[发明专利]智能仿生假肢手

说明书

本发明公开了一种智能仿生假肢手。本发明包括假肢手掌部、拇指和四根手指，拇指及手指都为独立的模块；手指及拇指的屈展运动的机械传动链包括微型电机、微型减速器、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构；拇指外旋运动机械传动链包括微型电机、微型减速器及蜗杆蜗轮副；由手指微型电机和手指微型减速器组成的手指动力组件的轴线相对于假肢手掌部内表面是倾斜的，由拇指屈展微型电机和拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部后端，由拇指外旋微型电机和拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件也横置于假肢手掌部后端。本发明假肢手结构简单、尺寸小、重量轻、工作可靠。

技术领域

本发明属于医疗康复器械领域，特别涉及一种智能仿生假肢手。

背景技术

假肢手安装于手部截肢残疾人残肢端部，用于实现人手的某些功能。2008年以前，市场上运作最成功的假肢手为德国OttoBock公司的Suva单自由度假肢手，该假肢手依靠肌电信号传感器拾取残疾人残臂上肌肉的控制信息，经微控制芯片处理后发出运动指令，实现假肢手的动作，该种假肢手只能实现简单的开合运动，不能对操作物体实现较好的包络。

2008年以后，多自由度假肢手开始面世，比较有代表性的为英国的Blatchfordson公司生产的ilimb假肢手和冰岛Steeper公司生产的Bebionic假肢手。这两款假肢手均由五个微型电机驱动，食指、中指、无名指和小指机械结构相同，统称为手指，每个手指有两个关节，第一关节为主动关节，第二关节为从动关节，两个关节的运动是耦合的，称这种驱动方式为欠驱动。

ilimb假肢手的手指第一关节由蜗杆蜗轮驱动，微型电机微型减速器组件置于第一指节的空腔内，微型减速器输出轴通过齿轮驱动蜗杆回转，蜗轮联接于手掌部，相对于手掌固定不动，当电机回转时，蜗杆连同微型电机微型减速器及第一指节绕蜗轮回转，实现手指的屈伸，第二关节由联接于蜗轮的绳索驱动，其拇指机械结构与食指机械结构类似，但无有第二关节的运动；该型假肢手的主要缺陷为，微型电机微型减速器组件置于第一指节空腔内，虽然可以节省手掌的空间，却受微型电机微型减速器长度的限制，第一指节的长度长于人手指节长度，且微型电机微型减速器也作为微型电机的负荷，浪费了电机的有效功率，第一指节的回转中心即是蜗轮的中心，位于第一指节手掌心部，当佩戴仿人手皮时，手皮关节处变形很大，极大地浪费了电机的有效功率。

Bebionic假肢手的手指第一关节由滑块连杆机构驱动，微型电机微型减速器组件置于手掌上，第二关节由四连杆机构驱动，四连杆的主动运动杆件即为第一指节，其拇指机械结构为多杆机构，微型电机微型减速器组件置于拇指第一指节空腔内；该型假肢手的主要缺陷为，拇指驱动电机及复杂的机械装置置于拇指第一指节空腔内，使拇指尺寸比较租大，且微型电机微型减速器和机械零件作为负载浪费了拇指电机的有效功率。

另外，通过对现有的文献资料检索发现：

中国发明专利公开号：CN 103538077 A,名称：一种多自由度机器仿生手。使用六台电机控制假肢手，其中食指、中指、无名指、小指各用一台电机；拇指用两台电机，一台用于拇指外旋，一台用于拇指屈伸。电机都固定在手掌上，机械传动链为蜗杆蜗轮机构。手指和拇指电机顺次摆放，使手掌很长。拇指的第二指节不能作屈伸运动。

中国发明专利公开号：CN 103565562 A,名称：一种欠驱动假肢手。使用三台电机控制五个手指的运动，其中食指及中指由一台电机控制，无名指及小指由一台电机控制，拇指由一台电机控制，不能实现每个手指的独立运动。其机械传动链为，电机驱动丝杆螺母机构，再通过滑块导轨机构将电机的回转运动转化为滑块的线性运动，滑块拉动绳索驱动手指各指节，传动链较长，使手掌尺寸也较长；每个手指使用了三根绳索和多个导轮，比较复杂。拇指的外旋及拇指的屈展运动不是独立的。

中国发明专利公开号：CN 1418765,名称：机器人灵巧手机构。每个手指的两个关节分由两台电机分别控制，虽然增加了灵活性，由于重量等原因不适用于假肢手。