一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，由下而上依次包括基座、近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)，還包括掌骨關(guān)節(jié)、近指骨關(guān)節(jié)、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)、近驅(qū)動(dòng)腱和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱，所述基座與近指節(jié)通過(guò)掌骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述近指節(jié)與中指節(jié)通過(guò)近指骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中指節(jié)與遠(yuǎn)指節(jié)通過(guò)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述近驅(qū)動(dòng)腱連接于近指骨關(guān)節(jié)跟掌骨關(guān)節(jié)之間，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱連接于遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)跟近指骨關(guān)節(jié)之間，所述近指骨關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)均采用彈簧式柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。本發(fā)明僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元便可實(shí)現(xiàn)手指的彎曲和伸展，采用腱驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)之間的耦合運(yùn)動(dòng)，通過(guò)彈簧式柔順鉸鏈的應(yīng)用使得該手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且安全可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，具有適當(dāng)?shù)牟僮鞴δ堋?br>
【專利說(shuō)明】一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及手部假肢【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及基于柔性鉸鏈設(shè)計(jì)和基于肌電信號(hào)原理設(shè)計(jì)的假手手指機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]肌電假手是由人體肌肉電信號(hào)進(jìn)行控制的仿人型假手，其外形美觀，功能完善。肌電信號(hào)來(lái)源于使用者肌肉自主收縮時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)。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(hào)來(lái)控制電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)假手的運(yùn)動(dòng)。
[0003]柔順機(jī)構(gòu)是利用構(gòu)件自身的彈性變形來(lái)完成運(yùn)動(dòng)和力的傳遞與轉(zhuǎn)換的新型機(jī)構(gòu)。柔順機(jī)構(gòu)主要是靠機(jī)構(gòu)中柔順構(gòu)件的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)和功能的，它一樣可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、力和能量之間的傳遞和轉(zhuǎn)換。柔順機(jī)構(gòu)與只是考慮構(gòu)件變形影響的柔性(彈性)機(jī)構(gòu)研究不一樣，它不是只停留在避免構(gòu)件變形產(chǎn)生影響的問(wèn)題上，而是積極地利用構(gòu)件的變形來(lái)改善和提高機(jī)構(gòu)的性能。而正是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)副的減少或甚至是取消，柔順機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目比傳統(tǒng)剛性機(jī)構(gòu)少很多。由此帶來(lái)的最直觀的優(yōu)點(diǎn)就是機(jī)構(gòu)的重量以及加工、安裝的時(shí)間和費(fèi)用大大的減少，同時(shí)，機(jī)構(gòu)中的間隙、摩擦、磨損和潤(rùn)滑等復(fù)雜的問(wèn)題大大減少或甚至不存在，從而利用柔順機(jī)構(gòu)就可以提高機(jī)構(gòu)精度、增加可靠性、減少維護(hù)等。柔性鉸鏈有很多種形式，其中典型的有簧片、扭轉(zhuǎn)彈簧和拉伸彈簧等。當(dāng)手指做彎曲運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，緊密纏繞的螺旋彈簧在一定范圍內(nèi)進(jìn)行彎曲，能夠產(chǎn)生較大的位移，而且不會(huì)產(chǎn)生永久的變形和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
[0004]理想的假手應(yīng)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(jué)和運(yùn)動(dòng)功能，完成一定的人手操作任務(wù)，而且還需要在外觀上與人手相似。但是目前現(xiàn)有的各種商業(yè)假手還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)理想的要求，在生活中大部分只能是充當(dāng)裝飾型假手的角色。人體的上肢一共有27個(gè)自由度，其中手指的部分就有21個(gè)自由度。目前的研究水平還做不到具有21個(gè)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(shí)現(xiàn)假手單一自由度的運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)手指都是剛性的，沒(méi)有能夠單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的指節(jié)，除了手指相對(duì)手掌的張合運(yùn)動(dòng)外，不能實(shí)現(xiàn)手指指節(jié)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。剛性的手指機(jī)構(gòu)，保證了假手手指機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠，但不能實(shí)現(xiàn)多種手勢(shì)的抓取能力，因此限制了假手的應(yīng)用范圍。
[0005]目前科研人員對(duì)假手作了很多研究，但是實(shí)際上大部分的假手仍然是處在實(shí)驗(yàn)的階段，離商業(yè)化和實(shí)用化還有很大的一段差距。當(dāng)前性能比較完善的商業(yè)化假手仍然只是單自由度、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的肌電假手。與國(guó)外相比，我國(guó)在假手方面的研究還有較大的差距，在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)相對(duì)較少，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)比較落后。國(guó)內(nèi)假手的生產(chǎn)廠家和康復(fù)中心目前的產(chǎn)品以裝飾假手和機(jī)械牽引假手為主，所以開(kāi)發(fā)和研制肌電假手有著廣泛的應(yīng)用前景和社會(huì)效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明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(jī)構(gòu)，為殘疾人提供類似人手外形、體積小、重量輕并且具有適當(dāng)操作功能的肌電假手的手指機(jī)構(gòu)。
[0007]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，由下而上依次包括基座、近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)，還包括掌骨關(guān)節(jié)、近指骨關(guān)節(jié)、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)、近驅(qū)動(dòng)腱和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱，所述基座與近指節(jié)通過(guò)掌骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述近指節(jié)與中指節(jié)通過(guò)近指骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中指節(jié)與遠(yuǎn)指節(jié)通過(guò)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述近驅(qū)動(dòng)腱連接于近指骨關(guān)節(jié)跟掌骨關(guān)節(jié)之間，實(shí)現(xiàn)近指骨關(guān)節(jié)跟隨掌骨關(guān)節(jié)的耦合運(yùn)動(dòng)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱連接于遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)跟近指骨關(guān)節(jié)之間，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)跟隨近指骨關(guān)節(jié)的耦合運(yùn)動(dòng)，所述近指骨關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)均采用彈簧式柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步地,所述基座包括左半基座、右半基座以及通過(guò)螺釘將左半基座、右半基座固定連接的掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋，所述右半基座上橫向貫穿的設(shè)置有基座肌腱通孔，同時(shí)所述左半基座、右半基座相對(duì)面對(duì)稱地設(shè)置有軸承安裝凹槽，所述掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋用于限制近驅(qū)動(dòng)腱的位置。
[0009]進(jìn)一步地，所述掌骨關(guān)節(jié)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、齒輪、滾動(dòng)軸承，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿入地設(shè)置于近指節(jié)圓軸孔和近指節(jié)方孔內(nèi)，包括位于兩端的軸頸部以及依次設(shè)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(jié)圓軸孔相配合，所述方軸部與近指節(jié)方孔相配合，所述齒輪設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的圓軸部，所述滾動(dòng)軸承內(nèi)圈安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸處，外圈安裝在所述軸承安裝凹槽內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步地，所述近指節(jié)的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱通道的近指節(jié)肌腱凹槽，上端橫向貫穿的設(shè)置有近指節(jié)肌腱通孔，所述近指骨關(guān)節(jié)包括對(duì)稱地設(shè)置于近指節(jié)上端兩側(cè)的兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤、兩根平行地連接于近指節(jié)與中指節(jié)之間的密圈拉伸彈簧，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤外側(cè)通過(guò)螺釘固定有近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋，所述近指節(jié)上端位于兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤之間的位置還豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧的彈簧圓孔，所述近指節(jié)下端設(shè)置有鉸接部，所述鉸接部同軸地設(shè)有近指節(jié)圓軸孔和近指節(jié)方孔。
[0011]進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)包括對(duì)稱地設(shè)置于中指節(jié)上端兩側(cè)的兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤、兩根平行地連接于中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)之間的密圈拉伸彈簧，兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤外側(cè)通過(guò)螺釘固定有遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋，所述中指節(jié)兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱通道的中指節(jié)肌腱凹槽，其上端和下端均豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧的彈簧圓孔，所述中指節(jié)的下端還橫向貫穿地設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔。
[0012]進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)指節(jié)上端為指尖部分，下端豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧的彈簧圓孔，以及，橫向貫穿遠(yuǎn)指節(jié)的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔。
[0013]進(jìn)一步地，所述近驅(qū)動(dòng)腱中段嵌于近指節(jié)肌腱凹槽內(nèi)，其上段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤后穿固于中指節(jié)肌腱通孔內(nèi)，下段緊貼右半基座后穿固于基座肌腱通孔內(nèi)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱中段嵌于中指節(jié)肌腱凹槽內(nèi)，其上段緊貼中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤后穿固于遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔內(nèi)，下段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤后穿固于近指節(jié)肌腱通孔內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步地，所述近驅(qū)動(dòng)腱和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱采用由聚乙烯纖維作材料的柔性繩索。
[0015]進(jìn)一步地，所述基座、近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋、掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋、近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋均由鋁合金制成，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸由鋼制成。
[0016]進(jìn)一步地，所述近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)的中部均設(shè)有用于減輕自重的挖空部。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元便可實(shí)現(xiàn)手指的彎曲和伸展，采用腱驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)之間的耦合運(yùn)動(dòng)，通過(guò)彈簧式柔順鉸鏈的應(yīng)用使得該手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且安全可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，具有適當(dāng)?shù)牟僮鞴δ堋?br>
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的主視示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的左視示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的爆炸示意圖。
[0021]
圖4為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的右半基座的主視示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的右半基座的左視示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的左半基座的主視示意圖。
[0024]圖7為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的左半基座的主視示意圖。
[0025]圖8為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)近指節(jié)的主視示意圖。
[0026]圖9為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)近指節(jié)的俯視示意圖。
[0027]圖10為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)近指節(jié)的立體示意圖。
[0028]圖11為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖12為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)中指節(jié)的主視示意圖。
[0030]圖13為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)中指節(jié)的立體示意圖。
[0031]圖14為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)中指節(jié)的俯視示意圖。
[0032]
圖15為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)中指節(jié)的仰視示意圖。
[0033]圖16為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)指節(jié)的主視示意圖。
[0034]圖17為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)指節(jié)的立體示意視圖。
[0035]圖18為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)抓握時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖中所不為:1-基座；2_掌骨關(guān)節(jié)；3_近指節(jié)；4_近驅(qū)動(dòng)腱；5_近指骨關(guān)節(jié)；6-中指節(jié)；7_遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱；8_遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)；9_遠(yuǎn)指節(jié)；10-遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋；11_掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋；12-近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋；13-密圈拉伸彈簧；14_螺釘；15_轉(zhuǎn)動(dòng)軸；16_滾動(dòng)軸承；17_齒輪；18-右半基座；19_基座肌腱通孔；20_軸承安裝凹槽；21_左半基座；22_近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤；23-近指節(jié)肌腱通孔；24_近指節(jié)肌腱凹槽；25_近指節(jié)圓軸孔；26_彈簧圓孔；27_近指節(jié)方孔；28_方軸部；29_中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤；30_中指節(jié)肌腱凹槽；31_中指節(jié)肌腱通孔；32_指尖部分；33-遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0038]如圖1至3所示，一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，由下而上依次包括基座1、近指節(jié)3、中指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)9，還包括掌骨關(guān)節(jié)2、近指骨關(guān)節(jié)5、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8、近驅(qū)動(dòng)腱4和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7，所述基座I與近指節(jié)3通過(guò)掌骨關(guān)節(jié)2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述近指節(jié)3與中指節(jié)6通過(guò)近指骨關(guān)節(jié)5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中指節(jié)6與遠(yuǎn)指節(jié)9通過(guò)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述近驅(qū)動(dòng)腱4連接于近指骨關(guān)節(jié)5跟掌骨關(guān)節(jié)2之間，實(shí)現(xiàn)近指骨關(guān)節(jié)5跟隨掌骨關(guān)節(jié)2的耦合運(yùn)動(dòng)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7連接于遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8跟近指骨關(guān)節(jié)5之間，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8跟隨近指骨關(guān)節(jié)5的耦合運(yùn)動(dòng)，所述近指骨關(guān)節(jié)5和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8均采用彈簧式柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。
[0039]如圖4至7所不，所述基座I包括左半基座21、右半基座18以及通過(guò)螺釘將左半基座21、右半基座18固定連接的掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋11，所述右半基座18上橫向貫穿的設(shè)置有基座肌腱通孔19，同時(shí)所述左半基座21、右半基座18相對(duì)面對(duì)稱地設(shè)置有軸承安裝凹槽20，所述掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋11用于限制近驅(qū)動(dòng)腱4的位置。
[0040]如圖1至3、圖11所示，所述掌骨關(guān)節(jié)2包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸15、齒輪17、滾動(dòng)軸承16，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸15穿入地設(shè)置于近指節(jié)圓軸孔25和近指節(jié)方孔27內(nèi)，包括位于兩端的軸頸部以及依次設(shè)置于所述軸頸部之間的圓軸部及方軸部28，所述圓軸部與近指節(jié)圓軸孔25相配合，所述方軸部28與近指節(jié)方孔27相配合，所述齒輪17設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸15的圓軸部，所述滾動(dòng)軸承24內(nèi)圈安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸15的軸頸處，外圈安裝在所述軸承安裝凹槽20內(nèi)。
[0041]如圖8至10所示，所述近指節(jié)3的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱4通道的近指節(jié)肌腱凹槽24，上端橫向貫穿的設(shè)置有近指節(jié)肌腱通孔23，所述近指骨關(guān)節(jié)5包括對(duì)稱地設(shè)置于近指節(jié)3上端兩側(cè)的兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22、兩根平行地連接于近指節(jié)3與中指節(jié)6之間的密圈拉伸彈簧13，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22外側(cè)通過(guò)螺釘固定有近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋12，所述近指節(jié)3上端位于兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22之間的位置還豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧13的彈簧圓孔26，所述近指節(jié)3下端設(shè)置有鉸接部，所述鉸接部同軸地設(shè)有近指節(jié)圓軸孔25和近指節(jié)方孔27。
[0042]如圖12至15所示，所述遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8包括對(duì)稱地設(shè)置于中指節(jié)6上端兩側(cè)的兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤29、兩根平行地連接于中指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)9之間的密圈拉伸彈簧13，兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤29外側(cè)通過(guò)螺釘14固定有遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋10，所述中指節(jié)6兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱4通道的中指節(jié)肌腱凹槽30，其上端和下端均豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧13的彈簧圓孔26，所述中指節(jié)6的下端還橫向貫穿地設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔31。
[0043]如圖16、圖17所示，所述遠(yuǎn)指節(jié)9上端為指尖部分25，下端豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧13的彈簧圓孔26，以及，橫向貫穿遠(yuǎn)指節(jié)9的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔33。
[0044]所述近驅(qū)動(dòng)腱4中段嵌于近指節(jié)肌腱凹槽24內(nèi)，其上段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22后穿固于中指節(jié)肌腱通孔31內(nèi)，下段緊貼右半基座18后穿固于基座肌腱通孔19內(nèi)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7中段嵌于中指節(jié)肌腱凹槽30內(nèi)，其上段緊貼中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤29后穿固于遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔33內(nèi)，下段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22后穿固于近指節(jié)肌腱通孔23內(nèi)。
[0045]所述近驅(qū)動(dòng)腱4和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7采用由聚乙烯纖維作材料的柔性繩索，價(jià)格低廉，結(jié)實(shí)耐用。
[0046]所述基座1、近指節(jié)3、中指節(jié)6、遠(yuǎn)指節(jié)9、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋10、掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋11、近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋12均由鋁合金制成，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸13由45鋼制成，使得手指機(jī)構(gòu)重量輕、耐用且成本低廉。
[0047]所述近指節(jié)3、中指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)9的中部均設(shè)有用于減輕自重的挖空部，既節(jié)約了材料，又進(jìn)一步的減輕手指機(jī)構(gòu)的自重。
[0048]上述仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)使用時(shí)，將齒輪17與驅(qū)動(dòng)單元相連接，驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)齒輪17旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸15帶動(dòng)近指節(jié)3繞掌骨關(guān)節(jié)2轉(zhuǎn)動(dòng)，近驅(qū)動(dòng)腱4在基座I上的繩索纏繞長(zhǎng)度增加，在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，近驅(qū)動(dòng)腱4拉動(dòng)中指節(jié)6繞近指骨關(guān)節(jié)5轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)近指骨關(guān)節(jié)5跟隨掌骨關(guān)節(jié)2轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤22上繩索纏繞長(zhǎng)度增加，在中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤29上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7拉動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9繞遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8跟隨近指骨關(guān)節(jié)5轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手指彎曲(見(jiàn)圖18);當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，近指節(jié)3繞掌骨關(guān)節(jié)2返回，近驅(qū)動(dòng)腱4和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱7松弛，近指骨關(guān)節(jié)5和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8在各個(gè)彎曲的各個(gè)密圈拉伸彈簧13的作用力下返回到伸直時(shí)的位置(見(jiàn)圖1)。本實(shí)施例的各個(gè)關(guān)節(jié)側(cè)蓋用于限制肌腱的位置。
[0049]近指骨關(guān)節(jié)5和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8采用彈簧式柔性鉸鏈，均包括兩個(gè)等長(zhǎng)的并行排列的密圈拉伸彈簧13 ;近指骨關(guān)節(jié)5的密圈拉伸彈簧13兩端連接近指節(jié)3和中指節(jié)6，分別嵌在近指節(jié)3和中指節(jié)6末端并排設(shè)置的彈簧圓孔26內(nèi)；遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)8的密圈拉伸彈簧13兩端連接中指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)9，分別嵌在中指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)9末端并排設(shè)置的彈簧圓孔26內(nèi)，彈簧式柔術(shù)鉸鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，安裝方便，由于沒(méi)有鉸鏈間隙，該結(jié)構(gòu)可靠性高，幾乎不存在磨損，能起到一定的緩沖作用，提高機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性。
[0050]該仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)采用腱驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)之間的耦合運(yùn)動(dòng)，通過(guò)彈簧式柔順鉸鏈的應(yīng)用使得該手指在滿足基本功能的基礎(chǔ)上減少了自由度，僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元便可實(shí)現(xiàn)手指的彎曲和伸展，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且安全可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，具有適當(dāng)?shù)牟僮鞴δ堋?br>
[0051]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，由下而上依次包括基座(I)、近指節(jié)(3)、中指節(jié)(6)和遠(yuǎn)指節(jié)(9)，還包括掌骨關(guān)節(jié)(2)、近指骨關(guān)節(jié)(5)、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)、近驅(qū)動(dòng)腱(4)和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(7)，所述基座(I)與近指節(jié)(3)通過(guò)掌骨關(guān)節(jié)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述近指節(jié)(3)與中指節(jié)(6)通過(guò)近指骨關(guān)節(jié)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中指節(jié)(6)與遠(yuǎn)指節(jié)(9)通過(guò)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述近驅(qū)動(dòng)腱(4)連接于近指骨關(guān)節(jié)(5)跟掌骨關(guān)節(jié)(2)之間，實(shí)現(xiàn)近指骨關(guān)節(jié)(5)跟隨掌骨關(guān)節(jié)(2)的耦合運(yùn)動(dòng)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(7)連接于遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)跟近指骨關(guān)節(jié)(5)之間，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)跟隨近指骨關(guān)節(jié)(5)的耦合運(yùn)動(dòng)，所述近指骨關(guān)節(jié)(5)和遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)均采用彈簧式柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述基座(I)包括左半基座(21)、右半基座(18)以及通過(guò)螺釘將左半基座(21)、右半基座(18)固定連接的掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(11)，所述右半基座(18)上橫向貫穿的設(shè)置有基座肌腱通孔(19)，同時(shí)所述左半基座(21)、右半基座(18)相對(duì)面對(duì)稱地設(shè)置有軸承安裝凹槽(20)，所述掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(11)用于限制近驅(qū)動(dòng)腱⑷的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述掌骨關(guān)節(jié)(2)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)、齒輪(17)、滾動(dòng)軸承(16)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)穿入地設(shè)置于近指節(jié)圓軸孔(25)和近指節(jié)方孔(27)內(nèi)，包括位于兩端的軸頸部以及依次設(shè)置于所述軸頸部之間的圓軸部及方軸部(28)，所述圓軸部與近指節(jié)圓軸孔(25)相配合，所述方軸部(28)與近指節(jié)方孔(27)相配合，所述齒輪(17)設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)的圓軸部，所述滾動(dòng)軸承(24)內(nèi)圈安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸(15)的軸頸處，外圈安裝在所述軸承安裝凹槽(20)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述近指節(jié)(3)的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱(4)通道的近指節(jié)肌腱凹槽(24)，上端橫向貫穿的設(shè)置有近指節(jié)肌腱通孔(23)，所述近指骨關(guān)節(jié)(5)包括對(duì)稱地設(shè)置于近指節(jié)(3)上端兩側(cè)的兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(22)、兩根平行地連接于近指節(jié)(3)與中指節(jié)(6)之間的密圈拉伸彈簧(13)，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(22)外側(cè)通過(guò)螺釘固定有近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(12)，所述近指節(jié)(3)上端位于兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(22)之間的位置還豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧(13)的彈簧圓孔(26)，所述近指節(jié)(3)下端設(shè)置有鉸接部，所述鉸接部同軸地設(shè)有近指節(jié)圓軸孔(25)和近指節(jié)方孔(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)(8)包括對(duì)稱地設(shè)置于中指節(jié)(6)上端兩側(cè)的兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(29)、兩根平行地連接于中指節(jié)(6)和遠(yuǎn)指節(jié)(9)之間的密圈拉伸彈簧(13)，兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(29)外側(cè)通過(guò)螺釘(14)固定有遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(10)，所述中指節(jié)(6)兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(4)通道的中指節(jié)肌腱凹槽(30)，其上端和下端均豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧(13)的彈簧圓孔(26)，所述中指節(jié)(6)的下端還橫向貫穿地設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述遠(yuǎn)指節(jié)(9)上端為指尖部分(25)，下端豎直設(shè)有兩個(gè)并排的、用于安裝密圈拉伸彈簧(13)的彈簧圓孔(26)，以及，橫向貫穿遠(yuǎn)指節(jié)(9)的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔(33)。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述近驅(qū)動(dòng)腱(4)中段嵌于近指節(jié)肌腱凹槽(24)內(nèi)，其上段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(22)后穿固于中指節(jié)肌腱通孔(31)內(nèi)，下段緊貼右半基座(18)后穿固于基座肌腱通孔(19)內(nèi)，所述遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(7)中段嵌于中指節(jié)肌腱凹槽(30)內(nèi)，其上段緊貼中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(29)后穿固于遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔(33)內(nèi)，下段緊貼近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(22)后穿固于近指節(jié)肌腱通孔(23)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述近驅(qū)動(dòng)腱(4)和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(7)采用由聚乙烯纖維作材料的柔性繩索。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述基座(I)、近指節(jié)(3)、中指節(jié)(6)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)、遠(yuǎn)指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(10)、掌骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(11)、近指骨關(guān)節(jié)側(cè)蓋(12)均由鋁合金制成，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(13)由45鋼制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的仿人型肌電假手的手指機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述近指節(jié)⑶、中指節(jié)(6)和遠(yuǎn)指節(jié)(9)的中部均設(shè)有用于減輕自重的挖空部。
【文檔編號(hào)】A61F2/72GK104434350SQ201410682470
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】王念峰, 勞錕沂, 張憲民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)