CN113101020B - 一种刚柔耦合灵巧假肢手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种刚柔耦合灵巧假肢手,包括主控板以及依次连接的肌电臂环、假肢套、手腕机构、手掌机构和手指机构,使用时,所述的肌电臂环和假肢套套设于手臂上,所述的手指机构包括分别设置于手掌机构内的手指屈伸动力组件、拇指旋转组件、四指开合组件以及分别通过指座设置于手掌机构上的拇指、食指、中指、无名指和小指,所述的手指屈伸动力组件分别与拇指、食指、中指、无名指和小指连接,所述的拇指旋转组件与拇指连接,所述的四指开合组件分别与食指、中指、无名指和小指连接,与现有技术相比,本发明具有灵活性高等优点。

Description

一种刚柔耦合灵巧假肢手
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,尤其是涉及一种刚柔耦合灵巧假肢手。
背景技术
随着工业化进程的推进,由于工伤和意外等原因使我国手部残疾的人员呈逐年增加的趋势,严重影响了这类人群的生活质量。这类残疾人通常希望安装假肢来部分实现真实手的功能,希望提高生活质量,甚至参加力所能及的工作,但是目前国内外还没有一种假肢手可以很好地替代人手自主完成复杂灵活的操作。近年来,随着经济的快速发展,机器人也得到了快速发展,并广泛运用于各个领域,机械手是机器人工作的最终执行机构,其性能直接决定了机器人的工作能力,因此研发具有高度通用性与灵巧性的机械手是十分必要的。
目前的假肢手主要采用欠驱动和独立驱动的形式来实现手指的屈伸动作,欠驱动形式包括绳驱动和齿轮驱动两种形式,其中绳驱动形式的缺点是在长期使用时容易出现松动,使假肢手抓握不稳;齿轮驱动方式具有机构笨重、齿轮间隙不易消除以及实际使用时转动不够灵活的缺点;独立驱动多采用连杆形式,缺点是手指的顺从性较低,在抓握物体时,手指无法根据物体的外形产生改变,不能适应被抓物体外形,仅能够实现关节位置的转动。
另外,现有的假肢手的手指只能在拇指处实现侧摆,但在其它四指处通常只能屈伸不能实现侧摆,不具备外展功能,无法调节手指之间的角度,适应性较差,而且大部分假肢手只是简单将手固定在上肢套上,不具有灵活的手腕。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的比较笨重、长期使用容易松动使抓握不稳、手指在抓握物体时不能适应物体外形以及只能屈曲不能实现四指张合的缺陷,而提供一种重量轻、能够实现对不同形状物体的自适应抓握、拇指具有旋转功能、同时手腕还具有两个自由度而且能够实现四指开合,有效地扩大了假肢手活动范围的刚柔耦合灵巧假肢手。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种刚柔耦合灵巧假肢手,包括主控板以及依次连接的肌电臂环、假肢套、手腕机构、手掌机构和手指机构,使用时,所述的肌电臂环和假肢套套设于手臂上,所述的手指机构包括分别设置于手掌机构内的手指屈伸动力组件、拇指旋转组件、四指开合组件以及分别通过指座设置于手掌机构上的拇指、食指、中指、无名指和小指,所述的手指屈伸动力组件分别与拇指、食指、中指、无名指和小指连接,所述的拇指旋转组件与拇指连接,所述的四指开合组件分别与食指、中指、无名指和小指连接;
所述的主控板与肌电臂环通信连接,并分别与手腕机构、手掌机构和手指机构电连接,所述的手指屈伸动力组件设置五组,分别用于控制拇指、食指、中指、无名指和小指的弯曲;所述的拇指旋转组件设置一组,用于控制拇指以指座为轴的转动,所述的四指开合组件设置一组,用于控制食指、中指、无名指和小指的开合。
进一步地,所述的拇指、食指、中指、无名指和小指的结构相同,内部分别开设U型穿绳孔,所述的手指屈伸动力组件包括设置于手掌机构内的手指屈伸电机、与手指屈伸电机输出轴同轴连接的第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮、与第二锥齿轮同轴过盈配合的手指传动轴以及手指屈伸驱动绳,所述的手指屈伸驱动绳的一端固定设置于对应的指座上,另一端穿过U型穿绳孔后缠绕于手指传动轴上,所述的拇指、食指、中指、无名指和小指的根部分别通过手指传动轴转动设置于对应的指座上。
进一步地,所述的拇指旋转组件包括固定设置于手掌机构内的拇指旋转电机、与拇指旋转电机输出轴同轴连接的第一旋转锥齿轮、与第一旋转锥齿轮啮合的第旋转二锥齿轮以及与第二旋转锥齿轮同轴过盈配合的旋转传动轴,所述的拇指根部通过旋转传动轴设置于拇指对应的指座上,能够以旋转传动轴为轴转动。
进一步地,所述的四指开合组件包括固定在手掌机构内的四指开合电机、与四指开合电机输出轴同轴连接的第一四指开合锥齿轮、与第一四指开合锥齿轮啮合的第二四指开合锥齿轮、与第二四指开合锥齿轮同轴过盈配合的丝杠、套设于丝杠上的丝杠螺母,以及第一连杆、第二连杆和第三连杆,所述的第一连杆一端与丝杠螺母固定连接,另一端与食指根部固定连接,所述的第二连杆一端与食指根部固定连接,另一端与无名指根部固定连接,所述的第三连杆一端与无名指根部固定连接,另一端与小指根部固定连接。
进一步地,所述的手掌机构包括上壳体、下壳体和橡胶,所述的上壳体和下壳体相互配合形成第一腔室,所述的橡胶固定设置于下壳体的掌心处,两者之间形成第二腔室,所述的手指屈伸动力组件、拇指旋转组件、四指开合组件分别设置于第一腔室内,所述的主控板设置于第二腔室内。
进一步优选地,所述的下壳体内侧开设第一限位槽,所述的第一连杆设置于限位槽内。
进一步优选地,所述的手指传动轴上开设第二限位槽,所述的手指屈伸驱动绳设置于第二限位槽内。
进一步地,所述的手腕机构包括手腕屈伸动力组件和手腕外展/内收动力组件,所述的手腕屈伸动力组件包括手腕支撑架、固定于手腕支撑架上的手腕屈伸电机、与手腕屈伸电机输出轴同轴连接的第一主动绳轮,以及第一手腕传动绳、第一从动绳轮、手腕屈伸轴和手腕屈伸关节连接件,所述的手腕屈伸关节连接件与手掌机构连接,所述的手腕屈伸轴与第一从动绳轮同轴过盈配合,共同设置于手腕屈伸关节连接件上,所述的第一手腕传动绳分别绕设于第一主动绳轮和第一从动绳轮上。
进一步地,所述的手腕外展/内收动力组件包括第二手腕传动绳、设置于手腕支撑架上的手腕外展/内收电机、与手腕外展/内收电机输出轴同轴连接的第二主动绳轮、通过第二手腕传动绳与第二主动绳轮连接的手腕外展/内收轴以及与手腕外展/内收轴垂直固定连接的U型支架,所述的U型支架的两端与手腕屈伸关节连接件通过手腕屈伸轴同轴连接。
优选地,所述的拇指、食指、中指、无名指和小指均采用弹性材料,且手心一侧的面上设置多个楔形凹槽;该灵巧假肢手还包括指套,所述的指套通过粘接,分别套设于拇指、食指、中指、无名指和小指外。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明通过拇指旋转电机带动拇指传动轴转动,从而带动拇指转动,而且还通过设置四指开合电机带动丝杠旋转,使丝杠螺母沿丝杠上下移动,在第一连杆、第二连杆和第三连杆的带动下,使食指、无名指和小指绕各自的摆动轴摆动,实现了四指开合,能够灵活调节手指之间的角度,适应性好;
2)本发明的手腕机构具有两个自由度,通过手腕屈伸电机带动手腕屈伸轴运动,从而使整个手掌机构绕手腕屈伸轴做屈/伸转动;通过手腕外展/内收电机带动手腕外展/内收轴转动,从而使整个手掌绕手腕外展/内收轴做外展/内收运动,有效地扩大了假肢手的活动范围;
3)本发明的拇指、食指、中指、无名指和小指均采用弹性材料,通过手指屈伸电机带动手指传动轴转动,使手指屈伸驱动绳缠绕在手指传动轴上,柔性的拇指、食指、中指、无名指和小指在手指屈伸驱动绳的牵引下做屈/伸动作,能够实现对不同形状物体的自适应抓握;
4)本发明的手指采用柔性结构,手掌机构和手腕机构采用刚性结构,既能够满足一定的强度,又能减轻整个假肢手的重量,更有利于使用者长期佩戴;
5)本发明还设置有套设在患者手臂上的肌电臂环,能够使假肢手识别患者的运动意图,有效地提高了假肢手的智能化程度。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构图;
图2为本发明实施例的部分结构图;
图3为本发明实施例的手指屈伸动力组件结构图;
图4为本发明实施例的拇指结构图;
图5为本发明实施例的拇指结构另一视角图;
图6为本发明实施例的四指开合组件结构图;
图7为本发明实施例的四指开合组件部分结构图;
图8为本发明实施例的手腕机构结构图;
图9为本发明实施例的手指竖直状态图;
图10为本发明实施例的手指弯曲状态图。
其中,1、肌电臂环,2、假肢套,3、手腕机构,31、手腕屈伸动力组件,310、手腕支撑架,311、手腕屈伸电机,312、第一主动绳轮,313、第一从动绳轮,314、手腕屈伸轴,315、手腕屈伸关节连接件,316、第一手腕传动绳,32、手腕外展/内收动力组件,321、手腕外展/内收电机,322、第二主动绳轮,323、手腕外展/内收轴,324、第二手腕传动绳,325、绳传动滑槽,326、U型支架,4、手掌机构,41、上壳体,42、下壳体,43、橡胶,44、主控板,5、手指机构,50、指座,51、拇指,52、食指,53、中指,54、无名指,55、小指,56、手指屈伸动力组件,561、手指屈伸电机,562、第一锥齿轮,563、第二锥齿轮,564、手指传动轴,565、手指屈伸驱动绳,566、第二限位槽,567、楔形凹槽,57、拇指旋转组件,571、拇指旋转电机,572、第一旋转锥齿轮,573、第二旋转锥齿轮,574、旋转传动轴,58、四指开合组件,581、四指开合电机,582、第一四指开合锥齿轮,583、第二四指开合锥齿轮,584、丝杠,585、丝杠螺母,586、第一连杆,587、第二连杆,588、第三连杆,589、第一限位槽,59、U型穿绳孔,510、指套,511、电池,512、薄膜开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
在本发明实施例的描述中,需要声明的是:手指指向的方向为前,手掌部所在的方向为后,掌背侧为上,掌心侧为下。
如图1-图9所示的,本发明提供一种刚柔耦合灵巧假肢手,包括套设在患者手臂上的肌电臂环1和假肢套2、通过手腕支撑架310固定在假肢套2上的手腕机构3、通过手腕屈伸关节连接件315与手腕机构3固定连接的手掌机构4以及设置在手掌机构4前端的手指机构5;手指机构5包括分别通过指座50设置在手掌机构4前端的拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55、五个分别用来驱动五根手指屈伸的手指屈伸动力组件56、用来驱动拇指51旋转的拇指旋转组件57以及用来驱动食指52、中指53、无名指54和小指55开合的四指开合组件58,拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55的轴向均设置有开口朝后的U型穿绳孔59;
如图3所示,手指屈伸动力组件56包括设置在手掌机构4内的手指屈伸电机561、与手指屈伸电机561的输出轴同轴设置的第一锥齿轮562、与第一锥齿轮562啮合的第二锥齿轮563、与第二锥齿轮563同轴过盈配合的手指传动轴564以及一端固定在指座50上另一端穿过U型穿绳孔59缠绕在手指传动轴564上的手指屈伸驱动绳565,五根手指的后端分别通过手指传动轴564与手掌机构4同轴转动连接;五根手指的后端分别通过手指传动轴564与其相对应的指座50同轴转动连接;手指传动轴564上设置有用来对手指屈伸驱动绳565限位的第二限位槽566。食指、中指、无名指和小指的后端设置有薄膜开关512。通过手指屈伸电机561带动第一锥齿轮562转动,第二锥齿轮563与第一锥齿轮562啮合转动,使与第二锥齿轮563同轴过盈配合的手指传动轴564转动,从而使手指屈伸驱动绳565缠绕在手指传动轴564上的第二限位槽566内,使柔性的拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55在手指屈伸驱动绳565的牵引下做屈/伸动作,能够实现对不同形状物体的自适应抓握。
参见图4和图5,拇指旋转组件57包括固定在手掌机构4内的拇指旋转电机571、与拇指旋转电机571的输出轴同轴连接的第一旋转锥齿轮572、与第一旋转锥齿轮572啮合的第二旋转锥齿轮573以及与第二旋转锥齿轮573同轴过盈配合的旋转传动轴574,拇指51的后端与旋转传动轴574键传动连接;通过拇指旋转电机571带动第一旋转锥齿轮572转动,第二旋转锥齿轮573与第一旋转锥齿轮572啮合转动,使与第二旋转锥齿轮573同轴过盈配合的旋转传动轴574转动,从而带动拇指51转动。
如图6和图7所示,四指开合组件58包括固定在手掌机构4内的四指开合电机581、与四指开合电机581的输出轴同轴连接的第一四指开合锥齿轮582、与第一四指开合锥齿轮582啮合的第二四指开合锥齿轮583、与第二四指开合锥齿轮583同轴过盈配合的丝杠584、一端与套设在丝杠584上的丝杠螺母585固定连接另一端与食指52固定连接的第一连杆586、一端与食指52固定连接另一端与无名指54固定连接的第二连杆587以及一端与无名指54固定连接另一端与小指55固定连接的第三连杆588。为了节省空间,将四指开合电机581固定在与拇指51对应的指座50上,下壳体42内侧设置有用来对第一连杆586限位的第一限位槽589。通过四指开合电机581带动丝杠584旋转,使丝杠螺母585沿丝杠584上下移动,带动第一连杆586在第一限位槽589内上下移动,在第一连杆586、第二连杆587和第三连杆588的带动下,使食指52、无名指54和小指55绕各自的摆动轴摆动,实现了四指开合。
参见图8,手腕机构3包括用来驱动手腕屈伸的手腕屈伸动力组件31和用来驱动手腕旋转的手腕外展/内收动力组件32;手腕屈伸动力组件31包括固定在手腕支撑架310上的手腕屈伸电机311、与手腕屈伸电机311的输出轴同轴连接的第一主动绳轮312、通过第一手腕传动绳316与第一主动绳轮312连接的第一从动绳轮313以及与第一从动绳轮313同轴过盈配合的手腕屈伸轴314。手腕外展/内收动力组件32包括固定在手腕支撑架310上的手腕外展/内收电机321、与手腕外展/内收电机321的输出轴同轴连接的第二主动绳轮322、通过第二手腕传动绳324与第二主动绳轮322连接的手腕外展/内收轴323以及与手腕外展/内收轴323垂直固定连接的U型支架326,手腕屈伸关节连接件315与U型支架326通过手腕屈伸轴314同轴连接。为了使第一手腕传动绳316和第二手腕传动绳324更好的传动,第一主动绳轮312、第一从动绳轮313、第二主动绳轮322和手腕外展/内收轴323上均设置有绳传动滑槽325;为了防止第一手腕传动绳316和第二手腕传动绳324在传动过程中打滑,第一手腕传动绳316与第一主动绳轮312固定连接,第二手腕传动绳324与第二主动绳轮322固定连接;通过手腕屈伸电机311带动第一主动绳轮312转动,通过第一手腕传动绳316带动第一从动绳轮313,使手腕屈伸轴314转动,从而使整个手掌机构4绕手腕屈伸轴314做屈伸运动;通过手腕外展/内收电机321带动第二主动绳轮322转动,通过第二手腕传动绳324带动手腕外展/内收轴323转动,从而使整个手掌绕手腕外展/内收轴323转动,实现了手腕机构3既能做屈/伸运动,又能做外展/内收运动,有效地扩大了假肢手的活动范围。
如图1和图2所示,手掌机构4包括上壳体41、设置有线缆通孔的下壳体42以及固定在下壳体42掌心处的橡胶43,橡胶43通过螺栓或胶水固定在下壳体42掌心处,上壳体41与下壳体42之间形成第一腔室,手指屈伸电机561、拇指旋转电机571和四指开合电机581均设置在第一腔室内,橡胶43与下壳体42之间形成第二腔室,第二腔室内设置有主控板44,主控板44通过螺栓固定在下壳体42上,第一腔室和第二腔室的线缆可以通过线缆通孔连接。手指屈伸电机561、拇指旋转电机571、四指开合电机581、手腕屈伸电机311、手腕外展/内收电机321和主控板44互相电连接。
假肢套2通过螺栓固定在手腕支撑架310上,手腕支撑架310上通过螺栓固定有用来给手腕屈伸电机311和手腕外展/内收电机321供电的电池511。
肌电臂环1的内侧设置有表面肌电信号传感器,表面肌电传感器与主控板44之间采用无线通信方式连接。肌电臂环1直接套在使用者的小臂上,为了能够适应不同患者的臂粗,肌电臂环1采用弹性材料。能够使假肢手识别患者的运动意图,有效地提高了假肢手的智能化程度。为了便于与小臂接触,假肢套2选用柔性亲肤材料。
拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55均采用弹性材料,且内侧均设置有楔形凹槽567,楔形凹槽567使手指的内外两侧承受压力的能力不同,能够使手指在手指屈伸驱动绳565的牵引下更好的向内侧弯曲。
为了更加美观,拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55外均套设有柔性指套510,柔性指套510分别与拇指51、食指52、中指53、无名指54和小指55粘接。手指屈伸电机561、拇指旋转电机571、四指开合电机581、手腕屈伸电机311和手腕外展/内收电机321上均设置有减速装置。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,包括主控板(44)以及依次连接的肌电臂环(1)、假肢套(2)、手腕机构(3)、手掌机构(4)和手指机构(5),使用时,所述的肌电臂环(1)和假肢套(2)套设于手臂上,所述的手指机构(5)包括分别设置于手掌机构(4)内的手指屈伸动力组件(56)、拇指旋转组件(57)、四指开合组件(58)以及分别通过指座(50)设置于手掌机构(4)上的拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55),所述的手指屈伸动力组件(56)分别与拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)连接,所述的拇指旋转组件(57)与拇指(51)连接,所述的四指开合组件(58)分别与食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)连接,所述的四指开合组件(58)包括固定在手掌机构(4)内的四指开合电机(581)、与四指开合电机(581)输出轴同轴连接的第一四指开合锥齿轮(582)、与第一四指开合锥齿轮(582)啮合的第二四指开合锥齿轮(583)、与第二四指开合锥齿轮(583)同轴过盈配合的丝杠(584)、套设于丝杠(584)上的丝杠螺母(585),以及第一连杆(586)、第二连杆(587)和第三连杆(588),所述的第一连杆(586)一端与丝杠螺母(585)固定连接,另一端与食指(52)根部固定连接,所述的第二连杆(587)一端与食指(52)根部固定连接,另一端与无名指(54)根部固定连接,所述的第三连杆(588)一端与无名指(54)根部固定连接,另一端与小指(55)根部固定连接;
所述的主控板(44)与肌电臂环(1)通信连接,并分别与手腕机构(3)、手掌机构(4)和手指机构(5)电连接,所述的手指屈伸动力组件(56)设置五组,分别用于控制拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)的弯曲;所述的拇指旋转组件(57)设置一组,用于控制拇指(51)以指座(50)为轴的转动,所述的四指开合组件(58)设置一组,用于控制食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)的开合。
2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)的结构相同,内部分别开设U型穿绳孔(59),所述的手指屈伸动力组件(56)包括设置于手掌机构(4)内的手指屈伸电机(561)、与手指屈伸电机(561)输出轴同轴连接的第一锥齿轮(562)、与第一锥齿轮(562)啮合的第二锥齿轮(563)、与第二锥齿轮(563)同轴过盈配合的手指传动轴(564)以及手指屈伸驱动绳(565),所述的手指屈伸驱动绳(565)的一端固定设置于对应的指座(50)上,另一端穿过U型穿绳孔(59)后缠绕于手指传动轴(564)上,所述的食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)的根部分别通过手指传动轴(564)转动设置于对应的指座(50)上。
3.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的拇指旋转组件(57)包括固定设置于手掌机构(4)内的拇指旋转电机(571)、与拇指旋转电机(571)输出轴同轴连接的第一旋转锥齿轮(572)、与第一旋转锥齿轮(572)啮合的第旋转二锥齿轮(573)以及与第二旋转锥齿轮(573)同轴过盈配合的旋转传动轴(574),所述的拇指(51)根部通过旋转传动轴(574)设置于拇指(51)对应的指座(50)上,能够以旋转传动轴(574)为轴转动。
4.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的手掌机构(4)包括上壳体(41)、下壳体(42)和橡胶(43),所述的上壳体(41)和下壳体(42)相互配合形成第一腔室,所述的橡胶(43)固定设置于下壳体(42)的掌心处,两者之间形成第二腔室,所述的手指屈伸动力组件(56)、拇指旋转组件(57)、四指开合组件(58)分别设置于第一腔室内,所述的主控板(44)设置于第二腔室内。
5.根据权利要求4所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的下壳体(42)内侧开设第一限位槽(589),所述的第一连杆(586)设置于第一 限位槽(589)内。
6.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的手指传动轴(564)上开设第二限位槽(566),所述的手指屈伸驱动绳(565)设置于第二限位槽(566)内。
7.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的手腕机构(3)包括手腕屈伸动力组件(31)和手腕外展/内收动力组件(32),所述的手腕屈伸动力组件(31)包括手腕支撑架(310)、固定于手腕支撑架(310)上的手腕屈伸电机(311)、与手腕屈伸电机(311)输出轴同轴连接的第一主动绳轮(312),以及第一手腕传动绳(316)、第一从动绳轮(313)、手腕屈伸轴(314)和手腕屈伸关节连接件(315),所述的手腕屈伸关节连接件(315)与手掌机构(4)连接,所述的手腕屈伸轴(314)与第一从动绳轮(313)同轴过盈配合,共同设置于手腕屈伸关节连接件(315)上,所述的第一手腕传动绳(316)分别绕设于第一主动绳轮(312)和第一从动绳轮(313)上。
8.根据权利要求7所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的手腕外展/内收动力组件(32)包括第二手腕传动绳(324)、设置于手腕支撑架(310)上的手腕外展/内收电机(321)、与手腕外展/内收电机(321)输出轴同轴连接的第二主动绳轮(322)、通过第二手腕传动绳(324)与第二主动绳轮(322)连接的手腕外展/内收轴(323)以及与手腕外展/内收轴(323)垂直固定连接的U型支架(326),所述的U型支架(326)的两端与手腕屈伸关节连接件(315)通过手腕屈伸轴(314)同轴连接。
9.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合灵巧假肢手,其特征在于,所述的拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)均采用弹性材料,且手心一侧的面上设置多个楔形凹槽(567);该灵巧假肢手还包括指套(510),所述的指套(510)通过粘接,分别套设于拇指(51)、食指(52)、中指(53)、无名指(54)和小指(55)外。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115444635A (zh) * 2022-09-14 2022-12-09 叶王昊 一种模拟韧带结构的绳牵引机械假肢手

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013076683A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 University Of Cape Town Prosthesis with underactuated prosthetic fingers
CN106038007A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 中国科学院深圳先进技术研究院 仿生假肢手
WO2016174243A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 Hy5Pro As Control of digits for artificial hand
CN206063263U (zh) * 2016-07-04 2017-04-05 中国科学院深圳先进技术研究院 仿生假肢手
CN109172063A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 西安交通大学 一种具有柔顺抓取特性的刚柔耦合义肢手

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0102831D0 (sv) * 2001-08-27 2001-08-27 Bergomed Ab Anordning vid en handprotes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013076683A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 University Of Cape Town Prosthesis with underactuated prosthetic fingers
WO2016174243A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 Hy5Pro As Control of digits for artificial hand
CN106038007A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 中国科学院深圳先进技术研究院 仿生假肢手
CN206063263U (zh) * 2016-07-04 2017-04-05 中国科学院深圳先进技术研究院 仿生假肢手
CN109172063A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 西安交通大学 一种具有柔顺抓取特性的刚柔耦合义肢手

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