[實用新型]一種仿人型肌電假手的手指機構

有效

• 申請號: 201420708712.4
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN204428216U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王念峰;勞錕沂;張憲民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61F2/56
• 分類號: A61F2/56;A61F2/72
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及手部假肢技術領域，特別是涉及基于柔性鉸鏈設計和基于肌電信號原理設計的假手手指機構。

背景技術

肌電假手是由人體肌肉電信號進行控制的仿人型假手，其外形美觀，功能完善。肌電信號來源于使用者肌肉自主收縮時產生的電信號。這種假手利用安裝在殘余手臂肌肉表面的電極所采集的電信號來控制電機，從而驅動假手的運動。

柔順機構是利用構件自身的彈性變形來完成運動和力的傳遞與轉換的新型機構。柔順機構主要是靠機構中柔順構件的變形來實現機構的主要運動和功能的，它一樣可以實現運動、力和能量之間的傳遞和轉換。柔順機構與只是考慮構件變形影響的柔性（彈性）機構研究不一樣，它不是只停留在避免構件變形產生影響的問題上，而是積極地利用構件的變形來改善和提高機構的性能。而正是因為結構上運動副的減少或甚至是取消，柔順機構的構件數目比傳統剛性機構少很多。由此帶來的最直觀的優點就是機構的重量以及加工、安裝的時間和費用大大的減少，同時，機構中的間隙、摩擦、磨損和潤滑等復雜的問題大大減少或甚至不存在，從而利用柔順機構就可以提高機構精度、增加可靠性、減少維護等。柔性鉸鏈有很多種形式，其中典型的有簧片、扭轉彈簧和拉伸彈簧等。當手指做彎曲運動的時候，緊密纏繞的螺旋彈簧在一定范圍內進行彎曲，能夠產生較大的位移，而且不會產生永久的變形和扭轉現象。

理想的假手應該在功能和外形上與人手一樣。假手要能夠替代人手的感覺和運動功能，完成一定的人手操作任務，而且還需要在外觀上與人手相似。但是目前現有的各種商業假手還遠遠達不到這個理想的要求，在生活中大部分只能是充當裝飾型假手的角色。人體的上肢一共有27個自由度，其中手指的部分就有21個自由度。目前的研究水平還做不到具有21個自由度的假手。目前臨床使用的假手，大多只有單一的自由度。在實現假手單一自由度的運動中，每個手指都是剛性的，沒有能夠單獨運動的指節，除了手指相對手掌的張合運動外，不能實現手指指節之間的相對運動。剛性的手指機構，保證了假手手指機構結構簡單、使用可靠，但不能實現多種手勢的抓取能力，因此限制了假手的應用范圍。

目前科研人員對假手作了很多研究，但是實際上大部分的假手仍然是處在實驗的階段，離商業化和實用化還有很大的一段差距。當前性能比較完善的商業化假手仍然只是單自由度、開環控制系統的肌電假手。與國外相比，我國在假手方面的研究還有較大的差距，在這一領域進行研究和開發的大學和研究機構相對較少，相關的產業比較落后。國內假手的生產廠家和康復中心目前的產品以裝飾假手和機械牽引假手為主，所以開發和研制肌電假手有著廣泛的應用前景和社會效益。

實用新型內容

針對上述存在的技術問題，本實用新型的目的在于提供一種新型的基于柔順鉸鏈的仿人型肌電假手的手指機構，為殘疾人提供類似人手外形、體積小、重量輕并且具有適當操作功能的肌電假手的手指機構。

為了解決上述的技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種仿人型肌電假手的手指機構，由下而上依次包括基座、近指節、中指節和遠指節，還包括掌骨關節、近指骨關節、遠指骨關節、近驅動腱和遠驅動腱，所述基座與近指節通過掌骨關節轉動連接，所述近指節與中指節通過近指骨關節轉動連接，所述中指節與遠指節通過遠指骨關節轉動連接；所述近驅動腱連接于近指骨關節跟掌骨關節之間，實現近指骨關節跟隨掌骨關節的耦合運動，所述遠驅動腱連接于遠指骨關節跟近指骨關節之間，實現遠指骨關節跟隨近指骨關節的耦合運動，所述近指骨關節和遠指骨關節均采用彈簧式柔性鉸鏈結構。

進一步地，所述基座包括左半基座、右半基座以及通過螺釘將左半基座、右半基座固定連接的掌骨關節側蓋，所述右半基座上橫向貫穿的設置有基座肌腱通孔，同時所述左半基座、右半基座相對面對稱地設置有軸承安裝凹槽，所述掌骨關節側蓋用于限制近驅動腱的位置。

進一步地，所述掌骨關節包括轉動軸、齒輪、滾動軸承，所述轉動軸穿入地設置于近指節圓軸孔和近指節方孔內，包括位于兩端的軸頸部以及依次設置于所述軸頸部之間的圓軸部及方軸部，所述圓軸部與近指節圓軸孔相配合，所述方軸部與近指節方孔相配合，所述齒輪設置于轉動軸的圓軸部，所述滾動軸承內圈安裝于轉動軸的軸頸處，外圈安裝在所述軸承安裝凹槽內。