一種仿人型肌電假手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種仿人型肌電假手，包括由掌面和掌背接合組成的手掌、活動(dòng)設(shè)置于手掌前端及右側(cè)的食指、中指、無名指、小指及拇指，以及設(shè)置于手掌內(nèi)且與各手指驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本假手采用彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)及腱驅(qū)動(dòng)作為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)耦合的方式，實(shí)現(xiàn)人手基本的抓握、捏取等動(dòng)作，整個(gè)假手分別由四個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)緊密安裝在假手手掌內(nèi)，通過仿人型肌電假手的控制平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)利用肌電信號(hào)控制假手完成對(duì)于物體的抓握、捏取等動(dòng)作，整個(gè)假手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在手掌內(nèi)部，使得假手體積小、重量輕，且具有適當(dāng)?shù)牟僮鞴δ堋?br> 【專利說明】—種仿人型肌電假手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及手部假肢【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種仿人型肌電假手。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)假手的功能性，可將常見的商業(yè)型假手分為裝飾性假手、索控式假手和肌電假手。裝飾假手以仿人手的美觀外形為主，是為了彌補(bǔ)人肢體外觀的缺陷所設(shè)計(jì)的，僅起到幫助使用者恢復(fù)自然外表以及平衡身體的作用。顯然，裝飾性假手并不能實(shí)現(xiàn)人手的動(dòng)作功能，也不能對(duì)它進(jìn)行控制。索控假手又稱為身體驅(qū)動(dòng)型假手，是一種具有人手外形和基本功能的常用假手。索控假手主要由使用者通過肩膀或上臂等殘余肢體的運(yùn)動(dòng)來拉動(dòng)繩索進(jìn)而控制假手的運(yùn)動(dòng)。這種假手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，經(jīng)久耐用，能在潮濕、多塵等條件惡劣的環(huán)境下使用。因?yàn)檫@種假手是通過使用者自身的力量來進(jìn)行控制的，所以其具有一定的可控性。但是索控假手的缺點(diǎn)也非常明顯，由于受到自由度的限制，其功能比較單一，而且索控假手的控制方式并不直觀，不符合正常的人體神經(jīng)控制通路，所以這種假手的控制和操作都不方便。
[0003]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，其外形更加美觀，功能更加完善。肌電信號(hào)來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)來控制電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)假手的運(yùn)動(dòng)。但是現(xiàn)有肌電假手的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而且維護(hù)成本高。
[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。美國(guó)和日本的實(shí)驗(yàn)研究型假手具有7到11個(gè)自由度，但是當(dāng)前臨床所使用的假手最多是三個(gè)自由度，只能完成人手功能最常用的6個(gè)動(dòng)作，分別是指伸、指屈、旋前、旋后、腕伸、腕屈。
[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，為殘疾人提供類似人手外形、體積小、重量輕并且具有人手大部分抓取功能和適當(dāng)操作功能的肌電假手。
[0007]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種仿人型肌電假手，包括由掌面和掌背接合組成的手掌、活動(dòng)設(shè)置于手掌前端及右偵_食指、中指、無名指、小指及拇指，以及設(shè)置于手掌內(nèi)且與各手指驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述掌背及掌面內(nèi)分別設(shè)置有用于容納驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的凹槽和挖空部，所述掌背及掌面的前端分別設(shè)有接合后形成完整基座的右半基座和左半基座，所述右半基座和左半基座設(shè)置有半圓槽及軸承安裝凹槽，其中，所述右半基座還設(shè)置有手掌肌腱通孔，所述右半基座和左半基座兩側(cè)設(shè)置有通過螺釘固定連接的基座側(cè)蓋；
所述食指、中指、無名指、小指沿遠(yuǎn)離手掌的方向依次包括近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)，所述近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)相連接，各個(gè)所述的近指節(jié)于手掌前端的基座處與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)與近指節(jié)之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱，所述中指節(jié)與手掌之間連接設(shè)置有近驅(qū)動(dòng)腱；所述拇指沿遠(yuǎn)離手掌的方向依次包括旋轉(zhuǎn)件、拇指近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)，所述拇指近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)相連接，所述拇指近指節(jié)另一端與連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)件相連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)與拇指近指節(jié)之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱，所述中指節(jié)還通過依次連接的近驅(qū)動(dòng)腱、肌腱連桿、繩狀驅(qū)動(dòng)鍵與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接；
所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括依次平行地嵌固在掌背的各個(gè)凹槽內(nèi)用于驅(qū)動(dòng)拇指屈伸自由度的第一驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)中指、無名指和小指耦合屈伸自由度的第二驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)拇指向掌心旋轉(zhuǎn)自由度的第三驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)食指屈伸自由度的第四驅(qū)動(dòng)單元。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一驅(qū)動(dòng)單元的輸出端通過相嚙合的第一圓柱直齒輪組與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背上的第一輸出軸相連接，所述第一輸出軸與位于掌背后端的滑輪相連接，所述滑輪與束縛在掌背和掌面之間的驅(qū)動(dòng)鍵槽內(nèi)的繩狀驅(qū)動(dòng)鍵相連接；所述第二驅(qū)動(dòng)單元的輸出端通過相嚙合的第一錐齒輪組與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背上的第一中間軸相連接，所述第一中間軸通過相嚙合的第二圓柱直齒輪組與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背前端的第二輸出軸相連接；所述第三驅(qū)動(dòng)單元的輸出端通過依次嚙合的主動(dòng)圓柱直齒輪、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪及從動(dòng)圓柱直齒輪與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于掌背右側(cè)的第四輸出軸相連接；所述第四驅(qū)動(dòng)單元的輸出端通過相嚙合的第二錐齒輪組與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背上的第二中間軸相連接，所述第二中間軸通過相嚙合的第三圓柱直齒輪組與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背前端的第三輸出軸相連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元、第三驅(qū)動(dòng)單元、第四驅(qū)動(dòng)單元均包括直流電機(jī)、與直流電機(jī)輸出端相連接的減速器、與直流電機(jī)電路連接的編碼器，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，集成度高，為整個(gè)仿人型肌電假手提供動(dòng)力。
[0010]進(jìn)一步地，還包括電機(jī)架，所述電機(jī)架壓蓋于第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元、第三驅(qū)動(dòng)單元、第四驅(qū)動(dòng)單元上，并通過螺釘固定在掌背的凹槽內(nèi)，使得各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元更加牢固。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一圓柱直齒輪組的傳動(dòng)比為26:10 ;所述第一錐齒輪組的傳動(dòng)比為1:1，所述第二圓柱直齒輪組的傳動(dòng)比為26:10。所述的主動(dòng)圓柱直齒輪、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪及從動(dòng)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比依次為1:1、26:10、1:1。所述第二錐齒輪組的傳動(dòng)比為1:1，所述第三圓柱直齒輪組的傳動(dòng)比為26:10，合理的傳動(dòng)比，使假手的操作更加容易，
仿真度更。
[0012]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，連接近指節(jié)和中指節(jié)的彈簧式柔順鉸鏈關(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)通過螺釘固定有手指關(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，所述近指節(jié)方孔與第二輸出軸的方軸部相配合；
所述中指節(jié)的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱通道的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱凹槽，下端橫向貫穿的設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔，連接遠(yuǎn)指節(jié)和中指節(jié)的彈簧式柔順鉸鏈關(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、兩根平行地連接于遠(yuǎn)指節(jié)與中指節(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)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋，所述中指節(jié)上端位于兩個(gè)中指節(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；
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)。
[0013]所述拇指近指節(jié)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)置有拇指近指節(jié)肌腱通孔，連接拇指近指節(jié)和中指節(jié)的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)包括對(duì)稱地設(shè)置于拇指近指節(jié)上端兩側(cè)的兩個(gè)拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤、兩根平行地連接于拇指近指節(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)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋，所述拇指近指節(jié)上端位于兩個(gè)拇指近指節(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，所述拇指近指節(jié)下部居中設(shè)置有用于限制肌腱連桿位移的限位槽，拇指近指節(jié)下部?jī)蓚?cè)設(shè)置有連接扣耳；
所述旋轉(zhuǎn)件上下貫穿地設(shè)置有與第四輸出軸的方軸部相配合的連接方孔，所述旋轉(zhuǎn)件連接拇指近指節(jié)的一面設(shè)置有三角限位槽，所述旋轉(zhuǎn)件底部設(shè)置有用于穿入繩狀驅(qū)動(dòng)鍵的屈伸肌腱通孔，所述旋轉(zhuǎn)件兩側(cè)通過連接螺釘與拇指近指節(jié)的連接扣耳固定連接。
[0014]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，既節(jié)約了材料，又進(jìn)一步的減輕機(jī)構(gòu)的自重。
[0015]進(jìn)一步地，所述近驅(qū)動(dòng)腱和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱及繩狀驅(qū)動(dòng)鍵均采用由聚乙烯纖維制成的柔性繩索，價(jià)格低廉，結(jié)實(shí)耐用。
[0016]進(jìn)一步地，所述近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)、手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋、旋轉(zhuǎn)件、拇指近指節(jié)、掌背、掌面、電機(jī)架和滑輪均由鋁合金制成，使得機(jī)構(gòu)重量輕、耐用且成本低廉。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一輸出軸、第二輸出軸、第一中間軸、第二中間軸、第三輸出軸、第四輸出軸均由45號(hào)鋼制成，易加工成本低。
[0018]上述仿人型肌電假手中，食指、中指、無名指和小指每個(gè)手指包含有一個(gè)屈伸的自由度。指節(jié)間采用彈簧式柔性鉸鏈進(jìn)行連接，該柔性鉸鏈由嵌在指節(jié)上的兩個(gè)等長(zhǎng)的并行排列的密圈拉伸彈簧實(shí)現(xiàn)，該柔性鉸鏈的應(yīng)用使手指只需一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器便能實(shí)現(xiàn)屈伸的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)之間耦合的腱驅(qū)動(dòng)采用繩索控制，包括近驅(qū)動(dòng)腱和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱，近驅(qū)動(dòng)腱穿過近指節(jié)，繞過手掌和近指節(jié)的關(guān)節(jié)圓盤，兩端分別固定在手掌和中指節(jié)上；遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱穿過中指節(jié)，繞過近指節(jié)和中指節(jié)的關(guān)節(jié)圓盤，兩端分別固定在近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)上，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)關(guān)節(jié)之間的耦合運(yùn)動(dòng)。
[0019]上述仿人型肌電假手中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，均安裝在手掌內(nèi)，由兩個(gè)電機(jī)架固定，分別驅(qū)動(dòng)假手的4個(gè)自由度，包括拇指向掌心的旋轉(zhuǎn)、拇指的屈伸、食指的屈伸以及中指、無名指和小指的耦合屈伸，拇指向掌心的旋轉(zhuǎn)、食指的屈伸以及中指、無名指和小指的耦合屈伸通過齒輪系驅(qū)動(dòng)，拇指的屈伸通過齒輪系經(jīng)滑輪實(shí)現(xiàn)腱驅(qū)動(dòng)。
[0020]上述仿人型肌電假手中，中指、無名指和小指的屈伸采用耦合運(yùn)動(dòng)，通過貫穿三指近指節(jié)的傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)1:1的傳動(dòng)。拇指有向掌心旋轉(zhuǎn)和屈伸兩個(gè)自由度，包含近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)兩個(gè)指節(jié)，所述拇指通過旋轉(zhuǎn)件安裝在所述手掌右側(cè)。
[0021 ] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的仿人型肌電假手能夠?qū)崿F(xiàn)八個(gè)能滿足日常生活需要的手勢(shì)，包括圓柱抓取、勾取、側(cè)邊捏取、指向、放松、球形抓取、三指捏取和兩指捏取。采用彈簧式柔順鉸鏈和腱驅(qū)動(dòng)耦合實(shí)現(xiàn)四個(gè)電機(jī)對(duì)多個(gè)關(guān)節(jié)的控制，整個(gè)假手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在手掌內(nèi)部，使得假手體積小、重量輕，且具有適當(dāng)?shù)牟僮鞴δ堋?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的左視示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手掌爆炸示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的手掌內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的掌背立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的掌面立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的小指爆炸示意圖。
[0030]圖9為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的近指節(jié)主視示意圖。
[0031]圖10為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手近指節(jié)俯視示意圖。
[0032]圖11為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的近指節(jié)立體示意圖。
[0033]圖12為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手第三輸出軸立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖13為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的中指節(jié)主視示意圖。
[0035]圖14為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的中指節(jié)立體示意圖。
[0036]圖15為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的中指節(jié)俯視示意圖。
[0037]圖16為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的中指節(jié)仰視示意圖。
[0038]圖17為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的遠(yuǎn)指節(jié)主視示意圖。
[0039]圖18為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的遠(yuǎn)指節(jié)立體示意圖。
[0040]圖19為本發(fā)明涉及的仿人型肌電假手中指、無名指的近指節(jié)立體示意圖。
[0041]圖20為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的第二輸出軸立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖21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)狀態(tài)示意圖。
[0043]圖22為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的拇指爆炸示意圖。
[0044]圖23為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的旋轉(zhuǎn)件立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖24為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的旋轉(zhuǎn)件俯視示意圖。
[0046]圖25為圖24中A-A向剖視示意圖。
[0047]圖26為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的拇指近指節(jié)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖27為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的拇指近指節(jié)主視示意圖。
[0049]圖28為圖27中B-B向剖視示意圖。
[0050]圖29為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的第四輸出軸立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖30為本發(fā)明所涉及的仿人型肌電假手的控制原理示意圖。
[0052]圖中:1-小指；2-無名指；3-中指；4-食指；5-彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)；6_拇指；7-手掌；8-基座；9_遠(yuǎn)指節(jié)；10_中指節(jié)；11_近指節(jié)；12_驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；13_密圈拉伸彈簧；14_手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋；15_基座側(cè)蓋；16_掌背；17_遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱；18_近驅(qū)動(dòng)腱；19_掌面；20-滑輪；21_第一輸出軸；22_第一圓柱直齒輪組；23_電機(jī)架；24_第一驅(qū)動(dòng)單兀；25_第二驅(qū)動(dòng)單元；26_第一錐齒輪組；27_第二圓柱直齒輪組；28_第二輸出軸；29_第一中間軸；30_第二中間軸；31_第二輸出軸；32_第二圓柱直齒輪組；33_第二錐齒輪組；34_第四輸出軸；35_第三驅(qū)動(dòng)單元；36_第四驅(qū)動(dòng)單元；37_主動(dòng)圓柱直齒輪；38_過渡圓柱直齒輪；39_從動(dòng)圓柱直齒輪；40_驅(qū)動(dòng)鍵槽；41_手掌肌腱通孔；42_軸承安裝凹槽；43_挖空部；44_凹槽；45_螺釘；46_近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤；47_近指節(jié)肌腱通孔；48_近指節(jié)肌腱凹槽；49-近指節(jié)圓軸孔；50_彈簧圓孔；51_近指節(jié)方孔；52_近指節(jié)圓孔；53_方軸部；54_中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤；55_中指節(jié)肌腱凹槽；56_中指節(jié)肌腱通孔；57_指尖部分；58_遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔；59_拇指近指節(jié)；60_連接螺釘；61_肌腱連桿；62_旋轉(zhuǎn)件；63_連接方孔；64_屈伸肌腱通孔；65_三角限位槽；66_拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤；67_限位槽；68_連接扣耳；69_拇指近指節(jié)肌腱通孔；70_右基座；71_左基座。

【具體實(shí)施方式】
[0053]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。
[0054]如圖1至圖4、圖22所示，一種仿人型肌電假手，包括由掌面19和掌背16接合組成的手掌7、活動(dòng)設(shè)置于手掌7前端及右側(cè)的食指4、中指3、無名指2、小指I及拇指6，以及設(shè)置于手掌7內(nèi)且與各手指驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12，所述掌背16及掌面19內(nèi)分別設(shè)置有用于容納驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12的凹槽44和挖空部43，所述掌背16及掌面19的前端分別設(shè)有接合后形成完整基座8的右半基座70和左半基座71，所述右半基座70和左半基座71設(shè)置有半圓槽及軸承安裝凹槽42，其中，所述右半基座70還設(shè)置有手掌肌腱通孔41，所述右半基座70和左半基座71兩側(cè)設(shè)置有通過螺釘固定連接的基座側(cè)蓋15，用于限制各驅(qū)動(dòng)鍵的位置；
所述食指4、中指3、無名指2、小指I沿遠(yuǎn)尚手掌7的方向依次包括近指節(jié)11、中指節(jié)10、遠(yuǎn)指節(jié)9,所述近指節(jié)11、中指節(jié)10、遠(yuǎn)指節(jié)9之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)5相連接，各個(gè)所述的近指節(jié)11于手掌7前端的基座處與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12驅(qū)動(dòng)連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)9與近指節(jié)11之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17，所述中指節(jié)10與手掌7之間連接設(shè)置有近驅(qū)動(dòng)腱18 ;所述拇指沿遠(yuǎn)離手掌7的方向依次包括旋轉(zhuǎn)件62、拇指近指節(jié)59、中指節(jié)10、遠(yuǎn)指節(jié)9,所述拇指近指節(jié)59、中指節(jié)10、遠(yuǎn)指節(jié)9之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)5相連接,所述拇指近指節(jié)59另一端與連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12的旋轉(zhuǎn)件62相連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)9與拇指近指節(jié)59之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17，所述中指節(jié)10還通過依次連接的近驅(qū)動(dòng)腱18、肌腱連桿61、繩狀驅(qū)動(dòng)鍵與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12驅(qū)動(dòng)連接；
所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12包括依次平行地嵌固在掌背16的各個(gè)凹槽44內(nèi)用于驅(qū)動(dòng)拇指6屈伸自由度的第一驅(qū)動(dòng)單元24、用于驅(qū)動(dòng)中指3、無名指2和小指I耦合屈伸自由度的第二驅(qū)動(dòng)單元25、用于驅(qū)動(dòng)拇指6向掌心旋轉(zhuǎn)自由度的第三驅(qū)動(dòng)單35元、用于驅(qū)動(dòng)食指屈伸自由度的第四驅(qū)動(dòng)單元36。
[0055]具體地，如圖5、圖20、圖29所示，所述第一驅(qū)動(dòng)單元24的輸出端通過相嚙合的第一圓柱直齒輪組22與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背16上的第一輸出軸21相連接，所述第一輸出軸21與位于掌背16后端的滑輪20相連接，所述滑輪20與束縛在掌背16和掌面19之間的驅(qū)動(dòng)鍵槽40內(nèi)的繩狀驅(qū)動(dòng)鍵相連接；所述第二驅(qū)動(dòng)單元25的輸出端通過相嚙合的第一錐齒輪組26與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背16上的第一中間軸29相連接，所述第一中間軸29通過相嚙合的第二圓柱直齒輪組27與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背16前端的第二輸出軸28相連接；所述第三驅(qū)動(dòng)單元35的輸出端通過依次嚙合的主動(dòng)圓柱直齒輪27、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪38及從動(dòng)圓柱直齒輪39與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于掌背16右側(cè)的第四輸出軸34相連接；所述第四驅(qū)動(dòng)單元36的輸出端通過相嚙合的第二錐齒輪組33與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背16上的第二中間軸30相連接，所述第二中間軸30通過相嚙合的第三圓柱直齒輪組32與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背16前端的第三輸出軸31相連接。
[0056]具體地，所述第一驅(qū)動(dòng)單元24、第二驅(qū)動(dòng)單元25、第三驅(qū)動(dòng)單35元、第四驅(qū)動(dòng)單元36均包括直流電機(jī)、與直流電機(jī)輸出端相連接的減速器、與直流電機(jī)電路連接的編碼器，本實(shí)施例采用含有精密斜齒輪和行星齒輪減速箱、石墨電刷直流電機(jī)和雙通道脈沖相對(duì)編碼器，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，集成度高，精度高，為整個(gè)仿人型肌電假手提供動(dòng)力。還包括電機(jī)架23，所述電機(jī)架23壓蓋于第一驅(qū)動(dòng)單元24、第二驅(qū)動(dòng)單元25、第三驅(qū)動(dòng)單35元、第四驅(qū)動(dòng)單元36上，并通過螺釘固定在掌背19的凹槽44內(nèi)，使得各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元更加牢固。
[0057]具體地，所述第一圓柱直齒輪組22的傳動(dòng)比為26:10 ;所述第一錐齒輪組26的傳動(dòng)比為1:1，所述第二圓柱直齒輪組27的傳動(dòng)比為26:10。所述的主動(dòng)圓柱直齒輪37、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪38及從動(dòng)圓柱直齒輪39的傳動(dòng)比依次為1:1、26:10、1:1。所述第二錐齒輪組33的傳動(dòng)比為1:1，所述第三圓柱直齒輪組32的傳動(dòng)比為26:10，合理的傳動(dòng)比，使假手的操作更加容易，仿真度更加高。
[0058]具體地，如圖8至圖19所示，所述近指節(jié)11的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱18通道的近指節(jié)肌腱凹槽48，上端橫向貫穿的設(shè)置有近指節(jié)肌腱通孔47，連接近指節(jié)11和中指節(jié)10的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)5包括對(duì)稱地設(shè)置于近指節(jié)11上端兩側(cè)的兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46、兩根平行地連接于近指節(jié)11與中指節(jié)10之間的密圈拉伸彈簧13，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋14，所述近指節(jié)11上端位于兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46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50，所述近指節(jié)11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52和近指節(jié)方孔51，所述近指節(jié)方孔51與第二輸出軸28的方軸部53相配合；
所述中指節(jié)10的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17通道的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱凹槽55，下端橫向貫穿的設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔56，連接遠(yuǎn)指節(jié)9和中指節(jié)10的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)5包括對(duì)稱地設(shè)置于中指節(jié)10上端兩側(cè)的兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54、兩根平行地連接于遠(yuǎn)指節(jié)9與中指節(jié)10之間的密圈拉伸彈簧13，兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋14，所述中指節(jié)11上端位于兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54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50，所述遠(yuǎn)指節(jié)9上端為指尖部分57，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50，以及，橫向貫穿遠(yuǎn)指節(jié)9的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔58 ；
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)。
[0059]如圖22至圖28所示，所述拇指近指節(jié)59兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱18通道的近指節(jié)肌腱凹槽48，上端橫向貫穿的設(shè)置有拇指近指節(jié)肌腱通孔69，連接拇指近指節(jié)59和中指節(jié)10的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)5包括對(duì)稱地設(shè)置于拇指近指節(jié)59上端兩側(cè)的兩個(gè)拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤66、兩根平行地連接于拇指近指節(jié)59與中指節(jié)10之間的密圈拉伸彈簧13，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋14，所述拇指近指節(jié)59上端位于兩個(gè)拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤66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50，所述拇指近指節(jié)59下部居中設(shè)置有用于限制肌腱連桿61位移的限位槽67，拇指近指節(jié)59下部?jī)蓚?cè)設(shè)置有連接扣耳68 ；
所述旋轉(zhuǎn)件62上下貫穿地設(shè)置有與第四輸出軸34的方軸部53相配合的連接方孔63，所述旋轉(zhuǎn)件62連接拇指近指節(jié)59的一面設(shè)置有三角限位槽65，所述旋轉(zhuǎn)件62底部設(shè)置有用于穿入繩狀驅(qū)動(dòng)鍵的屈伸肌腱通孔64，所述旋轉(zhuǎn)件62兩側(cè)通過連接螺釘60與拇指近指節(jié)59的連接扣耳68固定連接。
[0060]本實(shí)施例所述近指節(jié)11、中指節(jié)10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)一步的減輕機(jī)構(gòu)的自重。
[0061]進(jìn)一步地，所述近驅(qū)動(dòng)腱18和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17及繩狀驅(qū)動(dòng)鍵均采用由聚乙烯纖維制成的柔性繩索，價(jià)格低廉，結(jié)實(shí)耐用。
[0062]進(jìn)一步地,所述近指節(jié)U、中指節(jié)10、遠(yuǎn)指節(jié)9、手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋14、旋轉(zhuǎn)件11、拇指近指節(jié)59、掌背16、掌面19、電機(jī)架23和滑輪20均由鋁合金制成，使得機(jī)構(gòu)重量輕、耐用且成本低廉。
[0063]進(jìn)一步地，所述第一輸出軸21、第二輸出軸28、第一中間軸29、第二中間軸30、第三輸出軸31、第四輸出軸34均由45號(hào)鋼制成，易加工成本低。
[0064]圖30為仿人型肌電假手的控制原理示意圖，肌電假手控制部分主要包括兩個(gè)基本的部分，其中一個(gè)部分是肌電信號(hào)采集、分析和處理，包括特征提取和模式識(shí)別兩個(gè)功能；另外一部分是信號(hào)輸出以及對(duì)肌電假手的手指進(jìn)行動(dòng)作控制。運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)處理過的肌電信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器，所述運(yùn)動(dòng)控制器向各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制信號(hào)，控制各個(gè)電機(jī)按預(yù)定速度和角度轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的構(gòu)建首先建立計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和肌電假手之間的通訊，四者之間按實(shí)際要求連線并接上電源。然后通過軟件分別依次進(jìn)行通信配置、系統(tǒng)配置、電機(jī)參數(shù)配置和控制調(diào)試等一系列設(shè)定。最后對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行控制編程。
[0065]當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)單元24獲得控制信號(hào)時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)單元24經(jīng)第一圓柱直齒輪組22、第一輸出軸21帶動(dòng)滑輪20轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪20拉動(dòng)一端纏繞在滑輪20上、另一端連接肌腱連桿61的繩狀驅(qū)動(dòng)鍵，接著所述肌腱連桿61拉動(dòng)拇指6的近驅(qū)動(dòng)腱18,在拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤66上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，近驅(qū)動(dòng)腱18拉動(dòng)拇指6的中指節(jié)10繞拇指近指節(jié)59與中指節(jié)10之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17在拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤66上繩索纏繞長(zhǎng)度增加，在中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少,遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17拉動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9繞中指節(jié)10和遠(yuǎn)指節(jié)9之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合運(yùn)動(dòng)，使拇指6彎曲；當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)單元24反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拇指6在彎曲的各個(gè)密圈拉伸彈簧13的作用力下返回到伸直時(shí)的位置。
[0066]當(dāng)?shù)谌?qū)動(dòng)單元35獲得控制信號(hào)時(shí)，第三驅(qū)動(dòng)單元35通過依次嚙合的主動(dòng)圓柱直齒輪27、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪38及從動(dòng)圓柱直齒輪39驅(qū)動(dòng)設(shè)置于掌背16右側(cè)的第四輸出軸34轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)與第四輸出軸34相連接的旋轉(zhuǎn)件62同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拇指6向掌心的旋轉(zhuǎn)。
[0067]當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)單元25獲得控制信號(hào)時(shí)，所述第二驅(qū)動(dòng)單元25通過第一錐齒輪組26及第二圓柱直齒輪組27驅(qū)動(dòng)第二輸出軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小指1、中指2、無名指3的近指節(jié)11繞第二輸出軸28軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述小指1、中指2、無名指3的近驅(qū)動(dòng)腱18在基座8上的纏繞長(zhǎng)度增加，在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，小指1、中指2、無名指3的近驅(qū)動(dòng)腱18拉動(dòng)各手指的中指節(jié)10繞近指節(jié)11與中指節(jié)10之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí),遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46上纏繞長(zhǎng)度增加，在中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17拉動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9繞中指節(jié)10和遠(yuǎn)指節(jié)9之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合運(yùn)動(dòng)，使小指1、中指2、無名指3彎曲(圖21);當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)單元25反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小指1、中指2、無名指3在彎曲的各個(gè)密圈拉伸彈簧13的作用力下返回到伸直時(shí)的位置。
[0068]當(dāng)?shù)谒尿?qū)動(dòng)單元36獲得控制信號(hào)時(shí)，第四驅(qū)動(dòng)單元36通過第二錐齒輪組33和第三圓柱直齒輪組32驅(qū)動(dòng)第三輸出軸31轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)食指4的近指節(jié)11繞第三輸出軸31軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述食指4的近驅(qū)動(dòng)腱18在基座8上的纏繞長(zhǎng)度增加，在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，食指4的近驅(qū)動(dòng)腱18拉動(dòng)中指節(jié)10繞近指節(jié)11與中指節(jié)10之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17在近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤46上纏繞長(zhǎng)度增加，在中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤54上繩索纏繞長(zhǎng)度被動(dòng)減少，遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱17拉動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)9繞中指節(jié)10和遠(yuǎn)指節(jié)9之間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的f禹合運(yùn)動(dòng)，使食指4彎曲(圖21);當(dāng)?shù)谒尿?qū)動(dòng)單元36反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，食指4在彎曲的各個(gè)密圈拉伸彈簧13的作用力下返回到伸直時(shí)的位置。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。
[0069]該仿人型肌電假手采用彈簧式柔順鉸鏈和腱驅(qū)動(dòng)耦合實(shí)現(xiàn)4個(gè)電機(jī)對(duì)15個(gè)關(guān)節(jié)的控制，假手的功能包括圓柱抓取、勾取、側(cè)邊捏取、指向、放松、球形抓取、三指捏取和兩指捏取等，能夠滿足殘疾人日常生活的基本需要。
[0070]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(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)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(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，包括由掌面(19)和掌背(16)接合組成的手掌(7)、活動(dòng)設(shè)置于手掌⑵前端及右側(cè)的食指⑷、中指(3)、無名指(2)、小指⑴及拇指(6)，以及設(shè)置于手掌(7)內(nèi)且與各手指驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)，其特征在于: 所述掌背(16)及掌面(19)內(nèi)分別設(shè)置有用于容納驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)的凹槽(44)和挖空部(43)，所述掌背(16)及掌面(19)的前端分別設(shè)有接合后形成完整基座(8)的右半基座(70)和左半基座(71)，所述右半基座(70)和左半基座(71)設(shè)置有半圓槽及軸承安裝凹槽(42)，其中，所述右半基座(70)還設(shè)置有手掌肌腱通孔(41)，所述右半基座(70)和左半基座(71)兩側(cè)設(shè)置有通過螺釘固定連接的基座側(cè)蓋(15)； 所述食指⑷、中指⑶、無名指(2)、小指⑴沿遠(yuǎn)離手掌(7)的方向依次包括近指節(jié)(11)、中指節(jié)(10)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)，所述近指節(jié)(11)、中指節(jié)(10)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)(5)相連接，各個(gè)所述的近指節(jié)(11)于手掌(7)前端的基座處與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)驅(qū)動(dòng)連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)(9)與近指節(jié)(11)之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(17)，所述中指節(jié)(10)與手掌(7)之間連接設(shè)置有近驅(qū)動(dòng)腱(18);所述拇指沿遠(yuǎn)離手掌(7)的方向依次包括旋轉(zhuǎn)件出2)、拇指近指節(jié)(59)、中指節(jié)(10)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)，所述拇指近指節(jié)(59)、中指節(jié)(10)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)之間通過彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)(5)相連接，所述拇指近指節(jié)(59)另一端與連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)的旋轉(zhuǎn)件￠2)相連接，同時(shí)，所述遠(yuǎn)指節(jié)(9)與拇指近指節(jié)(59)之間連接設(shè)置有遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(17)，所述中指節(jié)(10)還通過依次連接的近驅(qū)動(dòng)腱(18)、肌腱連桿(61)、繩狀驅(qū)動(dòng)鍵與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)驅(qū)動(dòng)連接； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(12)包括依次平行地嵌固在掌背(16)的各個(gè)凹槽(44)內(nèi)用于驅(qū)動(dòng)拇指(6)屈伸自由度的第一驅(qū)動(dòng)單元(24)、用于驅(qū)動(dòng)中指(3)、無名指(2)和小指(I)耦合屈伸自由度的第二驅(qū)動(dòng)單元(25)、用于驅(qū)動(dòng)拇指(6)向掌心旋轉(zhuǎn)自由度的第三驅(qū)動(dòng)單(35)元、用于驅(qū)動(dòng)食指屈伸自由度的第四驅(qū)動(dòng)單元(36)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述第一驅(qū)動(dòng)單元(24)的輸出端通過相嚙合的第一圓柱直齒輪組(22)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背(16)上的第一輸出軸(21)相連接，所述第一輸出軸(21)與位于掌背(16)后端的滑輪(20)相連接，所述滑輪(20)與束縛在掌背(16)和掌面(19)之間的驅(qū)動(dòng)鍵槽(40)內(nèi)的繩狀驅(qū)動(dòng)鍵相連接；所述第二驅(qū)動(dòng)單元(25)的輸出端通過相嚙合的第一錐齒輪組(26)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背(16)上的第一中間軸(29)相連接，所述第一中間軸(29)通過相嚙合的第二圓柱直齒輪組(27)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背(16)前端的第二輸出軸(28)相連接；所述第三驅(qū)動(dòng)單元(35)的輸出端通過依次嚙合的主動(dòng)圓柱直齒輪(27)、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪(38)及從動(dòng)圓柱直齒輪(39)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于掌背(16)右側(cè)的第四輸出軸(34)相連接；所述第四驅(qū)動(dòng)單元(36)的輸出端通過相嚙合的第二錐齒輪組(33)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背(16)上的第二中間軸(30)相連接，所述第二中間軸(30)通過相嚙合的第三圓柱直齒輪組(32)與通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在掌背(16)前端的第三輸出軸(31)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述第一驅(qū)動(dòng)單元(24)、第二驅(qū)動(dòng)單元(25)、第三驅(qū)動(dòng)單(35)元、第四驅(qū)動(dòng)單元(36)均包括直流電機(jī)、與直流電機(jī)輸出端相連接的減速器、與直流電機(jī)電路連接的編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿人型肌電假手，其特征在于:還包括電機(jī)架(23)，所述電機(jī)架(23)壓蓋于第一驅(qū)動(dòng)單元(24)、第二驅(qū)動(dòng)單元(25)、第三驅(qū)動(dòng)單(35)元、第四驅(qū)動(dòng)單元(36)上，并通過螺釘固定在掌背(19)的凹槽(44)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述第一圓柱直齒輪組(22)的傳動(dòng)比為26:10 ;所述第一錐齒輪組(26)的傳動(dòng)比為1:1，所述第二圓柱直齒輪組(27)的傳動(dòng)比為26:10 ； 所述的主動(dòng)圓柱直齒輪(37)、兩個(gè)過渡圓柱直齒輪(38)及從動(dòng)圓柱直齒輪(39)的傳動(dòng)比依次為1:1、26:10、1:1 ； 所述第二錐齒輪組(33)的傳動(dòng)比為1:1，所述第三圓柱直齒輪組(32)的傳動(dòng)比為26:10。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述近指節(jié)(11)的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱(18)通道的近指節(jié)肌腱凹槽(48)，上端橫向貫穿的設(shè)置有近指節(jié)肌腱通孔(47)，連接近指節(jié)(11)和中指節(jié)(10)的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)(5)包括對(duì)稱地設(shè)置于近指節(jié)(11)上端兩側(cè)的兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(46)、兩根平行地連接于近指節(jié)(11)與中指節(jié)(10)之間的密圈拉伸彈簧(13)，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(46)外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋(14)，所述近指節(jié)(11)上端位于兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(46)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(50)，所述近指節(jié)(11)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(52)和近指節(jié)方孔(51)，所述近指節(jié)方孔(51)與第二輸出軸(28)的方軸部(53)相配合； 所述中指節(jié)(10)的兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(17)通道的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱凹槽(55)，下端橫向貫穿的設(shè)置有中指節(jié)肌腱通孔(56)，連接遠(yuǎn)指節(jié)(9)和中指節(jié)(10)的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)(5)包括對(duì)稱地設(shè)置于中指節(jié)(10)上端兩側(cè)的兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(54)、兩根平行地連接于遠(yuǎn)指節(jié)(9)與中指節(jié)(10)之間的密圈拉伸彈簧(13)，兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(54)外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋(14)，所述中指節(jié)(11)上端位于兩個(gè)中指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(54)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(50)，所述遠(yuǎn)指節(jié)(9)上端為指尖部分(57)，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(50)，以及，橫向貫穿遠(yuǎn)指節(jié)(9)的遠(yuǎn)指節(jié)肌腱通孔(58)； 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)； 所述拇指近指節(jié)(59)兩側(cè)沿長(zhǎng)度方向設(shè)有用于作為近驅(qū)動(dòng)腱(18)通道的近指節(jié)肌腱凹槽(48)，上端橫向貫穿的設(shè)置有拇指近指節(jié)肌腱通孔(69)，連接拇指近指節(jié)(59)和中指節(jié)(10)的彈簧式柔順鉸鏈關(guān)節(jié)(5)包括對(duì)稱地設(shè)置于拇指近指節(jié)(59)上端兩側(cè)的兩個(gè)拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(66)、兩根平行地連接于拇指近指節(jié)(59)與中指節(jié)(10)之間的密圈拉伸彈簧(13)，兩個(gè)近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤(46)外側(cè)通過螺釘固定有手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋(14)，所述拇指近指節(jié)(59)上端位于兩個(gè)拇指近指節(jié)關(guān)節(jié)圓盤￠6)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(50)，所述拇指近指節(jié)(59)下部居中設(shè)置有用于限制肌腱連桿￠1)位移的限位槽(67)，拇指近指節(jié)(59)下部?jī)蓚?cè)設(shè)置有連接扣耳(68)； 所述旋轉(zhuǎn)件￠2)上下貫穿地設(shè)置有與第四輸出軸(34)的方軸部(53)相配合的連接方孔(63)，所述旋轉(zhuǎn)件￠2)連接拇指近指節(jié)(59)的一面設(shè)置有三角限位槽(65)，所述旋轉(zhuǎn)件￠2)底部設(shè)置有用于穿入繩狀驅(qū)動(dòng)鍵的屈伸肌腱通孔(64)，所述旋轉(zhuǎn)件￠2)兩側(cè)通過連接螺釘出0)與拇指近指節(jié)(59)的連接扣耳￠8)固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述近指節(jié)(11)、中指節(jié)(10)和遠(yuǎn)指節(jié)(9)的中部均設(shè)有用于減輕自重的挖空部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述近驅(qū)動(dòng)腱(18)和遠(yuǎn)驅(qū)動(dòng)腱(17)及繩狀驅(qū)動(dòng)鍵均采用由聚乙烯纖維制成的柔性繩索。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述近指節(jié)(11)、中指節(jié)(10)、遠(yuǎn)指節(jié)(9)、手指關(guān)節(jié)側(cè)蓋(14)、旋轉(zhuǎn)件(11)、拇指近指節(jié)59、掌背(16)、掌面(19)、電機(jī)架(23)和滑輪(20)均由鋁合金制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿人型肌電假手，其特征在于:所述第一輸出軸(21)、第二輸出軸(28)、第一中間軸(29)、第二中間軸(30)、第三輸出軸(31)、第四輸出軸(34)均由45號(hào)鋼制成。
【文檔編號(hào)】A61F2/72GK104367405SQ201410676949
【公開日】2015年2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)