[发明专利]一种欠驱动假肢手

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种欠驱动假肢手。 

背景技术

理想的假肢手应该不仅仅具有装饰功能，而且能够在感觉和运动功能上替代人手，但是现在国内外实验室研究的假肢手还不能到达这种理想的要求。作为残疾人假肢使用的假肢手，如加拿大的TBM手，英国的I-limb手等，其结构简单，体积重量与人手相近，具有装饰功能。目前已投入使用的商用假肢手多数只有1～3个自由度。国内哈尔滨工业大学和德国宇航中心最新研制了集成度和拟人化程度高的五指仿人手，该手具有很强的操作能力，但质量有1.5kg，不适用于假肢场合。为了实时有效地控制机器人多指手，机器人多指手自由度不宜过多，最近有研究称假肢手的最佳驱动数为3个。为了减少驱动数，一些假肢手尝试用一个电机同时驱动拇指的弯曲和侧摆，例如MANUS手，但是传动机构过于复杂。 

传统驱动方式控制电路复杂、体积大，影响控制的可靠性，软件设计工作量也大。Shigeo Hirose于1978年首先提出了绳索式欠驱动机构，奠定了欠驱动研究的基础，欠驱动机构的基本原理是系统的驱动数少于自由度数，给控制系统带来了方便。 

发明内容

基于现有技术的改进需求，本发明提供一种假肢手，采用三个动力源控制假肢手的多个自由度，完成对各种物体的包络自适应抓取，解决传统假手结构复杂、体积大、重量重的问题。 

一种假肢手，包括手掌、食指、中指、无名指、小指、拇指；食指、中指、无名指和小指结构相同，统一采用手指表示，手指由手指本体和手指内 传动机构构成，拇指由拇指本体和拇指内传动机构构成，手掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构，其特征在于， 

手指本体由近及远依次包括手指掌指关节、手指近指节、手指近端指间关节、手指中指节、手指远端指间关节和手指远指节； 

手指掌指关节包括第二滑轮、第一扭簧、掌指关节旋转轴和第一扭簧限位杆，第二滑轮和第一扭簧套放于掌指关节旋转轴上，第一扭簧限位杆用于对第一扭簧限位； 

手指近指节包括第三滑轮、手指近指节旋转轴、手指近指节左支撑板和手指近指节右支撑板，第三滑轮套放于手指近指节旋转轴上，手指近指节旋转轴两端分别连接手指近指节左支撑板远端和手指近指节右支撑板远端，另有手指掌指关节的掌指关节旋转轴两端分别连接手指近指节的手指近指节左支撑板近端和手指近指节右支撑板近端； 

手指近端指间关节包括第四滑轮、第二扭簧和手指近端指间关节旋转轴，第四滑轮和第二扭簧套放于手指近端指间关节旋转轴上； 

手指中指节包括第五滑轮、手指中指节旋转轴、手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板，第五滑轮套放于手指中指节旋转轴上，手指中指节旋转轴两端分别连接手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板之间，手指中指节左支撑板和手指中指节右支撑板近端插入手指近指节左支撑板远端和手指近指节右支撑板远端之间、套在手指近端指间关节旋转轴上； 

手指远端指间关节包括第六滑轮、第三扭簧和手指远端指间关节旋转轴，第六滑轮和第三扭簧套放于手指远端指间关节旋转轴上，手指远端指间关节旋转轴分别连接手指中指节左支撑板远端和手指中指节右支撑板远端； 

手指远指节为一体成型的块状结构，套放在手指远端指间关节旋转轴； 

上述手指掌指关节、手指近端指间关节和手指远端指间关节处的滑轮位置远近对应、扭簧位置远近对应； 

手指内传动机构包括张紧绳、放松绳、第一滑轮、驱动绳、指前节轴、 指前节左支撑板和指前节右支撑板；第一滑轮套放于指前节轴上，指前节轴两端分别连接指前节左支撑板和指前节右支撑板近端，掌指关节的掌指关节旋转轴两端分别连接指前节左支撑板远端和指前节右支撑板远端，指前节左支撑板近端和指前节右支撑板近端还连接手掌；第一滑轮表面开有三个线槽，分别放置张紧绳、放松绳和驱动绳，张紧绳和放松绳对称地依次交替缠绕于第一～六滑轮，最后固定于手指远指节上；驱动绳用于驱动第一滑轮旋转，进而驱使张紧绳张紧和放松绳伸展，使得近指节、中指节和远指节分别绕第一近指节旋转轴、第一中指节旋转轴和远指节旋转轴弯曲，完成抓取动作；驱动绳还用于驱动第一滑轮反向旋转，进而驱使张紧绳伸展和放松绳张紧，完成复位动作； 

指间驱动机构包括两个结构相同的指间传动模块，其中一个连接食指和中指的驱动绳，用于食指和中指的驱动，另一个连接无名指和小指的驱动绳，用于无名指和小指的驱动； 

拇指本体由近及远依次包括拇指近指节、拇指中指节和拇指远指节；