[發(fā)明專利]一種具有柔順抓取特性的剛?cè)狁詈狭x肢手

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811057306.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN109172063B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐光華;滕志程;李敏;梁仍昊;張四聰;陳佳洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F2/54
• 分類號(hào): A61F2/54;A61F2/58;A61F2/70
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種具有柔順抓取特性的剛?cè)狁詈狭x肢手，包括柔性手指機(jī)構(gòu)，柔性手指機(jī)構(gòu)通過(guò)彈性鋼片和直線推桿電機(jī)連接，直線推桿電機(jī)固定于手掌上，手掌通過(guò)手腕機(jī)構(gòu)和接受腔前端相連，接受腔后端和截肢患者前臂相連；柔性手指機(jī)構(gòu)包括柔性拇指機(jī)構(gòu)、柔性食指機(jī)構(gòu)、柔性中指機(jī)構(gòu)、柔性無(wú)名指機(jī)構(gòu)和柔性小指機(jī)構(gòu)；直線推桿電機(jī)推動(dòng)彈性鋼片前進(jìn)，引起彈性鋼片變形彎曲，帶動(dòng)柔性手指進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)，直線推桿電機(jī)拉動(dòng)彈性鋼片后退，柔性手指進(jìn)行伸展運(yùn)動(dòng)；手腕機(jī)構(gòu)設(shè)有舵盤與舵機(jī)，舵機(jī)通過(guò)舵盤帶動(dòng)手掌連接單元轉(zhuǎn)動(dòng)，將自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為腕部轉(zhuǎn)動(dòng)；本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)五根手指的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，具有柔順抓取特性；通過(guò)3D打印可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，重量輕且成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿生人體義肢，具體涉及一種具有柔順抓取特性的剛?cè)狁詈狭x肢手。

背景技術(shù)

工傷、疾病、自然災(zāi)害等意外事故造成大量健康人被迫截肢，成為肢體殘疾患者。截肢使得肢殘患者喪失了部分、甚至全部勞動(dòng)力，不僅給患者及其家庭造成了沉重的負(fù)擔(dān)，也使患者承受著巨大的心理壓力，已經(jīng)成為不可回避的社會(huì)問(wèn)題。由于當(dāng)前的科技醫(yī)療水平還無(wú)法實(shí)現(xiàn)假肢的生物學(xué)再造，佩戴假肢成為解決肢體殘疾問(wèn)題唯一可行的途徑。現(xiàn)有的義肢手雖然可以實(shí)現(xiàn)基本的手部動(dòng)作，但存在以下不足：大部分采用剛性連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)柔順抓取；重量較大，影響患者體驗(yàn)；價(jià)格高昂，不易推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種具有剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)的新型義肢手，不僅能實(shí)現(xiàn)五根手指的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，還具有一定的柔順抓取特性；各零部件通過(guò)3D打印制造而成，可依據(jù)不同患者的手部尺寸實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，易于穿戴，重量輕且成本低。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種具有柔順抓取特性的剛?cè)狁詈狭x肢手，包括柔性手指機(jī)構(gòu)1，柔性手指機(jī)構(gòu)1通過(guò)彈性鋼片2和直線推桿電機(jī)3連接，直線推桿電機(jī)3固定于手掌4上，手掌4連接在手腕機(jī)構(gòu)5前端，手腕機(jī)構(gòu)5后端和接受腔6前端相連，接受腔6后端和截肢患者前臂相連；

所述的柔性手指機(jī)構(gòu)1包括柔性拇指機(jī)構(gòu)101、柔性食指機(jī)構(gòu)102、柔性中指機(jī)構(gòu)103、柔性無(wú)名指機(jī)構(gòu)104和柔性小指機(jī)構(gòu)105。

所述的柔性拇指機(jī)構(gòu)101由遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)107、掌指間關(guān)節(jié)109以及從手指上端矩形孔穿過(guò)的彈性鋼片2連接而成，彈性鋼片2一端固定于遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)107前端連接的指尖106處，彈性鋼片2的另一端與直線推桿電機(jī)3推桿連接；柔性拇指機(jī)構(gòu)101通過(guò)指根接口110固定在手掌4上。

所述的柔性食指機(jī)構(gòu)102、柔性中指機(jī)構(gòu)103、柔性無(wú)名指機(jī)構(gòu)104、柔性小指機(jī)構(gòu)105具有相同的結(jié)構(gòu)，分別由遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)107、近指間關(guān)節(jié)108、掌指間關(guān)節(jié)109以及從各柔性手指上端矩形孔穿過(guò)的彈性鋼片2連接而成；彈性鋼片2一端固定于遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)107前端連接的指尖106處，彈性鋼片2另一端與直線推桿電機(jī)3推桿連接；各柔性手指機(jī)構(gòu)通過(guò)指根接口110固定在手掌4上。

所述的遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)107、近指間關(guān)節(jié)108、掌指間關(guān)節(jié)109具有相同的一體式柔性結(jié)構(gòu)，包括關(guān)節(jié)連接單元202，關(guān)節(jié)連接單元202上設(shè)有下端相連的柔性薄片201，通過(guò)改變?nèi)嵝员∑?01的個(gè)數(shù)、關(guān)節(jié)連接單元202的厚度和彈性鋼片2的剛度，控制各指關(guān)節(jié)的彎曲剛度。

所述的直線推桿電機(jī)3推動(dòng)彈性鋼片2前進(jìn)，引起彈性鋼片2變形彎曲，進(jìn)而帶動(dòng)柔性手指機(jī)構(gòu)1進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)，直線推桿電機(jī)3拉動(dòng)彈性鋼片2后退，柔性手指機(jī)構(gòu)1進(jìn)行伸展運(yùn)動(dòng)；柔性手指機(jī)構(gòu)1尺寸根據(jù)截肢患者尺寸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

所述的手掌4包括拇指固定機(jī)構(gòu)401、食指固定機(jī)構(gòu)402、中指固定機(jī)構(gòu)403、無(wú)名指固定機(jī)構(gòu)404、小指固定機(jī)構(gòu)405以及拇指直線推桿電機(jī)固定結(jié)構(gòu)406、食指直線推桿電機(jī)固定結(jié)構(gòu)407、中指直線推桿電機(jī)固定結(jié)構(gòu)408、無(wú)名指直線推桿電機(jī)固定結(jié)構(gòu)409、小指直線推桿電機(jī)固定結(jié)構(gòu)410，手掌4后端通過(guò)掌腕接口411和手腕機(jī)構(gòu)5前端相連。