CN101879101A - 腕关节驱动仿生机械假手 - Google Patents

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简卓
官龙
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Abstract

本发明涉及一种腕关节驱动仿生机械假手，包括腕部模块、掌关节模块，数个手指机构，手指机构包括第一指关节、第二指关节、第三指关节、小关节连杆、大关节连杆，其中，第一指关节一端分别与小关节连杆和第二指关节连接；第二指关节的一端分别与大关节连杆以及第三指关节连接；第三指关节一端与贯穿轴连接；大关节连杆一端与腕关节驱动杆连接，另一端与小关节连杆连接；腕部模块包括腕关节驱动杆、腕部连接块以及腕固定环，固定在腕部的腕固定环通过连接轴与腕部连接块转动连接。该假手不但具备了人体手指的屈伸运动功能，而且还具备了抓握、拿捏功能，其装置小巧，外形接近人体手指大小，适用于掌骨截肢或高位指骨截肢的患者佩戴。

Description

腕关节驱动仿生机械假手
技术领域
本发明涉及一种医疗器械的上肢的假肢，尤其是涉及一种可以利用腕关节运动实现手指仿生抓握功能的腕关节驱动仿生机械假手。
背景技术
仿人型残疾人假手的研究是为了改善残疾人的生活质量和促进社会康复事业发展，这项研究已经成为康复工工程及机器人学科的一个热点。20世纪90年代以来，具有精确抓取和操作的智能灵巧手相继出现，像NASA仿人灵巧手、DLR仿人灵巧手，这类手以空间操作为背景，具有多种感知功能，智能程度高，***复杂。在此基础上，重量轻、结构简单、多手指的人形手，如Southampton手、TBM手、OTTOBOCK手等相继面世。该类假手在外形和重量方面具有很好的拟人化特征，但是相对于大部分残疾人的实际情况而言，价格昂贵。
发明内容
本发明是要提供一种腕关节驱动仿生机械假手，该机械假手结构简单、重量轻、能通过自身力源（腕关节屈伸）实现手指抓取动作的仿人型残疾人用假手。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种腕关节驱动仿生机械假手，包括腕部模块、掌关节模块，数个手指机构、其特点是：
手指机构包括第一指关节、第二指关节、第三指关节、小关节连杆、大关节连杆，其中，第一指关节一端分别与小关节连杆和第二指关节连接；第二指关节的一端分别与大关节连杆以及第三指关节连接；第三指关节一端与贯穿轴连接；大关节连杆一端与腕关节驱动杆连接，另一端与小关节连杆连接；
腕部模块包括腕关节驱动杆、腕部连接块以及腕固定环，固定在腕部的腕固定环通过连接轴与腕部连接块转动连接。
腕部连接块通过腕关节驱动杆，掌关节模块与大关节连杆和贯穿轴连接形成第一连杆机构，断掌驱动掌关节模块使其绕与腕部连接块的连接轴转动带动第一连杆机构使大关节连杆绕贯穿轴转动；
大关节连杆、第三指关节、贯穿轴、掌关节模块、腕关节驱动杆和小关节连杆组成第二连杆机构，在大关节连杆的驱动下使小关节连杆绕其与第三指关节的连接轴转动。
本发明与现有假手产品相比，具有以下优点和有益效果：
该假手利用手部残留部位保留的腕关节功能，与机械仿人型假手指两者结合。当腕关节进行屈伸运动时，将会带动机械仿人型假手指上的掌指驱动机构进行转动，从而达到机械仿人型假手指被动的屈伸运动。该机构在设计时还考虑了模拟了正常人手在自然状态手指处于微屈的特征。该机械假手仅采用力驱动杆和平行驱动杆进行传动，结构简单，重量轻，方便维护等特点，从而可以使机械仿人型假手指与人体手指的关节结构功相似，同时也具备了现有美容手指或一般肌电假手手指不能实现人体手指关节屈伸运动的功能。
该假手在外观、运动形式等方面进行了仿人实用化设计，它不但具备了人体手指的屈伸运动功能，而且还具备了抓握、拿捏功能，其装置小巧，外形接近人体手指大小，适合佩戴在残缺了的手上。
附图说明
图1是本发明的装配图；
图2是未弯曲手指时的侧视图；
图3是弯曲手指时的侧视图；
图4是模拟截肢手穿戴时手指未弯曲侧视图；
图5是模拟截肢手穿戴时手指弯曲侧视图。
具体实施方式
下面结合附图与实例对本发明作进一步的说明
如图1至图5所示，本发明的假手主要由腕部模块、手指机构、掌关节模块组成。其中手指机构又可分为手指驱动模块以及各个指节部分组成。手指机构主要由第一指关节1、第二指关节3、第三指关节5、小关节连杆2、大关节连杆4构成。腕部模块由腕关节驱动杆7、腕部连接块9以及腕固定环8组成。
Figure 2010102565639100002DEST_PATH_IMAGE001
第一指关节1一端分别与小关节连杆2和第二指关节3连接；第二指关节3的一端分别与大关节连杆4以及第三指关节5连接；第三指关节5一端与掌关节模块10连接；大关节连杆4一端与腕关节驱动杆7连接，另一端与小关节连杆2连接。固定在腕部的腕固定环8，与其连接的是腕部连接块9，腕关节可以绕连接轴作摆动，增加了腕部的活动范围。
②由腕部连接块9号、腕关节驱动杆7、掌关节模块10、大关节连杆4和贯穿轴6形成第一连杆机构，在断掌驱动下掌关节模块10使其绕与腕部连接块9的连接轴转动带动第一连杆机构运动实现第一个传动。这个传动会使大关节连杆4绕其与贯穿上孔的贯穿轴6的连接轴转动。
③由大关节连杆4、第三指关节5、贯穿轴6、掌关节模块10、腕关节驱动杆7和小关节连杆2组成第二连杆机构，在大关节连杆4的驱动下实现第二个传动。这个传动会使小关节连杆2绕其与第三指关节5的连接轴转动。
④第一指关节1、小关节连杆2、第二指关节3、大关节连杆4和第三指关节5组成第三连杆机构，在小关节连杆2的驱动下实现第三个传动。这个传动会使第一指关节1绕其小关节连杆2的连接轴转动。

Claims (3)

1.一种腕关节驱动仿生机械假手，包括腕部模块、掌关节模块，数个手指机构、其特征在于：所述手指机构包括第一指关节（1）、第二指关节（3）、第三指关节（5）、小关节连杆（2）、大关节连杆（4），其中，第一指关节（1）一端分别与小关节连杆（2）和第二指关节（3）连接；第二指关节（3）的一端分别与大关节连杆（4）以及第三指关节（5）连接；第三指关节（5）一端与掌关节模块（10）连接，大关节连杆（4）一端与腕关节驱动杆（7）连接，另一端与小关节连杆（2）连接；腕部模块包括腕关节驱动杆（7）、腕部连接块（9），腕固定环（8），固定在腕部的腕固定环（8）通过连接轴与腕部连接块（9）转动连接。
2.根据权利要求1所述的腕关节驱动仿生机械假手，其特征在于：所述腕部连接块（9）通过腕关节驱动杆（7），掌关节模块（10）与大关节连杆（4）和贯穿轴（6）连接形成第一连杆机构，断掌驱动掌关节模块（10）使其绕与腕部连接块（9）的连接轴转动带动第一连杆机构使大关节连杆（4）绕贯穿轴（6）转动。
3.根据权利要求1所述的腕关节驱动仿生机械假手，其特征在于：所述大关节连杆（4）、第三指关节（5）、贯穿轴（6）、掌关节模块（10）、腕关节驱动杆（7）和小关节连杆（2）组成第二连杆机构，在大关节连杆（4）的驱动下使小关节连杆（2）绕其与第三指关节（5）的连接轴转。
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