本发明专利技术提供了一种欠驱动假肢手，包括手掌、拇指和四根手指，手指由手指本体和手指内传动机构构成，拇指由拇指本体和拇指内传动机构构成，手掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构；手指本体以滑轮为主要部件，手指内传动机构采用张紧绳和放松绳依次交替缠绕于手指的各滑轮上，指间驱动机构采用单个电机驱动两个手指以及其多个自由度；拇指本体内以滑轮为主要部件，手指本体内传动机构采用传动绳作为传动介质，指间驱动机构采用槽轮组件、齿轮组件和曲柄滑块组件配合传动，实现单个电机控制拇指的多个自由度。本发明专利技术手指和拇指及其驱动机构配合形成一个欠驱动机构，完成对各种物体的包络自适应抓取，结构简单，体积小，重量轻，美观实用。
【技术实现步骤摘要】
一种欠驱动假肢手
本专利技术属于医疗器械领域，具体涉及一种欠驱动假肢手。
技术介绍
理想的假肢手应该不仅仅具有装饰功能，而且能够在感觉和运动功能上替代人手，但是现在国内外实验室研究的假肢手还不能到达这种理想的要求。作为残疾人假肢使用的假肢手，如加拿大的TBM手，英国的1-1imb手等，其结构简单，体积重量与人手相近，具有装饰功能。目前已投入使用的商用假肢手多数只有I~3个自由度。国内哈尔滨工业大学和德国宇航中心最新研制了集成度和拟人化程度高的五指仿人手，该手具有很强的操作能力，但质量有1.5kg，不适用于假肢场合。为了实时有效地控制机器人多指手，机器人多指手自由度不宜过多，最近有研究称假肢手的最佳驱动数为3个。为了减少驱动数，一些假肢手尝试用一个电机同时驱动拇指的弯曲和侧摆，例如MANUS手，但是传动机构过于复杂。传统驱动方式控制电路复杂、体积大，影响控制的可靠性，软件设计工作量也大。Shigeo Hirose于1978年首先提出了绳索式欠驱动机构，奠定了欠驱动研究的基础，欠驱动机构的基本原理是系统的驱动数少于自由度数，给控制系统带来了方便。
技术实现思路
基于现有技术的改进需求，本专利技术提供一种假肢手，采用三个动力源控制假肢手的多个自由度，完成对各 种物体的包络自适应抓取，解决传统假手结构复杂、体积大、重量重的问题。一种假肢手，包括手掌、食指、中指、无名指、小指、姆指；食指、中指、无名指和小指结构相同，统一采用手指表示，手指由手指本体和手指内传动机构构成，拇指由拇指本体和拇指内传动机构构成，手掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构，其特征在于，手指本体由近及远依次包括手指掌指关节、手指近指节、手指近端指间关节、手指中指节、手指远端指间关节和手指远指节；手指掌指关节包括第二滑轮、第一扭簧、掌指关节旋转轴和第一扭簧限位杆，第二滑轮和第一扭簧套放于掌指关节旋转轴上，第一扭簧限位杆用于对第一扭簧限位；手指近指节包括第三滑轮、手指近指节旋转轴、手指近指节左支撑板和手指近指节右支撑板，第三滑轮套放于手指近指节旋转轴上，手指近指节旋转轴两端分别连接手指近指节左支撑板远端和手指近指节右支撑板远端，另有手指掌指关节的掌指关节旋转轴两端分别连接手指近指节的手指近指节左支撑板近端和手指近指节右支撑板近端；手指近端指间关节包括第四滑轮、第二扭簧和手指近端指间关节旋转轴，第四滑轮和第二扭簧套放于手指近端指间关节旋转轴上；手指中指节包括第五滑轮、手指中指节旋转轴、手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板，第五滑轮套放于手指中指节旋转轴上，手指中指节旋转轴两端分别连接手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板之间，手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板近端插入手指近指节左支撑板远端和手指近指节右支撑板远端之间、套在手指近端指间关节旋转轴上；手指远端指间关节包括第六滑轮、第三扭簧和手指远端指间关节旋转轴，第六滑轮和第三扭簧套放于手指远端指间关节旋转轴上，手指远端指间关节旋转轴分别连接手指中指节左支撑板远端和手指中指节右支撑板远端；手指远指节为一体成型的块状结构，套放在手指远端指间关节旋转轴；上述手指掌指关节、手指近端指间关节和手指远端指间关节处的滑轮位置远近对应、扭簧位置远近对应；手指内传动机构包括张紧绳、放松绳、第一滑轮、驱动绳、指前节轴、指前节左支撑板和指前节右支撑板；第一滑轮套放于指前节轴上，指前节轴两端分别连接指前节左支撑板和指前节右支撑板近端，掌指关节的掌指关节旋转轴两端分别连接指前节左支撑板远端和指前节右支撑板远端，指前节左支撑板近端和指前节右支撑板近端还连接手掌；第一滑轮表面开有三个线槽，分别放置张紧绳、放松绳和驱动绳，张紧绳和放松绳对称地依次交替缠绕于第一~六滑轮，最后固定于手指远指节上；驱动绳用于驱动第一滑轮旋转，进而驱使张紧绳张紧和放松绳伸展，使得近指节、中指节和远指节分别绕第一近指节旋转轴、第一中指节旋转轴和远指节旋转轴弯曲，完成抓取动作；驱动绳还用于驱动第一滑轮反向旋转，进而驱使张紧绳伸展和放松绳张紧，完成复位动作；指间驱动机构包括两个结构相同的指间传动模块，其中一个连接食指和中指的驱动绳，用于食指和中指的驱动，另一个连接无名指和小指的驱动绳，用于无名指和小指的驱动；拇指本体由近及远依次包括拇指近指节、拇指中指节和拇指远指节；拇指近指节包括拇指基座、拇指近指节左支撑板、拇指近指节右支撑板、第八滑轮、第四扭簧和拇指近指节旋转轴，第八滑轮和第四扭簧套放于拇指近指节旋转轴上，拇指近指节旋转轴两端分别连接拇指近指节左支撑板和拇指近指节右支撑板，拇指近指节左支撑板和拇指近指节右支撑板下端固定于拇指基座上，拇指基座通过轴承与手掌转动连接；拇指中指节包括拇指中指节左支撑板、拇指中指节右支撑板、第九滑轮、第五扭簧和拇指中指节旋转轴，第九滑轮和第五扭簧套在拇指中指节旋转轴上，拇指中指节旋转轴固定于拇指中指节左支撑板和拇指中指节右支撑板之间，拇指中指节左支撑板和拇指中指节右支撑板下端插入拇指近指节左支撑板和拇指近指节右支撑板之间、套在拇指近指节旋转轴上；姆指远指节包括姆指远指套、姆指远指节左支撑板和姆指远指节右支撑板，姆指远指节左支撑板和拇指远指节右支撑板分别固接于拇指远指套下端左右两侧，拇指远指节左支撑板和远指节右支撑板下端插入拇指中指节左支撑板和拇指中指节右支撑板之间、套在拇指中指节旋转轴上；拇指内传动机构包括第二传动绳和导向轮。第二传动绳的一端连接曲柄滑块组件的第二滑块，另一端经导向轮导向后依次交替缠绕拇指内的第八滑轮和第九滑轮，再连接拇指远指套；第二滑块带动第二传动绳张紧和伸展，完成拇指弯曲动作；拇指驱动机构包括拇指驱动电机、拇指减速器、槽轮组件、齿轮组件和曲柄滑块组件；拇指驱动电机和减速器固定于手掌，拇指驱动电机连接减速器连接，减速器连接槽轮组件连接，槽轮组件分别连接齿轮组件和曲柄滑块组件，齿轮组件连接拇指基座，曲柄滑块组件连接拇指内传动机构的第二传动绳；拇指驱动电机输出的动力经过减速器后传送给槽轮组件，槽轮组件再通过齿轮组件将动力传送给拇指基座，完成拇指的内收外摆动作；槽轮组件还用于通过曲柄滑块组件将动力传送给拇指内传动机构的第二传动绳，驱使拇指完成弯曲动作。进一步地，所述指间传动模块包括输出轴为丝杆的手指驱动电机、丝杆螺母、第一直线导轨、第一滑块、第七滑轮、第一传动绳、第一导向轮组和拉簧；直线电机的丝杆连接丝杆螺母，丝杆螺母推动第一滑块在第一导轨上直线运动；第一滑块内部设有第七滑轮，第七滑轮上缠绕有第一传动绳，第一传动绳通过导向轮组导向连接两根受控手指的驱动绳；另设有第一拉簧，连接滑块，用于帮助滑块复位。 进一步地，所述槽轮组件包括主动拨盘、曲柄、从动槽轮和圆销，主动拨盘为中部具有环形凸台的圆筒，环形凸台具有圆弧形缺口，环形凸台一侧的圆筒伸入拇指基座的内孔；曲柄上具有中心孔及其左右两侧的左端孔、右端孔，曲柄的中心孔套于主动拨盘的环形凸台另一侧圆筒并和主动拨盘环形凸台固连，曲柄的右端孔和圆销的一端螺纹连接；从动槽轮具有轴孔和开口的径向直槽，从动槽轮上相应轴孔位置具有圆筒形凸台，从动槽轮边缘分别具有关于径向直槽对称的左锁止弧和右锁止弧，从动槽轮连接齿轮组件；在拇指驱动电机带动下，主动拨盘作等速连续转动，当主动拨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种假肢手，包括手掌、食指、中指、无名指、小指、拇指；食指、中指、无名指和小指结构相同，统一采用手指表示，手指由手指本体和手指内传动机构构成，拇指由拇指本体和拇指内传动机构构成，手掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构，其特征在于，手指本体由近及远依次包括手指掌指关节、手指近指节、手指近端指间关节、手指中指节、手指远端指间关节和手指远指节；手指掌指关节包括第二滑轮（10）、第一扭簧（16）、掌指关节旋转轴(27)和第一扭簧限位杆(32)，第二滑轮(10)和第一扭簧(16)套放于掌指关节旋转轴(27)上，第一扭簧限位杆(32)用于对第一扭簧(16)限位；手指近指节包括第三滑轮(11)、手指近指节旋转轴(28)、手指近指节左支撑板（21）和手指近指节右支撑板（22），第三滑轮（11）套放于手指近指节旋转轴（28）上，手指近指节旋转轴（28）两端分别连接手指近指节左支撑板（21）远端和手指近指节右支撑板（22）远端，另有手指掌指关节的掌指关节旋转轴（27）两端分别连接手指近指节的手指近指节左支撑板（2）近端和手指近指节右支撑板（22）近端；手指近端指间关节包括第四滑轮（12）、第二扭簧（17）和手指近端指间关节旋转轴（29），第四滑轮（12）和第二扭簧（17）套放于手指近端指间关节旋转轴（29）上；手指中指节包括第五滑轮（13）、手指中指节旋转轴（30）、手指中指节左支撑板（23）和手指中指节右支撑板（24），第五滑轮（13）套放于手指中指节旋转轴（30）上，手指中指节旋转轴（30）两端分别连接手指中指节左支撑板（23）和手指中指节右支撑板（24）之间，手指中指节左支撑板（23）和手指中指节右支撑板（24）近端插入手指近指节左支撑板(21)远端和手指近指节右支撑板(22)远端之间、套在手指近端指间关节旋转轴(29)上；手指远端指间关节包括第六滑轮(14)、第三扭簧(18)和手指远端指间关节旋转轴（31），第六滑轮（14）和第三扭簧（18）套放于手指远端指间关节旋转轴（31）上，手指远端指间关节旋转轴（31）分别连接手指中指节左支撑板（23）远端和手指中指节右支撑板（24）远端；手指远指节为一体成型的块状结构，套放在手指远端指间关节旋转轴(31)；上述手指掌指关节、手指近端指间关节和手指远端指间关节处的滑轮位置远近对应、扭簧位置远近对应；手指内传动机构包括张紧绳(7)、放松绳(8)、第一滑轮(9)、驱动绳(15)、指前节轴(26)、指前节左支撑板(19)和指前节右支撑板(20)；第一滑轮(9)套放于指前节轴(26)上，指前节轴(26)两端分别连接指前节左支撑板(19)和指前节右支撑板(20)近端，掌指关节的掌指关节旋转轴(27)两端分别连接指前节左支撑板(19)远端和指前节右支撑板(20)远端，指前节左支撑板(19)近端和指前节右支撑板(20)近端还连接手掌；第一滑轮(9)表面开有三个线槽，分别放置张紧绳(7)、放松绳(8)和驱动绳(15)，张紧绳(7)和放松绳(8)对称地依次交替缠绕于第一～六滑轮(9)～(14)，最后固定于手指远指节(25)上；驱动绳(15)用于驱动第一滑轮（9）旋转，进而驱使张紧绳（7）张紧和放松绳（8）伸展，使得近指节、中指节和远指节分别绕第一近指节旋转轴（27）、第一中指节旋转轴（29）和远指节旋转轴（31）弯曲，完成抓取动作；驱动绳（15）还用于驱动第一滑轮（9）反向旋转，进而驱使张紧绳（7）伸展和放松绳（8）张紧，完成复位动作；指间驱动机构包括两个结构相同的指间传动模块，其中一个连接食指和中指的驱动绳（15），用于食指和中指的驱动，另一个连接无名指和小指的驱动绳（15），用于无名指和小指的驱动；拇指本体由近及远依次包括拇指近指节（80）、拇指中指节（81）和拇指远指节（82）；拇指近指节（80）包括拇指基座（85）、拇指近指节左支撑板（123）、拇指近指节右支撑板（124）、第八滑轮（125）、第四扭簧（126）和拇指近指节旋转轴(127)，第八滑轮(125)和第四扭簧(126)套放于拇指近指节旋转轴(127)上，拇指近指节旋转轴(127)两端分别连接拇指近指节左支撑板(123)和拇指近指节右支撑板(124)，拇指近指节左支撑板(123)和拇指近指节右支撑板(124)下端固定于拇指基座(85)上，拇指基座(85)通过轴承与手掌转动连接；拇指中指节(6)包括拇指中指节左支撑板(128)、拇指中指节右支撑板(129)、第九滑轮(130)、第五扭簧(131)和拇指中指节旋转轴(132)，第九滑轮（130）和第五扭簧（1...
【技术特征摘要】
1.一种假肢手，包括手掌、食指、中指、无名指、小指、姆指；食指、中指、无名指和小指结构相同，统一采用手指表示，手指由手指本体和手指内传动机构构成，拇指由拇指本体和拇指内传动机构构成，手掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构，其特征在于， 手指本体由近及远依次包括手指掌指关节、 手指近指节、手指近端指间关节、手指中指节、手指远端指间关节和手指远指节； 手指掌指关节包括第二滑轮(10)、第一扭簧(16)、掌指关节旋转轴(27)和第一扭簧限位杆(32)，第二滑轮(10)和第一扭簧(16)套放于掌指关节旋转轴(27)上，第一扭簧限位杆(32)用于对第一扭簧(16)限位； 手指近指节包括第三滑轮(11)、手指近指节旋转轴(28)、手指近指节左支撑板(21)和手指近指节右支撑板(22 )，第三滑轮(11)套放于手指近指节旋转轴(28 )上，手指近指节旋转轴(28)两端分别连接手指近指节左支撑板(21)远端和手指近指节右支撑板(22)远端，另有手指掌指关节的掌指关节旋转轴(27)两端分别连接手指近指节的手指近指节左支撑板(2)近端和手指近指节右支撑板(22)近端； 手指近端指间关节包括第四滑轮(12)、第二扭簧(17)和手指近端指间关节旋转轴(29)，第四滑轮(12)和第二扭簧(17)套放于手指近端指间关节旋转轴(29)上； 手指中指节包括第五滑轮(13)、手指中指节旋转轴(30)、手指中指节左支撑板(23)和手指中指节右支撑板(24)，第五滑轮(13)套放于手指中指节旋转轴(30)上，手指中指节旋转轴(30)两端分别连接手指中指节左支撑板(23)和手指中指节右支撑板(24)之间，手指中指节左支撑板(23)和手指中指节右支撑板(24)近端插入手指近指节左支撑板(21)远端和手指近指节右支撑板(22)远端之间、套在手指近端指间关节旋转轴(29)上； 手指远端指间关节包括第六滑轮(14)、第三扭簧(18)和手指远端指间关节旋转轴(31)，第六滑轮(14)和第三扭簧(18)套放于手指远端指间关节旋转轴(31)上，手指远端指间关节旋转轴(31)分别连接手指中指节左支撑板(23)远端和手指中指节右支撑板(24)远端; 手指远指节为一体成型的块状结构，套放在手指远端指间关节旋转轴(31)； 上述手指掌指关节、手指近端指间关节和手指远端指间关节处的滑轮位置远近对应、扭簧位置远近对应； 手指内传动机构包括张紧绳(7)、放松绳(8)、第一滑轮(9)、驱动绳(15)、指前节轴(26)、指前节左支撑板(19)和指前节右支撑板(20);第一滑轮(9)套放于指前节轴(26)上，指前节轴(26)两端分别连接指前节左支撑板(19)和指前节右支撑板(20)近端，掌指关节的掌指关节旋转轴(27)两端分别连接指前节左支撑板(19)远端和指前节右支撑板(20)远端，指前节左支撑板(19)近端和指前节右支撑板(20)近端还连接手掌；第一滑轮(9)表面开有三个线槽，分别放置张紧绳(7)、放松绳(8)和驱动绳(15)，张紧绳(7)和放松绳(8)对称地依次交替缠绕于第一~六滑轮(9)~(14)，最后固定于手指远指节(25)上；驱动绳(15)用于驱动第一滑轮(9)旋转，进而驱使张紧绳(7)张紧和放松绳(8)伸展，使得近指节、中指节和远指节分别绕第一近指节旋转轴(27)、第一中指节旋转轴(29)和远指节旋转轴(31)弯曲，完成抓取动作；驱动绳(15)还用于驱动第一滑轮(9)反向旋转，进而驱使张紧绳(7)伸展和放松绳(8)张紧，完成复位动作； 指间驱动机构包括两个结构相同的指间传动模块，其中一个连接食指和中指的驱动绳(15)，用于食指和中指的驱动，另一个连接无名指和小指的驱动绳(15)，用于无名指和小指的驱动； 拇指本体由近及远依次包括拇指近指节(80)、拇指中指节(81)和拇指远指节(82)；姆指近指节(80)包括姆指基座(85)、姆指近指节左支撑板(123)、姆指近指节右支撑板(124)、第八滑轮(125)、第四扭簧(126)和拇指近指节旋转轴(127)，第八滑轮(125)和第四扭簧(126)套放于拇指近指节旋转轴(127)上，拇指近指节旋转轴(127)两端分别连接拇指近指节左支撑板(123)和拇指近指节右支撑板(124)，拇指近指节左支撑板(123)和拇指近指节右支撑板(124)下端固定于拇指基座(85)上，拇指基座(85)通过轴承与手掌转动连接； 姆指中指节(6)包括姆指中指节左支撑板(128)、姆指中指节右支撑板(129)、弟九滑轮(130)、第五扭簧(131)和拇指中指节旋转轴(132)，第九滑轮(130)和第五扭簧(131)套在拇指中指节旋转轴(132)上，拇指中指节旋转轴(132)固定于拇指中指节左支撑板(128)和姆指中指节右支撑板(129)之...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔡华，贺磊，毛镠，张乔飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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