专利名称：用于康复的仿人型假手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种医疗康复技术领域的装置，具体是一种用于康复的仿人型假手。
背景技术：
近年来，由于交通事故、工伤和疾病等原因，我国残疾人的数量显著增加，根据中 国残疾人联合会的资料统计，全国现有残疾人总数约6000万人，其中肢体残疾近877万人。 对于肢体残疾者来说，失去了部分肢体不仅会引起生活、工作上的不便，而且会遭受一定程 度上的心理打击，安装假肢可以让他们弥补部分功能上的缺陷，在心理上得到部分补偿。近 年来，各种假手应运而生。假手在尺寸和重量上限制很严格，重量要求在600g以下，尺寸与人手相同，因大 部分上肢截肢者不愿意引起别人对其肢体残疾的注意，因此假手要在形状上与人手相仿。 同时结构上不能过于复杂，结构复杂将导致假手重量的增大，使用可靠性降低。如何兼顾假 手自由度和保证假手使用方便，是当今限制假手发展的瓶颈。假手不仅在外观上与真手相 似，功能上能够完成真手能够完成的基本动作，以至于自然形态，抓握方式上都尽可能与人 手一致；同时要求结构简单，动作可靠，价格低廉，重量轻。目前最常见的假手为单自由度3手指假手，把整个手简化为3个手指，且不含关 节，仅能实现手的抓、握动作，虽然简单可靠，具有一定的实用性，但是跟真手在形状和功能 上差异较大。经过对现有技术的检索发现，美国专利号为5，080，682，名称为 "ARTIFICIALROBOTIC HAND”的专利，采用五个电机单独驱动五个假手手指的结构，手指分 为不同指节连接起来，通过电机输出端上安装圆柱齿轮驱动齿条，带动拉线，可以实现5个 手指的弯曲和拉伸的动作，可以完成较为复杂的动作。但是该现有技术由于采用了 5个电 机，并且采用齿条进行驱动，结构较为复杂，造成假手体积和重量较大，需要的控制系统极 其复杂，离实际应用还有一段较大距离。
实用新型内容本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于康复的仿人型假手，在 不增加假手体积和重量的前提下，可以使假手在形状上更像真手，且能够提高假手的灵活 性，在功能上得到了扩展和加强。同时，所述的假手独特的关节设计保证了不同指节之间有 足够稳定的摩擦力，长时间使用摩擦力基本保持不变，可以长时间可靠使用，且结构简单、 重量轻，适合肢残病人长时间佩戴。本实用新型通过以下技术方案实现，本实用新型包括拇指、食指、中指、无名指、 小指、手掌座、微型直流电机、圆柱齿轮、扇形齿轮、底座接盘以及压板，其中拇指通过压板 固定在手掌座上，食指、中指、无名指和小指与手掌座转动连接，微型直流电机通过压板固 定在手掌座上，圆柱齿轮位于微型直流电机的输出轴顶端，底座接盘与手掌座固定连接。[0008]所述的拇指、食指、中指、无名指和小指均包括近指节、中指节、远指节、第一关节和第二关节，其中近指节与手掌座转动连接，第一关节的两端分别连接近指节和中指节， 第二关节的两端分别连接中指节和远指节，所述的近指节和中指节之间以及中指节和远指 节之间均设有自锁螺钉。所述的食指的近指节上设有扇形齿轮。所述的拇指的近指节与手掌座转动连接，转动角为90度，实现拇指的内收、外展 功能；所述的手掌座上设有两个指架轴和指架，食指、中指、无名指和小指分别与指架固 定连接，指架的两端分别与指架轴连接，指架轴固定设置于手掌座内。所述的圆柱齿轮与扇形齿轮进行啮合传动，通过肌电控制系统可以根据肢残病人 大脑的主观意念控制微型直流电机的正反转，微型直流电机驱动圆柱齿轮和扇形齿轮啮合 传动带动假手指架进行旋转运动，从而实现假手的开、闭动作。所述的底座接盘包括接盘、上盖和下盖，其中上盖通过螺纹连接与假手手掌座 固定，接盘上设有一个环形凹槽和0型圈，上盖放置于底座接盘上，通过紧固螺钉与下盖相 连，0型圈位于上盖和下盖之间的接盘上的环形凹槽中，0型圈的作用是保证在紧固螺钉作 用下，接盘和上盖之间有一定的摩擦力，假手在使用过程中，借助外力作用，如在健全手的 帮助下，可以转动假手，实现人手腕部可以转动的功能。本实用新型充分考虑了假手在形状和功能上的需求，同时在保证假手结构简单、 可靠性好的前提下，每个手指均含有2个关节，不同指节相互之间可以保持在不同位置；拇 指跟部可以旋转90度，实现人手所特有的内收外展的功能；假手底座和底座接盘之间可以 实现相互转动。通过一个微型电机(含减速箱)，通过齿轮传动带动除拇指外4指的运动， 实现假手基本的抓、握动作，同时在外力作用下可以调整各指节的相对位置，拇指可以从垂 直于手掌平面转动到平行于手掌平面，在形状上更像真手，在功能上实现了人手所特有的 拇指内收外展的功能。而且，只使用一个电机，获得了多个自由度假手的大部分功能。结构 上简单可靠、使用方便、可靠性强。
图1为本实用新型总体结构图。图2为齿轮传动图。图3为拇指结构示意图。图4为其余四指结构示意图。图5为关节结构示意图。图6为关节被动弯曲效果图。图7为指架整体结构图。图8为底座接盘组成结构图；其中(a)接盘、(b)上盖、(C)下盖。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限 于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括拇指1、食指2、中指3、无名指4、小指5，手掌座6，微 型直流电机7、扇形齿轮8、圆柱齿轮9，底座接盘10以及第一压板11a、第二压板lib、第三 压板Ilc和第四压板Ild以及指架12。如图2所示，该假手每个手指均含有两个关节，分别 为远关节和中关节，均可被动弯曲。每个手指均可分为近指节、中指3节和远指节，食指2、 中指3、无名指4和小指5的近指节组成指架12，扇形齿轮8位于食指2的近指节上。电机 和拇指1近指节均由第一压板11a、第二压板lib、第三压板Ilc和第四压板Ild固定在手 掌座上。从图1中可见，拇指1近指节通过压板IlcUld与拇指1底部安装轴16a、16b固定 在手掌座6上，可以绕拇指1第一底部安装轴16a、第二底部安装轴16b转动90度，实现内 收、外展功能；其余4指底部均与指架12连接在一起，该指架两端设有第一指架轴13a、第 一指架轴13b，手掌座6两侧设有定位孔，指架轴通过将指架轴插入手掌座上的定位孔中， 安装在手掌座上；保证扇形齿轮跟指架及与指架连为一体的拇指1近指节的紧密结合。从 图2中可以看出，扇形齿轮上有第一螺钉孔17a、第二螺钉孔17b，用于将扇形齿轮和食指2 近指节固定，还有一个孔18是用来跟靠近电机输出端的指架轴13a进行紧密配合，如图1 所示。从图1中还可以看出，微型直流电机含变速箱通过第一压板11a、第二压板lib固 定在手掌座上，圆柱齿轮9位于电机输出轴顶端，如图2所示，圆柱齿轮和扇形齿轮构成了 一个齿轮传动系统，通过肌电控制系统可以将肢残病人的主观意愿传递给电机控制系统， 控制微型直流电机6的正反转，进而通过圆柱齿轮和扇形齿轮的啮合传动带动假手指架进 行旋转运动，从而实现假手的开、闭动作。如图3所示为拇指1的结构示意图，拇指1的远指节上的关节片15b插入到中指3 节的关节槽14b里面，结合图3可以看出，在关节片和关节槽的中央位置均开有通孔，可通 过锁紧螺母提供压紧力，保证关节片和关节槽结合面的摩擦力。手指关节在结构上除了关 节片和关节槽以外，还有一个非常重要的结构，就是关节腔。如图4所示为远指节、中指3 节的结构图。可以看出远指节在结构上包括关节片15c、关节腔18a，中指3节在结构上包 括关节片15d、关节槽14c以及关节腔18b。关节片在形状上就像是一个圆球被两个互相平 行的平面相交后得到的中间结构，而关节槽就像是一个同样大小的圆球被两个互相平行的 平面相交后得到的两边的结构。关节片和关节槽在结构上是互补的，当将关节片插入到关 节槽后，并通过自锁螺钉将关节片和关节槽压紧后，不考虑倒角以及螺孔等结构，关节片和 关节槽结合后的形状是一个圆球，这个圆球与两个指节的关节腔分别紧密接触。这种结构 可以保证不同指节之间的结合紧密，且跟真人手指关节的结构非常类似，仿人性很好。借助外力作用可以调整关节中不同指节的相对位置，如图6给出了两种不同情 况，如图6a为关节被动弯曲的情况，图6b则为关节完全伸直的情况。不同指节之间依靠关 节片和关节槽接合面的摩擦力，以及关节片、关节槽与关节腔之间的摩擦力，在撤出外力的 作用下，使得不同指节之间的相对位置保持不变。除拇指1外，其余4指的关节和拇指1的关节在结构上一样的。如图4所示，在结 构上，分为近指节、中指3节和远指节，远指节就是平常说的手指头。连接近指节和中指3节的结构为中关节，连接中指3节和远指节的是远关节。如图7给出了指架与食指2、中指3、无名指4、小指5的近指节的整体结构图，指架与食指2、中指3、无名指4、小指5的近指节在结构上连为一体，组成指架，可以在加工时作 为一个整体加工。指架两端设有第一指架轴13a、第一指架轴13b，其中指3架轴13a插入 扇形齿轮的孔18来保证扇形齿轮和指架一起转动。所述的仿人型假手还包括底座接盘，参见图8，底座接盘包括接盘a、上盖b和下 盖c，上盖通过螺纹连接与假手手掌座底部固定在一起，接盘上有一个环形凹槽，其上放置 0型圈。0型圈保证了上盖和接盘之间存在足够的摩擦力，而上盖和下盖之间通过紧固螺钉 连接。接盘和臂筒接受腔连接，臂筒相当于人的手臂。可以看出，底座接盘实现了手腕旋转 的功能。
权利要求一种用于康复的仿人型假手，包括拇指、食指、中指、无名指、小指、手掌座、微型直流电机、圆柱齿轮、扇形齿轮、底座接盘以及压板，其特征在于拇指通过压板固定在手掌座上，食指、中指、无名指和小指四指的近指节组成指架，与手掌座转动连接，微型直流电机通过压板固定在手掌座上，圆柱齿轮位于微型直流电机的输出轴顶端，底座接盘与手掌座固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的拇指、食指、中指、 无名指和小指均包括近指节、中指节、远指节、第一关节和第二关节，其中食指、中指、无名 指和小指的近指节组成指架，与手掌座转动连接，第一关节的两端分别连接近指节和中指 节，第二关节的两端分别连接中指节和远指节。
3.根据权利要求2所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的近指节和中指节 之间以及中指节和远指节之间均设有自锁螺钉。
4.根据权利要求2所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的食指的近指节上 设有扇形齿轮。
5.根据权利要求4所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的圆柱齿轮与扇形 齿轮进行啮合传动，微型直流电机驱动圆柱齿轮和扇形齿轮啮合传动带动假手指架进行旋 转运动实现假手的开、闭动作。
6.根据权利要求1所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的拇指的近指节与 手掌座转动连接，转动角为90度。
7.根据权利要求1所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的手掌座上设有两 个指架轴和指架，食指、中指、无名指和小指近指节在结构上为一体，组成指架，指架的两端 分别与指架轴连接，指架轴固定设置于手掌座内。
8.根据权利要求1所述的用于康复的仿人型假手，其特征是，所述的底座接盘包括接 盘、上盖和下盖，其中上盖通过螺纹连接与假手手掌座固定，接盘上设有一个环形凹槽和 O型圈，上盖放置于底座接盘上，通过紧固螺钉与下盖相连，O型圈位于上盖和下盖之间的 接盘上的环形凹槽中。
专利摘要一种医疗康复技术领域的用于康复的仿人型假手，包括拇指、食指、中指、无名指、小指、手掌座、微型直流电机、圆柱齿轮、扇形齿轮、底座接盘以及压板，其中拇指通过压板固定在手掌座上，食指、中指、无名指和小指与手掌座转动连接，微型直流电机通过压板固定在手掌座上，圆柱齿轮位于微型直流电机的输出轴顶端，底座接盘与手掌座固定连接。
文档编号A61F2/54GK201572217SQ20092021477
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者何丹农, 张灏, 汪保国, 王丹, 眭艳辉, 胡天培, 金彩虹 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司