CN201510382U - 一种多手指外骨骼机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多手指外骨骼机械手，它包括食指传递机构、中指传递机构和大拇指传递机构，所述食指传递机构和中指传递机构分别包括中端指节，中端指节上端铰接有远端指节，近端铰接有近端指节，近端指节上铰接有手掌板，手掌板上设有由锁紧螺纹杆与锁紧压板等构成的锁紧机构；所述大拇指传递机构包括手掌连接件，手掌连接件外侧通过锁紧手板和锁紧螺纹杆连接有大拇指连接件，大拇指连接件外侧连接有大拇指指节。本实用新型结构简单，操作方便。

Description

一种多手指外骨骼机械手

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器具，尤其涉及一种多手指外骨骼机械手。

背景技术

老年人、残疾人及患有运动功能障碍的人群，其肢体不能像正常人群那样执行动作或者肢体软弱无力，无法完成其相应运动功能。针对这些问题，现有的解决方法主要有肌电假手、机械义指两种技术：肌电假手是利用人体的肌电信号进行控制的电动上肢假肢，假肢由截肢者的大脑神经支配残肢肌肉运动产生肌电信号，通过将肌电信号放大后用来控制微型电机，带动传动机构，来驱动假手按人的意志运动；机械义指没有使用任何微电脑操纵，完全使用机械原理，使用者只需要用很小的一部分残指就可以灵活的完成伸缩动作。

上述两种技术尽管都得到了不错的应用，但是也存在着相当的缺点和不足：一、两种技术的产品都是通过在失去人体自身手部结构后，由外部机电结构取代人体自身手部的功能，对于手部尚能作微小活动的残疾人，应用上述两种技术必须接受截肢的痛苦；二、上述两种技术很大程度上依赖了电子零件对人体动作的判断和反映，在可靠度上不如纯机械结构运动结构的可靠性高；三、设计和制造精度和工艺复杂，成本造价高，普通大众使用不经济。

机械外骨骼作为一种全新的技术，其是指虾、蟹、昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质骨骼，它不仅能防止体内水分蒸发和保护内部构造，还能与内壁所附着的肌肉共同完成各种运动，跟脊椎动物体内的骨骼有相似的作用，因此被叫做外骨骼。而像节肢动物一样的外骨骼可以依附并用于辅助完成运动功能的机械，根据是否含有动力源将机械外骨骼分为两类；一类不含动力源，由使用者控制自身的动作，机械外骨骼只需要将每一个动作的姿态加以锁定以便执行运动功能，属于助动式；另一类含动力源，使用者的肢体完全受外骨骼控制，属于主动式。

机械外骨骼是一种穿戴在操作者身体外部的一种机械机构，能够在操作者的控制下完成一定的功能和任务。机械外骨骼技术能够对人的肢体动作起到强化作用，近年来对机械外骨骼技术在单兵军事作战装备、辅助医疗设备、助力机构等领域引起了科研人员的广泛关注。但同时机械外骨骼也是一种全新的技术，技术不够成熟，特别是在手指部位机械外骨骼技术还处于研究初期。

外骨骼技术与现有的肌电假手、机械义指两种技术相比的最大优势在于：一、使用者不需要截肢，可以在保全人原有机体的基础上，通过外部辅助装置的帮助，完成特定的动作；二、避免截至对使用者心灵上有很大的慰藉作用；三、不仅残疾人可用，老年人等手部软弱无力的人群也可使用；四、在保留了人体自身机构的基础上，通过合理的使用康复辅具，让残疾人达到逐步恢复的目的；五、性价比较高，整个装置采用纯机械结构，没有复杂电子机构，降低了制造成本，有利大规模推广实用。目前市场上存在一种机械外骨骼手，但其手掌上的导向、锁紧机构整体复杂，比较沉重，同时其大拇指部分的设计不符合人手抓握物体自然状态，使用起来不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题而提供一种结构简单，操作方便的多手指外骨骼机械手。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

它包括食指传递机构、中指传递机构和大拇指传递机构，所述食指传递机构和中指传递机构分别包括中端指节，中端指节远端铰接有远端指节，近端铰接有近端指节，近端指节上铰接有手掌板，手掌板外侧具有凸台，中端指节的背面铰接有中端连杆，近端指节的背面铰接有近端连杆，近端连杆上铰接有中端弯杆，近端指节的后端铰接有近端弯杆，中端弯杆和近端弯杆均与凸台内侧的位于手掌板上部的滑块相连，滑块上设有上导杆和下导杆，滑块可以在上导杆和下导杆上滑动，滑块的侧面连接有一个锁紧销，锁紧销可以在手掌板上的凸台上滑动，凸台通过锁紧螺纹杆与锁紧压板将锁紧销锁紧在凸台和锁紧压板之间；所述大拇指传递机构包括手掌连接件，手掌连接件外侧通过锁紧手板和锁紧螺纹杆连接有大拇指连接件，大拇指连接件外侧连接有大拇指指节。

上述的滑块的两端面设有弹簧，其穿在上导杆和下导杆上。

上述的多手指外骨骼机械手的指节内表面为椭圆形，且指节内表面设有橡胶手套。

上述的食指传递机构和中指传递机构与手掌板所在平面的夹角为5°-10°。

上述的手掌板的所在平面与手掌连接件所在平面之间的夹角为45°-75°。

与现有技术相比，本实用新型取得了以下的技术效果：

1、此实用新型结构简单，通过滑块、锁紧螺杆、锁紧压板等实现对食指、中指传递机构进行姿态控制的锁紧结构，结构更简单，操作方便，成本低；

2、非大拇指传递机构各个手指之间的角度、大拇指传递机构在空间上的角度，能更好地贴合人手抓握物体的自然状态，采用椭圆内表面的指节设计，能更好的与人手贴合，体现人性化，粘有橡胶手套，佩戴更舒适，也便于操作多手指机械外骨骼；

3、弹簧在抓握物体之前处于压缩或伸张的状态，储存能量，为抓握物体提供初始动力，更方便手无力者抓握物体。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的右视图；

图4是本实用新型非大拇指传递机构的锁紧部分的放大图；

图5是本实用新型四连杆机构26的放大图。

其中：1-食指远端指节、2-食指中端指节、3-食指远端指节、4-中指远端指节、5-中指中端指节、6-中指远端指节、7-手掌板、8-大拇指、9-锁紧扳手、10-大拇指连接件、11-手掌连接件、12-下导杆、13-上导杆、14-弹簧、15-滑块、16-锁紧螺杆、17-锁紧压板、18-近端弯杆、19-中端弯杆、20-近端连杆、21-中端连杆、22-锁紧销、23-手掌连接件所在平面、24-手掌板所在平面、25-大拇指连接件所在平面、26-四连杆机构。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

实施例1

参见图1-5，一种多手指外骨骼机械手，它包括食指传递机构、中指传递机构和大拇指传递机构，所述食指传递机构和中指传递机构分别包括中端指节2、5，中端指节上端铰接有远端指节1、4，近端铰接有近端指节3、6，近端指节上通过四连杆机构26铰接有手掌板7，手掌板外侧具有凸台，中端指节的背面铰接有中端连杆21，近端指节的背面铰接有近端连杆20，近端连杆上铰接有中端弯杆19，近端指节的后端铰接有近端弯杆18，中端弯杆和近端弯杆均与凸台内侧位于手掌板上部的滑块15相连，滑块上设有上导杆13和下导杆12，滑块的两端面设有弹簧14，其穿在上导杆13和下导杆12上，滑块可以在上导杆和下导杆上滑动，滑块的侧面连接有一个锁紧销22，锁紧销可以在手掌板上的凸台上滑动，凸台通过锁紧螺纹杆16与锁紧压板17将锁紧销锁紧在凸台和锁紧压板之间；所述大拇指传递机构包括手掌连接件11，手掌连接件外侧通过锁紧手板9和锁紧螺纹杆连接有大拇指连接件10，大拇指连接件外侧连接有大拇指指节8。

上述多手指外骨骼机械手的指节内表面为椭圆形，且指节内表面设有橡胶手套，采用椭圆内表面的指节设计，能更好的与人手贴合，体现人性化，粘有橡胶手套，佩戴更舒适，也便于操作多手指机械外骨骼。所述的食指传递机构和中指传递机构与手掌板所在平面24的夹角为5°-10°。所述的手掌板的所在平面24与手掌连接件所在平面23之间的夹角为45°-75；大拇指连接件所在平面25与手掌连接件所在平面23一般可选用垂直，当然也可以与它成一定夹角，比如110°-120°。非大拇指传递机构各个手指之间的角度、大拇指传递机构在空间上的角度，能更好地贴合人手抓握物体的自然状态。

本实用新型的工作原理：佩戴好多手指机械外骨骼，人手抓握物体，机械手随动做出相应的抓握姿态，即握住物体时，人手中端指节和近端指节做屈曲运动与物体贴紧，相应的分别带动机械外骨骼的中端指节2和5、近端指节3和6做同样角度的相对转动。此时，中端指节2和5的屈曲带动近端连杆20和中端连杆21向手掌内侧运动，进而引起中端弯杆19也向手掌内侧运动，并带动滑块在上导杆13上滑动，完成一个运动链的传递。同时，近端指节3和6的弯曲带动近端弯杆18向手掌内侧运动，并带动滑块在下导杆12，完成另一个运动传递链。大拇指传递机构的大拇指8也绕着大拇指连接件10转动，完成一个运动传递。当完成抓握动作时，旋紧锁紧螺杆16，锁紧压板17向下移动，压紧锁紧销22。由于锁紧销22与滑块15刚性连接，滑块15不能在下导杆12和上导杆13上滑动，指节就会一直保持抓握的姿态，非大拇指传递机构进入锁紧状态。拨动锁紧扳手，使大拇指连接板与大拇指相互压紧，大拇指8不能绕大拇指连接件10转动，大拇指进入锁紧状态。当完成任务后，反转锁紧螺杆和锁紧扳手9，解锁，多手指机械外骨骼回到自由状态。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (5)

1.一种多手指外骨骼机械手，它包括食指传递机构、中指传递机构和大拇指传递机构，所述食指传递机构和中指传递机构分别包括中端指节(2、5)，中端指节远端铰接有远端指节(1、4)，近端铰接有近端指节(3、6)，其特征在于：近端指节近端上铰接有手掌板(7)，手掌板外侧具有凸台，中端指节的背面铰接有中端连杆(21)，近端指节的背面铰接有近端连杆(20)，近端连杆上铰接有中端弯杆(19)，近端指节的后端铰接有近端弯杆(18)，中端弯杆和近端弯杆均与凸台内侧的位于手掌板上部的滑块(15)相连，滑块上设有上导杆(13)和下导杆(12)，滑块可以在上导杆和下导杆上滑动，滑块的侧面连接有一个锁紧销(22)，锁紧销可以在手掌板上的凸台上滑动，凸台通过锁紧螺纹杆(16)与锁紧压板(17)将锁紧销锁紧在凸台和锁紧压板之间；所述大拇指传递机构包括手掌连接件(11)，手掌连接件外侧通过锁紧手板(9)和锁紧螺纹杆连接有大拇指连接件(10)，大拇指连接件外侧连接有大拇指指节(8)。

2.根据权利要求1所述的多手指外骨骼机械手，其特征在于：所述的滑块的两端面设有弹簧(14)，其穿在上导杆(13)和下导杆(12)上。

3.根据权利要求1或2所述的多手指外骨骼机械手，其特征在于：所述的多手指外骨骼机械手的指节内表面为椭圆形，且指节内表面设有橡胶手套。

4.根据权利要求1或2所述的多手指外骨骼机械手，其特征在于：所述的食指传递机构和中指传递机构与手掌板所在平面(24)的夹角为5°-10°。

5.根据权利要求1或2所述的多手指外骨骼机械手，其特征在于：所述的手掌板所在平面(24)与手掌连接件所在平面(23)之间的夹角为45°-75°。

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