[實用新型]仿人型假手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320114358.8
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN203234870U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 朱德榮;戴建廣;王永昌;關帥國;王飛;謝科;婁建偉
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: A61F2/54
• 分類號: A61F2/54
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

技術領域

本實用新型涉及手部假肢技術領域。

背景技術

隨著科技水平的不斷發(fā)展和人們對殘疾人福利事業(yè)的關注程度日益上升，陸續(xù)出現(xiàn)了基于各種原理的殘疾人假手。其中包括實際應用最廣泛的德國Otto?Bock單自由度假手，采用繩驅動的Stanford大學假手，采用腱驅動的西班牙Manus假手、意大利ARTS實驗室假手、采用欠驅動技術的英國南安普頓大學假手和四國聯(lián)合研制的CyberHand等。

多倫多大學TBM假手采用了連桿機構，是一種為7～11歲年齡段兒童設計的試驗性多手指假手。四指（食指、中指、無名指和小指）分別有三個指節(jié)，每個手指有一個自由度，運動軌跡仿人；四指結構完全相同，均由六根桿件構成，零件的互換性很高。拇指具有彎曲/伸展與內收/外展兩個自由度，由四根桿件構成。其中內收/外展自由度是被動自由度，需借助人手或其他外力進行調整，內收/外展自由度與其他四指一起由一個電機驅動。該手結構小巧，剛性較好，能夠實現(xiàn)被動適應性抓取。但由于五個手指都依靠一個電機驅動，因此出現(xiàn)了抓取力不平衡的問題。

Limb手是由英國“仿生接觸”（Touch?Bionics）公司研制的商用多自由度假手，在英國的市場占有率達到67%。它是利用兩路EMG輸入控制五個電機驅動五個手指獨立運動；四指各具有兩個活動關節(jié)，基關節(jié)靠蝸輪蝸桿傳動，中關節(jié)靠同步帶與基關節(jié)耦合運動；拇指在基關節(jié)處增加了一個被動自由度，可以通過外力調節(jié)拇指的內收/外展運動。該手能夠在四種動作模式間切換，可以順利完成開鎖端盤子等各種動作。外殼材料采用了輕型塑料，重量輕于人的自然手。外表包裝了人工皮膚，外觀仿人。Limb手的問世標志著多自由度假手開始應用于臨床。

在電機驅動、直接傳動類的靈巧手中，日本岐阜大學和幾家公司合作開發(fā)的Gifu-II（手是在尺寸和形狀上和人手最為接近的，整手尺寸接近人手的二倍。它采用的是集成在手掌和手指中的微驅動器直接驅動。Gifu手有五個模塊化的手指，共20個關節(jié)16個自由度。其中拇指有四個關節(jié)四個自由度，其它手指有四個關節(jié)三個自由度，除拇指外的其它四指的后兩個關節(jié)通過連桿實現(xiàn)聯(lián)動。整個手上裝有豐富的觸覺傳感器，包括關節(jié)位置傳感器、關節(jié)力矩傳感器、指端六維力/力矩傳感器、手掌觸覺傳感器，共有859個探測點。

清華大學在研究德國Otto?Bock假手的基礎上，研制了帶有新型自適應增力機構的肌電控制假手。全手共有拇指、食指和中指三個手指，其中食指和中指固連為一體，采用一個電機通過螺旋和連桿傳動。針對Otto?Bock假手結構復雜，加工制造困難的問題，設計了雙螺旋自動切換增力機構。該機構由不同螺距的兩個螺旋串聯(lián)組成，在手指接觸物體前通過大螺旋快速傳動推動工作頭，接觸物體后通過小螺旋傳動增力。該假手指端出力50～100N，100mm開手時間1～1.5s，噪音小于42dB，沒有回彈，可靠性高，但由于自由度少，結構簡單，對被抓取物體形狀的適應性較差。

哈爾濱工業(yè)大學研制了HIT多指靈巧手，該手采用直流電機驅動，由傘齒輪、連桿等實現(xiàn)傳動。HIT/DLR-I手采用模塊化、集成化設計，四個相同的手指，每個手指有四個關節(jié)三個自由度；拇指設計了一個旋轉的自由度，可以通過配置拇指的相對位置來滿足不同的抓取要求。HIT/DLR-I手的指尖布置了六維力/力矩傳感器。但是受傘齒輪和直流電機的限制，手指基關節(jié)的尺寸略大。

綜上，現(xiàn)有技術提供的假手存在著體積、重量大，耗能較大，外觀和運動形式仿人化程度不好等缺陷。

發(fā)明內容

針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明創(chuàng)造所要解決的技術問題是提供一種手指結構緊湊、尺寸小，開合速度快，抓握過程接近人手的仿人型假手。

本發(fā)明創(chuàng)造為解決上述技術問題，采用以下技術方案：

本發(fā)明創(chuàng)造的仿人型假手，包括手腕、手指、與手腕連接承載和固定手指的手掌，為假手提供動力及控制信號的控制系統(tǒng)；

所述手腕包括盤形底座、手掌固定盤、連接盤形底座和手掌固定盤的連接軸，固定在盤形底座內的伺服電機，伺服電機上裝配有曲柄，連接曲柄和手掌固定盤的連桿；

所述手掌設置在手腕的上方，包括前手面、后手面及連接兩者的側板，所述后手面上設有手指固定孔，所述前手面的對應位置處設有凹槽，凹槽和手指固定孔用來裝配手指；

所述手指包括連接在手掌上的基座、設置在基座內驅動手指的伺服電機、伺服電機驅動的曲柄連桿結構及與連桿連接的指節(jié)，所述指節(jié)與連桿構成耦合形式；所述基座連接在后手面上的手指固定孔處，與前手面上的凹槽一一對應；