CN212996897U - 一种五自由度智能假肢手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五自由度智能假肢手，涉及仿人假肢领域，所述手掌部分包括手掌基座、拇指支撑架、关节柱、手掌基座固定孔、第一传动连杆和第二传动连杆；所述拇指支撑架可设置在所述手掌基座上；所述拇指支撑架上设置有拇指定位槽；所述手指部分包括拇指、食指、中指、无名指、小指；所述拇指可设置在所述拇指定位槽中；所述食指、所述中指、所述无名指、所述小指通过所述关节柱和所述手掌基座固定孔与所述手掌基座相连接。本实用新型结构简单、可靠，易于控制，特别适合用于仿人假肢手，可实现类似人手的主要运动功能，同时在很大程度上降低了成本，减轻了重量。

Description

一种五自由度智能假肢手

技术领域

本实用新型涉及仿人假肢领域，尤其涉及一种五自由度智能假肢手。

背景技术

我国人口众多，这其中存在很多因手部损伤或是病变导致截肢的患者。失去手部使他们工作和生活能力极大降低，往往需要专人照顾，因而他们和家人对重建人手功能并具备基本自理能力，有迫切的需求和渴望。但目前人类尚无法通过生物学的方法实现缺失肢体的再造，仿人假肢手一直是截肢患者手部功能实现的唯一工具。

近几十年来，为了模拟人手的功能，国内外许多研究机构和公司在假肢手的研究方面，做出了很多努力和贡献。目前，一些新形五指仿人假肢手已被研制出来，如科生假肢手、米开朗琪罗假肢手等，这些假肢手具有五指仿人外形，每个手指具有独立的驱动单元，能模拟人手进行日常抓取工作，但是5至6个独立驱动使假肢手的重量和成本增加，售价高达几十万元，患者难以承担高额费用，这导致中国国内市场上的商业假肢手仍以三指假肢手为主，功能单一，极大影响了截肢患者的生活质量。因此，研制性价比高、功能丰富的仿人假肢手具有重大的现实意义和社会需求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种五自由度智能假肢手，使其结构简单、可靠，易于控制，特别适合用于仿人假肢手，可实现类似人手的主要运动功能，同时降低成本，减轻重量。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是以三指假肢手为主的中国国内商业假肢手功能单一、重量较大和价格高昂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种五自由度智能假肢手，包括手指部分和手掌部分，所述手掌部分包括手掌基座、拇指支撑架、关节柱、手掌基座固定孔、第一传动连杆和第二传动连杆；所述拇指支撑架可设置在所述手掌基座上；所述拇指支撑架上设置有拇指定位槽；所述手指部分包括拇指、食指、中指、无名指、小指；所述拇指可设置在所述拇指定位槽中；所述食指、所述中指、所述无名指、所述小指通过所述关节柱和所述手掌基座固定孔与所述手掌基座相连接。

进一步地，所述拇指包括远指关节和近指关节，所述远指关节上设置有第一远指关节固定孔、第二远指关节固定孔，所述近指关节上设置有第一近指关节固定孔、第二近指关节固定孔和近指关节滑槽；所述近指关节包括第一插销、第二插销、第三插销、第四插销、第五插销、直线电机、行程杆、U形连接件、连接件；所述第一插销穿过所述第一远指关节固定孔与所述第一传动连杆的一端和所述第二传动连杆的一端相连接；所述第二插销穿过所述第二远指关节固定孔和第二近指关节固定孔；所述第三插销穿过所述第一固定孔和所述近指关节滑槽；所述第四插销穿过所述手掌基座固定孔和所述第一近指关节固定孔；所述第五插销穿过所述第二固定孔和所述第一U形连接件孔；所述直线电机上设置有可伸缩的直线电机头部槽；所述行程杆穿过所述第二U形连接件孔和所述直线电机头部槽固定连接。

进一步地，所述食指、所述中指、所述无名指、所述小指的构成均与所述拇指相同。

进一步地，所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指的长度均相同。

进一步地，所述手掌部分还包括掌心外壳，所述掌心外壳和所述拇指支撑架相配合并固定在所述手掌基座上。

进一步地，所述手掌基座上还设置有外壳固定孔，所述掌心外壳通过所述外壳固定孔可拆卸地固定在所述手掌基座上。

进一步地，所述手掌基座上还设置有法兰，所述法兰上设置有第一螺纹孔和第二螺纹孔。

进一步地，所述法兰通过所述第一螺纹孔和所述外壳固定孔固定连接。

进一步地，所述法兰的所述第二螺纹孔和所述法兰是同心圆。

进一步地，所述第二螺纹孔可固定其他假肢手腕。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益技术效果：

本实用新型提出一种五自由度智能假肢手，结构简单、可靠，易于控制，特别适合用于仿人假肢手，可实现类似人手的主要运动功能，同时在很大程度上降低了成本，减轻了重量。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的自然展开状态示意图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的抓握状态示意图；

图3是本实用新型的一个较佳实施例的手指模块结构示意图；

图4a是本实用新型的一个较佳实施例的手掌基座示意图；

图4b是本实用新型的一个较佳实施例的拇指支撑架示意图；

图4c是本实用新型的一个较佳实施例的掌心外壳示意图；

图5是本实用新型的一个较佳实施例的法兰示意图；

图6是本实用新型的一个较佳实施例的直线电机示意图；

图7是本实用新型的一个较佳实施例的远指关节示意图；

图8是本实用新型的一个较佳实施例的近指关节示意图；

图9是本实用新型的一个较佳实施例的连接件示意图；

图10是本实用新型的一个较佳实施例的U形连接件示意图；

图11是本实用新型的一个较佳实施例的两指捏状态示意图；

图12是本实用新型的一个较佳实施例的三指捏状态示意图；

其中，1-手掌基座，1-1-关节柱，1-2-手掌基座固定孔，1-3-外壳固定孔，1-4- 直线电机安装槽，2-拇指支撑架，2-1-拇指定位槽，3-掌心外壳，4-法兰，4-1-第一螺纹孔，4-2-第二螺纹孔，5-直线电机，5-1-直线电机头部槽，6-远指关节，6-1-第一远指关节固定孔，6-2-第二远指关节固定孔，7-第一插销，8-近指关节，8-1-第一近指关节固定孔，8-2-第二近指关节固定孔，8-3-近指关节滑槽，9-第二插销，10- 第三插销，11-第四插销，12-连接件，12-1-第一连接件固定孔，12-2-第二连接件固定孔，13-U形连接件，13-1-第一U形连接件孔，13-2-第二U形连接件孔，14-行程杆，15-第五插销，16-1-第一传动连杆，16-2-第二传动连杆。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，是本实用新型的假肢手自然展开时的状态。

如图2所示，是本发明的假肢手抓握时的状态。如图3所示，本实用新型的一个较佳实施例的手指模块(食指模块/中指模块/无名指模块/小指模块/拇指模块)结构示意图,包括远指关节6、第一插销7、近指关节8、第二插销9、第三插销10、第四插销11、连接件12、U形连接件13、行程杆14、第五插销15、第一传动连杆16-1、第二传动连杆16-2；另外，还有不属于手指模块的行程杆14。

如图4a所示，本实用新型的一个较佳实施例的手掌基座示意图，包括手掌基座1及其上的关节柱1-1、手掌基座固定孔1-2、外壳固定孔1-3、直线电机安装槽 1-4。

如图4b所示，本实用新型的一个较佳实施例的拇指支撑架示意图，包括拇指支撑架2及其上的拇指定位槽2-1。

如图4c所示，本实用新型的一个较佳实施例的掌心外壳示意图，包括掌心外壳3。

如图5所示，本实用新型的一个较佳实施例的法兰示意图，包括法兰4及其上的第一螺纹孔4-1、第二螺纹孔4-2。

如图6所示，本实用新型的一个较佳实施例的直线电机示意图，包括直线电机 5及其上的直线电机头部槽5-1。

如图7所示，本实用新型的一个较佳实施例的远指关节示意图，包括远指关节 6及其上的第一远指关节固定孔6-1、第二远指关节固定孔6-2。

如图8所示，本实用新型的一个较佳实施例的近指关节示意图，包括近指关节 8及其上的第一近指关节固定孔8-1、第二近指关节固定孔8-2、近指关节滑槽8-3。

如图9所示，本实用新型的一个较佳实施例的连接件示意图，包括连接件12 及其上的连接件第一固定孔12-1、连接件第二固定孔12-2。

如图10所示，本实用新型的一个较佳实施例的U形连接件示意图，包括U形连接件13及其上的第一U形连接件孔13-1、第二U形连接件孔13-2。

如图11所示，是本实用新型的假肢手在两指捏时的状态。如图12所示，是本实用新型的假肢手在三指捏时的状态。本实施例包括以下六个步骤的安装动作：

第一步，将五个直线电机5分别安装入手掌基座1上的四个直线电机安装槽 1-4和拇指支撑架2上的拇指定位槽2-1。

第二步，完成五指模块(食指模块、中指模块、无名指模块、小指模块、拇指模块)其中的食指模块的装配。首先第一插销7穿过第一远指关节固定孔6-1，再依次将第一传动连杆16-1的一端的孔和第二传动连杆16-2的一端的孔套在第一插销 7的两端，第五插销15插在第一传动连杆16-1的另一端的孔和第二传动连杆16-2 的另一端的孔以及手掌基座1上的手掌基座固定孔1-2之中，并且第五插销15穿过连接件12上的连接件第二固定孔12-2与U形连接件13上的第一U形连接件孔 13-1配合，并且第一传动连杆16-1的另一端的孔和第二传动连杆16-2的另一端的孔也套在手掌基座1上的关节柱1-1上；将第二插销9插在远指关节6上的第二远指关节固定孔6-2和近指关节8上的第二近指关节固定孔8-2中；将第三插销10 穿过连接件12上的连接件第一固定孔12-1，套在近指关节8上的近指关节滑槽8-3 内；将第四插销11插在U形连接件13上的第一U形连接件孔13-1、近指关节8 上的第一近指关节固定孔8-1、手掌基座1上的手掌基座固定孔1-2中；再将带有螺纹的行程杆14穿过U形连接件13上的第二U形连接件孔13-2与直线电机5上的直线电机头部槽5-1连接固定；此时整个食指模块装配完成。

第三步，类似地，可以按照以上第二步安装动作依次完成中指模块、无名指模块、小指模块、拇指模块的装配。

第四步，将拇指支撑架2通过螺钉固定在手掌基座1上。

第五步，将掌心外壳3通过螺钉与手掌基座1上的外壳固定孔1-3连接。

第六步，用螺钉或螺栓将法兰4通过其上的第一螺纹孔4-1与手掌基座1的底部相连接；再用螺钉或螺栓将法兰4通过其上的第二螺纹孔4-2和市场上的各种假肢手腕相连接。

同时，本实施例安装完成之后可以实现以下类似人手的活动：

以五指模块中的食指模块为例进行描述。

当食指模块处于自然展开状态时，食指模块其中的直线电机5可以驱动其头部的行程杆14向下运动，此时行程杆14带动与之相连接的U形连接件13向下移动，通过连接件12与近指关节8上的近指关节滑槽8-3带动近指关节8向本实施例的手心转动，同时，近指关节8的转动通过第一传动连杆16-1和第二传动连杆16-2带动远指关节6向本实施例的手心转动，完成直线运动转换成转动的同时，实现食指模块的单指抓握动作。

当食指模块处于抓握状态时，食指模块其中的直线电机5可以驱动其头部的行程杆14向上运动，此时行程杆14带动与之相连接的U形连接件13向上移动，通过连接件12与近指关节8上的近指关节滑槽8-3带动近指关节8向远离本实施例的手心转动，同时，近指关节8的转动通过第一传动连杆16-1和第二传动连杆 16-2带动远指关节6向远离本实施例的手心转动，完成直线运动转换成转动的同时，实现食指模块的单指展开动作。

同样，五指模中的中指模块、无名指模块、小指模块、拇指模块也可以实现类似以上食指模块的单指抓握和单指展开动作。并且，五指模块采用五个独立驱动，可通过配套的智能化程序设置实现食指模块、中指模块、无名指模块、小指模块、拇指模块的多种不同动作的组合，实现类似人手的主要运动功能，比如自然展开、两指捏、三指捏、抓握。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种五自由度智能假肢手，包括手指部分和手掌部分，其特征在于，所述手掌部分包括手掌基座、拇指支撑架、关节柱、手掌基座固定孔、第一传动连杆和第二传动连杆；所述拇指支撑架可设置在所述手掌基座上；所述拇指支撑架上设置有拇指定位槽；所述手指部分包括拇指、食指、中指、无名指、小指；所述拇指可设置在所述拇指定位槽中；所述食指、所述中指、所述无名指、所述小指通过所述关节柱和所述手掌基座固定孔与所述手掌基座相连接；

所述拇指包括远指关节和近指关节，所述远指关节上设置有第一远指关节固定孔、第二远指关节固定孔，所述近指关节上设置有第一近指关节固定孔、第二近指关节固定孔和近指关节滑槽；所述近指关节包括第一插销、第二插销、第三插销、第四插销、第五插销、直线电机、行程杆、U形连接件、连接件；所述U形连接件上设置有第一U形连接件孔和第二U形连接件孔；所述连接件上设置有第一固定孔和第二固定孔；所述第一插销穿过所述第一远指关节固定孔与所述第一传动连杆的一端和所述第二传动连杆的一端相连接；所述第二插销穿过所述第二远指关节固定孔和第二近指关节固定孔；所述第三插销穿过所述第一固定孔和所述近指关节滑槽；所述第四插销穿过所述手掌基座固定孔和所述第一近指关节固定孔；所述第五插销穿过所述第二固定孔和所述第一U形连接件孔；所述直线电机上设置有可伸缩的直线电机头部槽；所述行程杆穿过所述第二U形连接件孔和所述直线电机头部槽固定连接。

2.如权利要求1所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述食指、所述中指、所述无名指、所述小指的构成均与所述拇指相同。

3.如权利要求2所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指的长度均相同。

4.如权利要求3所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述手掌部分还包括掌心外壳，所述掌心外壳和所述拇指支撑架相配合并固定在所述手掌基座上。

5.如权利要求4所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述手掌基座上还设置有外壳固定孔，所述掌心外壳通过所述外壳固定孔可拆卸地固定在所述手掌基座上。

6.如权利要求5所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述手掌基座上还设置有法兰，所述法兰上设置有第一螺纹孔和第二螺纹孔。

7.如权利要求6所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述法兰通过所述第一螺纹孔和所述外壳固定孔固定连接。

8.如权利要求7所述的五自由度智能假肢手，其特征在于，所述法兰的所述第二螺纹孔和所述法兰是同心圆。

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