CN209951471U - 一种仿生机械义肢 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种仿生机械义肢，涉及义肢技术领域，包括义肢手掌壳体、义肢手指机构和外置气囊机构；义肢手掌壳体内部电机控制端通过电信号连接肌肉电信号传感器；手指分段结构内侧设置有第一压力传感器和热敏电阻；所述第一压力传感器通过电信号连接外置气囊机构，所述热敏电阻通过电信号连接发热体；通过设置热敏电阻和发热体，实现义肢在行驶礼节动作时使对方感知舒适的温度，方便在日常交际过程中适当对对方进行关心，避免在握手过程对方握着的是冷冰冰的机器；通过设置外置气囊机构，实现义肢在行驶礼节动作时使用户自身能够感知对方的力度，提高用户使用的参与感，通过设置肌肉电信号传感器，进行义肢伸展或收紧的动作。

Description

一种仿生机械义肢

技术领域

本实用新型涉及义肢技术领域，尤其涉及一种仿生机械义肢。

背景技术

现有的义肢结构中，仅仅能满足残障人士日常的简单动作，例如：握杯喝水、握勺喝汤、握住鲜花面包等轻便的东西及提取物品；设计者往往忽略了残障人士对于礼仪互动方面的需求，例如：握手，设计的义肢结构还不够人性化，此外，残障人士学习使用义肢的过程也是漫长和困难的；

因此，现在急需一种仿生机械义肢，能够更好的满足残障人士与他人的礼仪互动，通过这些礼仪动作的实现，给残疾人士生活带来便利，也为他们增添更多自信。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术的问题提供一种仿生机械义肢，能够让对方感知温度，自身感知对方的触碰力度，简化仿生机械义肢的使用难度。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种仿生机械义肢，包括义肢手掌壳体、义肢手指机构、外置气囊机构和至少一个肌肉电信号传感器；其中，

所述义肢手掌壳体内部设置有电机，电机的控制端通过电信号连接肌肉电信号传感器，电机的输出轴通过拉紧线连接义肢手指机构，电机的输出轴转动带动义肢手指的抓取及舒张；所述肢手掌壳体外侧设置有发热体；

所述义肢手指机构包括多根手指结构，各手指结构内部顶端固定连接所述拉紧线，各手指结构包括多个分段结构，分段结构之间通过轴连接以仿真手指关节，在所述分段结构内侧设置有第一压力传感器和热敏电阻；所述第一压力传感器通过电信号连接外置气囊机构，所述热敏电阻通过电信号连接发热体；

所述外置气囊机构设置于用户手部或手臂外侧，包括气囊、充气泵和第二压力传感器，所述充气泵通过管路连接气囊，所述第二压力传感器设置于气囊与人体的接触面处。

优选地，所述的义肢手掌壳体内部还设置有缓冲机构。

优选地，所述的缓冲机构具体为：多个弹簧，弹簧与各手指结构内部的拉紧线连接。

优选地，所述的第一压力传感器和第二压力传感器均采用柔性薄膜压力传感器；所述的热敏电阻采用薄膜热敏电阻；所述发热体采用柔性发热膜。

优选地，所述的第一压力传感器、热敏电阻和发热体的外侧设置有防滑硅胶。

优选地，所述至少一个肌肉电信号传感器，具体设置于用户手臂的拇长屈肌，分别用于采集大拇指电信号及其他四个手指的电信号。

本实用新型提出一种仿生机械义肢，通过设置热敏电阻和发热体，实现义肢在行驶礼节动作时使对方感知舒适的温度，方便在日常交际过程中适当对对方进行关心，在握手礼仪过程中，义肢表面始终保持恒温，避免在握手过程对方握着的是冷冰冰的机器，非人心的温暖；通过设置外置气囊机构，实现义肢在行驶礼节动作时使用户自身能够感知对方的力度，提高用户使用的参与感，通过设置肌肉电信号传感器，进行肌肉电信号采集，实现电机的转动进行义肢伸展或收紧的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例中仿生机械义肢结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例中义肢手掌壳体结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例中义肢手指机构结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例中外置气囊机构结构示意图；

标号说明：

1-义肢手掌壳体，2-义肢手指机构，3-外置气囊机构，4-肌肉电信号传感器，104-缓冲机构，1041-弹簧，105-控制芯片，106-发热体，201-手指结构，2011-分段结构，2013-热敏电阻，2015-防滑硅胶，301-气囊，302-充气泵，303-第二压力传感器；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

第一优选实施例中，如图1所示，包括：义肢手掌壳体1、义肢手指机构2、外置气囊机构3和置于用户手臂的至少一个肌肉电信号传感器4；

本实用新型实施例中，义肢手掌壳体1和义肢手指机构2的外部主体结构采用3D打印技术制成；

如图2中所示，所述义肢手掌壳体1内部设置有伺服电机101，102、拉紧线103、缓冲机构104和控制芯片105，电机101、102的控制端通过控制芯片105(控制芯片内部的处理过程属于本领域的公知常识，并非本实用新型的创新点)的电信号连接设置于用户手臂的至少一个肌肉电信号传感器4，电机101、102的输出轴通过拉紧线103连接义肢手指机构2，电机101、102的输出轴转动带动义肢手指的抓取及舒张；所述义肢手掌壳体1的外侧设置有发热体106；所述的缓冲机构104具体为：5个弹簧1041，弹簧1041与各手指结构201内部的拉紧线103连接；

本实用新型实施例中，采用的双伺服电机101，102分开独立控制拇指和其他四个手指，即拇指和其他四个手指是不同步也不同速率；而四个同步运动的手指又采用了不同弹簧1041控制手指受力的大小不同；手指的复位是采用不同弹簧1041，而驱动手指收缩抓取物体所采用的拉紧线103(钢绳)和弹簧1041也是不一样，经过不同弹簧1041不同组合之间的调适，使抓取物体主要受力在拇指，食指和中指，弹簧1041能起到保护机构和受力缓冲作用，也可以补偿伺服电机101，102运动精度，所以抓取整体更灵活更稳定；

本实用新型实施例中，所述发热体106采用柔性发热膜，具体的由于发热速度快、耗电量低以及在实际中flexwarm柔性发热膜具有恒温特性，所以最终选择了nexwarm柔性发热膜作为本作品的发热材料。发热材料在接通电源后即可发热，在控制温度过程中，我们在膜的表面放置NTC热敏电阻，温度达到需求后，发热即停止工作；

如图3所示，所述义肢手指机构2包括五根手指结构201，各手指结构201内部顶端固定连接所述拉紧线103，各手指结构201包括多个分段结构2011，分段结构2011之间通过轴连接以仿真手指关节，在所述分段结构2011内侧设置有第一压力传感器2012和热敏电阻2013；所述第一压力传感器2012通过电信号连接外置气囊机构3，所述热敏电阻2013通过电信号连接发热体106；所述的第一压力传感器2012和热敏电阻2013的外侧设置有防滑硅胶2015；

本实用新型实施例中，所述的第一压力传感器2012和第二压力传感器303均采用柔性薄膜压力传感器，具体的：采用了FSR的力敏压力采集模块，其感应范围在20g～6kg，对其压力大小可以对应为阻值的大小；薄膜压力传感器是由导线-外绝缘胶膜-导电层组成；

本实用新型实施例中，所述的热敏电阻2013采用薄膜热敏电阻，本实用新型在挑选温度传感器的时候，因为对于温度采集速度需求高。而在柔性领域中伯朗的TTF-103贴片薄膜热敏电阻比较合适，在尺寸上较为迷你，在实际使用中由于体积小，不显眼同时也能在吸收更少的温度情况下响应得到实际温度。为了达到温度精度高，本实用新型采用的温度传感器的电阻值随温度变化都能够通过每1℃变化，通过电路中的AD转换，则可以读取出对应的温度；

本实用新型实施例中，在所有与物体接触的手指面加装硅胶件2015，能起到防滑作用；手指都是采用多关节结构，动作更灵活，保证的抓取物体的可靠性。手指指面装有压力和温度传感器，通过压力传感器，能够保证抓取物体和握手等动作的力度；温度传感器能感知接触物体的温度。

如图4所示，所述外置气囊机构3设置于用户手部或手臂外侧，包括气囊301、充气泵302和第二压力传感器303，所述充气泵302通过管路连接气囊301，所述第二压力传感器303设置于气囊301与人体的接触面处。

本实用新型实施例中，所述的气囊301采用类似血压计中的气囊结构，但气囊采用迷你气囊，通过调整充气泵302的功率，从而提高了泵气速度，压力反馈更加迅速了；

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种仿生机械义肢，其特征在于，包括义肢手掌壳体、义肢手指机构、外置气囊机构和至少一个肌肉电信号传感器；其中，

所述义肢手掌壳体内部设置有电机，电机的控制端通过电信号连接肌肉电信号传感器，电机的输出轴通过拉紧线连接义肢手指机构，电机的输出轴转动带动义肢手指的抓取及舒张；所述肢手掌壳体外侧设置有发热体；

所述义肢手指机构包括多根手指结构，各手指结构内部顶端固定连接所述拉紧线，各手指结构包括多个分段结构，分段结构之间通过轴连接以仿真手指关节，在所述分段结构内侧设置有至少一个第一压力传感器和热敏电阻；所述第一压力传感器通过电信号连接外置气囊机构，所述热敏电阻通过电信号连接发热体；

所述外置气囊机构设置于用户手部或手臂外侧，包括气囊、充气泵和第二压力传感器，所述充气泵通过管路连接气囊，所述第二压力传感器设置于气囊与人体的接触面处。

2.根据权利要求1所述的仿生机械义肢，其特征在于，所述的义肢手掌壳体内部还设置有缓冲机构。

3.根据权利要求2所述的仿生机械义肢，其特征在于，所述的缓冲机构具体为：多个弹簧，弹簧与各手指结构内部的拉紧线连接。

4.根据权利要求1所述的仿生机械义肢，其特征在于，所述的第一压力传感器和第二压力传感器均采用柔性薄膜压力传感器；所述的热敏电阻采用薄膜热敏电阻；所述发热体采用柔性发热膜。

5.根据权利要求1所述的仿生机械义肢，其特征在于，所述的第一压力传感器和热敏电阻的外侧设置有防滑硅胶。

6.根据权利要求1所述的仿生机械义肢，其特征在于，所述至少一个肌肉电信号传感器，具体设置于用户手臂的拇长屈肌，分别用于采集大拇指电信号及其他四个手指的电信号。

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