CN113084845B - 气动手指 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动手指，包括：第一节段、第一气室及供气装置；第一气室设有多个，并分设于第一节段内的第一区域与第二区域；第一区域与第二区域位于第一节段的轴线方向的两侧；供气装置分别与第一气室连通；在第一区域内的第一气室的气压大于第二区域内的第一气室的气压的情况下，第一节段向第二区域的一侧弯曲；在第一区域内的第一气室的气压小于第二区域内的第一气室的气压的情况下，第一节段向第一区域的一侧弯曲。本发明通过改变第一区域和第二区域内第一气室气压大小关系，实现气动手指的第一节段向第一区域的一侧或第二区域的一侧弯曲，以模拟人类手指的外展和内收动作。

Description

气动手指

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种气动手指。

背景技术

假肢，也称“义肢”，是供截肢者使用以代替缺损肢体部分功能的人造肢体，使得截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。

现有的假肢手手指，各指节之间通过铰链连接，由驱动器件驱动各指节绕铰接处转动。当要实现弯曲动作时，驱动器件驱动手指各指节绕铰接处向手指内侧转动。

现有的假肢手手指采用铰链连接式关节，所需的驱动器件较多，结构复杂，同时，现有的假肢手手指只能在一个平面内实现弯曲或伸展，而在与弯曲或伸展平面相垂直的平面内，无法实现人类手指的外展和内收动作，适应性较差。

发明内容

本发明提供一种气动手指，用以解决现有技术中假肢手指无法实现外展和内收动作的问题。

本发明提供一种气动手指，包括：第一节段、第一气室及供气装置；所述第一气室设有多个，并分设于所述第一节段内的第一区域与第二区域；所述第一区域与所述第二区域位于所述第一节段的轴线方向的两侧；所述供气装置分别与所述第一气室连通；在所述第一区域内的第一气室的气压大于所述第二区域内的第一气室的气压的情况下，所述第一节段向所述第二区域的一侧弯曲；在所述第一区域内的第一气室的气压小于所述第二区域内的第一气室的气压的情况下，所述第一节段向所述第一区域的一侧弯曲。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第一节段上设有缝隙，所述缝隙沿所述轴线方向从所述第一节段的一端延伸至另外一端；所述缝隙位于所述第一区域与所述第二区域之间。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第一气室设有两个，并分设于所述第一区域与所述第二区域；所述供气装置包括第一气管；所述第一气管设有两根，两根所述第一气管的出口端一一对应地与两个所述第一气室连通。

根据本发明提供一种的气动手指，还包括：第二节段，所述第二节段的一端与所述第一节段的一端连接；第二气室，设于所述第二节段内，并靠近所述第二节段的第一侧面；所述第二气室设有多个，并沿所述第二节段的轴线方向依次间隔设置；多个所述第二气室分别与所述供气装置连通；在任一所述第二气室内通入预设气压的气体的情况下，所述第二节段上的通入有气体的第二气室所在的区段向所述第一侧面的一侧弯曲。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第二节段包括手指本体与密封板；所述手指本体与所述密封板均沿所述第二节段的轴线方向延伸；所述手指本体具有朝向所述第一侧面的贴合面，所述贴合面上设有多个第一凹槽，所述贴合面与所述密封板背离所述第一侧面的板面连接；所述第一凹槽与所述密封板围成所述第二气室。

根据本发明提供一种的气动手指，所述密封板靠近所述第一侧面的板面设有第二凹槽，所述第二凹槽的槽底设有多个穿管孔；所述供气装置包括第二气管，所述第二气管设有多个，并沿所述第二凹槽的延伸方向排布；所述第二气管与所述穿管孔一一对应设置，所述穿管孔与所述第二气室一一对应设置，所述第二气管的出口端穿过所述穿管孔，并伸入至所述第二气室。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第二节段包括掌指关节区段、近侧指间关节区段及远侧指间关节区段；所述第二气室设有三个，并依次设于所述掌指关节区段、所述近侧指间关节区段及所述远侧指间关节区段。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第一节段朝向所述第一区域的一侧或第二区域的一侧弯曲，所述第一节段弯曲的角度为0～15°；所述掌指关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述掌指关节区段弯曲的角度为0～90°；所述近侧指间关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述近侧指间关节区段弯曲的角度为0～70°；所述远侧指间关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述远侧指间关节区段弯曲的角度为0～70°。

根据本发明提供一种的气动手指，所述第二节段的侧面设有多个第三凹槽，所述第三凹槽沿所述第二节段的周向排布，所述多个第三凹槽沿所述第二节段的轴线方向依次设置；所述第三凹槽内设有增强纤维，所述增强纤维沿所述第三凹槽的延伸方向排布。

根据本发明提供一种的气动手指，还包括：指套；所述指套套装于所述第二节段。

本发明提供的一种气动手指，通过在第一节段的轴线方向的两侧设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域分设有多个第一气室，在第一区域内的第一气室的气压大于第二区域的内第一气室的气压的情况下，第一区域内的第一气室的体积大于第二区域内的第一气室的体积，使得第一节段的第二区域被压缩，从而气动手指朝向第二区域的一侧弯曲；在第一区域内的第一气室的气压小于第二区域内的第一气室的气压的情况下，第一区域内的第一气室体积小于第二区域内的第一气室的体积，使得第一节段的第一区域被压缩，从而气动手指朝向第一区域的一侧弯曲，即通过改变第一区域和第二区域内第一气室气压大小关系，实现控制气动手指朝向第一区域的一侧或第二区域的一侧弯曲，以模拟人类手指的外展和内收动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的气动手指的爆炸图；

图2是本发明实施例提供的第一节段和第二节段的主视图；

图3是本发明实施例提供的第一节段和第二节段的后视图；

图4是本发明实施例提供的第一节段向第一区域的一侧弯曲示意图；

图5是本发明实施例提供的掌指关节区段的弯曲示意图；

图6是本发明实施例提供的近侧指间关节区段的弯曲示意图；

图7是本发明实施例提供的远侧指间关节区段的弯曲示意图；

附图标记：

1：气动手指； 11：第一节段； 12：第二节段；

13：供气装置； 14：指套； 110：第一气室；

111：第一区域； 112：第二区域； 113：缝隙；

114：盖板； 115：通孔； 120：第二气室；

121：手指本体； 122：密封板； 123：掌指关节区段；

124：近侧指间关节区段； 125：远侧指间关节区段； 126：第三凹槽；

1210：第一凹槽； 1220：第二凹槽； 1221：穿管孔；

130：第一气管； 131：第二气管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。

下面结合图1-图7描述本发明提供的一种气动手指。

如图1所示，本实施例提供的气动手指1，包括：第一节段11、第一气室110及供气装置13；第一气室110设有多个，并分设于第一节段11内的第一区域111与第二区域112；第一区域111与第二区域112位于第一节段11的轴线方向的两侧；供气装置13分别与第一气室110连通；在第一区域111内的第一气室110的气压大于第二区域112内的第一气室110的气压的情况下，第一节段11向第二区域112的一侧弯曲；在第一区域111内的第一气室110的气压小于第二区域112内的第一气室110的气压的情况下，第一节段11向第一区域111的一侧弯曲。

优选地，气动手指1的根部与手掌连接，第一节段11位于气动手指1与手掌的连接处，用于实现气动手指1的外展和内收动作。

优选地，多个第一气室110分别均匀设于第一区域111和第二区域112内，第一气室110分别与供气装置13连通，供气装置13用于为第一气室110内充气或放气；第一气室110为柔性材料制成，相应地，第一气室110的体积随着内部气压的升高而增大，第一气室110的体积随着内部气压的降低而减小，由于第一区域111和第二区域112设于沿第一节段11的轴线方向的两侧，当位于第一区域111内第一气室110的气压大于第二区域112内第一气室110的气压时，气动手指1向第二区域的一侧弯曲，当位于第一区域111内第一气室110的气压小于第二区域112内第一气室110的气压时，气动手指1向第一区域的一侧弯曲。

优选地，如图4所示，本实施例的第一节段11向第一区域111的一侧或第二区域112的一侧弯曲，第一节段弯曲的角度范围为0～15°，并示意了第一节段11向第一区域111的一侧弯曲，弯曲角度为15°。

具体地，通过改变第一区域111和第二区域112内第一气室110气压大小关系，实现气动手指1的第一节段11向第一区域111的一侧或第二区域112的一侧弯曲，以模拟人类手指的外展和内收动作；通过控制第一区域111和第二区域112内第一气室110气压差值，实现控制气动手指1的第一节段11的弯曲角度，并控制外展和内收动作的角度范围。

优选地，为了避免第一节段11在弯曲过程中，第一区域111和第二区域112相互挤压干涉，在第一节段11上设有缝隙113，缝隙113沿第一节段11的轴线方向，从第一节段11的一端延伸至另一端，缝隙113位于第一区域111与第二区域112之间，可以理解的是，缝隙113将第一区域111与第二区域112分隔为两个相互独立的区域，当第一节段11向第一区域111的一侧或第二区域112的一侧弯曲时，缝隙113为第一区域111和第二区域112提供了弯曲预留空间，使得第一节段11在一定角度范围内弯曲时，第一区域111和第二区域112不会发现相互挤压的现象。

优选地，在第一区域111内设置有至少两个第一气室110，在第二区域112内设置有至少两个第一气室110，每个第一气室110分别一一对应与供气装置13连通，在此对第一区域111和第二区域112内第一气室110的数量不作限定。

优选地，如图1所示，第一气室110设有两个，并分别设于第一区域111和第二区域112，相应地，供气装置13设有两根第一气管130，两根第一气管130的出口端分别与两个第一气室110连通。

优选地，第一节段11可采用传统的多腔软体气动执行器的制造方法制备而成，即根据第一节段11的外侧表面设计模具，将第一节段11内的第一气室110及外侧表面一次注塑成型。

优选地，如图1所示，为了方便第一气室110的注塑成型，将第一气室110注塑为具有开口端的腔体，开口端用盖板114进行密封，盖板114上开设有通孔115，用于将第一气管130穿过通孔115，实现第一气室110与供气装置13的连通。

优选地，本实施例提供的气动手指1，还设有第二节段12，第二节段12的一端与第一节段11的一端连接；其中，第二节段12内设有多个第二气室120，第二气室120为柔性材料制成，相应地，第二气室120的体积随着内部气压的升高而增大，第二气室120的体积随着内部气压的降低而减小。

优选地，多个第二气室120沿第二节段12的轴线方向依次间隔设置，使得在多个第二气室120体积增大的情况下，相邻两个第二气室120之间不会产生相互挤压的现象，多个第二气室120分别与供气装置13连通，供气装置13用于为第二气室120内充气或放气。

优选地，在第二气室120体积增大时，第二气室120所在的区段产生弯曲，为了控制第二气室120所在的区段能够朝向固定的一侧弯曲，在此定义第一侧面，气动手指1与手掌连接，手掌的相对一侧即为手背，气动手指1向手掌的一侧弯曲，以模拟人类手指的抓取动作，第一侧面即为手掌的一侧。多个第二气室120靠近第二节段12的第一侧面设置，可以理解的是，由于第二气室120靠近第一侧面设置，相应地，第一侧面处的第二气室120壁的壁厚相对于背离第一侧面的第二气室120壁的壁厚较小，则在第二气室120内通入预设气压的气体的情况下，第二气室120内部气压升高，实现第二气室120所在的区段会向第一侧面的一侧弯曲。

优选地，第二节段12的制造方法为前文所述的注塑方法，即第二节段12的外侧与第二气室120一次注塑成型。

优选地，如图1所示，为了方便第二节段12的注塑成型，第二节段12设置为两部分，分别为手指本体121与密封板122，密封板122为柔性材料制成，手指本体121与密封板122均沿第二节段12的轴线方向延伸，手指本体121具有朝向第一侧面的贴合面，密封板122背离第一侧面的板面与贴合面贴合；在手指本体121上设有多个第一凹槽1210，第一凹槽1210的开口端设于贴合面上，第一凹槽1210与密封板122围成第二气室120。

优选地，如图1所示，为了实现供气装置13与第二气室120的连通，密封板122靠近第一侧面的板面设有第二凹槽1220，第二凹槽1220的槽底设有多个穿管孔1221，多个穿管孔1221沿第二凹槽1220的延伸方向依次排布；供气装置13设有多个第二气管131，第二气管131与穿管孔1221一一对应设置，穿管孔1221与第二气室120一一对应设置，第二气管131的出口端穿过穿管孔1221，并伸入至第二气室120内，实现供气装置13与第二气室120的连通。

优选地，如图1所示，第二气管131穿过第一区域111和第二区域112之间的缝隙113与气源连通，第二气管131为柔性材料制成，可与密封板122及手指本体121一同弯曲。

优选地，如图2所示，为了模拟人类手指，本实施例提供的第二节段分为掌指关节区段123、近侧指间关节区段124及远侧指间关节区段125，掌指关节区段123、近侧指间关节区段124及远侧指间关节区段125从第一节段11至第二节段12的延伸方向依次分布。相应地，在掌指关节区段123、近侧指间关节区段124及远侧指间关节区段125内分别设有三个第二气室120，以实现第二气室120分别充入预设气压的情况下，各个第二气室120所在的区段分别向第一侧面的一侧弯曲。

优选地，本实施例的掌指关节区段123向第一侧面的一侧弯曲，掌指关节区段123弯曲的角度范围为0～90°，近侧指间关节区段124向第一侧面的一侧弯曲，近侧指间关节区段124弯曲的角度范围为0～70°，远侧指间关节区段125向第一侧面的一侧弯曲，远侧指间关节区段125弯曲的角度范围为0～70°。

图5示意了掌指关节区段123向第一侧面的一侧弯曲，掌指关节区段123弯曲角度为90°，图6示意了近侧指间关节区段124向第一侧面的一侧弯曲，近侧指间关节区段124弯曲角度为70°，图7示意了远侧指间关节区段125向第一侧面弯曲，远侧指间关节区段125弯曲角度为70°。

优选地，第二节段12的制造材料为柔性材料，为了保证第二节段12在弯曲抓取物体时具有一定的强度，第二节段12表面缠绕有增强纤维。

优选地，如图3所示，为了防止增强纤维在第二节段12弯曲的过程中发生轴向窜动，在第二节段12的侧面设有多个第三凹槽126，第三凹槽126沿第二节段12的周向排布，多个第三凹槽126沿第二节段12的轴线方向依次设置，增强纤维依次缠绕入多个第三凹槽126内。

优选地，如图1所示，为了提高第二节段12的美观性，本实施例还设有指套14，指套14沿第二节段12的一端套装于第二节段12的外表面，在提高第二节段12美观性的同时，指套14也能有效减少第二节段12上手指本体121、密封板122及增强纤维的磨损。

本实施例在第一节段11的轴线方向的两侧设有第一区域111和第二区域112，在第一区域111和第二区域112内分设有多个第一气室110，通过改变第一区域111和第二区域112内第一气室110的压力差，实现第一节段11向第一区域111的一侧或第二区域112的一侧弯曲，用于模拟人类手指的外展和内收动作；通过在第二节段12的掌指关节区段123、近侧指间关节区段124及远侧指间关节区段125内靠近第一侧面的区域一一对应地各设置一个第二气室120，在向各个区段相应的第二气室120充气时，可分别控制掌指关节区段123、近侧指间关节区段124及远侧指间关节区段125向第一侧面的一侧弯曲，用于模拟人类手指的弯曲抓取动作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种气动手指，其特征在于，包括：

第一节段；

第一气室，设有多个，并分设于所述第一节段内的第一区域与第二区域；所述第一区域与所述第二区域位于所述第一节段的轴线方向的两侧；

供气装置，分别与所述第一气室连通；在所述第一区域内的第一气室的气压大于所述第二区域内的第一气室的气压的情况下，所述第一节段向所述第二区域的一侧弯曲；在所述第一区域内的第一气室的气压小于所述第二区域内的第一气室的气压的情况下，所述第一节段向所述第一区域的一侧弯曲；所述第一节段向所述第一区域的一侧弯曲或所述第二区域的一侧弯曲用于模拟人类手指的外展和内收动作；

所述第一节段上设有缝隙，所述缝隙沿所述轴线方向从所述第一节段的一端延伸至另外一端；所述缝隙位于所述第一区域与所述第二区域之间；所述缝隙用于将所述第一区域与所述第二区域分隔为两个相互独立的区域；

还包括：

第二节段，所述第二节段的一端与所述第一节段的一端连接；

第二气室，设于所述第二节段内，并靠近所述第二节段的第一侧面；所述第二气室设有多个，并沿所述第二节段的轴线方向依次间隔设置；多个所述第二气室分别与所述供气装置连通；

在任一所述第二气室内通入预设气压的气体的情况下，所述第二节段上的通入有气体的第二气室所在的区段向所述第一侧面的一侧弯曲；

所述第二节段包括手指本体与密封板；

所述手指本体与所述密封板均沿所述第二节段的轴线方向延伸；

所述手指本体具有朝向所述第一侧面的贴合面，所述贴合面上设有多个第一凹槽，所述贴合面与所述密封板背离所述第一侧面的板面连接；所述第一凹槽与所述密封板围成所述第二气室。

2.根据权利要求1所述的气动手指，其特征在于，

所述第一气室设有两个，并分设于所述第一区域与所述第二区域；

所述供气装置包括第一气管；所述第一气管设有两根，两根所述第一气管的出口端一一对应地与两个所述第一气室连通。

3.根据权利要求1所述的气动手指，其特征在于，

所述密封板靠近所述第一侧面的板面设有第二凹槽，所述第二凹槽的槽底设有多个穿管孔；

所述供气装置包括第二气管，所述第二气管设有多个，并沿所述第二凹槽的延伸方向排布；所述第二气管与所述穿管孔一一对应设置，所述穿管孔与所述第二气室一一对应设置，所述第二气管的出口端穿过所述穿管孔，并伸入至所述第二气室。

4.根据权利要求3所述的气动手指，其特征在于，

所述第二节段包括掌指关节区段、近侧指间关节区段及远侧指间关节区段；

所述第二气室设有三个，并依次设于所述掌指关节区段、所述近侧指间关节区段及所述远侧指间关节区段。

5.根据权利要求4所述的气动手指，其特征在于，

所述第一节段朝向所述第一区域的一侧或第二区域的一侧弯曲，所述第一节段弯曲的角度为0~15°；所述掌指关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述掌指关节区段弯曲的角度为0~90°；所述近侧指间关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述近侧指间关节区段弯曲的角度为0~70°；所述远侧指间关节区段朝向所述第一侧面的一侧弯曲，所述远侧指间关节区段弯曲的角度为0~70°。

6.根据权利要求1至5任一所述的气动手指，其特征在于，

所述第二节段的侧面设有多个第三凹槽，所述第三凹槽沿所述第二节段的周向排布，所述多个第三凹槽沿所述第二节段的轴线方向依次设置；所述第三凹槽内设有增强纤维，所述增强纤维沿所述第三凹槽的延伸方向排布。

7.根据权利要求1至5任一所述的气动手指，其特征在于，还包括：指套；所述指套套装于所述第二节段。

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