腕關節驅動仿生機械假手的製作方法

2023-05-10 07:33:01 1

專利名稱：腕關節驅動仿生機械假手的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械的上肢的假肢，尤其是涉及一種可以利用腕關節運動實 現手指仿生抓握功能的腕關節驅動仿生機械假手。
背景技術：
仿人型殘疾人假手的研究是為了改善殘疾人的生活質量和促進社會康復事業發 展，這項研究已經成為康復工工程及機器人學科的一個熱點。20世紀90年代以來，具有精 確抓取和操作的智能靈巧手相繼出現，像NASA仿人靈巧手、DLR仿人靈巧手，這類手以空間 操作為背景，具有多種感知功能，智能程度高，系統複雜。在此基礎上，重量輕、結構簡單、多 手指的人形手，如Southampton手、TBM手、0TT0B0CK手等相繼面世。該類假手在外形和重 量方面具有很好的擬人化特徵，但是相對於大部分殘疾人的實際情況而言，價格昂貴。

發明內容
本發明是要提供一種腕關節驅動仿生機械假手，該機械假手結構簡單、重量輕、能 通過自身力源(腕關節屈伸)實現手指抓取動作的仿人型殘疾人用假手。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種腕關節驅動仿生機械假手，包括 腕部模塊、掌關節模塊，數個手指機構、其特點是
手指機構包括第一指關節、第二指關節、第三指關節、小關節連杆、大關節連杆，其中， 第一指關節一端分別與小關節連杆和第二指關節連接；第二指關節的一端分別與大關節連 杆以及第三指關節連接；第三指關節一端與貫穿軸連接；大關節連杆一端與腕關節驅動杆 連接，另一端與小關節連杆連接；
腕部模塊包括腕關節驅動杆、腕部連接塊以及腕固定環，固定在腕部的腕固定環通過 連接軸與腕部連接塊轉動連接。腕部連接塊通過腕關節驅動杆，掌關節模塊與大關節連杆和貫穿軸連接形成第一 連杆機構，斷掌驅動掌關節模塊使其繞與腕部連接塊的連接軸轉動帶動第一連杆機構使大 關節連杆繞貫穿軸轉動；
大關節連杆、第三指關節、貫穿軸、掌關節模塊、腕關節驅動杆和小關節連杆組成第二 連杆機構，在大關節連杆的驅動下使小關節連杆繞其與第三指關節的連接軸轉動。本發明與現有假手產品相比，具有以下優點和有益效果
該假手利用手部殘留部位保留的腕關節功能，與機械仿人型假手指兩者結合。當腕關 節進行屈伸運動時，將會帶動機械仿人型假手指上的掌指驅動機構進行轉動，從而達到機 械仿人型假手指被動的屈伸運動。該機構在設計時還考慮了模擬了正常人手在自然狀態手 指處於微屈的特徵。該機械假手僅採用力驅動杆和平行驅動杆進行傳動，結構簡單，重量 輕，方便維護等特點，從而可以使機械仿人型假手指與人體手指的關節結構功相似，同時也 具備了現有美容手指或一般肌電假手手指不能實現人體手指關節屈伸運動的功能。該假手在外觀、運動形式等方面進行了仿人實用化設計，它不但具備了人體手指的屈伸運動功能，而且還具備了抓握、拿捏功能，其裝置小巧，外形接近人體手指大小，適合 佩戴在殘缺了的手上。


圖1是本發明的裝配圖； 圖2是未彎曲手指時的側視圖； 圖3是彎曲手指時的側視圖4是模擬截肢手穿戴時手指未彎曲側視圖； 圖5是模擬截肢手穿戴時手指彎曲側視圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實例對本發明作進一步的說明
如圖1至圖5所示，本發明的假手主要由腕部模塊、手指機構、掌關節模塊組成。其中 手指機構又可分為手指驅動模塊以及各個指節部分組成。手指機構主要由第一指關節1、第 二指關節3、第三指關節5、小關節連杆2、大關節連杆4構成。腕部模塊由腕關節驅動杆7、 腕部連接塊9以及腕固定環8組成。①第一指關節1 一端分別與小關節連杆2和第二指關節3連接；第二指關節3的
一端分別與大關節連杆4以及第三指關節5連接；第三指關節5—端與掌關節模塊10連接； 大關節連杆4 一端與腕關節驅動杆7連接，另一端與小關節連杆2連接。固定在腕部的腕固 定環8，與其連接的是腕部連接塊9，腕關節可以繞連接軸作擺動，增加了腕部的活動範圍。②由腕部連接塊9號、腕關節驅動杆7、掌關節模塊10、大關節連杆4和貫穿軸6 形成第一連杆機構，在斷掌驅動下掌關節模塊10使其繞與腕部連接塊9的連接軸轉動帶動 第一連杆機構運動實現第一個傳動。這個傳動會使大關節連杆4繞其與貫穿上孔的貫穿軸 6的連接軸轉動。③由大關節連杆4、第三指關節5、貫穿軸6、掌關節模塊10、腕關節驅動杆7和小 關節連杆2組成第二連杆機構，在大關節連杆4的驅動下實現第二個傳動。這個傳動會使 小關節連杆2繞其與第三指關節5的連接軸轉動。④第一指關節1、小關節連杆2、第二指關節3、大關節連杆4和第三指關節5組成 第三連杆機構，在小關節連杆2的驅動下實現第三個傳動。這個傳動會使第一指關節1繞 其小關節連杆2的連接軸轉動。
權利要求
一種腕關節驅動仿生機械假手，包括腕部模塊、掌關節模塊，數個手指機構、其特徵在於所述手指機構包括第一指關節(1)、第二指關節(3)、第三指關節(5)、小關節連杆(2)、大關節連杆(4)，其中，第一指關節(1)一端分別與小關節連杆(2)和第二指關節(3)連接；第二指關節(3)的一端分別與大關節連杆(4)以及第三指關節(5)連接；第三指關節(5)一端與掌關節模塊(10)連接，大關節連杆(4)一端與腕關節驅動杆(7)連接，另一端與小關節連杆(2)連接；腕部模塊包括腕關節驅動杆(7)、腕部連接塊(9)，腕固定環(8)，固定在腕部的腕固定環(8)通過連接軸與腕部連接塊(9)轉動連接。
2.根據權利要求1所述的腕關節驅動仿生機械假手，其特徵在於所述腕部連接塊(9) 通過腕關節驅動杆(7)，掌關節模塊(10)與大關節連杆(4)和貫穿軸(6)連接形成第一連杆 機構，斷掌驅動掌關節模塊(10)使其繞與腕部連接塊(9)的連接軸轉動帶動第一連杆機構 使大關節連杆(4 )繞貫穿軸(6 )轉動。
3.根據權利要求1所述的腕關節驅動仿生機械假手，其特徵在於所述大關節連杆 (4)、第三指關節(5)、貫穿軸(6)、掌關節模塊(10)、腕關節驅動杆(7)和小關節連杆(2)組 成第二連杆機構，在大關節連杆(4)的驅動下使小關節連杆(2)繞其與第三指關節(5)的連 接軸轉。
全文摘要
本發明涉及一種腕關節驅動仿生機械假手，包括腕部模塊、掌關節模塊，數個手指機構，手指機構包括第一指關節、第二指關節、第三指關節、小關節連杆、大關節連杆，其中，第一指關節一端分別與小關節連杆和第二指關節連接；第二指關節的一端分別與大關節連杆以及第三指關節連接；第三指關節一端與貫穿軸連接；大關節連杆一端與腕關節驅動杆連接，另一端與小關節連杆連接；腕部模塊包括腕關節驅動杆、腕部連接塊以及腕固定環，固定在腕部的腕固定環通過連接軸與腕部連接塊轉動連接。該假手不但具備了人體手指的屈伸運動功能，而且還具備了抓握、拿捏功能，其裝置小巧，外形接近人體手指大小，適用於掌骨截肢或高位指骨截肢的患者佩戴。
文檔編號A61F2/54GK101879101SQ20101025656
公開日2010年11月10日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者喻洪流, 官龍, 李繼才, 簡卓, 馬東傑 申請人:上海理工大學