CN109692061B - 一种行星传动型假肢手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星传动型假肢手，包括驱动装置、手指组件、手掌组件和设置于手掌组件中部且与其垂直设置的支撑板，手掌组件中还设有齿轮传动装置，其包括主动齿轮、主转轴、位于主动齿轮圆周位置且与其形成啮合的多个被动齿轮；各被动齿轮和主动齿轮分别通过固定于支撑板上的轴承与支撑板形成旋转连接，主转轴贯穿于主动齿轮的轴线位置，主转轴的下端与驱动装置形成驱动连接；各被动齿轮的中部设置一轴孔和被动转轴，轴孔中设有内螺纹，被动转轴上设有外螺纹，二者形成螺纹连接；各被动转轴的上端通过连杆组件与手指组件连接。本发明通过一台驱动装置实现了对多个手指的驱动，结构简单，耗能低，使假肢手做到足够小，有利于不同年龄段残疾人的佩戴。

Description

一种行星传动型假肢手

技术领域

本发明涉及假肢手领域，具体涉及一种行星传动型假肢手。

背景技术

假肢手稳定有效地抓取物体是穿戴者完成日常生活工作中的各种任务的前提，所以设计出结构简单，具有良好抓握力性能的假肢手尤为重要。

目前现有的假肢手驱动方式大都采用齿轮方式实现传动，通常在手掌位置设置两个驱动装置分别对四个手指进行驱动，如此设置将会大大增加了假肢手的重量，且耗能较大，也存在利用差动机构实现对各手指的多自由度控制，结构复杂。当然，在医用器械等技术领域也会应用到大量的假肢手，如中国专利文献CN 103690279B中公开了一种基于行星齿轮系的欠驱动假肢手系统，其包括驱动系统、传动系统和机械手三部分，驱动系统未设置在手掌位置，而是通过通过驱动系统中的行星齿轮系将两个步进电机的输入通过协同作用的方式转化为十三根输出软轴的转动，实现机械手上各个关节的运动，如果将其控制方式用于人的假肢手上，成本会很高，同时假肢手重量与正常手重量存在较大偏差，不利于残疾人的使用。

发明内容

因此，本发明目的是解决现有假肢手存在加工成本高、耗能大，且不便于残疾人使用的技术问题，本发明提供了一种行星传动型假肢手。

所采用的技术方案如下：

一种行星传动型假肢手，包括驱动装置、手指组件、手掌组件和设置于所述手掌组件中部且与其垂直设置的支撑板，所述手掌组件中还设有齿轮传动装置，其包括主动齿轮、主转轴、位于所述主动齿轮圆周位置且与其形成啮合的多个被动齿轮；各所述被动齿轮和所述主动齿轮分别通过固定于所述支撑板上的轴承与所述支撑板形成旋转连接，所述主转轴贯穿于所述主动齿轮的轴线位置，所述主转轴的下端与所述驱动装置形成驱动连接；各所述被动齿轮的中部设置一轴孔和被动转轴，所述轴孔中设有内螺纹，所述被动转轴上设有外螺纹，所述被动转轴与所述轴孔形成螺纹连接；各所述被动转轴的上端通过连杆组件与所述的手指组件连接，用于驱动所述连杆组件上下移动。

所述主动齿轮为行星齿轮组，其包括大齿轮、太阳齿轮、行星架和多个行星小齿轮，所述大齿轮为带有内齿和外齿的齿圈，多个所述行星小齿轮设置于所述行星架上，所述太阳齿轮与所述驱动装置形成驱动连接，所述太阳齿轮位于多个所述行星小齿轮的中部，且分别与各所述行星小齿轮形成啮合，各所述行星小齿轮与所述大齿轮的内齿形成啮合并驱动所述大齿轮旋转，各所述被动齿轮与所述大齿轮的外齿形成啮合。

所述被动齿轮设置包括第一被动齿轮和第二被动齿轮，二者对称设置于所述大齿轮的两侧，所述第一被动齿轮的被动转轴上端通过连杆组件与小指和无名指铰接，所述第二被动齿轮的被动转轴上端通过连杆组件与食指和中指相铰接。

优选地，所述第一被动齿轮与所述大齿轮之间设有第一中间齿轮，所述第二被动齿轮与所述大齿轮之间设有第二中间齿轮，所述第一中间齿轮和第二中间齿轮分别通过固定于所述支撑板上的轴承在所述支撑板上形成旋转连接。

进一步地，各所述行星小齿轮位于所述行星架的下端面，所述行星架的上端面轴线位置设有一转杆，所述转杆上固定一次驱动齿轮，所述次驱动齿轮与所述第二被动齿轮形成啮合。

或优选地，所述第一被动齿轮与所述大齿轮之间设有第一中间齿轮，所述第二被动齿轮与所述次驱动齿轮之间设有第二中间齿轮，所述第一中间齿轮和第二中间齿轮分别通过固定于所述支撑板上的轴承在所述支撑板上形成旋转连接；两所述被动转轴分别与所对应的两所述被动齿轮之间形成一正旋向和反旋向的传动连接。

所述连杆组件分别包括一个输入连杆、支撑杆和两个平行设置的输出连杆，所述输入连杆和输出连杆分别固定于所述支撑杆的两侧，所述输入连杆与所述被动转轴形成铰接，两所述输出连杆的两端分别与所述的支撑杆及所对应的两手指形成铰接。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明在手掌位置设置了用于驱动手指组件运动的齿轮传动装置，通过位于驱动电机驱动主动齿轮旋转，带动其圆周的与其啮合的多个被动齿轮旋转，被动齿轮再通过连杆组件带动对应的手指运动，从而通过一台驱动装置实现了对多个手指的驱动，结构简单，耗能低，同时可以减少手掌位置的空间，使假肢手做到足够小，非常有利于不同年龄段残疾人的佩戴。

B.本发明通过在主动齿轮的两侧对称设置第一被动齿轮和第二被动齿轮，每个被动齿轮通过连杆控制两个相邻手指的同步动作，通过被动转轴上的外螺纹与被动齿轮上的轴孔内螺纹形成配合连接，从而将驱动被动齿轮的旋转运动转换为被动转轴的直线运动，提高了对手指组件驱动的可靠性，使假肢手的抓取能力更加强劲。

C.本发明通过设置行星传动方式，太阳齿轮作为输入，驱动多个行星小齿轮旋转，同时驱动行星架和大齿轮向着相反旋向旋转，再通过行星架驱动次驱动齿轮旋转，由大齿轮和次驱动齿轮分别带动对应的被动齿轮旋转，实现对相应手指组件的控制，结构简单，响应性能更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的假肢手内部驱动结构示意图；

图2是图1所示结构主视图；

图3是图1中的齿轮传动装置结构示意图；

图4是图3所示另一角度的结构示意图；

图中：

1-驱动装置；2-手指组件；3-手掌组件；4-支撑板

5-齿轮传动装置

51-主动齿轮a-内齿，b-外齿

511-大齿轮，512-太阳齿轮，513-行星架，514-行星小齿轮

52-主转轴

53-被动齿轮，53a-第一被动齿轮，53b-第二被动齿轮

531-轴孔，532-被动转轴

6-连杆组件

61-输入连杆，62-支撑杆，63-输出连杆

7a-第一中间齿轮，7b-第二中间齿轮

8-转杆；9-次驱动齿轮；10-拉杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种行星传动型假肢手，包括手背、驱动装置1、手指组件2、手掌组件3和设置于手掌组件3中部且与其垂直设置的支撑板4，支撑板4可以不一定为连续分布，也可以是间断的多块垂直设置的面板，手背设置在手掌组件的外部，使整个假肢手更加美观。在手掌组件3中设有齿轮传动装置5，其包括主动齿轮51、主转轴52、位于主动齿轮51圆周位置且与其形成啮合的多个被动齿轮53，可以根据所设置的手指数量或驱动控制布局来设定被动齿轮53的数量；各被动齿轮53 和主动齿轮51分别通过固定于支撑板4上的轴承与支撑板4形成旋转连接，主转轴52贯穿于主动齿轮51的轴线位置，主转轴52的下端与驱动装置1 形成驱动连接，这里的驱动装置1可以为减速电机或伺服电机等；各被动齿轮53的中部设置一轴孔531和被动转轴532，在轴孔531中设有内螺纹，在被动转轴532的长度方向上设有外螺纹，被动转轴532与轴孔531形成螺纹连接；各被动转轴532的上端通过连杆组件6与手指组件2连接，用于驱动连杆组件6上下移动。启动驱动装置1并带动主转轴旋转，主转轴通过驱动主动齿轮实现对其圆周位置多个被动齿轮的旋转，被动齿轮旋转并带动被动转轴发生直线移动，通过控制驱动装置的旋转方向实现对手指组件的精确控制，其结构简单，抓握能力更加强劲且响应快。

如图4所示，这里的主动齿轮51优选为行星齿轮组，其包括大齿轮511、太阳齿轮512、行星架513和多个行星小齿轮514，大齿轮511为带有内齿 a和外齿b的齿圈，多个行星小齿轮514设置于行星架513上，太阳齿轮 512与驱动装置1形成驱动连接，太阳齿轮512位于多个行星小齿轮514的中部，且分别与各行星小齿轮514形成啮合，各行星小齿轮514与大齿轮 511的内齿a形成啮合并驱动大齿轮511旋转，各被动齿轮53与大齿轮511 的外齿b形成啮合。通过位于行星架中部的太阳齿轮带动多个行星小齿轮 514旋转，多个行星小齿轮驱动行星架和大齿轮旋转，从而可以驱动各个被动齿轮带动相应的手指组件做抓握动作。

本发明中优选的被动齿轮53包括第一被动齿轮53a和第二被动齿轮 53b，二者对称设置于大齿轮511的两侧，第一被动齿轮53a的被动转轴532 上端通过连杆组件6与小指和无名指铰接，第二被动齿轮53b的被动转轴 532上端通过连杆组件6与食指和中指相铰接。其优选的连杆组件如图3和图4所示，包括一个输入连杆61、支撑杆62和两个平行设置的输出连杆 63，输入连杆61和输出连杆63分别固定于支撑杆62的两侧，输入连杆61 与被动转轴532形成铰接，两输出连杆63的两端分别与支撑杆62及所对应的两手指形成铰接。还可以在支撑杆62上设置三个平行的输出连杆63 结构，即将其中一个被动齿轮控制三个手指，另一个被动齿轮控制一个手指的形式。

本发明中的输出连杆与手指上拉杆铰接，通过拉动或推动手指，使手指沿着其转轴产生抓握动作，驱动力小，真实模仿真人手指的运动效果。

为了更好地对手掌空间进行布置，更有效地驱动各个手指，本发明在第一被动齿轮53a与大齿轮511之间设有第一中间齿轮7a，第二被动齿轮 53b与大齿轮511之间设有第二中间齿轮7b，第一中间齿轮7a和第二中间齿轮7b分别通过固定于支撑板4上的轴承在支撑板4上形成旋转连接。当然，根据手掌空间大小和驱动情况，还可以仅设置第一中间齿轮或第二中间齿轮。其中的各行星小齿轮514位于行星架513的下端面，行星架513 的上端面轴线位置设有一转杆8，转杆8上固定一次驱动齿轮9，次驱动齿轮9与第二被动齿轮53b形成啮合传动，将第一被动齿轮和第二被动齿轮形成上下分布的结构。

进一步地，在第一被动齿轮53a与大齿轮511之间设有第一中间齿轮 7a，在第二被动齿轮53b与次驱动齿轮9之间设有第二中间齿轮7b，第一中间齿轮7a和第二中间齿轮7b分别通过固定于支撑板4上的轴承在支撑板4上形成旋转连接；两被动转轴532分别与所对应的两被动齿轮53之间形成一正旋向和反旋向的传动连接，从而可以保证各手指的同步。本发明通过设置行星传动方式，太阳齿轮作为输入，驱动多个行星小齿轮旋转，同时驱动行星架和大齿轮向着相反旋向旋转，再通过行星架驱动次驱动齿轮旋转，由大齿轮和次驱动齿轮9分别带动对应的被动齿轮旋转，实现对相应手指组件的控制，结构简单，响应性能更佳。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种行星传动型假肢手，包括驱动装置（1）、手指组件（2）、手掌组件（3）和设置于所述手掌组件（3）中部且与其垂直设置的支撑板（4），其特征在于，所述手掌组件（3）中还设有齿轮传动装置（5），其包括主动齿轮（51）、主转轴（52）、位于所述主动齿轮（51）圆周位置且与其形成啮合的多个被动齿轮（53）；各所述被动齿轮（53）和所述主动齿轮（51）分别通过固定于所述支撑板（4）上的轴承与所述支撑板（4）形成旋转连接，所述主转轴（52）贯穿于所述主动齿轮（51）的轴线位置，所述主转轴（52）的下端与所述驱动装置（1）形成驱动连接；各所述被动齿轮（53）的中部设置一轴孔（531）和被动转轴（532），所述轴孔（531）中设有内螺纹，所述被动转轴（532）上设有外螺纹，所述被动转轴（532）与所述轴孔（531）形成螺纹连接；各所述被动转轴（532）的上端通过连杆组件（6）与所述的手指组件（2）连接，用于驱动所述连杆组件（6）上下移动；

所述主动齿轮（51）为行星齿轮组，其包括大齿轮（511）、太阳齿轮（512）、行星架（513）和多个行星小齿轮（514），所述大齿轮（511）为带有内齿（a）和外齿（b）的齿圈，多个所述行星小齿轮（514）设置于所述行星架（513）上，所述太阳齿轮（512）与所述驱动装置（1）形成驱动连接，所述太阳齿轮（512）位于多个所述行星小齿轮（514）的中部，且分别与各所述行星小齿轮（514）形成啮合，各所述行星小齿轮（514）与所述大齿轮（511）的内齿（a）形成啮合并驱动所述大齿轮（511）旋转，各所述被动齿轮（53）与所述大齿轮（511）的外齿（b）形成啮合；

所述被动齿轮（53）设置包括第一被动齿轮（53a）和第二被动齿轮（53b），二者对称设置于所述大齿轮（511）的两侧，所述第一被动齿轮（53a）的被动转轴（532）上端通过连杆组件（6）与小指和无名指铰接，所述第二被动齿轮（53b）的被动转轴（532）上端通过连杆组件（6）与食指和中指相铰接；

各所述行星小齿轮（514）位于所述行星架（513）的下端面，所述行星架（513）的上端面轴线位置设有一转杆（8），所述转杆（8）上固定一次驱动齿轮（9），所述次驱动齿轮（9）与所述第二被动齿轮（53b）形成啮合；

所述连杆组件（6）分别包括一个输入连杆（61）、支撑杆（62）和两个平行设置的输出连杆（63），所述输入连杆（61）和输出连杆（63）分别固定于所述支撑杆（62）的两侧，所述输入连杆（61）与所述被动转轴（532）形成铰接，两所述输出连杆（63）的两端分别与所述的支撑杆（62）及所对应的两手指形成铰接；

所述第一被动齿轮（53a）与所述大齿轮（511）之间设有第一中间齿轮（7a），所述第二被动齿轮（53b）与所述大齿轮（511）之间设有第二中间齿轮（7b），所述第一中间齿轮（7a）和第二中间齿轮（7b）分别通过固定于所述支撑板（4）上的轴承在所述支撑板（4）上形成旋转连接。

2.根据权利要求1所述的行星传动型假肢手，其特征在于，所述第一被动齿轮（53a）与所述大齿轮（511）之间设有第一中间齿轮（7a），所述第二被动齿轮（53b）与所述次驱动齿轮（9）之间设有第二中间齿轮（7b），所述第一中间齿轮（7a）和第二中间齿轮（7b）分别通过固定于所述支撑板（4）上的轴承在所述支撑板（4）上形成旋转连接；两所述被动转轴（532）分别与所对应的两所述被动齿轮（53）之间形成一正旋向和反旋向的传动连接。