CN202568538U - 实用仿生假手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实用仿生假手，假手指有二个或三个指节，假手指驱动器安装在假手掌内，包括壳体、微电机、减速器、蜗杆和蜗轮，微电机通过减速器驱动蜗杆，蜗杆啮合蜗轮，第一指节的下端固定在蜗轮上，蜗轮轴直接用作假手指的第一关节轴。蜗轮置于假手掌的手背，减速器置于假手掌的手心，第一指节下端在减速器侧面使第一指节屈指在90度范围内不会碰触减速器。第一指节伸或屈运动达到限定位置时，假手指被限位。假手指的第一和第二指节采用连杆驱动。拇指的假手指驱动器的壳体由一抱箍架在假手掌上，抱箍松紧可用一螺丝调节，使拇指可侧向转动。摩擦被动腕旋转器不使腕部加长，而是包围在掌根部，使假手总长度缩短，适用于更多截肢者。

Description

实用仿生假手

技术领域

本实用新型涉及假手技术领域，特别涉及仿生假手技术领域，具体是指一种实用仿生假手，是一种已达到实用水平的仿生假手结构。

背景技术

目前，国内外将各个手指具有独立驱动机构的假手称为仿生假手，虽然国内外对这种假手进行了许多研究，但是只在最近几年才有两种结构达到实用水平，进入世界假肢产品市场，使长期以来假手产品五个手指一直只用一个电机驱动的情况发生了改变。第一种是TouchBionics公司首先推出的I-Limb产品，另一种是RSLSteeper公司后来推出的的Bebionic hand产品。

假手的实体结构是除了控制问题外，仿生假手的主要技术难点之一，如果手指的每个关节都装上微电机，假手指的每个关节都能独立运动，但假手指结构太复杂，也不利于减轻重量和缩小体积，I-Limb将微电机和减速器安装在手指内，此结构的优点是可以为单独缺失一个手指的患者安装，但第一指节内有微电机，长度难以缩得更短。采用绳索由假手指掌关拉动假手指第二关节屈，假手指第二关节装有弹簧，用弹力使假手指第二关节从屈的位置回到张开位置，手指张开力量较小。Bebionic Hand将4个手指驱动微电机和减速器放在假手掌内，拇指的驱动微电机和减速器放假手拇指内，拇指体积较大，五个手指用丝杆带动指掌关节，再用连杆带动第二关节，假手指第一关节和第二关节的张开都是靠弹簧的弹力。以上两种仿生手指在屈指方向受到大于弹簧力的外力时便屈指，避免较大外力施加在屈指方向，但是手指张开力量都比较小，不能带动较厚的仿真手外皮(手套)，只能使用薄且柔软的手套。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种结构简单可靠，五个手指内部机构都体积很小，可适于大小不同手型，重量轻，手指张开也具有闭合时相同的力矩，性能良好，使用方便，适于大规模推广应用的实用仿生假手。

为了实现上述目的，本实用新型的实用仿生假手具有如下结构：

该实用仿生假手，包括假手掌、五个具有假手指驱动器的假手指、被动腕旋转器和控制电路板，每个假手指有二个或三个由关节连接的指节和传动机构。假手指驱动器包括外壳、微电机、减速器、蜗杆和蜗轮，微电机通过减速器驱动蜗杆，蜗杆啮合蜗轮，假手指驱动器安装在假手掌内，假手掌的腕部安装被动腕旋转器，控制电路板的输入端连接控制假手指的信号传感器，输出端连接五个假手指的微电机，所述假手指的第一指节的下端固定在蜗轮上，所述蜗轮的蜗轮轴直接用作假手指的第一关节轴(指掌关节的转轴)。

蜗轮置于假手掌的手背，减速器置于所述假手掌的手心，屈指时减速器不会凸出手背，假手指在减速器侧面，使第一指节屈指在90度范围内不会碰触减速器。控制电路板置于手背，高度不超过蜗轮，使手形美观，

第一指节的伸屈通过连杆带动第二指节伸屈，用连杆使第一指节驱动第二指节的结构如下：连杆下端的转轴固定在壳体上，离蜗轮轴一定距离，连杆上端的转轴固定在第二指节下端离第一指节上端的转轴一定距离的地方，连杆的轴线与蜗轮轴和第二指节下端的转轴的连线交叉，使第一指节与第二指节同向伸屈。连杆两头转轴位置满足当第一指节在屈的方向转动90度时，第二指节也在屈的方向转动达到90度。

用第二连杆使第二指节驱动第三指节的结构与上述结构相同。第二连杆下端的转轴固定在第一指节上端离第二指节下端的转轴一定距离的位置，第二连杆上端的转轴固定在第三指节下端离第三指节下端的转轴一定距离的地方。第二连杆轴线与第二指节下端的转轴和第三指节下端的转轴的连线交叉，使第三指节与第一第二指节同向伸屈，第二连杆安装在假手指上与连杆相对的另一侧。

为了缩短结构长度，拇指的假手指驱动器也放入假手掌内，而不是伸到腕部，所以拇指的假手指驱动器放置方向与另外四指相反。

第一指节伸或屈运动达到限定位置时，所述假手指因第一指节碰触壳体被限位。

拇指的假手指驱动器的壳体由一抱箍架在假手掌上，抱箍松紧可用一螺丝调节，使拇指可侧向转动。

当被动腕旋转器采用摩擦被动腕旋转器时，与腕部接受腔连接的连接环不是向实用仿生假手底部伸出，而是翻转向指端包围假手掌的掌根部，使被动腕连接环不增加假手长度，适用于更多截肢者。

本实用新型的有益效果具体在于：

1、本实用新型整体结非常构简洁可靠，假手指张开的力矩大于现有国际上现有产品，克服了现有仿生假手产品的不足之处，使实用性提高，假手外形仿真美观，重量轻，成为我国第一代仿生手产品，在仿机器人方面也有实用价值。2、五个假手指内都没有复杂且占体积的驱动器，使手指长度可长可短，假手可制成各种不同尺寸，适合更多截肢者。

3、本实用新型的被动腕旋转器所占长度很短，增加了适用范围。

附图说明

图1是本实用新型的一具体实施例的侧视示意图。

图2是图1所示的具体实施例的正视示意图。

图3是图1所示的具体实施例的其中一根假手指的侧视示意图。

图4是图3所示的假手指的正视示意图。

图5是图3所示的假手指弯曲状态侧视示意图。

图6是图1所示的具体实施例的局部剖视正视示意图。

图7是具有三指节的假手指的侧视示意图。

图8是具有三指节的假手指的另一面侧视示意图。

具体实施方式

现将四个假手指为二关节结构，另一个假手指即拇指为单关节结构的实用仿生假手作为实施例子。该实用仿生假手的结构见图1至图5，其中附图标记13为假手指的指端，微电机1驱动安装在壳体2内的减速器，减速器的后级是蜗轮蜗杆结构，蜗轮3直接与假手指的第一指节4的下端固定在一起，带动第一指节4转动，蜗轮轴8成为假手指的指掌关节轴。4个假手指的各个减速器的壳体2用螺丝17安装在假手掌6上。微电机1和减速器2成为一体顺手指方向固定在假手掌6内，控制电路板(未示出)的输入端连接控制假手指的信号传感器(未示出)，输出端连接五个假手指的微电机1。

蜗轮轴8与壳体2固定在一起，与蜗轮轴8成为一体的盘16上离蜗轮轴8中心一定距离安装有连杆18下端的转轴15，第二指节5与第一指节4通过转轴7连接，在第二指节5的下端离转轴7一定距离的地方安装连杆18上端的转轴14，连杆18与假手指两个关节即转轴7和蜗轮轴8的中心连线交叉，使两节手指即第一指节4和第二指节5屈伸方向相同。

假手拇指9可以是上述装上连杆18的二指节结构也可以简化为图1只有拇指腕掌关节可动，无指间关节的结构。拇指驱动器的壳体由一抱箍10使用螺丝11安装在假手掌6上，使拇指可侧向转动，转动阻力由螺丝11调节。

由于将假手拇指9的蜗轮轴作为假手拇指9的拇指腕掌关节，为了缩短结构长度，拇指的假手指驱动器也放入假手掌内，所以拇指的假手指驱动器放置方向与另外四指相反。

本实用新型将蜗轮3置于所述假手掌的手背，减速器2置于所述假手掌的手心，请参见图1所示，从而屈指时减速器2不会凸出手背，各假手指在减速器2的侧面，使第一指节4屈指在90度范围内不碰触减速器2。控制电路板置于手背，高度不超过蜗轮3，使手形美观。

为了使得假手指活动范围与真手相同，所述第一指节4的活动范围可限定为伸直到屈90度的范围。所述第一指节4与所述壳体2在伸和屈运动到达限位点时接触，假手指驱动器的控制电路因微电机1的电流上升而自动切断微电机1的电流，也可用传感器安装在接触点，用传感器来的信号控制假手指的微电机1停止驱动。

假手掌6的腕部安装腕旋转器12，图6是一种摩擦被动腕旋转器，19是安装假肢臂筒的螺丝孔，与腕部接受腔连接的连接环不是向实用仿生假手底部伸出，而是翻转向指端包围假手掌6根部，使被动腕连接环不增加假手长度。

当假手指为三指节结构时，用第二连杆20使第二指节5驱动第三指节21的结构与上述用连杆18使第一指节4驱动第二指节5的结构相同。第二指节5与第三指节21通过转轴22连接，第二连杆20下端的转轴23固定在第一指节4上端，离第二指节5下端的转轴7一定距离的位置，第二连杆20上端的转轴24固定在第三指节21下端，离第三指节21下端的转轴22一定距离的地方。第二连杆20轴线与第二指节5下端的转轴7和第三指节21下端的转轴22的连线交叉，使第三指节21与第一指节4、第二指节5同向伸屈，第二连杆20安装在假手指上与连杆18相对的另一侧。见图7和图8。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种实用仿生假手，包括假手掌、五个具有假手指驱动器的假手指、被动腕旋转器和控制电路板，每个假手指有二个或三个由关节连接的指节和传动机构，所述假手指驱动器包括壳体、微电机、减速器、蜗杆和蜗轮，所述微电机通过所述减速器驱动所述蜗杆，所述蜗杆啮合所述蜗轮，所述假手指驱动器安装在假手掌内，假手掌的腕部安装被动腕旋转器，控制电路板的输入端连接控制假手指的信号传感器，输出端连接五个假手指的微电机，其特征在于，所述假手指的第一指节的下端固定在所述蜗轮上，所述蜗轮的蜗轮轴直接用作假手指的第一关节轴。

2.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，拇指的假手指驱动器放置方向与另外四指相反。

3.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，第一指节的伸屈通过连杆带动第二指节伸屈，连杆下端的转轴固定在壳体上。

4.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，所述蜗轮置于所述假手掌的手背，所述减速器置于所述假手掌的手心，屈指时减速器不会凸出手背，假手指在减速器侧面使第一指节屈指在90度范围内不会碰触减速器，控制电路板置于手背，高度不超过蜗轮。

5.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，所述第一指节伸或屈运动达到限定位置时，所述假手指因第一指节碰触壳体被限位。

6.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，拇指的假手指驱动器的壳体由一抱箍架在假手掌上，抱箍松紧可用一螺丝调节，使拇指可侧向转动。

7.根据权利要求1所述的实用仿生假手，其特征在于，被动腕旋转器采用摩擦被动腕旋转器，不使腕部加长，而是包围在假手掌的掌根部，使假手总长度缩短。 

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