[发明专利]一种外骨骼机械手及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体活动辅助装置，尤其涉及一种外骨骼机械手及其使用方法。

背景技术

老年人、残疾人及患有运动功能障碍的人群，其肢体不能像正常人群那样执行动作或者肢体软弱无力，无法完成其相应运动功能。针对这些问题，现有的解决方法主要有肌电假手、机械义指两种技术：肌电假手是利用人体的肌电信号进行控制的电动上肢假肢，假肢由截肢者的大脑神经支配残肢肌肉运动产生肌电信号，通过将肌电信号放大后用来控制微型电机，带动传动机构，来驱动假手按人的意志运动；机械义指没有使用任何微电脑操纵，完全使用机械原理，使用者只需要用很小的一部分残指就可以灵活的完成伸缩动作。

上述两种技术尽管都得到了不错的应用，但是也存在着相当的缺点和不足：一、两种技术的产品都是通过在失去人体自身手部结构后，由外部机电结构取代人体自身手部的功能，对于手部尚能作微小活动的残疾人，应用上述两种技术必须接受截肢的痛苦；二、上述两种技术很大程度上依赖了电子零件对人体动作的判断和反映，在可靠度上不如纯机械结构运动结构的可靠性高；三、设计和制造精度和工艺复杂，成本造价高，普通大众使用不经济。

机械外骨骼作为一种全新的技术，其是指虾、蟹、昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质骨骼，它不仅能防止体内水分蒸发和保护内部构造，还能与内壁所附着的肌肉共同完成各种运动，跟脊椎动物体内的骨骼有相似的作用，因此被叫做外骨骼。而像节肢动物一样的外骨骼可以依附并用于辅助完成运动功能的机械，根据是否含有动力源将机械外骨骼分为两类；一类不含动力源，由使用者控制自身的动作，机械外骨骼只需要将每一个动作的姿态加以锁定以便执行运动功能，属于助动式；另一类含动力源，使用者的肢体完全受外骨骼控制，属于主动式。

外骨骼技术与现有的肌电假手、机械义指两种技术相比的最大优势在于：一、使用者不需要截肢，可以在保全人原有机体的基础上，通过外部辅助装置的帮助，完成特定的动作；二、避免截至对使用者心灵上有很大的慰藉作用；三、不仅残疾人可用，老年人等手部软弱无力的人群也可使用；四、在保留了人体自身机构的基础上，通过合理的使用康复辅具，让残疾人达到逐步恢复的目的；五、性价比较高，整个装置采用纯机械结构，没有复杂电子机构，降低了制造成本，有利大规模推广实用。但目前已经存在的外骨骼机械手结构还是较为复杂，造价成本比较高，还不能大规模的推广应用。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种体积小、结构简单、造价成本低、操作性能更好的外骨骼机械手，同时还提供了上述外骨骼机械手的使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

它包括非拇指传递机构和拇指传递机构，所述的非拇指传递机构包括中端指节，中端指节上端铰接有远端指节，下端铰接有近端指节，中端指节的背面铰接有中端连杆，近端指节的背面铰接有近端连杆和近端弯杆，中端连杆和近端连杆共同通过中端弯杆与上圆杆相连，近端弯杆与下圆杆相连，上圆杆和下圆杆上设有第一销轴，使得两圆杆可以在弯杆导轨的滑槽中滑动，上圆杆和下圆杆外部设有锁紧机构，所述的锁紧机构包括右锁紧件和左锁紧件，左右锁紧件之间设有弹簧，锁紧件丝杠将左右锁紧件锁紧，其中，右锁紧件与锁紧件丝杠为螺纹配合；左锁紧件与锁紧件丝杠为间隙配合，锁紧件丝杠一端设有锁紧件把手；所述拇指传递机构包括与所述弯杆导轨相连的大拇指侧板，大拇指侧板上设有大拇指和大拇指锁紧件，所述的大拇指锁紧件为凸轮机构。

它包括非拇指传递机构和拇指传递机构，所述的非拇指传递机构包括中端指节，中端指节上端铰接有远端指节，下端铰接有近端指节，中端指节的背面铰接有中端连杆，近端指节的背面铰接有近端连杆和近端弯杆，中端连杆和近端连杆共同通过中端弯杆与上活塞杆相连，近端弯杆与下活塞杆相连，上活塞杆和下活塞杆上设有第一销轴，使得两活塞杆可以在弯杆导轨的滑槽中滑动，上活塞杆和下活塞杆通过调节阀来控制活塞杆的运动。

它包括非拇指传递机构和拇指传递机构，所述的非拇指传递机构包括中端指节，中端指节上端铰接有远端指节，下端铰接有近端指节，中端指节的背面铰接有中端连杆，近端指节的背面铰接有近端连杆和近端弯杆，中端连杆和近端连杆共同通过中端弯杆与上传动螺杆相连，近端弯杆与下传动螺杆相连，上传动螺杆和下传动螺杆上设有第一销轴，使得两螺杆可以在弯杆导轨的滑槽中运动，上传动螺杆和下传动螺杆通过电机来控制传动螺杆的运动。

上述的技术方案中，近端指节下端还设有指掌连杆，指掌连杆下端与弯杆导轨铰接，上端通过第二轴销与近端指节下端连接，并带动近端指节沿指掌连杆导轨转动。