CN101057791A - 一种欠驱动自适应假手的拇指机构 - Google Patents

Abstract

一种欠驱动自适应假手的拇指机构，它涉及一种假手的拇指机构。针对现有的欠驱动自适应假手的拇指机构存在拇指的指节数、拇指的安放位置及运动灵活性方面还没有达到完全的仿人化，没有人手逼真的问题。本发明的传动机构(1)与近指节(4)的后端转动连接，近指节(4)的前端与中指节(3)的后端转动连接，中指节(3)的前端与远指节(2)的后端转动连接。本发明的中指节和近指节通过中关节轴盘的带动实现仿人手手指的欠驱动运动，中指节和远指节通过耦合连杆的带动实现仿人手手指的耦合运动；拇指的指节数模仿人手拇指的指节数，且与真手的拇指运动方式极为相似，并具有结构简单、外观形象逼真，各指节运动灵活、运动自如的优点。

Description

一种欠驱动自适应假手的拇指机构

技术领域

本发明涉及一种假手的拇指机构。

背景技术

目前，大多数残疾人安装的假手的大拇指往往只能向一个方向运动，很难模仿人手大拇指的空间运动，使得大拇指在手掌上的安放位置，大拇指的外观和人手都有着很大的差别。也是由于这个原因，许多需要安装假手的残疾人不愿意使用假手。据调查表明，有一半以上的残疾人更注重假手外观的逼真性，可以说这是目前假手在设计上的一个很大的瓶颈。专利申请公开号为CN 1803413A、公开日为2006年7月19日的专利申请公开了一种《欠驱动自适应假手的拇指机构》，虽然该拇指机构在运动上实现了仿人化，但在拇指的指节数、拇指的安放位置还没有达到完全的仿人化，没有人手逼真。

发明内容

本发明的目的是提供一种欠驱动自适应假手的拇指机构，它可解决现有的欠驱动自适应假手的拇指机构存在拇指的指节数、拇指的安放位置及运动灵活性方面还没有达到完全的仿人化，没有人手逼真的问题。

本发明由传动机构、远指节、中指节和近指节组成；所述传动机构与近指节的后端转动连接；所述近指节的前端与中指节的后端转动连接，中指节的前端与远指节的后端转动连接。

本发明具有以下有益效果：本发明的中指节和近指节通过中关节轴盘的带动实现仿人手手指的欠驱动运动，中指节和远指节通过耦合连杆的带动实现仿人手手指的耦合运动。拇指的指节数模仿人手拇指的指节数，且与真手的拇指运动方式极为相似。近指节通过传动机构带动运动，并通过近指节带动中指节和远指节运动，且各转动关节处都加上了轴承，摩擦力小，手指运动灵活性和可靠性大大提高，因此本发明具有结构简单、外观形象逼真，各指节运动灵活、运动自如的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图(假手的手心朝下)，图2是图1的A-A剖面图，图3是本发明的整体结构示意图(假手的手心朝上)，图4是图3的B-B剖面图，图5是本发明的整体结构示意图(拇指伸直状态)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式由传动机构1、远指节2、中指节3和近指节4组成；所述传动机构1与近指节4的后端转动连接；所述近指节4的前端与中指节3的后端转动连接，中指节3的前端与远指节2的后端转动连接。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的传动机构1由步进电机5、减速器6、电机座7、拇指机座8、电机轴承9、小伞齿轮10、电机套筒11、大伞齿轮12、基关节轴13、齿轮挡套14、传感器17、止推轴承18、第一轴承20组成；所述步进电机5的输出轴与减速器6的输入轴传动连接，减速器6与电机座7固接，电机座7与拇指机座8固接，电机座7上装有电机轴承9，所述小伞齿轮10通过电机套筒11装在减速器6的输出轴上，小伞齿轮10和大伞齿轮12啮合，大伞齿轮12装在基关节轴13上，基关节轴13的两端装在拇指机座8侧壁的轴孔19内，齿轮挡套14固定装在大伞齿轮12外侧的基关节轴13上，且齿轮挡套14的扁头端15固定装在大伞齿轮12的扁孔16内，装在拇指机座8内的基关节轴13上固定装有传感器17，齿轮挡套14的扁头端15里侧的基关节轴13上装有止推轴承18，基关节轴13两端的拇指机座8侧壁的轴孔19内装有第一轴承20。如此设置，其结构简单，传动平稳、可靠，通过大、小伞齿轮的啮合及齿轮挡套14与大伞齿轮12的固定连接，将动力传递给基关节轴13，从而带动近指节4运动，本实施方式中的步进电机采用Portestcap公司生产的P110-06-2.5两相永磁式步进电机，减速器6的生产厂家与步进电机相同；传感器的电阻应变片采用德国BLH公司生产的微型高阻金属应变片SR-4作为敏感元件。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：本实施方式的传动机构1还增加有电机调整垫片21；所述电机调整垫片21装在电机座7和拇指机座8之间。如此设置，用于调整大伞齿轮12和小伞齿轮10之间的啮合间隙。

具体实施方式四：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的远指节2由指尖套22、指尖23、指尖轴25、指尖轴承26、指尖耦合连杆销27组成；所述指尖套22套在指尖23上，指尖23下端的连接孔24内装有指尖轴25，所述连接孔24内的指尖轴25上装有指尖轴承26，所述指尖耦合连杆销27装在指尖23上。如此设置，具有结构简单、工作可靠的优点。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3～图5说明本实施方式，本实施方式的近指节4由中关节轴盘28、近指节左侧板31、近指节右侧板32、近指节上盖板33、近指节下盖板34、基关节护板35、中关节护板36、近指节轴承37、垫片38、扭簧挡销39、扭簧40、推杆41、球铰连杆销轴42、球铰43、卡圈44、推杆销套45、销轴46、近指节耦合连杆销47、耦合连杆48组成；所述中关节轴盘28由中关节轴29和偏心轴盘30组成，中关节轴29上固定装有偏心轴盘30；所述近指节左侧板31和近指节右侧板32分别位于传感器17的左右两侧，近指节左侧板31的后端和近指节右侧板32的后端套装在拇指基座8内的基关节轴13上，近指节左侧板31的前端和近指节右侧板32的前端套装在中关节轴29上，近指节上盖板33分别与近指节左侧板31的上端面和近指节右侧板32的上端面固接，近指节下盖板34分别与近指节左侧板31的下端面和近指节右侧板32的下端面固接，基关节护板35分别与近指节左侧板31的后上端面和近指节右侧板32的后上端面固接，中关节护板36分别与近指节左侧板31的前端和近指节右侧板32的前端固接，近指节左侧板31和近指节右侧板32与中关节轴29之间分别装有近指节轴承37和垫片38，近指节右侧板32上和偏心轴盘30上分别固定装有一个扭簧挡销39，扭簧40装在中关节轴29上且位于两个扭簧挡销39之间，推杆41与所述传感器17连接，推杆41的后端装在球铰连杆销轴42上，球铰连杆销轴42与推杆41之间装有球铰43，球铰连杆销轴42的左端装有卡圈44，推杆41的前端与推杆销套45连接，推杆销套45通过销轴46装在偏心轴盘30上，近指节左侧板31的前端和近指节右侧板32的前端固装有近指节耦合连杆销47，耦合连杆48的两端分别与近指节耦合连杆销47和指尖耦合连杆销27连接。如此设置，其结构简单、工作可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四相同。

具体实施方式六：结合图3～图5说明本实施方式，本实施方式的中指节3由中指节左侧板49、中指节右侧板50、中指节上盖板51、中指节下盖板52、驱动销轴53组成；所述中指节左侧板49的前端和中指节右侧板50的前端分别套装在指尖轴25上，中指节左侧板49的后端和中指节右侧板50的后端分别套装在中关节轴29上，中指节上盖板51分别与中指节左侧板49的上端面和中指节右侧板50的上端面固接，中指节下盖板52分别与中指节左侧板49的下端面和中指节右侧板50的下端面固接，驱动销轴53装在所述偏心轴盘30上，且驱动销轴53的两端贯穿中指节左侧板49和中指节右侧板50。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五相同。

工作原理：步进电机5的输出轴经减速器6减速后将动力传递给小伞齿轮10，经大伞齿轮12改变传动方向，将动力传递给基关节轴13，从而传递给传感器17。中关节轴29将近指节4和中指节3贯穿连在一起，中指节3可以绕近指节4旋转。同时销轴46与偏心轴盘30固联在一起，带动中关节轴盘28旋转。传感器17和球铰43、推杆41串连在一起，推杆41推动中关节轴盘28。在手指没有碰到物体或是不受外力的情况下，整个手指以单刚体绕基关节轴13旋转，扭簧40始终保持中指节3和近指节4处于伸直状态；在近指节4碰到物体后，推杆41传递给中关节轴盘28的力克服扭簧40力时，中关节轴盘28通过销轴46驱动中指节3旋转。

Claims (6)

1、一种欠驱动自适应假手的拇指机构，它由传动机构(1)、远指节(2)、中指节(3)和近指节(4)组成；所述传动机构(1)与近指节(4)的后端转动连接；其特征在于所述近指节(4)的前端与中指节(3)的后端转动连接，中指节(3)的前端与远指节(2)的后端转动连接。

2、根据权利要求1所述的一种欠驱动自适应假手的拇指机构，其特征在于所述传动机构(1)包括步进电机(5)、减速器(6)、电机座(7)、拇指机座(8)、电机轴承(9)、小伞齿轮(10)、电机套筒(11)、大伞齿轮(12)、基关节轴(13)、齿轮挡套(14)、传感器(17)、止推轴承(18)、第一轴承(20)；所述步进电机(5)的输出轴与减速器(6)的输入轴传动连接，减速器(6)与电机座(7)固接，电机座(7)与拇指机座(8)固接，电机座(7)上装有电机轴承(9)，所述小伞齿轮(10)通过电机套筒(11)装在减速器(6)的输出轴上，小伞齿轮(10)和大伞齿轮(12)啮合，大伞齿轮(12)装在基关节轴(13)上，基关节轴(13)的两端装在拇指机座(8)侧壁的轴孔(19)内，齿轮挡套(14)固定装在大伞齿轮(12)外侧的基关节轴(13)上，且齿轮挡套(14)的扁头端(15)固定装在大伞齿轮(12)的扁孔(16)内，装在拇指机座(8)内的基关节轴(13)上固定装有传感器(17)，齿轮挡套(14)的扁头端(15)里侧的基关节轴(13)上装有止推轴承(18)，基关节轴(13)两端的拇指机座(8)侧壁的轴孔(19)内装有第一轴承(20)。

3、根据权利要求2所述的一种欠驱动自适应假手的拇指机构，其特征在于所述传动机构(1)还包括电机调整垫片(21)；所述电机调整垫片(21)装在电机座(7)和拇指机座(8)之间。

4、根据权利要求1所述的一种欠驱动自适应假手的拇指机构，其特征在于所述远指节(2)由指尖套(22)、指尖(23)、指尖轴(25)、指尖轴承(26)、指尖耦合连杆销(27)组成；所述指尖套(22)套在指尖(23)上，指尖(23)下端的连接孔(24)内装有指尖轴(25)，所述连接孔(24)内的指尖轴(25)上装有指尖轴承(26)，所述指尖耦合连杆销(27)装在指尖(23)上。

5、根据权利要求4所述的一种欠驱动自适应假手的拇指机构，其特征在于所述近指节(4)由中关节轴盘(28)、近指节左侧板(31)、近指节右侧板(32)、近指节上盖板(33)、近指节下盖板(34)、基关节护板(35)、中关节护板(36)、近指节轴承(37)、垫片(38)、扭簧挡销(39)、扭簧(40)、推杆(41)、球铰连杆销轴(42)、球铰(43)、卡圈(44)、推杆销套(45)、销轴(46)、近指节耦合连杆销(47)、耦合连杆(48)组成；所述中关节轴盘(28)由中关节轴(29)和偏心轴盘(30)组成，中关节轴(29)上固定装有偏心轴盘(30)；所述近指节左侧板(31)和近指节右侧板(32)分别位于传感器(17)的左右两侧，近指节左侧板(31)的后端和近指节右侧板(32)的后端套装在拇指基座(8)内的基关节轴(13)上，近指节左侧板(31)的前端和近指节右侧板(32)的前端套装在中关节轴(29)上，近指节上盖板(33)分别与近指节左侧板(31)的上端面和近指节右侧板(32)的上端面固接，近指节下盖板(34)分别与近指节左侧板(31)的下端面和近指节右侧板(32)的下端面固接，基关节护板(35)分别与近指节左侧板(31)的后上端面和近指节右侧板(32)的后上端面固接，中关节护板(36)分别与近指节左侧板(31)的前端和近指节右侧板(32)的前端固接，近指节左侧板(31)和近指节右侧板(32)与中关节轴(29)之间分别装有近指节轴承(37)和垫片(38)，近指节右侧板(32)上和偏心轴盘(30)上分别固定装有一个扭簧挡销(39)，扭簧(40)装在中关节轴(29)上且位于两个扭簧挡销(39)之间，推杆(41)与所述传感器(17)连接，推杆(41)的后端装在球铰连杆销轴(42)上，球铰连杆销轴(42)与推杆(41)之间装有球铰(43)，球铰连杆销轴(42)的左端装有卡圈(44)，推杆(41)的前端与推杆销套(45)连接，推杆销套(45)通过销轴(46)装在偏心轴盘(30)上，近指节左侧板(31)的前端和近指节右侧板(32)的前端固装有近指节耦合连杆销(47)，耦合连杆(48)的两端分别与近指节耦合连杆销(47)和指尖耦合连杆销(27)连接。

6、根据权利要求5所述的一种欠驱动自适应假手的拇指机构，其特征在于所述中指节(3)由中指节左侧板(49)、中指节右侧板(50)、中指节上盖板(51)、中指节下盖板(52)、驱动销轴(53)组成；所述中指节左侧板(49)的前端和中指节右侧板(50)的前端分别套装在指尖轴(25)上，中指节左侧板(49)的后端和中指节右侧板(50)的后端分别套装在中关节轴(29)上，中指节上盖板(51)分别与中指节左侧板(49)的上端面和中指节右侧板(50)的上端面固接，中指节下盖板(52)分别与中指节左侧板(49)的下端面和中指节右侧板(50)的下端面固接，驱动销轴(53)装在所述偏心轴盘(30)上，且驱动销轴(53)的两端贯穿中指节左侧板(49)和中指节右侧板(50)。

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