CN210077960U - 一种假肢手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种假肢手，包括支撑架和与所述支撑架连接的拇指、手指和驱动装置，所述驱动装置与所述的拇指、手指形成齿轮传动连接，用于驱动所述拇指与手指间的开合，所述假肢手上还设有限位装置，所述驱动装置驱动所述拇指和手指打开至所设定的夹角时，所述限位装置与所述的拇指和手指形成相抵限位。本实用新型中采用驱动装置通过肌电信号控制旋转，驱动装置通过齿轮传动实现手指和拇指间的开合动作，结构简单，避免了采用换向齿轮的繁琐结构，限位装置与拇指或手指形成相抵限位，从而限制假肢手的开合角度，有效控制假肢手的张开距离。

Description

一种假肢手

技术领域

本实用新型涉及仿生手技术领域，具体涉及一种假肢手。

背景技术

肌电假肢手可以取代残缺的肢体，能为上肢缺失残疾人患者的日常生活提供便利，是目前康复工程领域的重要研究方向之一。

中国专利文献CN 106821560A公开了一种双向齿轮传动假手，包括固定部和活动部，固定部包括连接端以及手掌端，活动部包括两组对称设置的人工手指，手指下方设有弧形齿轮；驱动部件包括驱动电机和主齿轮，主齿轮的轮心处沿着水平方向延伸成型有齿轮轴，齿轮轴与第一弧形齿轮啮合，齿轮轴与第二弧形齿轮之间设有换向齿轮，整个假肢手需要设置多个齿轮，才能实现拇指与其它手指的开合动作，结构复杂。

现有的假肢手的开合方式，基本上均是采用电动控制下的齿轮驱动开合方式，通过直接对拇指进行齿轮传动，和被动对其它手指进行旋转驱动，从而实现对物体的夹持，其夹持力度较低，在假肢手抓取物品时的防反转能力较差，且无法控制拇指与手指间的开合大小。

实用新型内容

针对现有技术中的以上不足，本实用新型提供了一种假肢手，其结构简单，可以有效控制拇指与手指间的开合距离，提高对物体的抓取、夹持及防反转能力。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种假肢手，包括支撑架和与所述支撑架连接的拇指、手指和驱动装置，所述驱动装置与所述的拇指、手指形成齿轮传动连接，用于驱动所述拇指与手指间的开合，所述假肢手上还设有限位装置，所述驱动装置驱动所述拇指和手指打开至所设定的夹角时，所述限位装置与所述的拇指和手指形成相抵限位。

所述限位装置包括限位开关和限位开关触头，所述限位开关设置于所述驱动装置或支撑架上；所述限位开关触头设置于所述手指或拇指上，并与所述手指或拇指形成同步旋转，所述限位开关触头旋转至与所述限位开关相抵时，阻止所述拇指与所述手指间继续打开。

所述驱动装置包括驱动齿轮、蜗轮齿轮轴、减速机构和联动机构，所述驱动齿轮设置于所述手指上，且与所述手指形成同步旋转连接；所述蜗轮齿轮轴设置于所述支撑架上，且与所述驱动齿轮相啮合，所述减速机构通过其上的蜗杆与所述蜗轮齿轮轴相啮合；所述联动机构分别与所述的拇指和手指铰接，所述减速机构驱动所述手指旋转时，所述联动机构同步控制所述拇指与手指间的开合动作。

所述支撑架上设有第一转轴和第二转轴，所述拇指与所述支撑架间通过所述第一转轴形成相对旋转连接；所述手指与所述第二转轴形成紧配合连接，且所述手指与所述支撑架间形成相对旋转连接，所述限位开关触头固定于所述第二转轴上，所述驱动齿轮设置于所述第二转轴上，并与所述第二转轴形成同步旋转连接。

所述限位开关触头包括与所述第二转轴固定连接的圆形片和设置于所述圆形片外圆面上的凸起，所述限位开关为一限位块，所述限位块上设有一倾斜的弹性板；拇指和手指处于逐渐打开状态时，所述凸起与所述弹性板接触，逐渐限制所述拇指与手指间的打开距离。

所述联动机构为一连杆，所述连杆的两端分别与所述拇指和手指相铰接，所述连杆的一端设置于所述第一转轴的下方，其另一端设置于所述第二转轴的上方；所述驱动装置带动所述手指绕所述第二转轴旋转时，所述连杆带动所述拇指绕所述第一转轴向着相反方向旋转。

所述减速机构为轴承行星减速机构，其包括减速电机、轴承支撑盘、轴承、转动盘、蜗杆和支撑座，所述支撑座内成型一圆柱型腔，所述转动盘、轴承和轴承支撑盘依次由所述支撑座的一端安装于所述圆柱型腔中；所述轴承设有至少两个，其设置于所述轴承支撑盘和转动盘之间，所述转动盘的下端面设有与所述轴承数量相同的销轴，所述销轴对应贯穿于所述轴承的轴孔中；所述减速电机的机壳与所述支撑座固定连接后，所述减速电机的伸出轴贯穿所述轴承支撑盘，并与各个所述轴承形成压紧配合；所述蜗杆设置于所述转动盘上，并伸出所述圆柱型腔。

所述圆柱型腔内还设有与其内侧面相贴合的圆环，所述圆环的内侧面与各个所述轴承形成滚动连接，所述轴承支撑盘压紧在所述圆环的端面上。

所述支撑座上还设有一蜗杆安装支架，所述转动盘的下部位于所述圆柱型腔内，其上部伸出所述圆柱型腔并与所述蜗杆一端通过销钉固定连接，所述蜗杆的另一端与所述蜗杆安装支架形成旋转支撑连接。

所述手指上设有用于改变手指尺寸的手指装饰层，所述拇指上设有用于改变拇指尺寸的拇指装饰层。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

A.本实用新型中采用驱动装置通过肌电信号控制旋转，驱动装置通过齿轮传动实现手指和拇指间的开合动作，结构简单，避免了采用换向齿轮的繁琐结构；假肢手上设有限位装置，驱动装置驱动拇指和手指打开至所设定的夹角时，限位装置与拇指或手指形成相抵限位，从而限制假肢手的开合角度，根据所设定的最大开度大小，调整限位装置的位置，有效控制假肢手的张开距离。

B.本实用新型在驱动装置中设置行星轴承减速机构，当减速电机启动时，减速电机的伸出轴依靠摩擦力带动呈行星分布的各个轴承转动，轴承再带动销轴转动，销轴与转动盘通过过盈配合连接为一体，销轴的转动进一步带动转动盘转动，转动盘再带动蜗杆转动，通过减速电机旋转驱动轴承绕伸出轴旋转，由轴承驱动转动盘和蜗杆旋转，在抓取物品时，假肢手手指停止运动，减速电机可以保持空转，这样不会导致减速电机卡死造成电流突然增大而损坏电机，对减速电机起到很好的保护作用，同时也有助于假肢手抓握力的保持。

C.本实用新型中采用蜗杆、蜗轮减速比大且可以实现自锁，其夹持力度大，减速电机停止旋转时，可有效防止假肢手抓取物品时的反转。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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是本实用新型所提供的假肢手整体结构主视图；

图2是图1所示另一侧面的假肢手结构示意图；

图3是减速机构整体结构示意图；

图4是减速机构剖视结构示意图；

图5是减速机构分解结构示意图；

图6是图5中轴承在减速机构中分布示意图。

附图标记说明：

1-支撑架

11-第一转轴，12-第二转轴

2-拇指

21-拇指装饰层

3-手指

31-手指装饰层

4-驱动装置

41-驱动齿轮，42-涡轮齿轮轴

43-减速机构

431-减速电机，4311-机壳，4312-伸出轴

432-轴承支撑盘，433-轴承

434-转动盘，4341-销轴

435-蜗杆，436-支撑座，437-圆环，438-蜗杆安装支架

44-联动机构

5-限位装置

51-限位开关，511-弹性板

52-限位开关触头，521-圆形片，522-凸起

6-旋转腕

a-圆柱型腔，b-销钉。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种假肢手，包括旋转腕6、支撑架1和与支撑架1连接的拇指2、手指3和驱动装置4，这里的手指不限于一根手指，还可以为同步驱动的多根手指组成，比如人的食指、中指、无名指和小指等，驱动装置4与拇指2、手指3形成齿轮传动连接，用于驱动拇指2与手指3间的开合，假肢手上还设有限位装置5，驱动装置4驱动拇指2和手指3打开至所设定的夹角时，限位装置5与拇指2和手指3形成相抵限位。根据所设定的最大开度大小，调整限位装置5的位置，有效控制假肢手的张开距离。

本实用新型优选的限位装置5包括限位开关51和限位开关触头52，限位开关51设置于驱动装置4或支撑架1上；限位开关触头52设置于手指3或拇指2上，并与手指3或拇指2形成同步旋转，限位开关触头52旋转至与限位开关51相抵时，阻止拇指2与手指3间继续打开。可以根据抓握物体的大小设定拇指和手指间的打开最大距离，即通过设定限位开关51的位置，比如若将限位开关触头52提前与限位开关51接触，拇指与手指间的最大打开距离将减少；若使拇指与手指间的开合距离变的稍大些，需要重新设定一下限位开关的位置，即限位开关触头52稍后一些与限位开关接触，限位装置的设置增加了假肢手的自由度。

这里的限位开关触头52和限位开关51不限于图1中的所示结构，其中限位开关优选包括与第一转轴11固定连接的圆形片521和设置于圆形片521外圆面上的凸起522，限位开关51为一限位块，在限位块上可以设置转轴，并通过紧定螺钉进行位置固定，同时还在限位块上设有一倾斜的弹性板511，拇指2和手指3处于逐渐打开状态时，凸起522与所述弹性板511接触，限制拇指2与手指3间的打开距离。当然，这里还可以将与限位开关触头相接触的限位块的接触面设定为楔形面，使限位开关触头与限位开关接触越来越紧，达到限位功能。

其中的驱动装置4优选包括驱动齿轮41、蜗轮齿轮轴42、减速机构43和联动机构44，驱动齿轮41设置于手指3上，且与手指3形成同步旋转连接；涡轮齿轮轴42设置于支撑架1上，且与驱动齿轮41相啮合，减速机构43通过其上的蜗杆435与涡轮齿轮轴42相啮合；联动机构44分别与拇指2和手指3铰接，这里的联动机构44优选为一连杆，减速机构43驱动手指3旋转时，联动机构44同步控制拇指2与手指3间的开合动作。

图1和图2所示结构中的支撑架1上设有第一转轴11和第二转轴12，拇指2与支撑架1间通过第一转轴11形成相对旋转连接；手指3与第二转轴12形成紧配合连接，且手指3与支撑架1间形成相对旋转连接，限位开关触头52固定于第二转轴12上，驱动齿轮41设置于第二转轴12上，并与第二转轴12形成同步旋转连接。驱动齿轮41套置在并固定在第二转轴12上，并与蜗轮齿轮轴42形成啮合，驱动齿轮41旋转带动手指同步旋转。其中连杆的一端设置于第一转轴11的下方，其另一端设置于第二转轴12的上方；驱动装置4带动手指3绕第二转轴12旋转时，连杆带动拇指2绕第一转轴11向着相反方向旋转，从而实现开合动作。这里的手指还可以为向内弯曲的柔性手指，同时拇指可以绕第一转轴旋转，增加了假肢手的自由度。当然，本实用新型中的手指也可以做成不能弯曲的，拇指做成不可以旋转的，都在本实用新型保护范围内。

具体地，减速机构43上的蜗杆435旋转并带动蜗轮齿轮轴42转动，如图4所示，蜗轮与小齿轮共同连接固定在蜗轮齿轮轴42上，其上的小齿轮带动大的驱动齿轮41转动，从而实现手指的开合。手指3与拇指2之间连接有连杆，从而实现手指与拇指同时张开与闭合。由于蜗杆、蜗轮减速比大且可以实现自锁，防止假肢手抓取物品时反转。

这里的减速机构43采用轴承行星减速机构，其包括减速电机431、轴承支撑盘432、轴承433、转动盘434、蜗杆435和支撑座436，支撑座436内成型一圆柱型腔a，转动盘434、轴承433和轴承支撑盘432依次由支撑座436的一端安装于圆柱型腔a中；轴承433设有至少两个，如图6所示，本实用新型中在轴承支撑盘432上优选设置了三个轴承，轴承间的夹角为120°；如图4和图5所示，多个轴承设置于轴承支撑盘432和转动盘434之间，转动盘434的下端面设有与轴承433数量相同的销轴4341，销轴4341对应贯穿于轴承433的轴孔中，且与转动盘434形成固定连接；减速电机431的机壳4311与支撑座436固定连接后，减速电机431的伸出轴4312贯穿轴承支撑盘432，并与各个轴承433形成压紧配合；蜗杆435设置于转动盘434上，并伸出圆柱型腔a，也就是说，蜗杆435不与减速电机431的伸出轴连接，而是通过转动盘434实现蜗杆435与减速电机431间的传动连接。当然，本实用新型还进一步在圆柱型腔a内设有与其内侧面相贴合的圆环437，圆环437的内侧面与各个轴承433形成滚动连接，轴承支撑盘432压紧在圆环437的端面上。

减速电机启动时，减速电机431的伸出轴4312依靠摩擦力带动3个轴承433转动，轴承433再带动销轴4341转动，销轴4341与转动盘434通过过盈配合连接为一体，从而销轴4341转动带动转动盘434转动，进而带动与转动盘434连接的蜗杆435转动。

当假肢手抓取物品时，假肢手手指停止运动，进而销轴停止运动，这时减速电机431的伸出轴4312会空转，不会导致减速电机431卡死造成电流突然增大而损坏电机，所以对减速电机431起到很好的保护。同时通过改变圆环437内径尺寸，可以改变轴承433与减速电机的伸出轴间压紧力，进而调节假肢手整体握力大小。

如图3和图4所示，转动盘的两侧分别设置了销轴和与蜗杆连接的连接件，本实用新型在支撑座436上设有一蜗杆安装支架438，转动盘434位于圆柱型腔a内，其上侧面的连接件伸出圆柱型腔a并与蜗杆435一端通过销钉b固定连接，蜗杆435与转动盘434形成可拆卸连接，蜗杆435的另一端与蜗杆安装支架438形成旋转支撑连接。本实用新型优选地将支撑座436和蜗杆安装支架438形成一个整体结构，蜗杆安装在蜗杆安装支架438上后，蜗杆的一侧可以从蜗杆安装支架上露出，便于与蜗轮齿轮轴形成啮合传动。

本实用新型还在假肢手的外面包覆有手指外装饰，即在手指3上设有用于改变手指尺寸的手指装饰层31，在拇指2上设有用于改变拇指尺寸的拇指装饰层21，本实用新型中手指外装饰分为两半，依靠螺栓拧紧安装在假肢手手指上，也可以把假肢手外装饰做成一体，采用橡胶材质直接套到假肢手手指上。通过更改手指外装饰的大小改变整个假肢手的大小，使假肢手适应不同的人群(男士、女士、儿童)。

这里的减速电机431通过肌电信号控制旋转，依次驱动轴承433、转动盘434、蜗杆435、蜗轮齿轮轴42旋转，蜗轮齿轮轴42旋转再带动驱动齿轮41旋转，驱动齿轮41与假肢手手指连接，驱动齿轮41转动再带动假肢手手指转动，通过手指3与拇指2间的连杆带动，实现拇指2的转动，从而实现假肢手的开合，结构简单，避免了采用换向齿轮的繁琐结构。

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实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种假肢手，包括支撑架(1)和与所述支撑架(1)连接的拇指(2)、手指(3)和驱动装置(4)，所述驱动装置(4)与所述的拇指(2)、手指(3)形成齿轮传动连接，用于驱动所述拇指(2)与手指(3)间的开合，其特征在于，所述假肢手上还设有限位装置(5)，所述驱动装置(4)驱动所述拇指(2)和手指(3)打开至所设定的夹角时，所述限位装置(5)与所述的拇指(2)和手指(3)形成相抵限位。

2.根据权利要求1所述的假肢手，其特征在于，所述限位装置(5)包括限位开关(51)和限位开关触头(52)，所述限位开关(51)设置于所述驱动装置(4)或支撑架(1)上；所述限位开关触头(52)设置于所述手指(3)或拇指(2)上，并与所述手指(3)或拇指(2)形成同步旋转，所述限位开关触头(52)旋转至与所述限位开关(51)相抵时，阻止所述拇指(2)与所述手指(3)间继续打开。

3.根据权利要求2所述的假肢手，其特征在于，所述驱动装置(4)包括驱动齿轮(41)、蜗轮齿轮轴(42)、减速机构(43)和联动机构(44)，所述驱动齿轮(41)设置于所述手指(3)上，且与所述手指(3)形成同步旋转连接；所述蜗轮齿轮轴(42)设置于所述支撑架(1)上，且与所述驱动齿轮(41)相啮合，所述减速机构(43)通过其上的蜗杆(435)与所述蜗轮齿轮轴(42)相啮合；所述联动机构(44)分别与所述的拇指(2)和手指(3)铰接，所述减速机构(43)驱动所述手指(3)旋转时，所述联动机构(44)同步控制所述拇指(2)与手指(3)间的开合动作。

4.根据权利要求3所述的假肢手，其特征在于，所述支撑架(1)上设有第一转轴(11)和第二转轴(12)，所述拇指(2)与所述支撑架(1)间通过所述第一转轴(11)形成相对旋转连接；所述手指(3)与所述第二转轴(12)形成紧配合连接，且所述手指(3)与所述支撑架(1)间形成相对旋转连接，所述限位开关触头(52)固定于所述第二转轴(12)上，所述驱动齿轮(41)设置于所述第二转轴(12)上，并与所述第二转轴(12)形成同步旋转连接。

5.根据权利要求4所述的假肢手，其特征在于，所述限位开关触头(52)包括与所述第二转轴(12)固定连接的圆形片(521)和设置于所述圆形片(521)外圆面上的凸起(522)，所述限位开关(51)为一限位块，所述限位块上设有一倾斜的弹性板(511)；所述拇指(2)和手指(3)处于逐渐打开状态时，所述凸起(522)与所述弹性板(511)接触，逐渐限制所述拇指(2)与手指(3)间的打开距离。

6.根据权利要求5所述的假肢手，其特征在于，所述联动机构(44)为一连杆，所述连杆的两端分别与所述拇指(2)和手指(3)相铰接，所述连杆的一端设置于所述第一转轴(11)的下方，其另一端设置于所述第二转轴(12)的上方；所述驱动装置(4)带动所述手指(3)绕所述第二转轴(12)旋转时，所述连杆带动所述拇指(2)绕所述第一转轴(11)向着相反方向旋转。

7.根据权利要求3-6任一所述的假肢手，其特征在于，所述减速机构(43)为轴承行星减速机构，其包括减速电机(431)、轴承支撑盘(432)、轴承(433)、转动盘(434)、蜗杆(435)和支撑座(436)，所述支撑座(436)内成型一圆柱型腔(a)，所述转动盘(434)、轴承(433)和轴承支撑盘(432)依次由所述支撑座(436)的一端安装于所述圆柱型腔(a)中；所述轴承(433)设有至少两个，其设置于所述轴承支撑盘(432)和转动盘(434)之间，所述转动盘(434)的下端面设有与所述轴承(433)数量相同的销轴(4341)，所述销轴(4341)对应贯穿于所述轴承(433)的轴孔中；所述减速电机(431)的机壳(4311)与所述支撑座(436)固定连接后，所述减速电机(431)的伸出轴(4312)贯穿所述轴承支撑盘(432)，并与各个所述轴承(433)形成压紧配合；所述蜗杆(435)设置于所述转动盘(434)上，并伸出所述圆柱型腔(a)。

8.根据权利要求7所述的假肢手，其特征在于，所述圆柱型腔(a)内还设有与其内侧面相贴合的圆环(437)，所述圆环(437)的内侧面与各个所述轴承(433)形成滚动连接，所述轴承支撑盘(432)压紧在所述圆环(437)的端面上。

9.根据权利要求8所述的假肢手，其特征在于，所述支撑座(436)上还设有一蜗杆安装支架(438)，所述转动盘(434)的下部位于所述圆柱型腔(a)内，其上部伸出所述圆柱型腔(a)并与所述蜗杆(435)一端通过销钉(b)固定连接，所述蜗杆(435)的另一端与所述蜗杆安装支架(438)形成旋转支撑连接。

10.根据权利要求1所述的假肢手，其特征在于，所述手指(3)上设有用于改变手指尺寸的手指装饰层(31)，所述拇指(2)上设有用于改变拇指尺寸的拇指装饰层(21)。

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