技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗器械领域，具体是一种腱传动假手。
背景技术
[0002] 各类
自然灾害以及事故造成截肢者的数量不断攀升，而就目前面临的各种生活压
力，很多截肢者都希望选择佩戴假肢，来完成相应的一些动作，提高自身的就业能力。
[0003] 2011年加拿大新不伦瑞克大学的Yves Losier等人对UNB Hand的研究文献中将低成本、多
自由度(不少于2个自由度)、易控制、模
块化设计作为假手商业化的设计目标，其中参与单位还有美国在该领域处国际领先的芝加哥康复研究院。由此可见，目前关于假手的研究方向都逐步向商业化发展，并且期望能完成日常生活中的常用动作的同时，具有
质量轻、成本低、实用性强的特点。
[0004] 哈尔滨工业大学与德国宇航中心研制的HIT/DLR II的中指节与远指节采用
钢丝交叉耦合结构实现两指节联动，该结构在整个传动过程中都能保证精确的
传动比，体积比较小，对
传感器布局提供了空间，并与四
连杆机构作了对比，虽然四连杆结构简单，杆件强度高，但存在有急回特性，使整个传动过程灵活度不高，控制不准确，杆件连接部位
摩擦力大。HIT/DLR II属于灵巧手，结构较复杂，实用性不强。
[0005]
专利CN10496750B公开了一种被动驱动型两自由度残疾人用假
手指，利用残存的基指节驱动安装在手掌上的假手指，实现假手指伸展和侧摆两个自由度的运动。但是该技术能实现的动作较少，不能实现力量抓握等常用的日常动作，实用性不强。
[0006] 由于
现有技术中存在着上述问题，因此，研究和开发一种质量轻便、成本低廉、实用性强的假手是十分必要的，也是本发明得以完成的动力来源。
发明内容
[0007] 为了解决现有技术中存在的问题，本
发明人进行了深入研究和探索，在付出大量创造性劳动后，完成了本发明。
[0008] 本发明提供一种腱传动假手，包括驱动部分、手指传动部分、拇指传动部分和手掌腔体，所述驱动部分安装在所述手掌腔体内；
[0009] 所述驱动部分包括装有
驱动轴的减速
电机、传动机构和总驱动轴，所述减速电机的驱动轴与所述传动机构一端连接，所述传动机构另一端连接在所述总驱动轴上；
[0010] 所述手指传动部分包括第一手指传动机构、第二手指传动机构、第一手指指节、第二手指指节、第二手指关节轴和手指
基座，所述第一手指传动机构包括第一手指传动轮、第二手指传动轮和第一手指传动腱，所述第二手指传动机构包括第三手指传动轮、第四手指传动轮和第二手指传动腱；
[0011] 所述第一手指传动轮固设在所述驱动部分的总驱动轴上，所述第一手指传动轮通过所述第一手指传动腱向所述第二手指传动轮传动；
[0012] 所述手指基座安装在所述手掌腔体中，所述手指基座固设有安装轴，围绕所述安装轴与其同轴设有一手指基座
转轴，所述手指基座转轴围绕所述安装轴转动，所述第二手指传动轮固设于所述手指基座转轴上，所述第三手指传动轮固设于所述手指基座的安装轴上；
[0013] 所述第二手指传动腱为交叉腱绳，所述第三手指传动轮通过所述第二手指传动腱向第四手指传动轮传动，所述第四手指传动轮固设于所述第二手指关节轴上，所述第二手指关节轴安装在所述第二手指指节中，且所述第二手指关节轴与所述第一手指指节通过
铰链连接；
[0014] 所述拇指传动部分包括第一拇指传动机构、第二拇指传动机构、第一拇指指节、第二拇指指节和拇指基座，所述第一拇指传动机构包括第一拇指传动轮、第二拇指传动轮、第三拇指传动轮、第四拇指传动轮和第一拇指传动腱，所述第二拇指传动机构包括第五拇指传动轮、第六拇指传动轮和第二拇指传动腱；
[0015] 所述第一拇指传动轮固设在所述驱动部分的总驱动轴上，所述第一拇指传动腱为单线传动腱，所述第一拇指传动轮、所述第二拇指传动轮、所述第三拇指传动轮和所述第四拇指传动轮依照次序通过所述第一拇指传动腱进行传动，所述拇指基座上设有用于拇指内收外展的转轴，所述第三拇指传动轮和所述第四拇指传动轮之间的所述第一拇指传动腱与所述拇指基座上的转轴同轴线设置；
[0016] 所述拇指基座安装在所述手掌腔体上，所述拇指基座上固设有安装轴，围绕所述安装轴与其同轴设有第一拇指基座转轴，所述第一拇指基座转轴围绕所述拇指基座的安装轴转动，所述第四拇指传动轮固设于所述第一拇指基座转轴上，所述第五拇指传动轮固设于所述拇指基座的安装轴上；
[0017] 所述第二拇指传动腱为交叉腱绳，所述第五拇指传动轮通过所述第二拇指传动腱向第六拇指传动轮传动，所述第六拇指传动轮固设于所述第二拇指关节轴上，所述第二拇指关节轴安装在所述第二拇指指节中，且所述第二拇指关节轴与所述第一拇指指节通过铰链连接；
[0018] 所述手掌腔体用于安装所述驱动部分、所述手指传动部分和所述拇指传动部分。
[0019] 进一步地，所述驱动部分的减速电机横向设置，所述驱动部分的传动机构包括蜗轮、
蜗杆、第一锥
齿轮和第二
锥齿轮，所述减速电机的驱动轴与所述蜗杆相连，所述蜗杆与所述蜗轮相
啮合，所述蜗轮通过一转动轴向第一
锥齿轮传动，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，所述第二锥齿轮连接在所述总驱动轴上。
[0020] 进一步地，所述驱动部分的减速电机竖向设置，所述驱动部分的传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述减速电机的驱动轴与所述蜗杆相连，所述蜗杆与所述蜗轮相啮合，所述蜗轮连接在所述总驱动轴上。
[0021] 进一步地，所述减速电机为将电机与减速器集成安装的结构。
[0022] 进一步地，所述手指传动部分包括食指传动部分和中指传动部分，且所述食指传动部分和所述中指传动部分的结构相同。
[0023] 进一步地，在所述拇指传动部分，所述第三拇指传动轮设置在所述第四拇指传动轮的上方，所述拇指基座上还设有第二拇指基座转轴，所述第二拇指基座转轴上固设所述第四拇指传动轮和一与所述第四拇指传动轮同轴转动的齿轮，所述第一拇指基座转轴上设有与所述齿轮啮合的同步齿轮，所述齿轮与所述同步齿轮用于改变传动方向。
[0024] 应该理解的是，所述第三拇指传动轮设置在所述第四拇指传动轮的上方时，由于运动的传动方向改变，所述第四拇指传动轮固设在所述第二拇指基座转轴上，不再固设在所述第一拇指基座转轴上，为了调整运动的传动方向，在所述第二拇指基座转轴上还设有一与所述第四拇指传动轮同轴转动的齿轮，所述第一拇指基座转轴上设有与所述齿轮啮合的同步齿轮，所述齿轮与所述同步齿轮用于改变传动方向。
[0025] 进一步地，所述拇指传动部分中，在所述拇指基座转轴与所述拇指基座之间设有一
扭簧。
[0026] 进一步地，所述拇指传动部分的拇指基座与所述手掌腔体之间设有摩擦
橡胶片。
[0027] 进一步地，所述手指传动部分还包括第三手指传动机构、第三手指指节和第三手指关节轴，所述第三手指传动机构包括第五手指传动轮、第六手指传动轮和第三手指传动腱；
[0028] 所述第五手指传动轮固设于所述第二手指关节轴上，与所述第四手指传动轮同轴转动，所述第三手指传动腱为交叉腱绳，所述第五手指传动轮通过所述第三手指传动腱向第六手指传动轮传动，所述第六手指传动轮固设于所述第三手指关节轴上，所述第三手指关节轴安装在所述第三手指指节中，且所述第三手指关节轴与所述第二手指指节通过铰链连接。
[0029] 进一步地，所述第一手指传动腱为传动皮带或者
钢丝绳，优选为传动皮带。
[0030] 优选地，所述交叉腱绳为钢丝绳。
[0031] 优选地，所述单线传动腱为钢丝绳。
[0032] 进一步地，所述电机用于为所述手指传动部分和拇指传动部分提供动力来源，其可以为直流无刷
伺服电机、直流有刷伺服电机或永磁直流电机中的任意一种，优选为直流无刷伺服电机。
[0033] 进一步地，所述减速器为谐波减速器、行星减速器或蜗杆减速器中的任意一种，优选为谐波减速器。
[0034] 本发明的有益效果如下：
[0035] 1、质量轻便。本发明只有三根手指，且三根手指都共用一个电机完成屈伸运动，相较使用多个电机的假手，重量有所减轻，且本发明的拇指通过被动驱动实现外展内收运动，而不需通过额外设置电机带动拇指进行外展内收运动，因而也省去了一个电机的重量。
[0036] 2、成本低廉。本发明主要通过腱传动机构来实现各手指的运动，腱传动零件的加工成本较为低廉，而且，由于本发明仅使用了一个电机，也节约了一定的成本。
[0037] 3、实用性强。本发明的假手能实现常用的日常动作，功能性强，如拇指能被动外展内收，能做侧捏、力量抓握等动作。同时，由于本发明中的电机等驱动部件均设置于掌心内，不会对腕部动作造成影响。另外，成本的降低也使得更多消费者可以承担假手的价格。
附图说明
[0038] 图1是
实施例一腱传动假手的平面示意图。
[0039] 图2是实施例一的手指传动部分的传动机构示意图。
[0040] 图3是图2中手指基座的放大示意图。
[0041] 图4是实施例一的拇指传动部分的传动机构示意图。
[0042] 图5是图3中拇指基座的放大示意图。
[0043] 图6是图5的俯视图。
[0044] 图7是实施例二的手指传动部分的传动机构示意图。
具体实施方式
[0045] 下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，应当理解的是，这些具体实施方式仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定。
[0046] 实施例一
[0047] 参阅图1，本实施例提供一种腱传动假手，包括驱动部分100、手指传动部分200、拇指传动部分300和手掌腔体400，驱动部分100安装在该手掌腔体400内。
[0048] 该驱动部分100包括装有驱动轴的减速电机101、传动机构和总驱动轴107，该传动机构一端连接减速电机101的驱动轴，另一端连接总驱动轴107。
[0049] 该减速电机101在手掌腔体400中横向设置，且该减速电机101是将电机与减速器集成安装的改进式电机，目的是为了是腱传动假手的整体结构更加紧凑。在该减速电机101中，电机为直流无刷伺服电机，减速器为谐波减速器。
[0050] 该传动机构包括蜗轮102、蜗杆103、第一锥齿轮105和第二锥齿轮106，该蜗杆103与减速电机101的驱动轴相连，且该蜗杆103与该蜗轮102相啮合，该蜗轮102通过一转动轴104向该第一锥齿轮105传动，该第一锥齿轮105与该第二锥齿轮106相啮合，该第二锥齿轮连接在总驱动轴107上。
[0051] 该手指传动部分200包括食指传动部分和中指传动部分，且食指传动部分和中指传动部分的结构相同。为了方便叙述，在本实施例中仅以中指传动部分为例说明该手指传动部分200的结构，且相关附图中也仅对中指传动部分进行相应标注，但这不应造成对食指传动部分的理解障碍。
[0052] 参阅图1至图3，该手指传动部分200包括第一手指传动机构、第二手指传动机构、第一手指指节207、第二手指指节208、第二手指关节轴和手指基座210，该第一手指传动机构包括第一手指传动轮201、第二手指传动轮203和第一手指传动腱202，该第二手指传动机构包括第三手指传动轮204、第四手指传动轮206和第二手指传动腱205。
[0053] 该第一手指传动轮201固设在驱动部分100的总驱动轴107上，该第一手指传动腱202为传动皮带，该第一手指传动轮201通过该传动皮带向该第二手指传动轮203传动；
[0054] 该手指基座210安装在所述手掌腔体400中，且与该第一手指关节207相连，该手指基座210上固设有安装轴2101，围绕该安装轴2101与其同轴设有一手指基座转轴209，该手指基座转轴209围绕该安装轴2101转动，该第二手指传动轮203固设于该手指基座转轴209上，该第三手指传动轮204固设于该手指基座210的安装轴2101上；
[0055] 该第二手指传动腱205为交叉腱绳，该交叉腱绳为钢丝绳，该第三手指传动轮204通过该第二手指传动腱205向该第四手指传动轮206传动，该第四手指传动轮206固设于该第二手指关节轴(图未示)上，该第二手指关节轴安装在该第二手指指节208中，且该第二手指关节轴与该第一手指指节207通过铰链连接；
[0056] 参阅图1、图4至图6，该拇指传动部分300包括第一拇指传动机构、第二拇指传动机构、第一拇指指节312、第二拇指指节313和拇指基座315，该第一拇指传动机构包括第一拇指传动轮301、第二拇指传动轮302、第三拇指传动轮303、第四拇指传动轮305和第一拇指传动腱304，该第二拇指传动机构包括第五拇指传动轮309、第六拇指传动轮311和第二拇指传动腱310；
[0057] 该第一拇指传动轮301固设在驱动部分100的总驱动轴107上，该第一拇指传动腱304为单线传动腱，该单线传动腱为钢丝绳，该第一拇指传动轮301、该第二拇指传动轮302、该第三拇指传动轮303和该第四拇指传动轮305依照次序通过该第一拇指传动腱304进行传动，且该第三拇指传动轮303设置在该第四拇指传动轮305的上方；
[0058] 该拇指基座315上设有用于拇指内收外展的转轴(图未示)，且设有用于使转轴通过的中
心轴孔3151，该第三拇指传动轮303和该第四拇指传动轮305之间的该第一拇指传动腱304与该拇指基座312上的转轴同轴线设置，即该第一拇指传动腱304与该中心轴孔3151的轴线共线，用于保证在拇指进行内收外展运动时，该第一拇指传动机构的传动不受影响。
[0059] 该拇指基座315安装在该手掌腔体400上，在该拇指基座315与该手掌腔体400之间设有摩擦橡胶片，且与该第一拇指关节312相连，该拇指基座315上固设有安装轴(图未示)，围绕该安装轴与其同轴设有第一拇指基座转轴(图未示)，该第一拇指基座转轴围绕该拇指基座315的安装轴转动，在该拇指基座315上另设有第二拇指基座转轴314，该第四拇指传动轮305固设于该第二拇指基座转轴315上，该第五拇指传动轮309固设于该拇指基座315的安装轴上。在该拇指基座315与该第一拇指基座转轴之间设有一扭簧308，该扭簧308用于恢复运动状态。
[0060] 应当理解，由于第三拇指传动轮303设置在第四拇指传动轮305的上方，导致传动方向改变，因此，为了调整传动方向，在该第四拇指传动轮305与第五拇指传动轮309之间增设了一对齿轮。具体地，在该第二拇指基座转轴314上设有一与该第四拇指传动轮305同轴转动的齿轮306，在该第一拇指基座转轴上设有与前述齿轮啮合的同步齿轮307。
[0061] 应当理解，在拇指基座中，拇指基座的安装轴与第一拇指基座转轴的转动方式同手指基座的安装轴与手指基座转轴的转动方式相同。
[0062] 该第二拇指传动腱310为交叉腱绳，该交叉腱绳为钢丝绳，该第五拇指传动轮309通过该第二拇指传动腱310向该第六拇指传动轮311传动，该第六拇指传动轮311固设于该第二拇指关节轴上，该第二拇指关节轴安装在该第二拇指指节313中，且该第二拇指关节轴与该第一拇指指节312通过铰链连接；
[0063] 该手掌腔体400用于安装驱动部分100、手指传动部分200和拇指传动部分300，具体地，驱动部分100全部安装在手掌腔体400中，手指传动部分200的手指基座210和拇指传动部分300的拇指基座315分别安装在手掌腔体400中。
[0064] 本实施例，腱传动假手由减速电机101驱动工作，当减速电机101工作时，带动蜗杆103运动，蜗杆103向蜗轮102啮合传动，蜗轮102通过转动轴104向第一锥齿轮105传动，再由第一锥齿轮105向第二锥齿轮106啮合传动，最终由第二锥齿轮106向总驱动轴107传动。
[0065] 由于总驱动轴107的带动，手指传动部分200的第一手指传动轮201首先被带动，第一手指传动轮201再通过第一手指传动腱202，即传动皮带，向第二手指传动轮203传动，由于该第二手指传动轮203固设于该手指基座转轴209上，同时该第三手指传动轮204固设于该手指基座210的安装轴2101上，该手指基座转轴209又可围绕固设于手指基座210的安装轴2101转动。
[0066] 因此，该第二手指传动轮203一方面会带动与手指基座210相连的第一手指指节207进行屈伸运动，另一方面会带动第三手指传动轮204的转动，第三手指传动轮204通过第二手指传动腱205向第四手指传动轮206传动。又由于第四手指传动轮206固设于安装在第二手指指节208中的第二手指关节轴上，且第二手指关节轴与第一手指指节207铰连，因此第四手指传动轮206会带动第二手指指节208的运动。
[0067] 由于总驱动轴107的带动，拇指传动部分300的第一拇指传动轮301首先被带动，并且第二拇指传动轮302、第三拇指传动轮303和第四拇指传动轮305依次通过第一拇指传动腱304，即单线传动腱，进行传动。
[0068] 在拇指基座315中设有第二拇指基座转轴314，第四拇指传动轮305和一与其同轴转动的齿轮306均设置在第二拇指基座转轴314上，因此，第四拇指传动轮305通过第二拇指基座转轴314向齿轮306传动。
[0069] 类似手指基座的结构，在拇指基座315中另设有安装轴和第一拇指基座转轴，在拇指基座315的安装轴上设有第五拇指传动轮309，在第一拇指基座转轴上设有与齿轮306啮合的同步齿轮307，因此，齿轮306可向同步齿轮307啮合传动。
[0070] 又由于第一拇指基座转轴围绕拇指基座315的安装轴同轴设置，且可围绕该拇指基座315的安装轴转动，因此同步齿轮307一方面会带动与拇指基座315相连的第一拇指指节312进行屈运动，另一方面会带动第五拇指传动轮309的转动，第五拇指传动轮309通过第二拇指传动腱310向第六拇指传动轮311传动。由于第六拇指传动轮311固设于安装在第二拇指指节313中的第二拇指关节轴上，且第二拇指关节轴与第一拇指指节312铰连，因此第六拇指传动轮会带动第二拇指指节313的屈运动。
[0071] 由于拇指传动部分300中存在单线传动腱，因此，第一拇指传动机构和第二拇指传动机构只能完成屈运动，无法完成伸展运动。为了克服这一
缺陷，本实施例中，在拇指基座315与第一拇指基座转轴之间设置一扭簧308。
[0072] 当第一拇指传动腱304，即单线传动腱，进行反向运动时，扭簧308通过自身储能带动齿轮对306、307帮助第一拇指传动腱304
收线，从而实现拇指关节的伸展运动。
[0073] 另外，为了保证拇指运动的
稳定性，本实施例中，在拇指基座315与手掌腔体400之间还设有摩擦橡胶片。
[0074] 本实施例中，腱传动假手可进行如下操作：
[0075] 对握：即力量抓握或精确抓握。手指初始
位置为张开，靠外力握住大拇指，对大拇指进行旋转，使大拇指与食指处于对指方向，通过肌电
信号或其他信号输入，控制减速电机101启动，带动总驱动轴107旋转，驱动三个手指进行屈运动，进而实现对握；当握住位置不对时，可控制减速电机101反向转动，使手指伸展部分之后，重新实施对握，直到正确抓取所需拿捏的东西为止，减速电机101停止转动，依靠减速电机101轴端的
蜗轮蜗杆的反向自
锁功能使动作维持不动。
[0076] 侧握：即侧向抓握或钩状抓握。手指初始位置为张开，靠外力握住大拇指，对大拇指进行旋转，使大拇指与食指处于侧握方向，通过肌
电信号或其他信号输入，控制减速电机101启动，带动总驱动轴107旋转，驱动三个手指进行屈运动，进而实现侧握；当握住位置不对时，可控制减速电机101反向转动，使手指伸展部分之后，重新实施侧握，直到正确抓取所需拿捏的东西为止，此时，减速电机101停止转动，在节能的情况下，也依然能使动作维持不变。
[0077] 实施例二
[0078] 参阅图1和图7，本实施例与实施例一的区别仅在于，本实施例中，手指传动部分还包括第三手指传动机构、第三手指指节214和第三手指关节轴，该第三手指传动机构包括第五手指传动轮211、第六手指传动轮213和第三手指传动腱212。
[0079] 该第五手指传动轮211固设于第二手指关节轴上，与该第四手指传动轮206同轴转动，该第三手指传动腱212为交叉腱绳，该第五手指传动轮211通过该第三手指传动腱212向第六手指传动轮213传动，该第六手指传动轮213固设于该第三手指关节轴上，该第三手指关节轴安装在该第三手指指节214中，且该第三手指关节轴与该第二手指指节208通过铰链连接。
[0080] 在本实施例中，由于第五手指传动轮211与第四手指传动轮206同轴转动，所以第四手指传动轮206会带动第五手指传动轮211的运动，第五手指传动轮211通过第三手指传动腱212，即交叉腱绳，向第六手指传动轮213传动。又由于第六手指传动轮213固设于安装在第三手指指节214中的第三手指关节轴上，且第三手指关节轴与第二手指指节208铰连，因此第六手指传动轮213会带动第三手指关指214的运动。
[0081] 实施例三
[0082] 本实施例与实施例一的区别仅在于，本实施例中的减速电机为竖向设置，在驱动部分的传动机构中不包括第一锥齿轮和第二锥齿轮。具体地，该传动机构包括蜗轮和蜗杆，减速电机的驱动轴与蜗杆相连，蜗杆与蜗轮相啮合，蜗轮连接在所述总驱动轴上。
[0083] 当减速电机工作时，带动蜗杆运动，由蜗杆向蜗轮啮合传动，进而蜗轮向总驱动轴传动。
[0084] 实施例四
[0085] 本实施例与实施例一的区别仅在于，本实施例的拇指传动部分中，第三拇指传动轮设置在第四拇指传动轮的下方，且在第四拇指传动轮与第五拇指传动轮之间未增设齿轮。具体地，第四拇指传动轮固设于第一拇指基座转轴上，第五拇指传动轮固设于拇指基座的安装轴上，第四拇指传动轮带动第一拇指基座转轴转动，进而带动拇指基座的安装轴转动和第五拇指传动轮的转动。
[0086] 实施例五
[0087] 本实施例与实施例一的区别仅在于，本实施例的驱动部分中，减速电机的减速器采用行星减速器；本实施例的手指传动部分中，第一手指传动腱采用钢丝绳。
[0088] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对发明的技术方案可以做若干改进，因此，本发明的保护范围不限于此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均包括在本发明保护范围之内。
