本發明屬于醫療器械技術領域，特別是涉及到一種三d打印肌電仿生假肢手臂。

背景技術：

肢體殘疾對人們的生活會造成很大的困擾，目前我過的假肢市場需求廣泛，但令人尷尬的是，我國的假肢產品數量、品種稀少，性能單一，缺乏及時創新，與世界先進水平之間存在較大差距。我國假肢產品市場主要被國外企業占領，但進口產品往往價格高昂，而我國75％的肢殘人士分布在廣大城鎮及農村地區。由于截肢者中大部分為貧困人口，因此假肢的普及率不高，據估計約有70％的人尚未安裝假肢；而目前市場上的上肢假肢主要包括為：裝飾性仿真手臂，索控式仿真手臂以及肌電式仿真手臂，其中，裝飾性仿真手臂雖然較美觀，但是無手指關節，無握力感知，無握力控制，也沒有實用性，并且價格昂貴；索控式仿真手臂只能被動張開閉合，并需要一定的使用訓練；肌電式仿真手臂，握力控制較難，抓握方式不夠仿生，而且肌電式仿真手臂無法實現旋轉；這些上肢假肢均存在不同的問題。

因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種三d打印肌電仿生假肢手臂，以解決現有的肌電式仿真手臂握力控制較難，抓握方式不夠仿生，且不能旋轉的問題。

本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂，包括上臂、前臂、肘關節和手掌，上臂通過肘關節與前臂連接，肘關節內置有帶動肘關節旋轉的旋轉電機和帶動前臂彎曲的彎曲電機，且肘關節的頂端與上臂的底端卡扣；前臂包括相連通的上段臂、中段臂和下段臂，上段臂的頂端與肘關節的底端活動連接，下斷臂的底端與手掌活動連接，上段臂內置有電路板，中段臂內置有五個控制電機，下段臂內置有十個分線孔，五個控制電機、彎曲電機與旋轉電機分別與電路板電連接；手掌包括五根手指，每根手指的指尖處均內置有用于固定牽引線的牽引線固定部，每根手指內的牽引線均穿過兩個分線孔環繞在對應的牽引線固定部與控制電機之間。

此外，優選的方案是，手掌還包括掌心，以及，五根手指分別為大拇指、食指、中指、無名指和小拇指，大拇指、無名指與小拇指分別通過一個轉軸與掌心連接。

另外，優選的方案是，大拇指具有兩個可彎曲的指節，食指、中指、無名指和小拇指分別具有三個可彎曲的指節。

再者，優選的方案是，三d打印肌電仿生假肢手臂還包括套設在殘臂上的肌電感應手環，肌電感應手環包括肌電感應芯片，肌電感應芯片用于采集肌電感應信號，并轉換成指令發射至電路板。

此外，優選的方案是，三d打印肌電仿生假肢手臂進一步包括上臂固定外套，在上臂固定外套上開設有套頭口和手臂口，上臂安裝在手臂口上。

另外，優選的方案是，上臂固定外套包括左半身外套和右半身外套，左半身外套與右半身外套旋轉連接。

此外，優選的方案是，在上臂固定外套上還開設有透氣孔。

再者，優選的方案是，在上臂固定外套靠近手臂口的位置以及在上臂靠近頂端的位置開設有銷孔，兩個銷孔通過銷軸連接。

通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：

1、通過三d打印技術使得假肢的外觀與患者匹配美觀，佩戴貼合度高；

2、通過肘關節內置的旋轉電機實現假肢的旋轉；

3、大拇指、無名指和小拇指通過旋轉軸與手掌連接，使抓握方式更仿生；

4、除大拇指具有兩個指節外，其余四指均具有三個指節，使抓握更有力。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明：

圖1為根據本發明實施例的三d打印肌電仿生假肢手臂的外部結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例的三d打印肌電仿生假肢手臂的內部結構示意圖；

圖3為根據本發明實施例的三d打印肌電仿生假肢手臂中肌電感應手環的結構示意圖；

圖4為根據本發明實施例的三d打印肌電仿生假肢手臂中上臂固定外套的結構示意圖。

圖中其中的附圖標記包括：1-上臂、2-前臂、21-電路板、22-控制電機、3-肘關節、31-旋轉電機、32-彎曲電機、33-分線孔、4-手掌、41-牽引線、5-轉軸、6-肌電感應手環、61-肌電感應芯片、7-上臂固定外套、71-左半身外套、72-右半身外套、73-透氣孔、74-銷孔、75-旋轉軸。

具體實施方式

圖1和圖2分別出了本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂的外部結構和內部結構。

如圖1和圖2共同所示，本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂，包括上臂1、前臂2、肘關節3和手掌4，上臂1通過肘關節3與前臂2連接，前臂2與手掌4連接，上臂1用于包裹殘臂，在肘關節3的內部設置有旋轉電機31和彎曲電機32，旋轉電機31用于帶動肘關節3旋轉，從而帶動前臂2與手掌4旋轉，彎曲電機32用于帶動前臂2彎曲，從而使前臂2向上臂1的方向彎曲，肘關節3的頂端與上臂1的底端相卡扣，實現肘關節3與上臂1的連接，肘關節3的底端具有一突出部，彎曲電機32設置在所述突出部內，轉動方向垂直于水平面，而旋轉電機31位于彎曲電機32的上方，轉動方向與水平面平行。

前臂2包括相連通的上段臂、中段臂和下段臂，上段臂的頂端形成有凹槽，肘關節3底端的突出部限位在上段臂的凹槽內，實現肘關節3與上段臂的轉動連接，下斷臂的底端與手掌4活動連接，在上段臂的內部設置有電路板21，在中段臂的內部設置有五個控制電機22，在下段臂的內部設置有十個分線孔23，分線孔23用于供牽引線穿過，分線孔23能夠防止牽引線之間相互影響。五個控制電機22、彎曲電機32與旋轉電機31分別與電路板21電連接，通過電路板21控制五個控制電機22、彎曲電機32與旋轉電機31的轉動。

手掌4包括五根手指和掌心，五根手指分別為大拇指、食指、中指、無名指和小拇指，在大拇指、食指、中指、無名指和小拇指內部的指尖處均設置有用于固定牽引線的牽引線固定部，大拇指、食指、中指、無名指和小拇指內的牽引線41分別穿過兩個分線孔23環繞在對應的牽引線固定部與控制電機22之間，即大拇指、食指、中指、無名指和小拇指分別通過一個控制電機22控制實現彎曲功能，通過五個控制電機22分別控制大拇指、食指、中指、無名指和小拇指內的牽引線，實現手掌4的抓握功能。

為了使手掌4的抓握方式更加仿生，大拇指、無名指與小拇指分別通過一個轉軸5與掌心連接，每個轉軸5均傾斜設置，使大拇指、無名指與小拇指能夠從不同的方向向掌心轉動，從而使手掌4的抓握方式更加仿生。

為了使手掌的抓握更有力，在大拇指上設置有兩個可彎曲的指節，在食指、中指、無名指與小拇指均設置有三個可彎曲的指節，五根手指分別通過指節實現彎曲功能，使手掌4抓握更有力，

本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂還包括一個肌電感應手環，肌電感應手環套設在殘臂上。圖3示出了根據本發明實施例的三d打印肌電仿生假肢手臂中肌電感應手環的結構，如圖3所示，肌電感應手環6由肌電感應芯片61圍成，肌電感應芯片61用于采集肌電感應信號，并轉換成指令發射至電路板，在電路板接收到肌電感應芯片61發送的指令后，控制五個控制電機、彎曲電機與旋轉電機的轉動。

本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂進一步包括上臂固定外套，上臂固定外套的結構如圖4所示，上臂固定外套7的形狀類似于運動短背心，在上臂固定外套7上對應于使用者頭部的位置開設有用于套頭的套頭口，在上臂固定外套7上對應于使用者手臂的位置開設有至少一個手臂口，圖4中示出了兩個手臂口，每個手臂口均可以安裝一個假肢手臂，結合圖2，上臂1安裝在手臂口上，在上臂靠近頂端的位置開設有銷孔74，在上臂固定外套7靠近手臂口的位置也開設有銷孔74，兩個銷孔74通過一個銷軸連接，也就是說，上臂1通過一個銷軸安裝在手臂口上。

為了提高上臂固定外套7在使用者身上的舒適程度，上臂固定外套7包括左半身外套71和右半身外套72，左半身外套71與右半身外套72通過一根旋轉軸75旋轉連接，左半身外套71與右半身外套72分別具有一個手臂口，左半身外套71與右半身外套72合圍成套頭口，在使用者運動時，通過左半身外套71與右半身外套72的轉動使上臂固定外套7更加舒適貼身，以提高上臂固定外套7穿戴在使用者身上的舒適程度，而且通過左半身外套71與右半身外套72的轉動，能夠使上臂固定外套7的穿戴更方便。

為了使上臂固定外套7具有透氣性，在上臂固定外套7上除套頭口、兩個手臂口之外的地方開設有至少一個透氣孔73，透氣孔73越多，上臂固定外套7的透氣性越好。

上述內容詳細說明了本發明提供的三d打印肌電仿生假肢手臂的結構，三d打印肌電仿生假肢手臂工作原理如下：

肌電感應手環采集殘臂的肌電感應信號，轉化為電路板指令發送至電路板，電路板根據肌電感應手環發送的指令控制旋轉電機、彎曲電機和五個控制電機工作，通過旋轉電機的轉動帶動前臂與手掌的旋轉，通過彎曲電機的轉動帶動前臂向上臂方向的彎曲，從而實現三d打印肌電仿生假肢手臂的旋轉彎曲，通過五個控制電機的轉動控制牽引線，從而實現手掌的抓握及伸展。