一种双向齿轮传动假手的制作方法

本发明涉及一种服务于上肢残疾人士的医疗康复设备，具体涉及一种双向齿轮传动假手。

背景技术：

上肢假肢是利用工程技术的手段和方法，为弥补上肢截肢者或不完全缺损的肢体的缺陷而专门设计和制作装配的人工假体，其主要作用是代替失去肢体的部分功能，使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。上肢假肢目前主要分为装饰性上肢假肢、工具手、牵引式机械假手、电动假肢、肌电假肢。随着科学技术的发展，假肢朝着智能化、轻量化、主动控制的趋势发展。为了使假手能推广到商业市场，稳定、可靠的机械结构是必不可少的。

目前国内外对仿生手的研制有了突飞猛进的进展，英国TouchBionics公司的I-Limb产品和奥托伯格的米开朗琪罗仿生手的每个手指关节都能独立运动，但是仿生手的体积大、重量大且价格昂贵，市场推广非常困难。中国专利CN201510280027.5提出了一种被动假手，通过操作杆可以完成假手的抓握动作，但是需要自身力源，对操作者的使用造成一定的困难。中国专利CN201310082024.1提出了一种仿人型的假手，采用六连杆耦合机构进行手指弯曲动作的模拟，但是该机构的稳定性不高。

技术实现要素：

为了解决上述现有的被动假手的功能不强，难以满足残疾患者的日常需求，而仿生手的机构重量大、体积大、稳定性不高等问题，本发明提供了一种双向齿轮传动假手，具体方案如下：

一种双向齿轮传动假手，包括本体，本体包括固定部和活动部，所述固定部包括用于佩戴的连接端以及安装有驱动部件的手掌端，所述活动部包括对称设置的第一组人工手指和第二组人工手指；所述手掌端通过若干连接螺母竖直设置于所述连接端的上方，所述第一组人工手指和第二组人工手指的底部分别通过旋转轴连接于所述手掌端上，所述第一组人工手指和第二组人工手指均能够以对应的旋转轴为圆心作旋转运动，所述旋转轴上分别固定连接有第一弧形齿轮和第二弧形齿轮；所述驱动部件包括驱动电机和与驱动电机输出轴啮合的主齿轮，所述主齿轮的轮心处沿水平方向延伸成型有与驱动电机输出轴平行的齿轮轴，所述齿轮轴与所述第一弧形齿轮啮合；所述手掌端上设有换向齿轮，所述换向齿轮与所述齿轮轴和所述第二弧形齿轮(5)分别啮合；所述连接端上设有用于控制所述驱动电机正转反转的开关。

进一步地，所述第一组人工手指包括一体成型的第一指节、第二指节、第三指节和第四指节，所述第一指节与所述第二指节之间的夹角为150°，所述第二指节与所述第三指节之间的夹角为150°，所述第三指节与所述第四指节之间的夹角为180°；所述第二组人工手指包括一体成型的第五指节、第六指节、第七指节和第八指节，所述第五指节和所述第六指节之间的夹角为160°，所述第六指节与所述第七指节之间的夹角为150°，所述第七指节与所述第八指节之间的夹角为160°。

进一步地，所述驱动电机连接有行星减速器，所述行星减速器的输出轴与所述主齿轮啮合。

进一步地，所述手掌端为矩形的板状结构，所述手掌端的上端成型有两个相互对称的片状凸起，两个所述片状凸起通过所述旋转轴分别与所述第一组人工手指和第二组人工手指的底部连接。

进一步地，所述第一组人工手指包括平行布置的两根人工手指，所述两根人工手指通过连接轴固定连接，两根所述人工手指能够进行同步旋转运动。

进一步地，所述第一组人工手指的两根人工手指与所述第二组人工手指的旋转平面互相错开。

进一步地，所述手掌端上对应所述弧形齿轮与所述齿轮轴保持啮合状态的运动极限位置设有若干限位装置。

进一步地，所述第一组人工手指和第二组人工手指内部均成型为空腔结构，且两侧边均开设有若干与空腔连通的防滑孔。

进一步地，所述空腔内填充有防滑橡胶，所述防滑橡胶通过所述防滑孔穿出形成若干防滑凸起。

本发明的有益效果在于：本发明提出的一种双向齿轮传动假手，采用齿轮传动，传动机构具备很高的传动效率，能更加稳定地抓握物体；而且由于齿轮传动的稳定性，使假手具有稳定、固定的传动比，更易控制假肢手的抓握速度，从而完成自然的抓握动作；此外假手利用多个齿轮啮合的双向传动特性，通过一个电机控制两组人工手指的运动，使得整个假手的结构更加紧凑和简化，减轻假肢手的重量，控制了生产成本的同时提高残障人士佩戴的舒适性，更易于推广。

附图说明

图1.本发明实施例1的结构示意图，

图2.本发明实施例1的结构右视图，

图3.本发明实施例1的第一组人工手指结构示意图，

图4.本发明实施例1的第二组人工手指结构示意图，

图5.本发明实施例1的主齿轮结构示意图，

图6.本发明实施例2的结构示意图，

图7.本发明实施例2的结构右视图。

附图序号及名称：1、连接端，2、手掌端，3、第二组人工手指，301、第五指节，302、第六指节，303、第七指节，304、第八指节，4、第一组人工手指，401、第一指节，402、第二指节，403、第三指节，404、第四指节，5、第二弧形齿轮，6、换向齿轮，7、齿轮轴，8、第一弧形齿轮，9、旋转轴II，10、旋转轴I，11、主齿轮，12、驱动电机，13、行星减速器，14、输出轴，15、连接轴。

具体实施方式

为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下例举实施例并配合附图详予说明。

实施例1

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种双向齿轮传动假手，包括本体，本体包括固定部和活动部，固定部包括用于佩戴的连接端1以及用于安装驱动部件的手掌端2，活动部包括两组对称设置的第一组人工手指4和第二组人工手指3；手掌端2的通过若干连接螺母竖直设置于连接端1的上方，可以根据使用者的佩戴位置选择不同的连接端(例如配合腕部或者肘部的连接端)，更加人性化。人工手指的底部通过旋转轴9、10固定于手掌端2上，人工手指能够以旋转轴为圆心作旋转运动，旋转轴上9、10上分别固定连接有第一弧形齿轮8和第二弧形齿轮5；驱动部件包括驱动电机12、与驱动电机12连接的行星减速器13以及与行星减速器的输出轴啮合的主齿轮11。如图5所示，主齿轮11的轮心处沿水平朝驱动电机12的方向延伸成型有齿轮轴7，齿轮轴7与第一组人工手指4下端的第一弧形齿轮8啮合，齿轮轴7与第二组人工手指3下端的第二弧形齿轮5之间设有换向齿轮6，换向齿轮6与齿轮轴7和第二组人工手指3下端的第二弧形齿轮5分别啮合；连接端1上还设有用于控制驱动电机正转反转的开关。

如图3和图4所示，第一组人工手指4包括一体成型的第一指节401、第二指节402、第三指节403和第四指节404，第一指节401与第二指节402之间的夹角为150°，第二指节402与第三指节403之间的夹角为150°，第三指节403与第四指节404之间的夹角为180°；第二组人工手指3包括一体成型的第五指节301、第六指节302、第七指节303和第八指节304，第五指节301和第六指节302之间的夹角为160°，第六指节302与第七指节303之间的夹角为150°，第七指节303与第八指节304之间的夹角为160°；上述各个指节之间的角度使第一组人工手指4和第二组人工手指3更符合人的抓握习惯，便于抓取。

实施例2

如图6和图7所示，实施例2与实施例1的区别在于：第一组人工手指4包括平行布置的两根人工手指，两根人工手指通过连接轴15固定连接从而使两根人工手指能够进行同步旋转运动，第一组人工手指4的两根人工手指与第二组人工手指3的旋转平面互相错开。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：手掌端2上对应弧形齿轮与齿轮轴保持啮合状态的运动极限位置设有一共四个限位装置。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：两组人工手指3和4内部均成型为空腔结构，两组人工手指相对的两侧均开设有若干与空腔连通的防滑孔，空腔内填充有防滑橡胶，防滑橡胶通过防滑孔穿出形成若干防滑凸起。这些防滑凸起在假手抓握东西的时候一方面起到增大摩擦力防止东西脱落，另一方面起到分散握力防止损坏东西。

本发明的工作过程如下：当行星减速器的输出轴顺时针旋转时，带动与输出轴啮合的主齿轮逆时针旋转，即齿轮轴也逆时针旋转，齿轮轴通过第一弧形齿轮顺时针转动带动第一组人工手指顺时针转动，同时齿轮轴通过换向齿轮带动第二弧形齿轮逆时针转动，进而带动第二组人工手指逆时针转动，即完成假手“抓握”的动作；反之，当行星减速器的输出轴逆时针旋转时，第一组人工手指和第二组人工手指可以完成“松开”的动作。

综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。