本發(fā)明具體涉及一種用于殘疾人假手的拇指被動關節(jié)。

背景技術(shù)：

手是人類賴以生存和勞動的最復雜、最精細的工具，人類可以通過自己的雙手與外界環(huán)境接觸并從環(huán)境中取得信息，更好的操作環(huán)境。假手作為康復醫(yī)學工程的重要內(nèi)容和組成部分，是使殘疾人康復、回歸社會的重要手段。因此如何設計外形和功能高度模仿人手、對被操作物體具有高度的自適應性能力，一直是假手研究領域的重點。

人手拇指的特殊構(gòu)型以及在手掌中的位置保證了人手具有更加復雜的功能和完成復雜與精細的動作，因此如何設計假手的拇指成為了近年來假手研究中的重點內(nèi)容，拇指的運動分為對掌運動與外展-內(nèi)收運動兩個部分，需要殘疾人通過肌電信號來控制，但受限于現(xiàn)階段的信號提取技術(shù)，控制拇指的外展-內(nèi)收運動的肌電信號難于提取，因此以上所述的因素限制了假手的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于殘疾人假手的拇指被動關節(jié)，以解決現(xiàn)有假手指的拇指的外展-內(nèi)收關節(jié)復雜且難于用肌電信號控制的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種用于殘疾人假手的拇指被動關節(jié)，它包括鎖緊機構(gòu)與復位開關機構(gòu)；

所述鎖緊機構(gòu)包括安裝座、連接軸、模式轉(zhuǎn)換棘輪、模式轉(zhuǎn)換棘爪和第一復位彈簧，所述復位開關機構(gòu)包括復位按鈕和第二復位彈簧，所述安裝座固定安裝在手背板上，所述連接軸鉸接在安裝座上，拇指基關節(jié)座和模式轉(zhuǎn)換棘輪依次固定套裝在連接軸上，第一復位彈簧設置在模式轉(zhuǎn)換棘輪和安裝座之間，所述復位按鈕穿過手背板與安裝座滑動配合，第二復位彈簧套裝在復位按鈕上，所述模式轉(zhuǎn)換棘爪分別與復位按鈕和安裝座相鉸接，所述模式轉(zhuǎn)換棘爪與模式轉(zhuǎn)換棘輪相嚙合。

所述安裝座依次通過螺釘和銷釘固定安裝在手背板上。

連接軸為D型連接軸。

連接軸通過安裝軸承與安裝座相鉸接。

模式轉(zhuǎn)換棘爪通過棘爪旋轉(zhuǎn)軸與安裝座相鉸接。

復位按鈕包括按壓蓋和滑動桿，按壓蓋位于滑動桿的正上方且二者固定連接制為一體，按壓蓋為弧形蓋，按壓蓋的上端面上加工有防滑紋，按壓蓋的外形與手背板的外形相配合，所述手背板上加工有與復位按鈕相配合的階梯孔，所述安裝座上加工有與滑動桿滑動配合的通孔，所述滑動桿依次穿過階梯孔和通孔，所述第二復位彈簧套裝在滑動桿上且其兩端分別頂緊在按壓蓋與安裝座之間。

所述滑動桿的下端通過復位連接軸與模式轉(zhuǎn)換棘爪相鉸接。

所述滑動桿通過直線軸承與安裝座滑動配合。

所述第一復位彈簧套裝在連接軸上，所述第一復位彈簧的上端固定安裝在模式轉(zhuǎn)換棘輪的下輪面上，所述第一復位彈簧的下端固定安裝在安裝座上。

模式轉(zhuǎn)換棘輪包括輪本體、大齒和五個小齒，大齒和五個小齒依次固定連接在輪本體的外圓周端面上，大齒靠近復位按鈕設置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

一、本發(fā)明基于假手肌電控制的原理，將拇指的外展-內(nèi)收關節(jié)設計為被動關節(jié)，根據(jù)殘疾人的操作習慣與操作能力，設計了能夠?qū)崿F(xiàn)手動旋轉(zhuǎn)拇指，復位開關機構(gòu)控制鎖緊機構(gòu)的復位工作，從而有效簡化了假手的結(jié)構(gòu)復雜程度，降低假手的制造成本，減少了殘疾人對假手的控制難度。

二、根據(jù)人手的實際尺寸設計被動關節(jié)的尺寸，根據(jù)拇指不同抓取模式以及所在的位置配合設置了鎖緊機構(gòu)中的模式轉(zhuǎn)換棘輪的齒形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設計合理，根據(jù)殘疾人的實際操作情況設計有復位彈簧，不僅簡化了假手拇指的操作流程，同時增加了拇指的抗沖擊能力。

三、本發(fā)明的復位按鈕的形狀和結(jié)構(gòu)設計合理可靠，按壓蓋與手背板的曲線形狀融為一體，使得假手外表平整且仿真性高，同時按壓蓋上加工的防滑紋能夠有效增加復位按鈕與手指的摩擦力，利于殘疾人對假手進行便捷的操作。

四、本發(fā)明靈活性強，模式轉(zhuǎn)換棘輪的結(jié)構(gòu)設置能夠?qū)崿F(xiàn)拇指的平面托舉、側(cè)邊捏取、兩指捏取、三指捏取和包絡抓取共五種抓取位置

附圖說明

圖1是本發(fā)明安裝在手掌13上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3是圖1的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中按下復位開關時的俯視結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖5是模式轉(zhuǎn)換棘輪3的齒形角放大效果圖；

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式包括鎖緊機構(gòu)與復位開關機構(gòu)；

所述鎖緊機構(gòu)包括安裝座1、連接軸2、模式轉(zhuǎn)換棘輪3、模式轉(zhuǎn)換棘爪4和第一復位彈簧7，所述復位開關機構(gòu)包括復位按鈕15和第二復位彈簧16，所述安裝座1固定安裝在手背板14上，所述連接軸2鉸接在安裝座1上，拇指基關節(jié)座8和模式轉(zhuǎn)換棘輪3依次固定套裝在連接軸2上，第一復位彈簧7設置在模式轉(zhuǎn)換棘輪3和安裝座1之間，所述復位按鈕15穿過手背板14與安裝座1滑動配合，第二復位彈簧16套裝在復位按鈕15上，所述模式轉(zhuǎn)換棘爪4分別與復位按鈕15和安裝座1相鉸接，所述模式轉(zhuǎn)換棘爪4與模式轉(zhuǎn)換棘輪3相嚙合。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對人手拇指的高度模仿，本發(fā)明安裝在機器人的手掌13中，通過復位開關機構(gòu)控制鎖緊機構(gòu)的復位工作，從而省去利用肌電信號控制拇指的外展-內(nèi)收動作，鎖緊機構(gòu)安裝座相當于人手中的大多角骨，有效避免因無法或難以獲取肌電信號時拇指的外展-內(nèi)收動作難以實現(xiàn)的問題，能夠帶動拇指19進行外展-內(nèi)收運動。

本發(fā)明中拇指基關節(jié)座8與拇指19相連接，從而通過模式轉(zhuǎn)換棘輪3通過連接軸2以及拇指基關節(jié)座8的配合從而使拇指19作出相關的動作。

本發(fā)明中連接軸2的頂端設置有固定端蓋9。

具體實施方式二：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述安裝座1依次通過螺釘10和銷釘11固定安裝在手背板14上。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結(jié)合圖1、圖2、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式中連接軸2為D型連接軸。D型連接軸更加有利于配合模式轉(zhuǎn)換棘輪3實現(xiàn)其轉(zhuǎn)動動作。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中連接軸2通過安裝軸承6與安裝座1相鉸接。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式五：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中模式轉(zhuǎn)換棘爪4通過棘爪旋轉(zhuǎn)軸5與安裝座1相鉸接。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式一或四相同。

具體實施方式六：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式復位按鈕15包括按壓蓋15-1和滑動桿15-2，按壓蓋15-1位于滑動桿15-2的正上方且二者固定連接制為一體，按壓蓋15-1為弧形蓋，按壓蓋15-1的上端面上加工有防滑紋20，按壓蓋15-1的外形與手背板14的外形相配合，所述手背板14上加工有與復位按鈕15相配合的階梯孔，所述安裝座1上加工有與滑動桿15-2滑動配合的通孔，所述滑動桿15-2依次穿過階梯孔和通孔，所述第二復位彈簧16套裝在滑動桿15-2上且其兩端分別頂緊在按壓蓋15-1與安裝座1之間。

本實施方式中復位按鈕15具有弧形外形，防滑紋20為雕刻有菊花型深槽。此種復位按鈕的形狀設計合理可靠，按壓蓋15-1的外形與手背板的曲線形狀融為一體，使得假手外表美觀，同時按壓蓋15-1的防滑紋20的加工增加復位按鈕15與手指的摩擦力，利于殘疾人對假手進行便捷的操作。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式五相同。

具體實施方式七：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述滑動桿15-2的下端通過復位連接軸17與模式轉(zhuǎn)換棘爪4相鉸接。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式六相同。

具體實施方式八：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述滑動桿15-2通過直線軸承18與安裝座1滑動配合。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式六或七相同。

具體實施方式九：結(jié)合圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述第一復位彈簧7套裝在連接軸2上，所述第一復位彈簧7的上端固定安裝在模式轉(zhuǎn)換棘輪3的下輪面上，所述第一復位彈簧7的下端固定安裝在安裝座1上。其他結(jié)構(gòu)與連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式十：結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式中模式轉(zhuǎn)換棘輪3包括輪本體、大齒和五個小齒，大齒和五個小齒依次固定連接在輪本體的外圓周端面上，大齒靠近復位按鈕設置。

本實施方式中大齒的齒形角大于小齒的齒形角，大齒設置的目的是模式轉(zhuǎn)換棘輪3在第一復位彈簧7的回彈力的作用下回轉(zhuǎn)時因大齒的結(jié)構(gòu)便于模式轉(zhuǎn)換棘爪4對其進行有效定位，使模式轉(zhuǎn)換棘輪3與模式轉(zhuǎn)換棘爪4之間順利嚙合。

本實施方式中大齒和五個小齒依次命名為C1、C2、C3、C4、C5和C6，大齒3-2和五個小齒3-3之間的5個旋轉(zhuǎn)角度依次為a、b、c、d和e，大齒C1為初始位置的棘輪齒，大齒C1所對應的旋轉(zhuǎn)角為0度，C6為終止位置的棘輪齒，棘輪齒C6所對應的旋轉(zhuǎn)角e＝120°，本發(fā)明中模式轉(zhuǎn)換棘輪3的結(jié)構(gòu)使拇指19處于6種不同的外展-內(nèi)收位置，從而使得假手能夠完成不同的抓取模式：旋轉(zhuǎn)角度a～e分別對應著拇指的平面托舉、側(cè)邊捏取、兩指捏取、三指捏取和包絡抓取共五種抓取位置。

工作原理

鎖緊機構(gòu)中的安裝座1通過螺釘10和銷釘11固定安裝在手背板14上，連接軸2通過安裝軸承6與安裝座1相鉸接，模式轉(zhuǎn)換棘輪3與連接軸2固定配合，模式轉(zhuǎn)換棘爪4通過棘爪旋轉(zhuǎn)軸5與安裝座1鉸接，模式轉(zhuǎn)換棘爪4與模式轉(zhuǎn)換棘輪3嚙合，第一復位彈簧7的下端與安裝座1相連，第一復位彈簧7的上端與模式轉(zhuǎn)換棘輪3相連，第一復位彈簧7為模式轉(zhuǎn)換棘輪3提供回復力。復位按鈕15通過復位連接軸17與模式轉(zhuǎn)換棘爪4鉸接，復位按鈕15通過直線軸承18與鎖緊機構(gòu)安裝座1滑動配合，復位彈簧16安裝在復位按鈕15的滑動桿15-2處，為復位按鈕提供恢復力。動作狀態(tài)下，撥動拇指19使得模式轉(zhuǎn)換棘輪3順時針旋轉(zhuǎn)，模式轉(zhuǎn)換棘爪4鎖住模式轉(zhuǎn)換棘輪3的回復運動，棘輪復位彈簧7保持拇指19的穩(wěn)定，從而完成拇指的內(nèi)收運動；當按壓蓋15-1被按下后，模式轉(zhuǎn)換棘輪3與模式轉(zhuǎn)換棘爪4脫離嚙合，從而拇指19在第一復位彈簧7的作用下回復到初始狀態(tài)，從而完成拇指的外展運動，松開按壓蓋15-1，按壓蓋15-1和滑動桿15-2在第二復位彈簧16的回彈力下恢復初始位置待一次操作。