阅读说明：本技术 一种单向拉线式柔性假肢手指 (One-way stay-supported flexible artificial limb finger ) 是由 张东升 金雨斌 邵敏 田爱芬 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：一种单向拉线式柔性假肢手指,包括假肢手指本体,假肢手指本体内部密封且能够充气；假肢手指本体上表面设置有驱动绳,假肢手指本体和驱动绳均由柔性材料制成,假肢手指本体的指尖处设置有固定点,驱动绳一端固定在固定点,另一端与电机相连；自然状态下假肢手指本体上表面长于下表面。本发明仅在手指上表面设置驱动绳进行单向拉动,相对于下表面拉动或上下表面同时拉动方案,本发明的驱动方案不会影响抓握等动作；下表面的驱动绳则会与物体发生干涉,影响抓握效果与功能；而且上下表面同时拉动的方案需要更多的电机,增加成本以及控制的难度。(A one-way stay-supported flexible artificial finger comprises an artificial finger body, wherein the interior of the artificial finger body is sealed and can be inflated; the upper surface of the artificial limb finger body is provided with a driving rope, the artificial limb finger body and the driving rope are both made of flexible materials, a fingertip of the artificial limb finger body is provided with a fixed point, one end of the driving rope is fixed at the fixed point, and the other end of the driving rope is connected with a motor; the upper surface of the artificial finger body is longer than the lower surface of the artificial finger body in a natural state. According to the invention, the driving rope is arranged on the upper surface of the finger to perform one-way pulling, and compared with the scheme of pulling the lower surface or pulling the upper surface and the lower surface simultaneously, the driving scheme of the invention does not influence the actions such as grasping and the like; the driving rope on the lower surface can interfere with an object to influence the gripping effect and function; and the scheme that the upper surface and the lower surface are pulled simultaneously needs more motors, so that the cost is increased and the control difficulty is increased.)

一种单向拉线式柔性假肢手指

技术领域

本发明属于医疗康复器械领域，具体为一种单向拉线式柔性假肢手指。

背景技术

由于意外事故或者先天原因，不少病患缺少部分或全部手指，因此需要假肢手指的帮助。对于手指残缺较少的情况，例如只残缺一小节，现有的医用假肢手指还能起到一定的实际作用；但如果残缺过多，则只能起到装饰美观作用，没有实际功能。另外有机械式、类似于机器人的假肢手指，此类假肢使用连杆机构、蜗轮蜗杆、锥齿轮等复杂机械结构进行传动与控制，质量重、不美观、人机交互差。

发明内容

针对现有假肢手指的缺陷与不足，本发明的目的是提出了一种结构简单，实用性强的单向拉线式柔性假肢手指。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种单向拉线式柔性假肢手指，包括假肢手指本体，假肢手指本体内部密封且能够充气；假肢手指本体上表面设置有驱动绳，假肢手指本体和驱动绳均由柔性材料制成，假肢手指本体的指尖处设置有固定点，驱动绳一端固定在固定点，另一端与电机相连；自然状态下假肢手指本体上表面长于下表面。

本发明进一步的改进在于，柔性材料为硅胶、橡胶、合成皮或牛皮。

本发明进一步的改进在于，假肢手指本体上表面设置有驱动绳导轨组件，驱动绳通过在驱动绳导轨组件设置在假肢手指本体上表面。

本发明进一步的改进在于，假肢手指本体上设置有充气孔。

本发明进一步的改进在于，假肢手指本体包括相互独立的若干假肢手指。

本发明进一步的改进在于，驱动绳外部设置有保护层，假肢手指的指尖端部设置有驱动绳承力点，驱动绳另一端通过驱动绳承力点与电机相连；保护层两端分别固定在固定点和驱动绳承力点。

本发明进一步的改进在于，当电机不牵引时，驱动绳松弛，假肢手指在内部气压作用下向手心弯曲；当电机单向牵引时，驱动绳被拉动，假肢手指伸直。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、本发明充分利用天然弯曲的特性，只需单个电机即可完成控制，结构简单、质量轻、成本低。相对于使用复杂机械结构进行驱动的假肢手指，本发明结构简单、生产制造成本低；利用手指结构天然弯曲的特性，只需单个电机进行单向拉动，即可控制手指运动；由于手指默认状态是弯曲的，这意味这当患者需要连续抓握某件物品时并不需要电机持续工作，这有利于保护电机、降低能耗。而且由于假肢手指内部是充气的，因此手指总质量很轻，有良好的佩戴体验。

2、电机对驱动绳进行牵引时，不影响对物体的抓握。本发明仅在手指上表面设置驱动绳进行单向拉动，相对于下表面拉动或上下表面同时拉动方案，本发明的驱动方案不会影响抓握等动作；下表面的驱动绳则会与物体发生干涉，影响抓握效果与功能；而且上下表面同时拉动的方案需要更多的电机，增加成本以及控制的难度。

3、假肢手指是柔性的。柔性对于手指这种经常需要与环境发生交互的部位十分重要。本发明手指结构是柔性的，驱动绳也是柔性的，柔性的充气手指在保护患者自身的同时，也避免了对他人以及外界事物的伤害。

附图说明

图1为假肢手指手部总体结构。

图2为驱动绳放松时假肢手指自然状态。

图3为单向牵引驱动绳时假肢手指状态。

图4为假肢手指安装示意图。

图中，1为假肢手指，2为驱动绳，3为驱动绳承力点，4为手指上表面，5为密封充气空腔，6为手指下表面，7为驱动绳导轨组件，8为驱动绳末端固定点，9为正常手指。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

参见图1、图2、图3和图4，本发明包括包括柔性假肢手指本体，假肢手指本体包括相互独立的若干假肢手指。柔性假肢手指本体1由柔性材料构成，内部密封且可以充气，形成密封充气空腔5充气后手指呈弯曲状态。参见图1，柔性假肢手指本体1上表面安装有驱动绳2，具体的，可以在每个假肢手指上表面安装驱动绳2；驱动绳2通过驱动绳导轨组件7或者其他的方式设置在假肢手指本体1上表面，拉动驱动绳2，假肢手指本体上的手指逐渐伸直。

假肢手指本体采用硅胶、橡胶、合成皮或牛皮等柔性材料，自然状态下假肢手指本体上表面长于假肢手指本体下表面，假肢手指本体上带有充气孔可进行充气。充气膨胀后，由于上表面更长，因此手指自然向下弯曲，弯曲程度由本身结构及充气量决定。

手指上表面安装有柔性驱动绳，柔性的驱动绳2一端固定在假肢手指指尖，另一端与电机相连，并受电机牵引拉动。当电机不牵引，驱动绳松弛，手指在内部气压作用下向手心弯曲，且可长期保持弯曲抓握状态而不需要电机工作；当电机开始单向牵引，驱动绳被拉动，假肢手指逐步伸直；手指屈伸程度由牵引力大小决定，通过单个电机即可控制一根假肢手指运动。

如图4所示，当患者某一或某几个手指缺失时，在对应的缺失位置安装相互独立的假肢手指。假肢手指位于正常手指9一侧，柔性假肢手指本体使用硅胶、橡胶、合成皮或牛皮等柔性密封材料，自然状态下手指上表面长于下表面。假肢手指1内部空心且密封，形成密封充气空腔5，如图2所示，通过充气孔可进行充气，充气膨胀后，由于上表面更长，因此假肢手指呈现图2这样的弯曲状态。假肢手指上表面安装有驱动绳2，下表面或其他位置不需要额外驱动元件，这样的结构控制简单，而且不会与被抓握的物体发生干涉。参见图2，驱动绳可通过驱动绳导轨组件7沿手指方向滑动，并避免驱动绳位置发生偏离。驱动绳2在驱动绳末端固定点8与假肢手指本体固定；假肢手指另一端设置有驱动绳承力点3，驱动绳2另一端通过驱动绳承力点3与电机相连；参见图1，改变固定点与驱动绳的承力点3之间驱动绳的长度即可改变手指弯曲程度。具体而言，拉动驱动绳2后，假肢手指1呈伸直状态，如图3所示；松开驱动绳，手指呈弯曲状态，如图2所示，屈伸程度由单向拉力控制。为减少碰撞和摩擦，驱动绳2外围设置有一层保护层，保护层两端分别固定在固定点和驱动绳的承力点3，手指弯曲与伸展过程中其总长度基本保持不变，因此保护层同样需要使用柔性材料，且其内表面光滑摩擦力小，外表面出于美观考虑采用类似人体皮肤的颜色。每根手指的弯曲程度可由其充气量以及驱动绳单向拉力的大小独立决定。

本发明充分利用天然弯曲的特性，只需单个电机即可完成控制，结构简单、质量轻、成本低。相对于使用复杂机械结构进行驱动的假肢手指，本发明结构简单、生产制造成本低；利用手指结构天然弯曲的特性，只需单个电机进行单向拉动，即可控制手指运动；由于手指默认状态是弯曲的，这意味这当患者需要连续抓握某件物品时并不需要电机持续工作，这有利于保护电机、降低能耗。而且由于假肢手指内部是充气的，因此手指总质量很轻，有良好的佩戴体验。

本发明中电机对驱动绳进行牵引时，不影响对物体的抓握。本发明仅在手指上表面设置驱动绳进行单向拉动，相对于下表面拉动或上下表面同时拉动方案，本发明的驱动方案不会影响抓握等动作；下表面的驱动绳则会与物体发生干涉，影响抓握效果与功能；而且上下表面同时拉动的方案需要更多的电机，增加成本以及控制的难度。上表面单向拉动是本发明的一大创新点。

本发明中假肢手指是柔性的。柔性对于手指这种经常需要与环境发生交互的部位十分重要。本发明手指结构是柔性的，驱动绳也是柔性的，柔性的充气手指在保护患者自身的同时，也避免了对他人以及外界事物的伤害。