适配上肢截肢群体的缆驱改良义肢结构设计

　　在肢体康复辅具的实际应用场景中，传统腕驱式仿生假手的适配局限一直是临床适配中的突出问题，尤其是针对上肢截肢平面较高、无完整腕部结构的致残群体，原有依赖腕部转动驱动手指张合的假手结构完全无法实现动力传递，很多因战伤、工伤导致上肢高位截肢的群体，无法使用成本低廉的开源假手方案，只能选择价格高昂的定制化肌电假肢，大幅提升了辅具获取门槛。本次设计的改良结构，正是针对这一实际适配痛点，在原有开源猛禽假手的基础上重构驱动链路，将原本依赖腕部旋转的动力输入方式，替换为可通过上臂残肢肌肉收缩牵拉的缆索驱动结构，让无完整腕部的上肢截肢使用者也能通过残肢的可控运动，实现假手的抓握、释放动作。从功能特性来看，该假手保留了原方案多关节手指的自适应抓握特性，

　　五根手指均采用分段铰接结构，指节处设置有复位弹性件，当驱动缆索牵拉时，各指节会根据被抓握物体的外形自动调整贴合角度，无需额外的姿态调整即可适配不同形状的日常物品，不管是握持圆柱形的水杯、扁平的书本，还是细小的笔杆，都能通过指节的自适应包覆形成稳定的握持力，满足日常进食、书写、持物等基础生活动作需求。设计思路上，首先重构了掌部的动力传导路径，原方案中与腕部连接的旋转驱动座被完全移除，替换为缆索固定与导向结构，在掌根位置设置了耐磨的缆索导向孔，驱动缆索沿前臂接受腔的走线槽延伸至上臂残肢处，通过残肢的小幅收缩动作即可牵拉缆索，带动掌部内部的传动连杆运动，进而拉动各手指的牵引腱实现抓握动作，当残肢肌肉放松时，

　　指节处的复位弹性件会带动手指自动回到张开状态，整个驱动过程无需复杂的电子元件与动力源，完全依靠使用者自身的残肢运动实现控制，可靠性远高于带电子元件的假肢方案，同时也保留了原方案可通过普通桌面级3D打印机制作的特性，所有结构件均无复杂的异形曲面，打印时无需额外添加支撑结构，制作成本极低，适合大范围推广适配。从安装边界与尺寸设计来看，整个假手的掌部尺寸参照成年男性的平均手掌尺寸设计，掌部宽度控制在85mm左右，掌长控制在105mm左右，手指完全张开时的总跨度可达180mm，掌根位置设置有标准的连接接口，可适配不同尺寸的前臂接受腔，缆索的走线位置预留了足够的调整余量，安装时可根据使用者的残肢长度、截肢平面灵活调整缆索的固定位置与牵拉行程，

　　不需要对假手主体结构进行二次加工即可完成适配。掌部内部的传动连杆均采用镂空式结构设计，在保证结构强度的前提下尽可能降低整体重量，整手装配完成后的总重量控制在200g以内，长时间佩戴也不会对残肢造成过大的负重压力，指节的接触位置设置有防滑的纹理结构，抓握光滑物体时也不会出现滑脱问题。在结构强度设计上，所有铰接位置的销轴均采用标准的五金紧固件，不需要定制特殊零件，日常使用中如果出现零件磨损，可直接更换标准件完成维修，掌部主体结构的壁厚设置为2.5mm，可承受日常使用中的常规碰撞与握持受力，抓握重物时的最大握持力可达50N，完全满足日常生活动作的受力需求。相较于原有的腕驱版本，该缆驱改良结构大幅拓展了假手的适配人群范围，不管是腕部截肢还是前臂中段截肢的使用者，都可以通过调整缆索的固定位置实现适配，不需要根据不同的截肢平面重新设计假手主体结构，大幅降低了定制适配的工作量，同时纯机械的驱动结构也避免了电子假肢在潮湿、多尘环境下容易出现故障的问题，日常使用时不需要充电，也不需要复杂的调试，使用者经过短时间的适应即可熟练控制抓握力度与动作，非常适合作为基础康复辅具面向致残群体推广。