一种仿人型肌电假手制造技术

本实用新型专利技术提供一种仿人型肌电假手，包括由掌面和掌背接合组成的手掌、活动设置于手掌前端及右侧的食指、中指、无名指、小指及拇指，以及设置于手掌内且与各手指驱动连接的驱动系统，本假手采用弹簧式柔顺铰链关节及腱驱动作为关节运动耦合的方式，实现人手基本的抓握、捏取等动作，整个假手分别由四个独立的驱动单元进行驱动控制，驱动系统紧密安装在假手手掌内，通过仿人型肌电假手的控制平台，能够实现利用肌电信号控制假手完成对于物体的抓握、捏取等动作，整个假手的驱动系统安装在手掌内部，使得假手体积小、重量轻，且具有适当的操作功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及手部假肢
，特别是涉及一种仿人型肌电假手。
技术介绍
根据假手的功能性，可将常见的商业型假手分为装饰性假手、索控式假手和肌电假手。装饰假手以仿人手的美观外形为主，是为了弥补人肢体外观的缺陷所设计的，仅起到帮助使用者恢复自然外表以及平衡身体的作用。显然，装饰性假手并不能实现人手的动作功能，也不能对它进行控制。索控假手又称为身体驱动型假手，是一种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过肩膀或上臂等残余肢体的运动来拉动绳索进而控制假手的运动。这种假手结构简单，维护成本低，经久耐用，能在潮湿、多尘等条件恶劣的环境下使用。因为这种假手是通过使用者自身的力量来进行控制的，所以其具有一定的可控性。但是索控假手的缺点也非常明显，由于受到自由度的限制，其功能比较单一，而且索控假手的控制方式并不直观，不符合正常的人体神经控制通路，所以这种假手的控制和操作都不方便。肌电假手是由人体肌肉电信号进行控制的仿人型假手，其外形更加美观，功能更加完善。肌电信号来源于使用者肌肉自主收缩时产生的电信号。这种假手利用安装在残余手臂肌肉表面的电极所采集的电信号来控制电机，从而驱动假手的运动。但是现有肌电假手的机械结构相对复杂，价格昂贵，而且维护成本高。理想的假手应该在功能和外形上与人手一样。假手要能够替代人手的感觉和运动功能，完成一定的人手操作任务，而且还需要在外观上与人手相似。但是目前现有的各种商业假手还远远达不到这个理想的要求，在生活中大部分只能是充当装饰型假手的角色。人体的上肢一共有27个自由度，其中手指的部分就有21个自由度。目前的研宄水平还做不到具有21个自由度的假手。美国和日本的实验研宄型假手具有7到11个自由度，但是当前临床所使用的假手最多是三个自由度，只能完成人手功能最常用的6个动作，分别是指伸、指屈、旋前、旋后、腕伸、腕屈。目前科研人员对假手作了很多研宄，但是实际上大部分的假手仍然是处在实验的阶段，离商业化和实用化还有很大的一段差距。当前性能比较完善的商业化假手仍然只是单自由度、开环控制系统的肌电假手。与国外相比，我国在假手方面的研宄还有较大的差距，在这一领域进行研宄和开发的大学和研宄机构相对较少，相关的产业比较落后。国内假手的生产厂家和康复中心目前的产品以装饰假手和机械牵引假手为主，所以开发和研制肌电假手有着广泛的应用前景和社会效益。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本技术的目的在于提供一种新型的基于柔顺铰链的仿人型肌电假手，为残疾人提供类似人手外形、体积小、重量轻并且具有人手大部分抓取功能和适当操作功能的肌电假手。为了解决上述的技术问题，本技术采用以下技术方案:一种仿人型肌电假手，包括由掌面和掌背接合组成的手掌、活动设置于手掌前端及右侧的食指、中指、无名指、小指及拇指，以及设置于手掌内且与各手指驱动连接的驱动系统，所述掌背及掌面内分别设置有用于容纳驱动系统的凹槽和挖空部，所述掌背及掌面的如端分别设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设置有半圆槽及轴承安装凹槽，其中，所述右半基座还设置有手掌肌腱通孔，所述右半基座和左半基座两侧设置有通过螺钉固定连接的基座侧盖；所述食指、中指、无名指、小指沿远离手掌的方向依次包括近指节、中指节、远指节，所述近指节、中指节、远指节之间通过弹簧式柔顺铰链关节相连接，各个所述的近指节于手掌前端的基座处与驱动系统驱动连接，同时，所述远指节与近指节之间连接设置有远驱动腱，所述中指节与手掌之间连接设置有近驱动腱；所述拇指沿远离手掌的方向依次包括旋转件、拇指近指节、中指节、远指节，所述拇指近指节、中指节、远指节之间通过弹簧式柔顺铰链关节相连接，所述拇指近指节另一端与连接驱动系统的旋转件相连接，同时，所述远指节与拇指近指节之间连接设置有远驱动腱，所述中指节还通过依次连接的近驱动腱、肌腱连杆、绳状驱动键与驱动系统驱动连接；所述驱动系统包括依次平行地嵌固在掌背的各个凹槽内用于驱动拇指屈伸自由度的第一驱动单元、用于驱动中指、无名指和小指耦合屈伸自由度的第二驱动单元、用于驱动拇指向掌心旋转自由度的第三驱动单元、用于驱动食指屈伸自由度的第四驱动单元。进一步地，所述第一驱动单元的输出端通过相啮合的第一圆柱直齿轮组与通过轴承转动地设置在掌背上的第一输出轴相连接，所述第一输出轴与位于掌背后端的滑轮相连接，所述滑轮与束缚在掌背和掌面之间的驱动键槽内的绳状驱动键相连接；所述第二驱动单元的输出端通过相啮合的第一锥齿轮组与通过轴承转动地设置在掌背上的第一中间轴相连接，所述第一中间轴通过相啮合的第二圆柱直齿轮组与通过轴承转动地设置在掌背前端的第二输出轴相连接；所述第三驱动单元的输出端通过依次啮合的主动圆柱直齿轮、两个过渡圆柱直齿轮及从动圆柱直齿轮与通过轴承转动地设置于掌背右侧的第四输出轴相连接；所述第四驱动单元的输出端通过相啮合的第二锥齿轮组与通过轴承转动地设置在掌背上的第二中间轴相连接，所述第二中间轴通过相啮合的第三圆柱直齿轮组与通过轴承转动地设置在掌背前端的第三输出轴相连接。进一步地，所述第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第四驱动单元均包括直流电机、与直流电机输出端相连接的减速器、与直流电机电路连接的编码器，结构紧凑体积小，集成度高，为整个仿人型肌电假手提供动力。进一步地，还包括电机架，所述电机架压盖于第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第四驱动单元上，并通过螺钉固定在掌背的凹槽内，使得各个驱动单元更加牢固。进一步地，所述第一圆柱直齿轮组的传动比为26:10;所述第一锥齿轮组的传动比为1:1，所述第二圆柱直齿轮组的传动比为26:10。所述的主动圆柱直齿轮、两个过渡圆柱直齿轮及从动圆柱直齿轮的传动比依次为1:1、26:10、1:1。所述第二锥齿轮组的传动比为1:1，所述第三圆柱直齿轮组的传动比为26:10，合理的传动比，使假手的操作更加容易，仿真度更。进一步地，所述近指节的两侧沿长度方向设有用于作为近驱动腱通道的近指节肌腱凹槽，上端横向贯穿的设置有近指节肌腱通孔，连接近指节和中指节的弹簧式柔顺铰链关节包括对称地设置于近指节上端两侧的两个近指节关节圆盘、两根平行地连接于近指节与中指节之间的密圈拉伸弹簧，两个近指节关节圆盘外侧通过螺钉固定有手指关节侧盖，所述近指节上端位于两个近指节关节圆盘之间的位置还竖直设有两个并排的、用于安装密圈拉伸弹簧的弹簧圆孔，所述近指节下端设置有铰接部，所述铰接部同轴地设有近指节圆轴孔和近指节方孔，所述近指节方孔与第二输出轴的方轴部相配合；所述中指节的两侧沿长度方向设有用于作为远驱动腱通道的远指节肌腱凹槽，下端横向贯穿的设置有中指节肌腱通孔，连接远指节和中指节的弹簧式柔顺铰链关节包括对称地设置于中指节上端两侧的两个中指节关节圆盘、两根平行地连接于远指节与中指节之间的密圈拉伸弹簧，两个中指节关节圆盘外侧通过螺钉固定有手指关节侧盖，所述中指节上端位于两个中指节关节圆盘之间的位置还竖直设有两个并排的、用于安装密圈拉伸弹簧的弹簧圆孔，所述远指节上端为指尖部分，下端竖直设有两个并排的、用于安装密圈拉伸弹簧的弹簧圆孔，以及，横向贯穿远指节的远指节肌腱通孔；所述近驱动腱中段嵌于近指节肌腱凹槽内，其上段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿人型肌电假手，包括由掌面(19)和掌背(16)接合组成的手掌(7)、活动设置于手掌(7)前端及右侧的食指(4)、中指(3)、无名指(2)、小指(1)及拇指(6)，以及设置于手掌(7)内且与各手指驱动连接的驱动系统(12)，其特征在于：所述掌背(16)及掌面(19)内分别设置有用于容纳驱动系统(12)的凹槽(44)和挖空部(43)，所述掌背(16)及掌面(19)的前端分别设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)设置有半圆槽及轴承安装凹槽(42)，其中，所述右半基座(70)还设置有手掌肌腱通孔(41)，所述右半基座(70)和左半基座(71)两侧设置有通过螺钉固定连接的基座侧盖(15)；所述食指(4)、中指(3)、无名指(2)、小指(1)沿远离手掌(7)的方向依次包括近指节(11)、中指节(10)、远指节(9)，所述近指节(11)、中指节(10)、远指节(9)之间通过弹簧式柔顺铰链关节(5)相连接，各个所述的近指节(11)于手掌(7)前端的基座处与驱动系统(12)驱动连接，同时，所述远指节(9)与近指节(11)之间连接设置有远驱动腱(17)，所述中指节(10)与手掌(7)之间连接设置有近驱动腱(18)；所述拇指沿远离手掌(7)的方向依次包括旋转件(62)、拇指近指节(59)、中指节(10)、远指节(9)，所述拇指近指节(59)、中指节(10)、远指节(9)之间通过弹簧式柔顺铰链关节(5)相连接，所述拇指近指节(59)另一端与连接驱动系统(12)的旋转件(62)相连接，同时，所述远指节(9)与拇指近指节(59)之间连接设置有远驱动腱(17)，所述中指节(10)还通过依次连接的近驱动腱(18)、肌腱连杆(61)、绳状驱动键与驱动系统(12)驱动连接；所述驱动系统(12)包括依次平行地嵌固在掌背(16)的各个凹槽(44)内用于驱动拇指(6)屈伸自由度的第一驱动单元(24)、用于驱动中指(3)、无名指(2)和小指(1)耦合屈伸自由度的第二驱动单元(25)、用于驱动拇指(6)向掌心旋转自由度的第三驱动单(35)元、用于驱动食指屈伸自由度的第四驱动单元(36)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王念峰，劳锟沂，张宪民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44