CN111419489B - 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构 - Google Patents

一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构 Download PDF

Info

Publication number
CN111419489B
CN111419489B CN202010286550.XA CN202010286550A CN111419489B CN 111419489 B CN111419489 B CN 111419489B CN 202010286550 A CN202010286550 A CN 202010286550A CN 111419489 B CN111419489 B CN 111419489B
Authority
CN
China
Prior art keywords
palm
connecting rod
bone
hinged
finger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010286550.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111419489A (zh
Inventor
石萍
方开心
喻洪流
孟巧玲
许朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202010286550.XA priority Critical patent/CN111419489B/zh
Publication of CN111419489A publication Critical patent/CN111419489A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111419489B publication Critical patent/CN111419489B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583—Hands; Wrist joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583—Hands; Wrist joints
    • A61F2/586—Fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/701—Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，涉及医疗康复器械与生活辅助器具领域，包括四指旋转部件、连杆传动部件以及手掌部件；所述四指旋转部件与所述手掌部件铰链连接，所述连杆传动部件与所述四指旋转部件铰链连接。通过本发明的实施，假手掌部四指实现了内收外展运动，并实现了指间夹取功能，提高了假手的灵活性和仿人性，改善了残疾患者穿戴假手的舒适度。

Description

一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构
技术领域
本发明涉及医疗康复器械与生活辅助器具领域，尤其涉及一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构。
背景技术
我国的肢体残疾患者数量庞大，据2006年全国第二次残疾人口抽样调查，残疾人口占总人口的比例为6.34％，其中主要的残疾类别便是肢体残疾，大约有2412万人。肢体残缺患者的庞大基数，使其康复治疗的临床需求和器械供应存在巨大缺口，而我国现有的康复医疗资源却远远不能满足这个巨大群体的需求。2011年***下发《综合医院康复医学科建设与管理指南》通知，要求所有二级以上综合医院必须建设康复医学科，而实际拥有康复科的综合医院数量与要求仍有很大差距，据卫计委统计，截止2019年2月底，全国医院3.3万个，其中，二级以上的医院有11304个(三级医院2498个，二级医院8806个)，显然我国康复医学科室数量严重不足。人手经过数百万年的进化，具有高度的灵巧性和卓越的操作性能。手是人体最为重要的肢体部位之一，人们的各种日常活动均离不开手。意外伤害和疾病导致的肢体残缺不仅影响外表的美观而且也会严重影响患者的生活质量。对于肢体残缺患者而言，若假手的仿人性和灵活性达不到患者心中预想，会严重影响患者穿戴的舒适感，降低假手的使用效率。目前，无论是商业假手的设计还是基于学术界的研究型假手，其自由度的设置均能简单实现手指的屈曲伸展运动，运动形式较为单一，尚未充分实现假手四指的内收外展功能。人手承担着日常生活中绝大分的工作任务，简单的实现屈曲伸展运动很明显无法满足残疾患者的需求。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，提高了四指的内收外展自由度，不仅能增加假手的抓取功能，而且能够实现指间夹取的动作，从而提高假手的仿人性以及灵巧性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何实现假手掌部四指的内收外展功能，以提高残疾患者使用的假手的灵活性和仿人性。
为实现上述目的，本发明提供了一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，包括四指旋转部件、连杆传动部件以及手掌部件；所述四指旋转部件与所述手掌部件铰链连接，所述连杆传动部件与所述四指旋转部件铰链连接。
进一步地，所述四指旋转部件包括小指转骨、无名指转骨、中指固骨和食指转骨。
进一步地，所述小指转骨、无名指转骨、食指转骨的下端均设有短小圆柱，所述小指转骨、无名指转骨、食指转骨均通过所述短小圆柱与所述手掌部件铰链连接。
进一步地，所述中指固骨与所述手掌部件固定连接。
进一步地，所述手掌部件包括手掌内盖和手掌外盖，所述手掌内盖、手掌外盖设有定位孔，所述短小圆柱与所述定位孔铰链连接。
进一步地，所述连杆传动部件包括四连杆传动机构、联动连杆、舵盘和舵机。
进一步地，所述四连杆传动机构包括月形连杆、勺形连杆、拱形连杆和直形连杆。
进一步地，所述月形连杆一端与所述小指转骨一端铰链连接，所述月形连杆另一端与所述舵盘和所述勺形连杆一端铰链连接，所述勺形连杆另一端与所述拱形连杆一端铰链连接，所述拱形连杆的另一端与所述直形连杆铰链连接，所述直形连杆的另一端与所述食指转骨一端铰链连接，所述拱形连杆与所述手掌内盖铰链连接，所述联动连杆的两端分别于所述小指转骨和所述无名指转骨铰链连接。
进一步地，所述舵机与所述手掌部件固定连接，所述舵盘固定在所述舵机的齿轮上；所述舵盘与所述月形连杆和所述勺形连杆铰链连接。
进一步地，所述手掌内盖设有固定圆柱，所述固定圆柱与所述拱形连杆铰链连接。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：
本发明提供的一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，通过一个舵机作为动力源，并通过四连杆传动机构和联动连杆的传动，实现了小指转骨、无名指转骨和食指转骨的内收外展运动，具有结构巧妙、集成度高、操作简单、小巧灵活等优点，提高了假手的灵活性和仿人性，同时改善残疾患者穿戴假手的舒适度，提高假手的使用率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的实现假手掌部四指内收外展的联动机构整体结构示意图；
图2是本发明的实现假手掌部四指内收外展的联动机构四指旋转部件示意图；
图3是本发明的实现假手掌部四指内收外展的联动机构连杆传动部件示意图；
图4是本发明的实现假手掌部四指内收外展的联动机构手掌部件示意图；
其中：1-固定圆柱；2-食指转骨；3-中指固骨；4-无名指转骨；5-小指转骨；6-联动连杆；7-舵机；8-直形连杆；9-拱形连杆；10-勺形连杆；11-月形连杆；12-舵盘；13-短小圆柱；14-定位孔；15-手掌内盖；16-手掌外盖。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明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，本发明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至图4所示，一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，包括四指旋转部件、连杆传动部件以及手掌部件；四指旋转部件与手掌部件铰链连接，连杆传动部件与四指旋转部件铰链连接。
四指旋转部件包括小指转骨5、无名指转骨4、中指固骨3和食指转骨2；小指转骨5、无名指转骨4、食指转骨2零件的上下两端均设计有短小圆柱13，与手掌部件中的定位孔14铰链连接，以实现各转骨的旋转功能。
连杆传动部件包括四连杆传动机构、联动连杆6、舵盘12和舵机7；四连杆传动机构由月形连杆11、勺形连杆10、拱形连杆9和直形连杆8构成；月形连杆11一端与四指旋转部件中的小指转骨5一端铰链连接，月形连杆11另一端与舵盘12和勺形连杆10一端铰链连接，勺形连杆10另一端与拱形连杆9一端铰链连接，拱形连杆9另一端与直形连杆8铰链连接，直形连杆8另一端与四指转动部件中的食指转骨2一端铰链连接，拱形连杆9与手掌内盖15铰链连接，联动连杆6两端分别于小指转骨5和无名指转骨4铰链连接。舵机7与手掌部件固定连接，舵盘12固定在舵机7齿轮上，舵盘12另一端与月形连杆11和勺形连杆10一端铰链连接，可将舵机7产生的驱动力传递到四连杆传动机构中。
手掌部件包括手掌内盖15和手掌外盖16，四指旋转部件与手掌部件中的定位孔14铰链连接。手掌内盖15设计有固定圆柱1与拱形连杆9铰链连接，连杆传动部件中的舵机7与手掌内盖15固定连接。
中指固骨3与手掌内盖15固定连接；可实现中指相对手掌固定不动，而小指、无名指和食指均可相对手掌产生一定角度的转动运动，从而实现四指的内收外展功能。
通过舵机7旋转带动舵盘12，可使四连杆传动机构分别带动小指转骨5和食指转骨2呈相对转动状态，小指转骨5将通过联动连杆6使无名指转骨4发生转动，可实现中指固骨3固定，而小指转骨5，食指转骨2和无名指转骨4相对于中指固骨3产生相对转动，实现假手掌部四指内收外展功能。
还可以调节舵机7旋转的角度和速度，影响四连杆传动机构中产生力的大小，进而调节小指转骨5、无名指转骨4和食指转骨2的转动角度和速度的大小，用以实现不同的指尖夹取功能。
本实施例的使用步骤如下：
1.将本发明提出的机构安装完毕后：通过微调舵机7使四指处于并拢初始状态。
2.打开控制终端，通过正向程序控制舵机7，舵机7通电后将带动舵盘12正向转动，舵盘12驱动月形连杆11和勺形连杆10正向转动，月形连杆11带动小指转骨5正向转动，小指转骨5将带动联动连杆6正向转动，联动连杆6将带动无名指转骨4正向转动，勺形连杆10将带动拱形连杆9正向转动，拱形连杆9带动直行连杆8正向转动，直形连杆8将带动食指转骨2正向转动，从而实现四指的外展动作。
3.打开控制终端，通过反向程序控制舵机7，舵机7通电后将带动舵盘12反向转动，舵盘12驱动月形连杆11和勺形连杆10反向转动，月形连杆11带动小指转骨5反向转动，小指转骨5将带动联动连杆6反向转动，联动连杆6将带动无名指转骨4反向转动，勺形连杆10将带动拱形连杆9反向转动，拱形连杆9带动直行连杆8反向转动，直形连杆8将带动食指转骨2反向转动，从而实现四指的内收动作。
与现有技术相比，本发明的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，可以通过舵机7作为动力源，经过假手掌部四指内收外展联动机构实现假手四指的内收外展运动，实现不同的指尖夹取功能，提高了假手的灵活性和仿人性，改善了残疾患者穿戴假手的舒适度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。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发明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发明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)

1.一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，包括四指旋转部件、连杆传动部件以及手掌部件；所述四指旋转部件与所述手掌部件铰链连接，所述连杆传动部件与所述四指旋转部件铰链连接；
所述连杆传动部件包括四连杆传动机构、联动连杆、舵盘和舵机，所述四连杆传动机构包括月形连杆、勺形连杆、拱形连杆和直形连杆。
2.如权利要求1所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述四指旋转部件包括小指转骨、无名指转骨、中指固骨和食指转骨。
3.如权利要求2所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述小指转骨、无名指转骨、食指转骨的下端均设有短小圆柱，所述小指转骨、无名指转骨、食指转骨均通过所述短小圆柱与所述手掌部件铰链连接。
4.如权利要求3所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述中指固骨与所述手掌部件固定连接。
5.如权利要求3所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述手掌部件包括手掌内盖和手掌外盖，所述手掌内盖、手掌外盖设有定位孔，所述短小圆柱与所述定位孔铰链连接。
6.如权利要求5所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述月形连杆一端与所述小指转骨一端铰链连接，所述月形连杆另一端与所述舵盘和所述勺形连杆一端铰链连接，所述勺形连杆另一端与所述拱形连杆一端铰链连接，所述拱形连杆的另一端与所述直形连杆铰链连接，所述直形连杆的另一端与所述食指转骨一端铰链连接，所述拱形连杆与所述手掌内盖铰链连接，所述联动连杆的两端分别于所述小指转骨和所述无名指转骨铰链连接。
7.如权利要求6所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述舵机与所述手掌部件固定连接，所述舵盘固定在所述舵机的齿轮上；所述舵盘与所述月形连杆和所述勺形连杆铰链连接。
8.如权利要求6所述的实现假手掌部四指内收外展的联动机构，其特征在于，所述手掌内盖设有固定圆柱，所述固定圆柱与所述拱形连杆铰链连接。
CN202010286550.XA 2020-04-13 2020-04-13 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构 Active CN111419489B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286550.XA CN111419489B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286550.XA CN111419489B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111419489A CN111419489A (zh) 2020-07-17
CN111419489B true CN111419489B (zh) 2021-09-24

Family

ID=71557879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010286550.XA Active CN111419489B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111419489B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2608848A (en) * 2021-07-14 2023-01-18 James Attard Kingswell Alan Artificial hand

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101486188A (zh) * 2009-02-26 2009-07-22 清华大学 仿生机器人手四指侧展装置
CN101491900A (zh) * 2009-03-02 2009-07-29 清华大学 拟人机器人手手指侧摆装置
CN101549496A (zh) * 2009-05-08 2009-10-07 清华大学 机器人手腱络式四指侧展装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102127372B1 (ko) * 2018-09-04 2020-06-30 한국생산기술연구원 로봇손

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101486188A (zh) * 2009-02-26 2009-07-22 清华大学 仿生机器人手四指侧展装置
CN101491900A (zh) * 2009-03-02 2009-07-29 清华大学 拟人机器人手手指侧摆装置
CN101549496A (zh) * 2009-05-08 2009-10-07 清华大学 机器人手腱络式四指侧展装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111419489A (zh) 2020-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6712332B2 (ja) 義手
Dellon et al. Prosthetics, exoskeletons, and rehabilitation [grand challenges of robotics]
JP2018525207A (ja) 生体力学的人工親指
JP2018518339A (ja) Ｍｃｐピボットによる外転及び内転を行うように構成された生体力学的双方向フル義指
Leeb et al. On the road to a neuroprosthetic hand: a novel hand grasp orthosis based on functional electrical stimulation
Semasinghe et al. Transradial prostheses: Trends in development of hardware and control systems
CN103356312A (zh) 一种由肌电信号驱动的6自由度假肢手臂
CN111419489B (zh) 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构
Graham et al. Restoring form and function to the partial hand amputee: prosthetic options from the fingertip to the palm
Serbest et al. Design, development and evaluation of a new hand exoskeleton for stroke rehabilitation at home
Nemoto et al. F3Hand II: A flexible five-fingered prosthetic hand using curved pneumatic artificial muscles
CN212592587U (zh) 一种实现假手掌部四指内收外展的联动机构
Gopura et al. Development of an exoskeleton robot for human wrist and forearm motion assist
Gopura et al. An exoskeleton robot for human forearm and wrist motion assist-hardware design and EMG-based controller
CN209933083U (zh) 穿戴式弹性刚性复合杆件假肢手指
US11000398B2 (en) Flexor hinge orthosis and wrist-driven flexor hinge orthosis
Beasley Surgical treatment of hands for C5-C6 tetraplegia
Hentz et al. Changing perspectives in surgical hand rehabilitation in quadriplegic patients
CN212261647U (zh) 一种用于手腕骨折的康复装置
Tubiana et al. Functional Anatomy of the Hand (First of a Series of Three Articles)
CN211460693U (zh) 一种气动肌肉驱动的智能手装置
US3521303A (en) Artificial hand for prostheses with bioelectrical control
Engen Development of externally powered upper extremity orthotic systems
Plettenburg et al. Voluntary closing: A promising opening in hand prosthetics
Ghassemi et al. The hand after stroke and SCI: restoration of function with technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant