[發明專利]輪系式欠驅動仿生假肢手指

在審

• 申請號: 201910057051.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109674562A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王宇光
• 申請（專利權）人: 王宇光
• 主分類號: A61F2/58
• 分類號: A61F2/58;A61F2/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種輪系式欠驅動仿生假肢手指。本發明手指本體部分包括手指基架、第一指節機架、第一指節外殼、第二指節機架、第二指節外殼、第三指節；手指機械傳動鏈包括微型電機微型減速器組件、錐齒輪副及直齒輪副；傳動鏈傳動至第四直齒輪后，運動分解為兩個支鏈，其中一條支鏈實現第二關節的運動，另一條支鏈實現第一關節的運動，兩個關節的運動是耦合的，形成欠驅動運動方式。本發明手指為模塊式結構設計，便于整個手指的裝配及拆除，手指結構簡單，重量輕，手指的設計導致掌部厚度尺寸減小。

技術領域

本發明屬于醫療康復器械領域，特別涉及一種輪系式欠驅動仿生假肢手指。

背景技術

假肢手安裝于殘疾人殘肢端部，用于實現人手的某些功能。德國OttoBock公司的Suva單自由度假肢手用一臺微型電機驅動，該種假肢手只具簡單的開合功能，不能實現復雜的動作模式。現代假肢手則具多個自由度，一般具有五個手指，其中食指、中指、無名指和小指機械結構相同，統稱為手指，每個手指有兩個關節，第一關節為主動關節，第二關節為從動關節，兩個關節的運動是耦合的，每個手指由一臺微型電機驅動，業內稱這種驅動方式為欠驅動。比較有代表性的多自由度假肢手為英國的Blatchford&son公司生產的ilimb假肢手和冰島Steeper公司生產的Bebionic假肢手。ilimb假肢手的手指第一關節由蝸桿蝸輪驅動，微型電機微型減速器組件置于手指第一指節的空腔內，微型減速器輸出軸通過錐齒輪副驅動蝸桿回轉，蝸輪連接于手掌部，相對于手掌固定不動，當電機回轉時，蝸桿連同微型電機微型減速器及第一指節繞蝸輪回轉，實現第一關節的運動，第二關節由連接于蝸輪的繩索驅動。該型假肢手手指的主要缺陷為，微型電機微型減速器組件置于手指第一指節空腔內，雖然可以節省手掌的空間，卻受微型電機微型減速器長度的限制，手指第一指節的長度長于人手指節長度，且微型電機微型減速器也作為微型電機的負荷，浪費了電機的有效功率，第一指節的回轉中心即是蝸輪的中心，位于第一指節手掌心部，當佩戴仿人手皮時，手皮關節處變形很大，極大地浪費了電機的有效功率，手指能用于抓取的有效功率很小。Bebionic假肢手的手指第一關節由滑塊連桿機構驅動，第二關節由四連桿機構驅動，四連桿的主動運動桿件即為第一指節，微型電機微型減速器組件置于手掌內。此型假肢手的主要缺陷為，手指第一關節傳動鏈布置為兩層，這雖然縮減了傳動鏈的長度，卻使手掌比較肥厚，影響了假肢手的外形美觀。

另外，通過對現有的文獻資料檢索發現：

中國發明專利公開號：CN 1418765,名稱：機器人靈巧手機構。每個手指的兩個關節分由兩臺電機分別控制，雖然增加了靈活性，由于重量等原因不適用于假肢手。

中國發明專利公開號：CN 1365877,名稱：機器人擬人多指手裝置。食指、中指、無名指、小指四個手指用一臺電機控制；拇指用一臺電機控制。僅能實現五指抓取操作模式，其它的運動模式如兩指捏取、鼠標雙擊等操作模式無法實現。

中國發明專利公開號：CN 103565562 A,名稱：一種欠驅動假肢手。使用三臺電機控制五個手指的運動，其中食指及中指由一臺電機控制，無名指及小指由一臺電機控制，拇指由一臺電機控制，不能實現每個手指的獨立運動。其機械傳動鏈為，電機驅動絲桿螺母機構，再通過滑塊導軌機構將電機的回轉運動轉化為滑塊的線性運動，滑塊拉動繩索驅動手指各指節，傳動鏈較長，使手掌尺寸也較長；拇指的外旋及拇指的曲展運動不是獨立的。

中國發明專利公開號：CN 103538077 A,名稱：一種多自由度機器仿生手。使用六臺電機控制假肢手，其中食指、中指、無名指、小指各用一臺電機；拇指用兩臺電機，一臺用于拇指外旋，一臺用于拇指屈展。電機都固定在手掌上，機械傳動鏈為蝸桿蝸輪機構。手指和拇指電機順次擺放，使手掌很長。

發明內容

本發明的目的在于克服目前假肢手產品中的不足，提供一種外形美觀、控制靈活、功能強大的模塊化輪系式欠驅動仿生假肢手指結構。

本發明通過下述技術方案實現：