文档介绍：ö
第 15 卷第 2 期中国生物医学工程学报 V o l. 15 N o. 2

1996 年 6 月 CH INESE JOU RNAL O F B IOM ED ICAL EN G INEER ING June 1996
一种肌电控制假手的新型自适应增力机构
李平林杨晓延黄靖远李尤祥
刘莹沈钢张浩权英华
(清华大学, 北京 100084)
介绍一种用于肌电控制假手的新型自适应切换增力机构。对比现在国内外的各种假手增力机
构, 它不用超越离合器, 因而更为简单、可靠、耐用。它不仅为广大的上肢残疾患者带来福音, 也是
康复器械上的一大革新。
关键词: 肌电假手; 自适应增力; 康复器械
分类号: R 318. 04
1 前言
80 年代初, 我们引进了德国O T TO BOCK 的肌电控制假手, 随后, 我们即开始自行研制,
并取得成功。所有这些假手都采用了一种先进的自动切换增力装置, 能够使功率仅 1~ 2W 的
微型电机, 产生灵活的手指动作和相当大的手指捏紧力。
但是目前所采用的这种自动增力机械的结构相当复杂, 对制造和装配工艺的要求很高, 以
致于造价高, 而且很难保证可靠的质量和性能, 故有些假手经常出现故障。本文介绍的新型假
手增力机构, 经过五年多研制, 数十次试验改进, 排除了超越离合器, 采用了完全新颖的机构
双螺旋自动切换增力机构, 这种机构在使用性能上, 完全达到了原有的采用超越离合器切
换机构的性能, 在简单、可靠、耐用等方面则大大优于原切换机构, 并且可能在竞争中具有极强
的价格优势。
这种新型的自适应增力机构的研制成功并用于肌电控制假手, 将为更多的上肢残疾患者
带来福音, 这种新型增力机构, 属于一种具有自适应功能, 且能实现以力反馈进行自动切换增
力功能的两自由度机构。在机构学上也是一种很有意义的创新。
2 德国假手的力反馈自适应增力控制机构
早在 1948 年, 前苏联科学家们就提出了脑电控制假手的思想, 并进行了原理性试验。但实
用化的脑电控制假手是 70 年代德国O T TO BOCK 公司推出的肌肉电控制假手, 在这种假手
中, 最引人注意的核心技术除脑的控制指令通过肌肉电来控制假手的电机外, 应该说是它的力
反馈自动切换增力机构了。
在假手中设计这种增力机构, 是因为假手中存在一种技术矛盾。即假肢所使用的微型电机
功率很小(1~ 2W ) , 用这种电机驱动假手手指, 当假手手指动作速度合适时(约 1rad s) , 则手
指的捏紧力只有 5N。这个力太小, 甚至无法捏紧鞋带来系紧皮鞋。
德国假手的原理(如图 1) 是采用两套串联的齿轮传动进行速比切换来实现的。切换是通
1995 年 9 月 19 日收稿, 1996 年 3 月 11 日修回
061 中国生物医学工程学报 15 卷
过两套超越离合器的巧妙配合进行的。而控制超越离合器的开关是一个用弹簧控制的切换器,
它由力反馈来实现控制动作。当假手指端捏住物体后, 指端的力经由手指机构反馈到切换器,
切换器动作, 使两个超越离合器产生开、合、换向, 将第二级齿轮传动(行星传动) 的速比(i=
10) 串接到传动系统, 这样, 指端的捏紧力可