阅读说明：本技术 一种假肢手 (kinds of artificial hands ) 是由 朱金营 胡宾宾 田野 姜银来 横井浩史 于 2018-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种假肢手,包括手掌组件和手指组件,所述手指组件中至少包括拇指组件和食指组件,所述手掌组件包括壳体和驱动装置,所述壳体内形成一腔室,驱动装置设置于所述腔室内,且与位于壳体上端的手指组件形成驱动连接,驱动装置包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机连接的第一丝杠,所述第一丝杠和所述食指组件间形成驱动连接,用于驱动所述食指组件上下运动；所述拇指组件为设置于所述壳体上的被动拇指组件,其与所述食指组件形成正面开合。本发明在壳体中设置了与食指组件连接的驱动装置,驱动装置采用丝杆传动方式,同时将拇指组件设置为被动形式,减少驱动电机数量,有利于减少手掌的尺寸和重量,适合于不同年龄段的残疾人群。(The invention discloses an artificial hand, which comprises a palm component and finger components, wherein the finger components at least comprise a thumb component and an index finger component, the palm component comprises a shell and a driving device, a cavity is formed in the shell, the driving device is arranged in the cavity and is in driving connection with the finger components positioned at the upper end of the shell, the driving device comprises a driving motor and a leading screw connected with the driving motor, a driving connection is formed between a leading screw and the index finger component and is used for driving the index finger component to move up and down, the thumb component is a passive thumb component arranged on the shell and forms a front opening and closing with the index finger component.)

一种假肢手

技术领域

本发明涉及仿生手技术领域，具体涉及一种假肢手。

背景技术

智能假肢手的控制大多采用肌电控制方式，利用微小的肌电电位差信号作为控制和操纵肌电假肢各种功能的初始信号，实现控制假肢手的张开、关闭等动作。

目前假肢手研究领域的重要难题是设计出同时满足重量轻、体积少、输出力大且动作灵活的多自由度假肢手，现有的智能假肢手驱动方式主要采用齿轮复杂的齿轮组传动结构实现手部的各种动作，虽然具有较高的控制精确度，但同时会带有故障率居高不下，重量大、成本高的问题，不利于假肢手的推广应用。

同时采用齿轮传动精确控制假肢手的方式会造成手掌部位面积较大，超过正常人手尺寸，不具有美观性。针对上述所存在着的技术问题，现有技术中还存在通过电机驱动拉线操纵手指关节运动的结构，虽然在重量上与齿轮驱动手指的多自由度运动方式相比得到降低，但为了提高操作的准确性能，需要采用十几组拉线电机组，从而导致动力驱动模块体积大，拉线走线方式复杂。

发明内容

针对现有技术中的以上不足，本发明提供了一种假肢手，结合使用者的使用情况，设计更符合用户需求的假肢手，可以根据使用人群的不同需求，使整个手的尺寸更接近不同年龄段的用户，结构简单，重量轻，组装难度明显降低。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种假肢手，包括手掌组件和手指组件，所述手指组件中至少包括拇指组件和食指组件，所述手掌组件包括壳体和驱动装置，所述壳体内形成一腔室，所述驱动装置设置于所述腔室内，且与位于所述壳体上端的手指组件形成驱动连接，所述驱动装置包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机连接的第一丝杠，所述第一丝杠和所述食指组件间形成驱动连接，用于驱动所述食指组件上下运动；所述拇指组件为设置于所述壳体上的被动拇指组件，其与所述食指组件形成正面开合。

所述手指组件包括拇指组件、食指组件、中指组件小指组件和无名指组件，所述驱动装置还包括第二驱动电机和与所述第二驱动电机连接的第二丝杠，所述第二丝杠通过一拉杆分别与所述中指组件、小指组件和无名指组件形成同步位移连接。

所述拉杆为三指拉杆，所述拉杆的中部设有与所述第二丝杠铰接的主动铰接部，与所述主动铰接部相对应的所述拉杆的另一侧面上设有三个被动铰接部，所述被动铰接部分别与所述的中指组件、小指组件和无名指组件相铰接。

所述食指组件、中指组件、小指组件和无名指组件均包括上关节和下关节，所述壳体的上端固定有与各所述的食指组件、中指组件、小指组件和无名指组件相铰接的铰接座，所述铰接座上设有靠近内侧下部的第一铰接孔和靠近外侧上部的第二铰接孔，所述上关节的下端分别设有外侧的第三铰接孔和内侧的第四铰接孔；

所述下关节的一端通过旋转轴与所述第一铰接孔旋转连接，其另一端与所述上关节的第三铰接孔通过旋转轴旋转连接；所述上关节的第四铰接孔与所述连杆的一端通过旋转轴旋转连接，所述连杆的另一端通过旋转轴与所述第二铰接孔旋转连接；所述下关节上成型有一弧形长条孔，所述弧形长条孔是以所述第一铰接孔为轴心所形成的圆弧，所述弧形长条孔中设置一拉轴，所述拉轴通过铰接链与所述拉杆连接，所述第三铰接孔位置的旋转轴上还设有一扭簧。

进一步地，所述拇指组件包括底座、限位架和大拇指，所述限位架设置于所述底座上，所述底座与所述壳体固定连接；所述限位架上成型有第一滑槽，所述大拇指的下端通过销轴连接件连接于所述第一滑槽中，所述大拇指沿着所述第一滑槽上下移动。

所述限位架包括固定板和设置于所述固定板两端的支撑块，所述第一滑槽成型于所述固定板的侧面，所述固定板的外端面成型有与所述第一滑槽相连通的第二滑槽，所述大拇指的下端设置一方形滑块，所述方形滑块设置于所述第二滑槽中并伸入所述第一滑槽中，所述方形滑块通过一贯穿所述第一滑槽的销轴连接件将其连接于所述第一滑槽中，所述方形滑块与所述第二滑槽呈滑动连接。

所述固定板的外端面呈向外凸起的弧形，所述第一滑槽为与所述固定板的外端面呈平行设置的弧形滑槽。

所述底座上还设置一底板，所述底板通过一紧定转轴固定于所述底座上，所述底板的两端分别设置一固定块，所述固定块与设置于所述限位架两端的支撑块通过紧定连接件呈旋转连接，所述限位架沿所述紧定连接件左右旋转。

所述紧定转轴为带有球面端盖的万向轴，所述底板与所述紧定转轴的球面端盖接触。

所述大拇指沿所述第一滑槽上下移动所形成的弧形角为小于等于80度；所述限位支架以设置于两端的所述紧定连接件为旋转轴旋转，所形成的旋转角度小于等于90度。

所述壳体的下端还固定一旋转腕，所述旋转腕包括圆筒形支座、旋转体和电路板，所述圆筒形支座的两端开口，所述旋转体设置于所述圆筒形支座的一端开口位置，且与所述圆筒形支座的内侧面形成相对旋转连接，所述电路板固定于所述圆筒形支座的内部，所述旋转体上设有电滑环，所述电滑环包括电性连接的上滑环和下滑环，所述上滑环与所述下滑环相对旋转连接，所述下滑环与所述电路板间通过连接导线电性连接。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明在壳体中设置了与食指组件连接的驱动装置，驱动装置采用丝杆传动方式，同时将拇指组件设置为被动形式，减少驱动电机数量，有利于减少手掌的尺寸，在保证驱动壳体上的食指组件精确度的前提下，通过丝杠传动方式可以大大简化传动结构，减少假肢手的重量，适合于不同年龄段的残疾人群。

B.同时，本发明将食指采用一个丝杠驱动装置进行独立驱动，中指组件、小指组件和无名指组件采用另一独立的丝杠驱动装置进行同步驱动，仅在壳体中的腔室内设置两台驱动电机，结构简单，整个假肢手的重量与现有技术的假肢手相比，本发明具有重量轻、成本低的优势，更便于残疾人长时间对假肢手进行独立拿、捏等操作。

C.本发明通过在限位架上设置第一滑槽和第二滑槽，大拇指下端的滑块沿着第二滑槽上下移动，使大拇指沿着第二滑槽上下移动，同时还可以通过对销轴连接件施加紧定力的不同，可以调节大拇指的开合阻尼大小，有利于控制大拇指的捏合作用力，提高大拇指的捏合效率。采用方形滑块与限位架上的第二滑槽配合限制了大拇指只可以做上下开合、左右旋转的动作，避免了大拇指绕自身旋转，使残疾人操作更方便。

D.本发明中还将限位支架两端的固定块与底座上的固定块通过紧定连接件形成相对旋转连接，通过控制紧定连接件的紧定力，可以很好地控制施加在限位支架上的使其实现左右旋转的保持力大小，实现大拇指的被动侧面捏紧功能，与大拇指的上下开合功能相结合，实现了大拇指在多个自由度的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

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发明的一些实施方式，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是本发明所提供的假肢手整体结构示意图；

图2是图1所示剖视图；

图3是图1所示壳体结构示意图；

图4是驱动装置与拉杆连接结构示意图；

图5是图4所示结构剖视图；

图6位于壳体上端的手指组件结构示意图；

图7是图6中的下关节结构立体图；

图8是拇指组件结构示意图；

图9是图8所示结构俯视图；

图10本发明所提供的被动假肢手大拇指的正面捏合动作的示意图；

图11是本发明所提供的旋转腕结构剖视图；

图12是本发明所提供的被动假肢手大拇指的侧面捏紧动作的示意图。

附图标记说明：

1-手掌组件

11-壳体

111-铰接座

12-驱动装置

121-1第一驱动电机，122-1第一丝杠

121-2-第二驱动电机，122-2第二丝杠

122a轴承座，122b支撑架，122c轴承，122d螺杆，122e压紧套，122f螺母杆，122g压环

123-拉杆

1231-主动铰接部，1232-被动铰接部

124-1主动齿轮，124-2被动齿轮

2-手指组件

21-拇指组件

211-底座

212-限位架

2121-固定板，2122-支撑块，

213-大拇指，2131-方形滑块

22-食指组件，23-中指组件，24-小指组件，25-无名指组件

3-底板；4-销轴连接件；5-转轴，51-球面端盖；6-固定块；7-紧定连接件

8-旋转腕

81-圆筒形支座，82-旋转体，83-电路板

84-电滑环

841-上滑环，842-下滑环

85-连接导线

86-连接板

9A-上关节

9B-下关节

9B-1弧形长条孔

10-拉轴；20-铰接链；30-连杆；40-旋转轴；50-扭簧

A-第一滑槽；B-第二滑槽

C1-第一铰接孔，C2-第二铰接孔

D1-第三铰接孔，D2-第四铰接孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供了一种假肢手，包括手掌组件1和手指组件2，在手指组件2中至少包括拇指组件21和食指组件22，手掌组件1包括壳体11和驱动装置12，在壳体11内形成一腔室，驱动装置12设置于腔室内，且与位于壳体11上端的手指组件2形成驱动连接，驱动装置12包括第一驱动电机121-1和与第一驱动电机121-1连接的第一丝杠122-1，第一丝杠122-1和食指组件22间形成驱动连接，用于驱动食指组件22上下运动；拇指组件21为设置于壳体11上的被动拇指组件，其与食指组件22形成正面开合。本发明在壳体中设置了一个驱动电机用来驱动第一丝杠上下移动，完成对食指组件22的上下移动，其中的拇指组件采用被动形式，通过健康手摆动拇指组件，同样可以很好的实现拇指与食指间的开合动作，结构简单，驱动部件少，可以将手掌做到足够小，适合年龄更小的残疾人群。

这里的手指组件2包括拇指组件21、食指组件22、中指组件23、小指组件24和无名指组件25，驱动装置12还包括第二驱动电机121-2和与第二驱动电机121-2连接的第二丝杠122-2，第二丝杠122-2通过一拉杆123分别与中指组件23、小指组件24和无名指组件25形成同步位移连接。当然，手指组件2中还可以经设置中指组件、小指组件和无名指组件中的其中一只或其组合。

如图4和图5所示，本发明中所采用的拉杆123优选为三指拉杆，在拉杆123的中部设有与第二丝杠122-2铰接的主动铰接部1231，与主动铰接部1231相对应的拉杆123的另一侧面上设有三个被动铰接部1232，被动铰接部1232分别与中指组件23、小指组件24和无名指组件25相铰接。第二丝杠122-2在第二驱动电机121-2的作用下带动与拉杆123连接的三个手指同步实现上下运动，仅在壳体11的腔室中设置两台驱动装置，很好的实现了对三根手指的主动驱动。这里依靠驱动电机下端的主动齿轮124-1与丝杠下端的被动齿轮124-2啮合，实现了驱动作用力的传动。丝杠的具体结构如图5所示，主要包括轴承座122a，支撑架122b、轴承122c、螺杆122d、压紧套122e、螺母杆122f和压环122g，通过被动齿轮驱动螺杆旋转，从而将螺杆122d的旋转转换为螺母杆122f的直线运动，实现丝杠的上下直线运动。

下面对食指组件22、中指组件23、小指组件24和无名指组件25的结构进行进一步说明，如图3和图6所示，这四根手指的结构均包括上关节9A和下关节9B，在壳体11的上端固定有与各食指组件22、中指组件23、小指组件24和无名指组件25相铰接的铰接座111，在铰接座111上设有靠近内侧下部的第一铰接孔C1和靠近外侧上部的第二铰接孔C2，图3中的两铰接孔C1、C2呈对角设置，在上关节9A的下端分别设有外侧的第三铰接孔D1和内侧的第四铰接孔D2；下关节9B的一端通过旋转轴40与第一铰接孔C1旋转连接，其另一端与上关节9A的第三铰接孔D1通过旋转轴40旋转连接；上关节9A的第四铰接孔D2与连杆30的一端通过旋转轴40旋转连接，连杆30的另一端通过旋转轴40与第二铰接孔C2旋转连接；在下关节9B上成型有一弧形长条孔9B-1，如图7所示，弧形长条孔9B-1是以第一铰接孔C1为轴心所形成的圆弧，在弧形长条孔9B-1中设置一拉轴10，拉轴10通过铰接链20与拉杆123连接，在第三铰接孔D1位置的旋转轴40上还设有一扭簧50，扭簧50的两伸出端分别设置上关节和下关节的连接处。通过驱动装置中的拉杆123带动铰接链20上下移动，比如在带动铰接链20和拉轴10向下移动时，下关节绕着位于第一铰接孔中的旋转轴旋转，此时下关节带动上关节绕位于第二铰接孔中的旋转轴旋转，由于下关节的绕着内侧的第一铰接孔中的旋转轴旋转，而上关节则通过连杆绕着外侧的第二铰接孔中的旋转轴旋转，由于连杆与下关节的旋转轴不同，旋转半径也不同，在带动下关节旋转的过程中，上关节会绕着第三铰接孔中的旋转轴旋转，从而能模拟人手实现上关节的下弯动作。

其中的拇指组件21如图8和图9所示，包括底座211、限位架212和大拇指213，限位架212设置于底座211上，底座211与壳体11固定连接；在限位架212上成型有第一滑槽A，大拇指213的下端通过销轴连接件4连接于第一滑槽A中，大拇指213沿着第一滑槽A上下移动。

本发明所采用的限位架212包括固定板2121和设置于固定板2121两端的支撑块2122，第一滑槽A成型于固定板2121的侧面，固定板2121的外端面成型有与第一滑槽A相连通的第二滑槽B，大拇指213的下端设置一方形滑块2131，方形滑块2131设置于第二滑槽B中并伸入第一滑槽A中，方形滑块2131通过一贯穿第一滑槽A的销轴连接件4将其连接于第一滑槽A中，方形滑块2131与第二滑槽B呈滑动连接。本发明优选地将固定板21的外端面设计成为向外凸起的弧形，第一滑槽A为与固定板21的外端面呈平行设置的弧形滑槽。使大拇指在上下移动过程中增加了沿弧形滑槽旋转的功能，大拇指213沿第一滑槽A上下移动所形成的弧形角为小于等于80度。弧形的滑槽结构使大拇指在执行捏取动作时受力更好，如图10所示。

这里的销轴连接件可以为一螺栓和螺母组成，通过旋转销轴连接件上的螺母对大拇指213的开合作用力大小进行调节，使大拇指在沿着第一滑槽A上下移动时，具有一个合适的阻尼。通过手动驱动大拇指使其沿第一滑槽A向上移动，可以达到大拇指向前抻的动作，大大提高了大拇指的作用范围。

另外，本发明中还进一步增加限位支架的左右旋转功能，可以实现大拇指对抓取物体的背面捏紧，如图12所示。

本发明优选地在底座211上还设置一底板3，底板3通过一紧定转轴5固定于底座211上，底板3的两端分别设置一固定块6，固定块6与设置于限位架212两端的支撑块2122通过紧定连接件7呈旋转连接，限位架212沿紧定连接件7左右旋转，所形成的旋转角度小于等于90度。这里的紧定连接件7可以为螺栓等标准件结构，通过对大拇指向外侧施加作用力，限位支架向外翻转后，将食指向下弯曲，然后将大拇指与食指相接触，实现了背面捏紧动作，其捏紧作用效果可以通过对紧定连接件的松紧实现。

本发明中所采用的紧定转轴5优选为带有球面端盖51的万向轴，也可以采用螺栓。当大拇指开合及左右旋转时，如图10所示，旋转中心是紧定转轴5的中心，紧定转轴5的球面端盖51与底板3形成球面接触，形成一体结构。

如图11所示，旋转腕8固定在壳体11的下端，旋转腕8包括圆筒形支座81、旋转体82和电路板83，圆筒形支座81的两端开口，旋转体82设置于圆筒形支座81的一端开口位置，且与圆筒形支座81的内侧面形成相对旋转连接，电路板83固定于圆筒形支座81的内部，旋转体82上设有电滑环84，电滑环84包括电性连接的上滑环841和下滑环842，上滑环841与下滑环842相对旋转连接，下滑环842与电路板83间通过连接导线85电性连接。在旋转体82的上端还设有连接板86，壳体11的下端通过连接件与连接板86形成固定连接。

当旋转体82旋转时，上滑环841与旋转体82保持同步旋转，下滑体842与电路板83保持不动，连接导线85包括滑环连接线与电路板连接线，二者连接后保持相对静止，旋转腕8可以沿着一个旋转方向一直旋转下去，超过360°的旋转角度，也可以随意对旋转体进行旋转，都不会导致圆柱形支座内部线路的缠绕，使用更简便，组装更加方便。

图11中的圆筒形支座81的上部内侧形成一个环形凸起，旋转体82与环形凸起的上下两端面之间分别设置一O形橡胶垫，这里的O形橡胶垫可以避免二者相对旋转时所产生的噪声。

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发明的保护范围之中。