自动化手制造技术

本发明专利技术涉及一种自动化手，诸如，假肢手。在一种形式中，所述自动化手可以与流体兼容。在一种形式中，所述自动化手可以包括用于在受到撞击时减小对所述手的电机和/或其它敏感组件造成伤害的风险的特征。在一种形式中，所述手可以包括腕关节，所述腕关节构造成允许所述手进行卷曲和屈曲以及/或者进行旋转。在一种形式中，所述手的一个或多个手指可以单独地受到控制。在一种形式中，所述手可以包括拇指旋转锁定机构。在一种形式中，所述手可以设有可移除握持板。在一种形式中，所述手可以配置用于作为训练手使用。

Automatic hand

The invention relates to an automatic hand, such as a prosthetic hand. In one form, the automation hand can be compatible with the fluid. In one form, the automated hand may include features for reducing the risk of injury to the hand's motor and/or other sensitive components when impacted. In one form, the hand may include a wrist joint configured to allow the hand to curl and flex and/or rotate. In one form, one or more fingers of the hand can be controlled separately. In one form, the hand can include a thumb rotation locking mechanism. In one form, the hand can be provided with a removable grip plate. In one form, the hand can be configured to be used as a training hand.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动化手
本专利技术涉及一种自动化手诸如假肢手,以及用于自动化手的组件。
技术介绍
自动化手常常用作假肢手，其可以用于握持物体、与另一个人握手、以及执行人手常常执行的其它任务。然而，传统的自动化手具有几个缺点。许多手都需要很大且笨重以便将工作部件安装在手内。这会导致手看起来不自然。传统的自动化手通常不能围绕物体屈曲(flex)和弯曲以便可靠地握持物体。这在物体弯曲且较滑(诸如，饮水玻璃杯或者瓶)的情况下尤其成问题。已知的自动化手的电机还可能竭力去提供足够的握持并且因此迅速地磨损。进一步地，由于这些手不会弯曲和屈曲，所以手在握手时也会感到不自然。由于传统自动化手通常具有的刚性性质，这些手的敏感组件(诸如，电机和电子器件)通常会在撞击力下断裂，尤其是在手的靠近小指的一侧重击硬表面或者拇指的外边缘受到侧向撞击的情况下的侧向撞击力。已知的自动化手的另一问题在于手本身不防水。因此，用户必须在手上戴上防水手套以便保护手的敏感工作部件和电子组件。已知的自动化手通常包括复杂的指头致动系统，该指头致动系统包括使指头朝向特定位置偏置并且吸收撞击的阻力弹簧。当手的电机将指头驱动至非偏置位置时，来自弹簧的阻力会使得指头移动得比期望的要慢并且可能会使驱动电机达到最大负荷并且迅速地耗尽电池电量。一些设计包括单向离合器来吸收撞击力，但这些单向离合器不会防止相反方向上的撞击。电机还可以设在具有蜗轮的手指内，蜗轮相对于静止齿轮驱动手指。该布置会使得在使手指移动时所必须移动的质量增加，需要沿着各个手指进行接线，并且会限制联动装置的可用空间。由于空间有限，所以很难容纳离合器机构。当手的手指受到太大的张力或者端部撞击时，已知的自动化手的电机和工作部件也会受到损坏。这是因为手指通常直接连接至电机并且在受到较高力时不能与电机脱离。传统的自动化手可以提供手腕定位系统，但这些系统通常复杂、较大且笨重，其使手掌延伸远离手臂，从而产生延长、较重、笨拙且看起来不自然的手腕。此外，手相对于手腕可以移动的方式有限，并且手腕通常不兼容流体。尽管已知自动化手被用作新的手截肢患者的训训练手，但这些手不会提供指示来表明用户已经接收到EMG(肌电图)信号以及/或者已经选择了哪种握持。因此，手截肢患者可能觉得要习惯于改变手的握持模式所需的EMG算法是令人沮丧的，尤其是当其不能辨别已经选择了哪种握持模式或者是否已经接收到EMG信号时。已知的自动化手的一个显著缺点是工作部件，尤其是电子装置，对于变湿很敏感。因此，要不受到损坏，裸手就不能用在潮湿环境中，诸如，洗澡、淋浴、或者洗碗时。只有在手上戴上防水手套才能在潮湿环境中使用已知的手。这对于用户而言可能是令人沮丧的，因为要在假肢手上戴手套是困难的。手套也可能容易磨损和撕裂。如果接触表面是由太过柔软的材料形成，则自动化手上的握持表面还可能遭受过度磨损，并且如果材料耐磨且由较硬材料形成，则可能无法提供合适的握持。因此，本专利技术的目的是提供一种自动化手，该自动化手至少在某种程度上克服现有技术的一个或多个缺点，或者至少提供现有自动化手的有用替代物。
技术实现思路
在第一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；附接至手掌的一个或多个弹性柔性且可压缩底座；以及一个或多个连接器，每个连接器具有从其延伸出去的手指，该手指可相对于手掌移动，每个连接器安装至相应底座，使得在将侧向力施加至手指时，每个连接器可以围绕底座旋转。每个连接器可以在手掌的平面中或者在与手掌的平面正交的平面中旋转。可以提供单个整体式底座，或者可以提供多个单独的底座。底座可以合适地由在-20℃至100℃的温度范围内具有在0.05至0.8之间(优选地在0.05至0.5之间)的DMTA阻尼系数的材料形成。该材料优选地具有在20％至60％之间的弹性以及在10至90之间的邵氏A硬度(优选地为在30至60之间的邵氏A硬度)或者可替代地在40至90之间的邵氏D硬度。包括多个底座或者单个底座(其具有多个孔口)的掌骨支柱优选地具有这样的弹力，即由于掌骨支柱的弹性变形允许致动器与手掌之间相对移动，使得至少两个手指可以张开至少5度，并且优选地为至少10度，并且更优选地为至少20度。掌骨支柱优选地还为在垂直于手掌的方向上施加至手指的力提供撞击吸收，使得每个致动器可以由于掌骨支柱的弹性变形而相对于手掌旋转至少2度(优选地为5度，并且更优选地为10度)。由于掌骨支柱的弹性变形，侧向地或垂直于手指尖端施加的2.5牛顿至20牛顿的力优选地会导致相对于手掌在手掌平面内进行至少3度，优选地为至少5度的角旋转。掌骨支柱可以由弹性体(elastomer)、橡胶、硅树脂、可压缩聚合物、或者热塑性材料形成。优选地，该材料是热固性弹性体(碳氢化合物、碳氟化合物或者基于硅石)、热塑性弹性体、热固性橡胶、天生(inherently)柔软的热塑性材料。其还可以是上述聚合物中的任一种的合金(alloy)或者共混物或者发泡组合物。在另一方面中，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；固定至手掌的弹性底座，该弹性底座包括用于容置致动器的凹部；以及第一致动器，该第一致动器具有近端和远端，该近端安装在凹部内并且远端具有从其延伸出去的拇指，其中，弹性底座容许第一致动器相对于手掌进行至少2度的相对角位移。第一致动器可以使拇指相对于手掌在第一旋转平面中旋转，该手包括安装在拇指上的第一接合表面以及安装在手掌上的第二接合表面，使得在拇指的握持移动期间致动器相对于手掌位移以便使接合表面接触以抑制在第一平面中的移动。根据另一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；第一致动器，该第一致动器具有近端和远端，该近端枢转地安装至手掌并且具有从其延伸出去的拇指，致动器使拇指相对于手掌在第一旋转平面中旋转；以及安装在拇指上的第一接合表面以及安装在手掌上的第二接合表面，使得在拇指的握持移动期间致动器相对于手掌位移以便使接合表面接触以抑制在第一平面中的移动。根据另一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；从手掌延伸出去的手指；致动器，该致动器用于驱动齿轮；以及过载保护离合器，该过载保护离合器在其输入端由齿轮驱动以使得连接至其输出端的手指移动，并且具有双向过载保护，使得当施加至离合器的旋转力超过限制时，离合器会允许其输入端与输出端之间进行相对旋转。根据另一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；经由离合器连接至手掌的齿轮；以及从手掌延伸出去的手指，该手指包括致动器，该致动器驱动与齿轮接合的齿轮装置以便使得手指相对于手掌旋转，其中，离合器是过载保护离合器，该过载保护离合器具有双向过载保护，使得当由齿轮施加至离合器的旋转力超过限制时，离合器会允许手指与手掌之间相对旋转。根据另一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：手掌；以及从手掌延伸出去的两个或者更多个手指；一个或多个电机，该一个或多个电机配置成使得手指中的至少一个移动；以及腕关节，该腕关节构造成将手掌连接至臂构件，其中，腕关节包括具有相对端部的心轴(axle)，该相对端部与手掌接合以便允许手掌围绕心轴旋转；以及定位在手掌中的锁定机构，该锁定机构构造成将手掌相对于臂构件锁定在固定位置。根据另一方面，提供了一种自动化手，该自动化手包括：密封手掌区段(region)，当浸没在流体中时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化手，该自动化手包括：a.手掌；b.附接至所述手掌的一个或多个弹性柔性且可压缩底座；以及c.一个或多个连接器，每个连接器具有从其延伸出去的手指，所述手指相对于所述手掌可移动，每个连接器安装至相应底座，使得向手指施加侧向力时每个连接器能够围绕所述底座旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 NZ 722088;2015.10.05 US 62/237,0891.一种自动化手，该自动化手包括：a.手掌；b.附接至所述手掌的一个或多个弹性柔性且可压缩底座；以及c.一个或多个连接器，每个连接器具有从其延伸出去的手指，所述手指相对于所述手掌可移动，每个连接器安装至相应底座，使得向手指施加侧向力时每个连接器能够围绕所述底座旋转。2.根据权利要求1所述的自动化手，其中，每个连接器能够在所述手掌的平面中旋转。3.根据权利要求1或权利要求2所述的自动化手，其中，每个连接器能够在与所述手掌的平面正交的平面中旋转。4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化手，所述自动化手包括多个连接器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的自动化手，所述自动化手包括多个分立的底座。6.根据权利要求1至4中任一项所述的自动化手，其中，所述一个或多个底座是单个整体形成底座。7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动化手，其中，每个底座具有形成在其中的孔口，所述孔口的尺寸设置为容置相应连接器。8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化手，其中，每个孔口的剖面上是非圆形的，并且每个连接器具有非圆形剖面以防止所述连接器与所述底座之间的旋转。9.根据权利要求1至8中任一项所述的自动化手，其中，每个底座是由在-20℃至100℃的温度范围内具有在0.05至0.8之间的DMTA阻尼系数的材料形成。10.根据权利要求9所述的自动化手，所述自动化手具有在0.05至0.5之间的DMTA阻尼系数。11.根据权利要求9或权利要求10所述的自动化手，所述自动化手具有在20％至60％之间的弹力。12.根据权利要求9至11中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在10至90之间的邵氏A硬度。13.根据权利要求9至11中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在30至60之间的邵氏A硬度。14.根据权利要求9至11中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在40至90之间的邵氏D硬度。15.根据权利要求1至14中任一项所述的自动化手，其中，所述底座形成掌骨支柱，所述掌骨支柱具有安装至所述掌骨支柱上的多个连接器。16.根据权利要求1至15中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱具有这样的弹力，即由于所述掌骨支柱的弹性变形允许所述连接器与所述手掌之间相对移动，使得至少两个手指能够扩张分开至少5度。17.根据权利要求16所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱具有这样的弹力，即由于所述掌骨支柱的弹性变形允许所述连接器与所述手掌之间相对移动，使得至少两个手指能够扩张分开至少10度。18.根据权利要求16所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱具有这样的弹力，即由于所述掌骨支柱的弹性变形允许所述连接器与所述手掌之间相对移动，使得至少两个手指能够扩张分开至少20度。19.根据权利要求1至18中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱为在与所述手掌正交的方向上施加至手指的力提供撞击吸收，以便使得每个连接器能够由于所述掌骨支柱的弹性变形而相对于所述手掌旋转至少2度。20.根据权利要求19所述的自动化手，其中，每个连接器能够相对于所述手掌旋转至少5度。21.根据权利要求19所述的自动化手，其中，每个连接器能够相对于所述手掌旋转至少10度。22.根据权利要求1至21中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由具有大约30的邵氏A硬度的材料形成。23.根据权利要求1至22中任一项所述的自动化手，其中，施加至手指的尖端的在2.5牛顿与20牛顿之间的侧向力由于所述掌骨支柱的弹性变形会导致在所述手掌的平面上相对于所述手掌进行至少3度的角旋转。24.根据权利要求23所述的自动化手，其中，所述角旋转为至少5度。25.根据权利要求1至24中任一项所述的自动化手，其中，在与所述手掌正交的方向上施加至手指的尖端的在2.5牛顿与20牛顿之间的力导致所述手指由于所述掌骨支柱的弹性变形而相对于所述手掌进行至少3度的角旋转。26.根据权利要求25所述的自动化手，其中，所述角旋转为至少5度。27.根据前述权利要求中任一项所述的自动化手，其中，所述手掌支柱是由一种或多种材料制成，所述一种或多种材料来自由如下材料组成的组：弹性体、橡胶、硅树脂、可压缩聚合物。28.根据权利要求27所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由碳氢化合物、碳氟化合物、或者基于硅石的热固性弹性体制成。29.根据权利要求27所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由热塑性弹性体制成。30.根据权利要求27所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由热固性橡胶制成。31.根据权利要求1至26中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由热塑性材料制成。32.根据权利要求31所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由天生柔软的热塑性材料制成。33.根据权利要求27至32中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由基于这些聚合物中的任一种的发泡组合物制成。34.根据权利要求27至32中任一项所述的自动化手，其中，所述掌骨支柱是由这种材料或者复合材料的合金或者共混物制成。35.一种用于自动化手的弹性柔性且可压缩掌骨支柱，所述弹性柔性且可压缩掌骨支柱包括第一端、基本上与所述第一端相对的第二端、以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的多个孔口，所述多个孔口的尺寸设置为容纳用于自动化手的所述手指的连接器，其中，支柱是由在-20℃至100℃的温度范围内具有在0.05至0.8之间的DMTA阻尼系数的材料形成。36.根据权利要求35所述的自动化手，所述自动化手具有在0.05至0.5之间的DMTA阻尼系数。37.根据权利要求35或权利要求36所述的自动化手，所述自动化手具有在20％至60％之间的弹力。38.根据权利要求35至37中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在10至90之间的邵氏A硬度。39.根据权利要求35至37中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在30至60之间的邵氏A硬度。40.根据权利要求35至37中任一项所述的自动化手，所述自动化手具有在40至90之间的邵氏D硬度。41.根据权利要求35至40中任一项所述的掌骨支柱，其中，每个孔口的剖面是非圆形的。42.根据权利要求35至41中任一项所述的掌骨支柱，所述掌骨支柱是由一种或多种材料制成，所述一种或多种材料来自由如下材料组成的组：弹性体、橡胶、硅树脂、可压缩聚合物。43.根据权利要求42所述的掌骨支柱，所述掌骨支柱是由碳氢化合物、碳氟化合物、或者基于硅石的热固性弹性体制成。44.根据权利要求42所述的掌骨支柱，所述掌骨支柱是由热塑性弹性体制成。45.根据权利要求42所述的掌骨支柱，所述掌骨支柱是由热固性橡胶制成。46.根据权利要求35至41中任一项所述的掌骨支柱，所述掌骨支柱是由热塑性材料制成。47.根据权利要求46所述的掌骨支柱，其中，所述掌骨支柱是由天生柔软的热塑性材料制成。48.根据权利要求42至47中任一项所述的掌骨支柱，其中，所述掌骨支柱是由基于这些聚合物中的任一种的发泡组合物制成。49.根据权利要求42至48中任一项所述的掌骨支柱，其中，所述掌骨支柱是由这种材料或者复合材料的合金或者共混物制成。50.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌；b.从所述手掌延伸出去的两个或者更多个手指，其中，每个手指通过连接器附接至所述手掌，所述连接器包括指关节和连接臂；c.一个或多个驱动电机，所述一个或多个驱动电机配置成使得至少一个所述手指移动；以及d.在两个或者更多个连接器之间延伸的弹性柔性且可压缩掌骨支柱，所述掌骨支柱包括第一端和第二端，并且进一步包括一个或多个支撑件孔口，每个支撑件孔口构造成将连接臂的至少一部分保持在其中。51.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌；b.固定至所述手掌的弹性底座，所述弹性底座包括用于容置致动器的凹部；以及c.第一致动器，所述第一致动器具有近端和远端，所述近端安装至所述弹性底座并且所述远端具有从其延伸出去的拇指，d.其中，所述弹性底座容许所述第一致动器相对于所述手掌进行至少2度的相对角位移。52.根据权利要求51所述的自动化手，其中，所述弹性底座容许所述第一致动器相对于所述手掌进行至少5度的相对角位移。53.根据权利要求51或52所述的自动化手，其中，所述第一致动器使所述拇指相对于所述手掌在第一旋转平面中旋转，所述手包括安装在所述拇指上的第一接合表面以及安装在所述手掌上的第二接合表面，使得在所述拇指的握持移动期间使所述致动器相对于所述手掌位移以使所述接合表面进行接触以抑制在所述第一平面中的移动。54.根据权利要求53所述的自动化手，其中，一个接合表面为波状。55.根据权利要求53所述的自动化手，其中，两个接合表面均为波状。56.根据权利要求54或权利要求55所述的自动化手，其中，每个波状表面是齿轮表面。57.根据权利要求53至56中任一项所述的自动化手，其中，一个接合表面是由具有高摩擦系数的材料形成。58.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌；b.第一致动器，所述第一致动器具有近端和远端，所述近端枢转地安装至所述手掌并且具有从其延伸出去的拇指，所述致动器使所述拇指相对于所述手掌在第一旋转平面中旋转；以及c.安装在所述拇指上的第一接合表面以及安装在所述手掌上的第二接合表面，使得在所述拇指的握持移动期间使所述致动器相对于所述手掌位移以使所述接合表面进行接触以抑制在所述第一平面中的移动。59.根据权利要求58所述的自动化手，其中，所述拇指偏置远离所述第二接合表面。60.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌，所述手掌包括外壳和内部；b.从所述手掌延伸出去的一个或多个手指；以及c.一个或多个电机，所述一个或多个电机配置成使得至少一个所述手指移动；以及d.其中，至少一个手指形成安装在所述手的手掌的第一侧处或者附近的拇指，其中，所述拇指基本上与至少一个其它手指相对，并且其中，所述手包括定位在所述拇指的一部分与所述手掌的外壳之间的可压缩拇指缓冲垫。61.根据权利要求60所述的手，其中，所述拇指包括拇指主体和基部构件，所述拇指主体构造成从所述手掌的外壳上突起，所述基部构件基本上容纳在所述外壳的内部内，延伸至所述拇指主体的一侧，并且其中，所述可压缩拇指缓冲垫安装在所述基部构件上。62.根据权利要求61所述的手，其中，所述可压缩拇指缓冲垫的一侧定位为与所述拇指的一侧接触。63.根据权利要求61所述的手，其中，所述拇指包括第一电机，所述第一电机构造成使得所述拇指围绕第一轴线卷曲和屈曲。64.根据权利要求63所述的手，其中，所述拇指包括第二电机，所述第二电机构造成使得所述拇指围绕第二轴线朝向和远离所述手掌的第二侧进行铰接，所述第二侧基本上与所述第一侧相对。65.根据权利要求63或64所述的手，其中，所述第一电机容纳在所述拇指内。66.根据权利要求63或64所述的手，其中，所述第二电机容纳在所述基部构件内。67.根据权利要求61所述的手，所述手进一步包括拇指支撑件，所述拇指支撑件包括第一表面，其中，所述基部构件构造成位于所述拇指支撑件的第一表面上。68.根据权利要求67所述的手，其中，所述拇指支撑件包括第一表面，所述第一表面包括第一斜坡凹部，所述第一斜坡凹部构造成将所述基部构件的至少一部分容置在其中，并且其中，所述凹部的角度朝着所述拇指倾斜。69.根据权利要求67或68所述的手，其中，所述拇指支撑件进一步包括第二凹部，并且所述拇指包括底表面，所述底表面包括从所述底表面延伸出去的突起；其中，所述突起构造成容置在所述第二凹部内。70.根据权利要求69所述的手，其中，所述突起和所述第二凹部均是细长的并且在基本上垂直于所述基部构件的长度的方向上延伸。71.根据权利要求70所述的手，其中，所述突起和所述凹部均是半圆柱形的。72.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌；b.从所述手掌延伸出去的手指；c.用于驱动齿轮的致动器；以及d.过载保护离合器，所述过载保护离合器在其输入端由所述齿轮驱动以便使得连接至其输出端的所述手指移动，并且具有双向过载保护以便使得当施加至所述离合器的旋转力超过限制时，所述离合器会允许其输入端与输出端之间进行相对旋转。73.根据权利要求72所述的自动化手，其中，所述离合器包括第一板和第二板，所述第一板由所述齿轮驱动，所述第一板具有波形表面，所述第二板具有波形表面，与所述第一板相对并且朝向所述第一板偏置，所述第一板使所述手指相对于所述手掌旋转。74.根据权利要求73所述的自动化手，其中，所述波动部呈相互接合的坡道的形式。75.根据权利要求74所述的自动化手，其中，每个板设有3个至8个坡道。76.根据权利要求74或75所述的自动化手，其中，每个坡道具有朝着每个板的表面倾斜约55度的坡道面。77.根据权利要求72至76中任一项所述的自动化手，其中，第一板和第二板设在所述齿轮的任一侧上。78.根据权利要求73至77中任一项所述的自动化手，其中，所述第一板和所述第二板通过盘式弹簧偏置在一起。79.根据权利要求72至73中任一项所述的自动化手，其中，所述离合器呈钢球离合器的形式。80.根据权利要求72至79中任一项所述的自动化手，其中，所述离合器设在所述自动化手的指关节中。81.根据权利要求72至80中任一项所述的自动化手，其中，所述致动器定位在所述自动化手的手掌内。82.根据权利要求72至81中任一项所述的自动化手，其中，所述致动器驱动蜗轮，所述蜗轮驱动所述齿轮。83.一种自动化手，所述自动化手包括：a.手掌；b.经由离合器连接至所述手掌的齿轮；以及c.从所述手掌延伸出去的手指，所述手指包括致动器，所述致动器驱动与所述齿轮接合的齿轮装置以使得所述手指相对于所述手掌旋转；d.其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·朱里，D·N·洛夫格罗夫，R·H·道森，O·C·G·杰克逊希尔，D·J·贝斯特，J·D·洛伊，
申请(专利权)人：第五元素有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ