102的L形一边的端部的上端通过柱销三116与近端连杆一113的前端铰接，近端指节102的L形拐角处转动安装在近端指节轴124的上、下部，近端指节轴124的上、下端固定在掌指节101的前端，近端指节轴124的上部与中部之间固定齿轮二141，齿轮一128固定在齿轮转轴125上，齿轮转轴125的中部固定绕线轮127，齿轮转轴125的上、下端与近端指节102转动连接，绕线轮固定拉线126的一端，另一端固定在拉线轴136上，拉线轴136的两端转动连接在远端指节103的拐角处；
所述的近端指节102的L形的另一边端部向右侧弯曲，所述的远端指节103呈L形，远端指节103的L形一边向右侧伸出，远端指节103的L形一边的端部上侧通过柱销九138与近端指节102的L形的另一边端部上侧铰接，远端指节103的L形一边上侧与近端指节102的L形的另一边上侧之间设置有扭力弹簧二137，扭力弹簧二137活套在柱销九138上；所述的螺杆132端部连接有转动驱动装置，所述的手指安装板107固定在手掌上。
所述的螺杆132端部连接有转动驱动装置结构为：电机减速机111固定在电机架112上，电机减速机111的输出轴固定带轮一115，带轮一115通过同步带114与带轮二139形成带传动，带轮二139固定在螺杆132的前端，所述的电机架112固定在掌指节101上，电机架112设置有避让螺杆轴承轴承座130空腔1121。
所述的手指安装板107的L形的一边下端通过柱销七133与掌指连杆二119的后端铰接，柱销四120的上端固定在后螺母131的下侧，柱销四120的下端与掌指连杆二119的前端转动连接，所述的柱销一108与柱销七133同轴，柱销四120与柱销二110同轴，所述的掌指连杆二119与掌指连杆一109关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
所述的前螺母129固定柱销五121的上端，柱销五121的下端转动连接近端连杆二122的后端，近端指节102的L形一边的端部的下端通过柱销六123与近端连杆二122的前端铰接，所述的柱销五121与柱销十140同轴，柱销六123与柱销三116同轴，所述的近端连杆二122与近端连杆一113关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
所述的远端指节103的L形一边的端部下侧通过柱销八134与近端指节102的L形的另一边端部下侧铰接，远端指节103的L形一边下侧与近端指节102的L形的另一边下侧之间设置有扭力弹簧一135，扭力弹簧一135活套在柱销八134上，用以实现远端指节103弯曲、前端后左摆动后的复位，所述的柱销八134与柱销九138同轴，所述的扭力弹簧一135与扭力弹簧二137关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
掌指节101上设置有螺杆132转动支撑的结构为：螺杆132的中部转动安装在螺杆轴承轴承座130内，螺杆轴承轴承座130固定在掌指节101的右侧面中部，螺杆132与掌指节101沿着前后方向平行设置。
所述的后螺母131、前螺母129与掌指节101前后方向滑动连接的结构为：所述的后螺母131、前螺母129分别设置有向左侧伸出后滑动板、前滑动板，掌指节101上设置有沿前后方向水平设置的前螺母滑槽1101、后螺母滑槽1102，后滑动板、前滑动板分别在前螺母滑槽1101、后螺母滑槽1102内沿着前后方向滑动。
所述的齿轮二141呈扇形，齿轮二141扇形的中心角为160-180度，齿轮一128与齿轮二141啮合，齿轮一128与齿轮二141结构相同、齿数相同。
所述的绕线轮127的后部固定拉线126的一端，拉线126从下方绕出绕线轮127后，另一端固定拉线轴136。
所述的掌指节101、近端指节102、远端指节103的左侧面分别固定掌指节垫106、近指节垫105、远指节垫104，远指节垫104、近指节垫105、掌指节垫106具有弹性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.采用电机带动螺杆，螺杆两侧分别驱动掌指关节、近端指关节转动，实现一个电机带动螺杆转动，实现螺杆两侧驱动，手指两指节同时运动；
2.掌指节上设置有螺杆的转动支撑，螺杆的两侧螺纹旋向相反，结构设计精巧；
3.掌指节上设置的前、后螺母与掌指节上的滑槽滑动连接，结构简单，便于实现；
4.采用两个圆柱齿轮啮合，其中一个齿轮间接固定在掌指节上，另一个齿轮设置在近端指节5.上转动安装的齿轮转轴上，齿轮转轴上固定绕线轮，绕线轮与远端指节之间设置有拉线，结构实用；
6.齿轮采用扇形圆柱齿轮，空间占用小，不影响各指节间的相互运动；
7.各指节上固定弹性垫，模拟手指的弹性状态。
附图说明
图1是假肢的手指的总体结构图。
图2是假肢指后半部传动结构图。
图3是去掉电机减速机的假肢手指后半部传动结构图。
图4是掌指节弯曲驱动结构示意图。
图5是近端指节弯曲驱动结构示意图。
图6是远端指节弯曲驱动结构示意图一。
图7是远端指节弯曲驱动结构示意图二。
图8是电机架结构示意图。
附图标记:附图标记:101-掌指节、102-近端指节、103-远端指节、104-远指节垫、105-近指节垫、106-掌指节垫、107-手指安装板、108-柱销一、109-掌指连杆一、110-柱销二、111-电机减速机、112-电机架、1121-机架空腔、113-近端连杆一、114-同步带、115-带轮一、116-柱销三、118-掌指轴、119-掌指连杆二、120-柱销四、121-柱销五、122-近端连杆二、123-柱销六、124-近端指节轴、125-齿轮转轴、126-拉线、127-绕线轮、128-齿轮一、129-前螺母、130-螺杆轴承轴承座、131-后螺母、132-螺杆、133-柱销七、134-柱销八、135-扭力弹簧一、136-拉线轴、137-扭力弹簧二、138-柱销九、139-带轮二、140-柱销十、141-齿轮二、1101-前螺母滑槽、1102-后螺母滑槽。
具体实施方式
结合图1～8，本发明的一种假肢手的双侧驱动手指，本申请以手指1远离掌指节方向定义为前方，反之为后方，以手指1能够弯曲的朝向定义为左侧，以手指1能够展开的朝向定义为右侧，以便描述本申请。
一种假肢手的双侧驱动手指包括：掌指节101、近端指节102、远端指节103、远指节垫104、近指节垫105、掌指节垫106、手指安装板107、柱销一108、掌指连杆一109、柱销二110、电机减速机111、电机架112、近端连杆一113、同步带114、带轮一115、柱销三116、掌指轴118、掌指连杆二119、柱销四120、柱销五121、近端连杆二122、柱销六123、近端指节轴124、齿轮转轴125、拉线126、绕线轮127、齿轮一128、前螺母129、螺杆轴承轴承座130、后螺母131、螺杆132、柱销七133、柱销八134、扭力弹簧一135、拉线轴136、扭力弹簧二137、柱销九138、带轮二139、柱销十140、齿轮二141，所述的手指安装板107呈L形，手指安装板107的L形拐角处通过掌指轴118与掌指节101的后端铰接，手指安装板107的L形的一边为中空的结构，手指安装板107的L形的一边上端通过柱销一108与掌指连杆一109的后端铰接，掌指连杆一109的前端与柱销二110的上端转动连接，柱销二110的下端固定在后螺母131的上侧，所述的掌指节101、近端指节102、远端指节103均呈上下对称结构，后螺母131与螺杆132的后部形成螺旋传动，螺杆132的中部转动安装在螺杆轴承轴承座130内，螺杆轴承轴承座130固定在掌指节101的右侧面中部，螺杆132与掌指节101沿着前后方向平行设置，螺杆132的前部与前螺母129组成螺旋副传动，螺杆132前部的螺纹与后部的螺纹旋向相反，后螺母131、前螺母129分别设置有向左侧伸出后滑动板、前滑动板，掌指节101上设置有沿前后方向水平设置的前螺母滑槽1101、后螺母滑槽1102，后滑动板、前滑动板分别在前螺母滑槽1101、后螺母滑槽1102内沿着前后方向滑动。
所述的前螺母129固定柱销十140的下端，柱销十140的上端转动连接近端连杆一113的后端，所述的近端指节102呈L形，近端指节102的L形一边位于掌指节101的右侧，近端指节102呈中空的结构，其前部采用连接梁1021连接，近端指节102的L形一边的端部的上端通过柱销三116与近端连杆一113的前端铰接，近端指节102的L形拐角处转动安装在近端指节轴124的上、下部，近端指节轴124的上、下端固定在掌指节101的前端，近端指节轴124的上部与中部之间固定齿轮二141，齿轮二141呈扇形，齿轮二141128呈扇形的中心角为160-180度，齿轮一128与齿轮二141啮合，齿轮一128与齿轮二141结构相同、齿数相同，齿轮一128固定在齿轮转轴125上，齿轮转轴125的中部固定绕线轮127，齿轮转轴125的上、下端与近端指节102转动连接，绕线轮127的后部固定拉线126的一端，拉线126从下方绕出绕线轮127后，另一端固定在拉线轴136上，拉线轴136的两端转动连接在远端指节103的拐角处。
所述的近端指节102的L形的另一边端部向右侧弯曲，所述的远端指节103呈L形，远端指节103的L形一边向右侧伸出，远端指节103的L形一边的端部上侧通过柱销九138与近端指节102的L形的另一边端部上侧铰接，远端指节103的L形一边上侧与近端指节102的L形的另一边上侧之间设置有扭力弹簧二137，扭力弹簧二137活套在柱销九138上，用以实现远端指节103弯曲、前端后左摆动后的复位。
所述的电机减速机111固定在电机架112上，电机减速机111的输出轴固定带轮一115，带轮一115通过同步带114与带轮二139形成带传动，带轮二139固定在螺杆132的前端，所述的电机架112固定在掌指节101上，电机架112设置有避让螺杆轴承轴承座130空腔1121。
为了提高后螺母131驱动手指安装板107、前螺母129驱动近端指节102相对于掌指节101转动的稳定性，手指安装板107的L形的一边下端通过柱销七133与掌指连杆二119的后端铰接，柱销四120的上端固定在后螺母131的下侧，柱销四120的下端与掌指连杆二119的前端转动连接，所述的柱销一108与柱销七133同轴，柱销四120与柱销二110同轴，所述的掌指连杆二119与掌指连杆一109关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
所述的前螺母129固定柱销五121的上端，柱销五121的下端转动连接近端连杆二122的后端，近端指节102的L形一边的端部的下端通过柱销六123与近端连杆二122的前端铰接，所述的柱销五121与柱销十140同轴，柱销六123与柱销三116同轴，所述的近端连杆二122与近端连杆一113关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
所述的远端指节103的L形一边的端部下侧通过柱销八134与近端指节102的L形的另一边端部下侧铰接，远端指节103的L形一边下侧与近端指节102的L形的另一边下侧之间设置有扭力弹簧一135，扭力弹簧一135活套在柱销八134上，用以实现远端指节103弯曲、前端后左摆动后的复位，所述的柱销八134与柱销九138同轴，所述的扭力弹簧一135与扭力弹簧二137关于掌指节101的上下方向的对称面呈上下对称。
所述的手指安装板107固定在手掌上。
所述的掌指节101、近端指节102、远端指节103的左侧面分别固定掌指节垫106、近指节垫105、远指节垫104，远指节垫104、近指节垫105、掌指节垫106具有弹性。
本申请中上述的电机与控制系统连接，本领域的技术人员能够实现对上述各电机的控制驱动，能够实现手指的屈伸控制。
当控制系统控制手指弯曲时，控制电机减速机111中的电机通电，驱动带轮一115转动，通过同步带114带动螺杆132转动，螺杆132与固定在掌指节101上的螺杆轴承轴承座130转动连接，螺杆132转动时，后螺母131与掌指节101滑动连接，后螺母131向后移动，通过掌指连杆一109、掌指连杆二119的向后移动，手指安装板107固定在手掌，掌指节101绕着掌指轴118向掌心侧摆动，由于螺杆132的前部、后部的螺纹旋向相反，螺杆132转动的同时，前螺母129向前移动，近端连杆一113、近端连杆二122向前移动，推动近端指节102绕着近端指节轴124向掌心侧摆动，近端指节102摆动时，近端指节轴124固定在掌指节101上，齿轮二141固定在近端指节轴124上，齿轮一128与齿轮二141啮合，拉线126缠到齿轮一128上，且有绕线轮127的导向作用，拉线126牵引拉线轴136，齿轮一128固定在齿轮转轴125上，齿轮转轴125上固定绕线轮127，齿轮一128转动，绕线轮127转动，远端指节103绕着柱销八134、柱销九138转动，实现远端指节103向掌心侧弯曲，从而实现四指的弯曲运动，当控制电机减速机111方向旋转，掌指节101、近端指节102张开，同时拉线126放松，远端指节103在扭力弹簧一135、扭力弹簧二137的复位作用下张开，实现手指的伸展。

Claims (10)

1.一种假肢手的双侧驱动手指，包括掌指节(101)、近端指节(102)、远端指节(103)、手指安装板(107)，其特征在于：所述的掌指节(101)、近端指节(102)、远端指节(103)均呈上下对称结构，所述的手指安装板(107)呈L形，手指安装板(107)的L形拐角处通过掌指轴(118)与掌指节(101)的后端铰接，手指安装板(107)的L形的一边为中空的结构，手指安装板(107)的L形的一边上端通过柱销一(108)与掌指连杆一(109)的后端铰接，掌指连杆一(109)的前端与柱销二(110)的上端转动连接，柱销二(110)的下端固定在后螺母(131)的上侧，后螺母(131)与螺杆(132)的后部形成螺旋传动，掌指节(101)上设置有螺杆(132)的转动支撑，螺杆(132)的前部与前螺母(129)组成螺旋副传动，螺杆(132)前部的螺纹与后部的螺纹旋向相反，后螺母(131)、前螺母(129)与掌指节(101)前后方向滑动连接；
所述的前螺母(129)固定柱销十(140)的下端，柱销十(140)的上端转动连接近端连杆一(113)的后端，所述的近端指节(102)呈L形，近端指节(102)的L形一边位于掌指节(101)的右侧，近端指节(102)呈中空的结构，其前部采用连接梁(1021)连接，近端指节(102)的L形一边的端部的上端通过柱销三(116)与近端连杆一(113)的前端铰接，近端指节(102)的L形拐角处转动安装在近端指节轴(124)的上、下部，近端指节轴(124)的上、下端固定在掌指节(101)的前端，近端指节轴(124)的上部与中部之间固定齿轮二(141)，齿轮一(128)固定在齿轮转轴(125)上，齿轮转轴(125)的中部固定绕线轮(127)，齿轮转轴(125)的上、下端与近端指节(102)转动连接，绕线轮固定拉线(126)的一端，另一端固定在拉线轴(136)上，拉线轴(136)的两端转动连接在远端指节(103)的拐角处；
所述的近端指节(102)的L形的另一边端部向右侧弯曲，所述的远端指节(103)呈L形，远端指节(103)的L形一边向右侧伸出，远端指节(103)的L形一边的端部上侧通过柱销九(138)与近端指节(102)的L形的另一边端部上侧铰接，远端指节(103)的L形一边上侧与近端指节(102)的L形的另一边上侧之间设置有扭力弹簧二(137)，扭力弹簧二(137)活套在柱销九(138)上；所述的螺杆(132)端部连接有转动驱动装置，所述的手指安装板(107)固定在手掌上。
2.根据权利要求1所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的螺杆(132)端部连接有转动驱动装置结构为：电机减速机(111)固定在电机架(112)上，电机减速机(111)的输出轴固定带轮一(115)，带轮一(115)通过同步带(114)与带轮二(139)形成带传动，带轮二(139)固定在螺杆(132)的前端，所述的电机架(112)固定在掌指节(101)上，电机架(112)设置有避让螺杆轴承轴承座(130)空腔(1121)。
3.根据权利要求1所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的手指安装板(107)的L形的一边下端通过柱销七(133)与掌指连杆二(119)的后端铰接，柱销四(120)的上端固定在后螺母(131)的下侧，柱销四(120)的下端与掌指连杆二(119)的前端转动连接，所述的柱销一(108)与柱销七(133)同轴，柱销四(120)与柱销二(110)同轴，所述的掌指连杆二(119)与掌指连杆一(109)关于掌指节(101)的上下方向的对称面呈上下对称。
4.根据权利要求3所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的前螺母(129)固定柱销五(121)的上端，柱销五(121)的下端转动连接近端连杆二(122)的后端，近端指节(102)的L形一边的端部的下端通过柱销六(123)与近端连杆二(122)的前端铰接，所述的柱销五(121)与柱销十(140)同轴，柱销六(123)与柱销三(116)同轴，所述的近端连杆二(122)与近端连杆一(113)关于掌指节(101)的上下方向的对称面呈上下对称。
5.根据权利要求4所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的远端指节(103)的L形一边的端部下侧通过柱销八(134)与近端指节(102)的L形的另一边端部下侧铰接，远端指节(103)的L形一边下侧与近端指节(102)的L形的另一边下侧之间设置有扭力弹簧一(135)，扭力弹簧一(135)活套在柱销八(134)上，用以实现远端指节(103)弯曲、前端后左摆动后的复位，所述的柱销八(134)与柱销九(138)同轴，所述的扭力弹簧一(135)与扭力弹簧二(137)关于掌指节(101)的上下方向的对称面呈上下对称。
6.根据权利要求1-5任一项所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：掌指节(101)上设置有螺杆(132)转动支撑的结构为：螺杆(132)的中部转动安装在螺杆轴承轴承座(130)内，螺杆轴承轴承座(130)固定在掌指节(101)的右侧面中部，螺杆(132)与掌指节(101)沿着前后方向平行设置。
7.根据权利要求1-5任一项所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的后螺母(131)、前螺母(129)与掌指节(101)前后方向滑动连接的结构为：所述的后螺母(131)、前螺母(129)分别设置有向左侧伸出后滑动板、前滑动板，掌指节(101)上设置有沿前后方向水平设置的前螺母滑槽(1101)、后螺母滑槽(1102)，后滑动板、前滑动板分别在前螺母滑槽(1101)、后螺母滑槽(1102)内沿着前后方向滑动。
8.根据权利要求1-5任一项所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的齿轮二(141)呈扇形，齿轮二(141)扇形的中心角为160-180度，齿轮一(128)与齿轮二(141)啮合，齿轮一(128)与齿轮二(141)结构相同、齿数相同。
9.根据权利要求1-5任一项所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的绕线轮(127)的后部固定拉线(126)的一端，拉线(126)从下方绕出绕线轮(127)后，另一端固定拉线轴(136)。
10.根据权利要求1-5任一项所述的假肢手的双侧驱动手指，其特征在于：所述的掌指节(101)、近端指节(102)、远端指节(103)的左侧面分别固定掌指节垫(106)、近指节垫(105)、远指节垫(104)，远指节垫(104)、近指节垫(105)、掌指节垫(106)具有弹性。
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