一种半掌假肢手的制作方法

本发明涉及一种半掌假肢手，属于医疗器械领域。

背景技术：

手部截肢的残疾人中多数是手部部分截肢者。由于部分手掌或手指缺失，手的功能及外观受到很大影响，导致半掌肢残者的生活质量明显降低。为了提高肢残者的生活质量，相关公司和科研机构开发出了各种各样的假肢，包括已被广泛应用的单自由度假肢手以及具有仿人形的多自由度假肢手。这些已有技术中的假肢手大致来说具有以下几方面的不足：(1)现有的假肢手多数针对手部整体截肢的残疾人设计，不适用于手部部分截肢的残疾人；(2)现有的假肢手多采用电池供电，使用电机作为驱动元件，采集肌电信号作为控制信号，系统比较复杂，整体质量较大，使用时不适感较高；(3)因为受制于有限的电池容量，电动假肢手的连续使用时间有限，电池电量耗尽后必须充电或更换电池才能再次使用；(4)电动受制于内部结构的限制，现有的电动假肢手一般不具有仿人外形，不够美观。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种以使用者的手腕运动来控制抓取动作的半掌假肢手。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种半掌假肢手，其特征在于：包括连续体差动盒、接收腔和手指；所述连续体差动盒包括盒体，在所述盒体的底面固定连接有腕带，在盒体的内部设置有连续体差动机构，所述连续体差动机构的输出端为若干穿出所述盒体的第一弹性丝；所述接收腔包括用于容纳手掌的腔本体，所述腔本体的一端与所述盒体转动连接，所述腔本体的另一端与所述手指转动连接；所述手指包括转动连接在所述腔本体上的第一指节和转动连接在所述第一指节的另一端的第二指节，在所述第一指节上设置有联动机构；所述第一弹性丝与所述联动机构连接，当所述第一弹性丝对所述联动机构施加拉力时，所述联动机构驱动所述第一指节和第二指节同时发生弯曲。

所述连续体差动机构包括所述第一弹性丝、第二弹性丝、固定杆、第一末端杆和第二末端杆；所述第一弹性丝位于所述盒体内的一端与所述第一末端杆固定连接；所述固定杆紧固设置在所述盒体内，所述第一弹性丝从所述固定杆上的开孔中滑动穿过；所述第一末端杆与所述第二弹性丝的一端固定连接，所述第二弹性丝的另一端穿过所述固定杆后与所述第二末端杆固定连接。

所述第二末端杆与第三弹性丝的一端固定连接，所述第三弹性丝的另一端与所述固定杆固定连接。

在所述接收腔本体的外侧固定连接有立板，所述第一弹性丝从所述立板上的开孔中滑动穿过。

在所述接收腔本体上设置有供大拇指穿出的孔洞。

所述联动机构包括曲柄、第一齿轮和连杆，所述曲柄的一端固定设置有第二齿轮，所述第二齿轮转动连接在所述腔本体上，所述曲柄的另一端与所述第一弹性丝固定连接；所述第一齿轮与所述第一指节固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；所述连杆的一端与所述腔本体转动连接，另一端与所述第二指节转动连接。

在所述第二指节内设置有手指自锁机构，所述手指自锁机构包括按钮、弹簧、推杆、滑槽、滑块、棘爪、棘轮、扭簧和销钉；所述滑槽固定设置在所述第二指节中且抵住内挡板；所述弹簧的一端与所述滑槽的端部固定连接，另一端与位于所述第二指节的指尖处的按钮固定连接；所述棘轮固定连接在所述第一指节上；所述棘爪转动连接在所述第二指节上；所述扭簧转动连接在所述第二指节上且其一端压在所述第二指节上，另一端压在所述棘爪上使所述棘爪抵在所述棘轮的轮齿上；所述滑块滑动设置在所述滑槽中，所述滑块背离指尖方向的一侧固定连接所述销钉；所述销钉的另一端穿过所述内挡板后抵住所述棘爪；所述推杆的一端与所述按钮固定连接，另一端靠近所述滑块。

在所述滑槽的内壁上设置有导向条，在所述推杆上设置有与所述导向条相配合的第一导向槽，在所述滑块上设置有第二导向槽；所述推杆和滑块的接触面为用于驱动所述滑块产生单向旋转运动的驱动面，在所述滑块靠近所述推杆的一端设置有与所述导向条的端部相配合的卡槽。

所述手指为四个，所述第一弹性丝为四根，所述第一末端杆为两根，每一所述第一末端杆与两根所述第一弹性丝连接；所述第二末端杆为一根，所述第二弹性丝为两根，所述第二末端杆与每一所述第一末端杆均通过一根所述第二弹性丝连接。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明针对手部部分截肢的残疾人设计，穿戴在手部的残端上，具有仿人外形。2、本发明采用穿戴者手腕运动作为假肢手的驱动，不需要电源、电机等元件，使得假肢手的结构复杂程度及重量大大降低，可靠性、性价比得到大幅提升；此外，相比使用肌电信号控制的假肢手，本发明由穿戴者手腕运动来控制假肢手的抓取运动，控制方式更加直观可靠，穿戴者使用时需要适应和训练的时间明显变短。3、本发明采用连续体差动机构分配驱动输出，在有限的运动输入的情况下，使假肢手能够形成各种姿态，适应各种使用情况；同时差动机构保证了各个手指之间的运动具有自适应的运动关系，能抓取不同的物体形状。4、本发明还设计一种手指自锁机构，启动该自锁机构可使手指关节锁定在适合的位置，使假肢手具有更丰富的功能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明连续体差动盒的连接示意图；

图3是本发明连续体差动盒在某一种工作形态下的结构示意图；

图4是本发明接收腔的结构示意图；

图5是本发明手指的结构示意图；

图6是本发明手指自锁机构在锁定状态下的结构示意图；

图7是本发明手指自锁机构在解锁状态下的结构示意图；

图8是本发明推杆和滑块在锁定状态下的位置关系示意图；

图9是本发明推杆和滑块在实施解锁操作时的位置关系状态示意图；

图10是本发明推杆和滑块在解锁状态下的位置关系示意图；

图11是本发明推杆和滑块在实施锁定操作时的位置关系示意图；

图12是本发明推杆和滑块在向锁定状态过渡的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括连续体差动盒10、接收腔20和手指30。

如图1、图2所示，本发明的连续体差动盒10包括盒体101，在盒体101的底面固定连接有腕带102，在盒体101的内部设置有连续体差动机构。连续体差动机构包括若干根第一弹性丝103，第一弹性丝103的一端与第一末端杆104固定连接，另一端穿出盒体101且与手指30连接。在盒体101内设置有固定杆105，第一弹性丝103从固定杆105上的开孔中滑动穿过。第一末端杆104还与第二弹性丝106的一端固定连接，第二弹性丝106的另一端穿过固定杆105后与第二末端杆107固定连接。图3给出的是连续差动盒10的某一种工作形态，由于各第一弹性丝103末端的负载不同，第一弹性丝103弯曲成图示形状。

如图1、图4所示，本发明的接收腔20包括用于容纳手掌的腔本体201，腔本体201的一端与盒体101转动连接，另一端与手指30转动连接。

如图1、图5所示，本发明的手指30包括转动连接在腔本体201上的第一指节301和转动连接在第一指节301的另一端的第二指节302，在第一指节301上设置有联动机构303。第一弹性丝103与联动机构303连接，当第一弹性丝103对联动机构303施加拉力时，联动机构303驱动第一指节301和第二指节302同时发生弯曲。

上述实施例中，如图2所示，第二末端杆107还与第三弹性丝108的一端固定连接，第三弹性丝108的另一端与固定杆105固定连接。

上述实施例中，如图4所示，在腔本体201的外侧固定连接有立板202，第一弹性丝103从立板202上的开孔中滑动穿过。

上述实施例中，在腔本体201上设置有供大拇指穿出的孔洞203。

上述实施例中，联动机构303包括曲柄304、第一齿轮305和连杆306。其中，曲柄304的一端固定设置有第二齿轮307，第二齿轮307转动连接在腔本体201上，曲柄304的另一端与第一弹性丝103固定连接。第一齿轮305与第一指节301固定连接，第一齿轮305与第二齿轮307啮合。连杆306的一端与腔本体201转动连接，另一端与第二指节302转动连接。

上述实施例中，手指30为四根，第一弹性丝103为四根，第一末端杆104为两根，每一第一末端杆104与两根第一弹性丝103连接；第二末端杆107为一根，第二弹性丝106为两根，第二末端杆107与每一第一末端杆104均通过一根第二弹性106丝连接。

上述实施例中，如图6、图7所示，在第二指节302内设置有手指自锁机构。手指自锁机构包括按钮311、弹簧312、推杆313、滑槽314、滑块315、棘爪316、棘轮317、扭簧318和销钉319。滑槽314固定设置在第二指节302内。弹簧312的一端与滑槽314的端部固定连接，另一端与位于第二指节302的指尖处的按钮311固定连接。棘轮317固定连接在第一指节301上，棘爪316转动连接在第二指节302上。扭簧318转动连接在第二指节302上且其一端压在第二指节302上，另一端压在棘爪316上，使棘爪316抵在棘轮317的轮齿上。滑块315滑动设置在滑槽314中，滑块315背离指尖方向的一侧固定连接销钉319，销钉319的另一端穿过第二指节302内的底部通孔后抵住棘爪316。推杆313的一端与按钮311固定连接，另一端靠近滑块315。在滑槽314的内壁上设置有导向条320(如图8所示)，在推杆313上设置有与导向条320相配合的第一导向槽，使推杆313在滑槽314中滑动。在滑块315上设置有第二导向槽321，当滑块315上的第二导向槽321与导向条320配合时，滑块315可在滑槽314中滑动。推杆313和滑块315的接触面为用于驱动滑块315产生单向旋转运动的驱动面，在滑块315靠近推杆313的一端设置有与导向条320的端部相配合的卡槽。

下面结合图8～12来对手指自锁机构的工作原理进行说明(图中滑槽314的圆柱形外壁被隐藏)：

图6和图8显示了在锁定时，手指自锁机构所处的状态，此时推杆314和滑块315均回收在指尖方向，滑块315上的第二导向槽321与导向条320相配合。棘爪316由于扭簧318的作用而压紧在棘轮317上。第一指节301和第二指节302此时可以向内弯曲，不能自由展开。

图9显示了手指自锁机构的解锁方法，当按下按钮311时，推杆313推动滑块315及销钉319沿着导向条320向手掌方向移动，当滑块315超过导向条320时，在驱动面的作用下，滑块315发生转动，使滑块315上的第二导向槽321偏离导向条320。然后导向条320会将滑块315顶住。按钮311和推杆313则在弹簧312的作用下回到原位(如图10所示)。此时，销钉319将棘爪316推离棘轮317，手指30进入解锁状态(如图7所示)。

图11显示了手指自锁机构的锁定方法，在解锁状态下按下按钮311，推杆313将滑块315推离导向条320，滑块315在驱动面的作用下发生转动，直到滑块315上的第二导向槽321与导向条320对齐，然后滑块315及销钉319沿着导向条320向指尖方向滑动回收(如图12所示)。扭簧318将棘爪316压在棘轮317的齿上，手指30进入自锁状态(如图6所示)。

本发明的工作原理如下：使用者穿戴上本发明的假肢手之后，腕带102固定在使用者的前臂上。使用者弯曲手腕，使得手背上的第一弹性丝103向使用者的手臂方向拉动。第一弹性丝103拉动曲柄304，曲柄304上的第二齿轮307带动第一齿轮305及第一指节301转动，同时连杆306带动第二指节302转动，使得手指30的两个关节同时弯曲。各第一弹性丝103同时带动各手指30弯曲，从而和使用者的拇指一起抓紧物体。当物体外部轮廓不规则时，连续体差动盒10内的弹性丝发生弹性变形，弯曲成特定形状，使得各第一弹性丝103产生长度不一的驱动量，从而使得各手指30弯曲成不同形状，进而自动地适应被抓取物体的轮廓。当手指30处于解锁状态时，手指30可以自由地弯曲，实现各种各样的抓取动作；当手指30处于自锁状态时，手指30得可以保持当前弯曲角度，使用者不需要弯曲手腕，就可以使用弯曲的手指30实现打字、拎包等动作。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。