CN102896639A - 一种人工假手的大拇指机构 - Google Patents

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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
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Abstract

一种人工假手的大拇指机构，它涉及一种仿人假手的大拇指机构。本发明的目的是为解决现有大多数假手的大拇指，都只有一个方向的抓握运动的问题。本发明通过蜗轮蜗杆传动实现大拇指的转动，通过蜗轮蜗杆传动、圆锥齿轮传动实现大拇指的弯曲抓握功能，通过平面四杆机构实现拇指一二指节的欠驱动。本发明的有益效果：大拇指在抓握的运动过程中能实现拇指转动、弯曲抓握以及复杂的空间运动，能实现大拇指多方位抓握的功能，满足真人手大拇指所具有的各种运动功能，同时，在本发明的大拇指的传动机构中采用了蜗轮蜗杆传动，机构具有自锁功能，电机断电后能维持拇指抓握力矩，本发明结构简单、运动灵活、控制方便、重量轻、体积小，拇指的抓握力大。

Description

一种人工假手的大拇指机构
技术领域
本发明涉及一种人工假手大拇指机构
背景技术
大拇指的运动形式是影响人工假手的抓握功能的主要因素之一，现有的大多数的假手大拇指，都只有一个方向的抓握功能。这样的拇指必须垂直于假手的手掌设置，不论在外观上还是在功能上都和真人人手的大拇指有着很大的差距，而由于这个原因使很多需要安装假手的残疾人都不愿使用假手，从而阻碍了假手的普及应用。尽管最近一些相关研究人员也设计了几种具有空间抓握功能的大拇指机构，但这些结构大多具有：结构复杂，大拇指运动空间一定且不能实现多方位抓握的功能。
发明内容
本发明的目的是为解决现有大多数的假手大拇指只有一个方向抓握运动或具有固定轨迹的空间抓握运动的问题，提供一种人工假手的大拇指机构。本发明具有结构简单，运行可靠、灵活，且大拇指能实现多方位抓握功能的特点。
本发明设计的一种人工假手的大拇指机构，包含大拇指转动机构、大拇指弯曲抓握机构及大拇指欠驱动机构。
所述的大拇指转动机构包括大拇指转动轴3、垫片4、蜗轮6、蜗杆5、电机7、十字连接头15、第一指节转动轴16，大拇指转动轴3与蜗轮6固接，蜗轮6与蜗杆5实行涡轮蜗杆传动，蜗杆5与电机7轴固接，大拇指转动轴(3与十字连接头15固接，十字连接头15与第一指节转动轴16水平铰接。
所述的大拇指弯曲抓握机构包括：蜗轮9、蜗杆10、电机11、垫片8、套筒12、主动圆锥齿轮13、从动圆锥齿轮14、第一指节转动轴16、十字连接头15，蜗轮9与蜗杆10实行蜗轮蜗杆传动，蜗杆10与电机轴11固接，蜗轮9与套筒12固接，套筒12与主动圆锥齿轮13固接，套筒12与大拇指转动主轴3竖直铰接，主动圆锥齿轮13与从动圆锥齿轮14实行圆锥齿轮传动，从动圆锥齿轮14与第一指节传动轴16固接，，第一指节转动轴16与十字连接头15水平铰接。
所述的的大拇指转动机构与大拇指弯曲机构通过大拇指转动轴(3)、十字连接头(15)、第一指节转动轴(16)、从动圆锥齿轮(14)、主动圆锥齿轮(13)耦合。所述的机构中，十字连接头(15)的竖直转动中心位于主动圆锥齿轮(13)的圆心，保证大拇指在转动过程中，主动圆锥齿轮(13)与从动圆锥齿轮(14)一直处于啮合状态。
所述的大拇指欠驱动机构包括第一指节转动轴16、第一指节摆杆18，指节传动连杆19、第二指节摆杆20、第二指节转动轴21、大拇指第二指节22，第一指节摆杆18与十字连接头15固接，第一指节转动轴16与十字连接头15铰接，第二指节转动轴21与第二指节摆杆20固接，第二指节转动轴21与第一指节17铰接，第二指节转动轴21与大拇指第二指节22固接。以上机构组成的四杆机构能实现将第一指节的转动传递到第二指节，实现一二指节间的欠驱动。本发明具有的有益效果是：
1.本发明设计的大拇指传动机构中采用了蜗轮蜗杆传动，机构具有自锁功能，电机断电后，拇指具有维持抓握力矩的功能。
2.本发明设计的大拇指结构能实现转动功能，弯曲抓握功能，以及通过拇指的转动运动和弯曲抓握运动的耦合控制可使大拇指实现各种空间运动，可使人工假手实现不同外形物体的抓握，且结构简单，运动可靠，重量轻，体积小。
附图说明
图1是本发明与手掌的连接结构示意图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图3是本发明的大拇指的转动机构结构示意图；
图4是本发明的弯曲机构的结构示意图；
图5是本发明的大拇指的一二指节的欠驱动结构示意图；
图中：1.手掌底板，2.手掌盖板，3.大拇指转动轴，4.垫片，5.蜗杆，6.蜗轮，7.电机，8.垫片，9.蜗轮，10.蜗杆，11.电机，12.套筒，13主动圆锥齿轮，14.从动圆锥齿轮，15.十字连接头，16.第一指节转动轴，17.大拇指第一指节，18.第一指节摆杆，19.指节传动连杆，20.第二指节摆杆，21.第二指节传动轴，22.大拇指第二指节。
具体实施方式
大拇指转动功能的实现：
如图3所示，电机7转动，电机7主轴与蜗杆5固接，蜗杆5转动，蜗杆5与蜗轮6实行涡轮蜗杆传动，蜗轮6转动，蜗轮6与大拇指转动轴3固接，大拇指转动轴3转动，大拇指转动轴3与十字连接头15固接，十字连接头15转动，十字连接头15与第一指节转动轴16水平铰接，第一指节转动轴16转动，第一指节转动轴16与第一指节17固接，第一指节转动，继而实现了大拇指的转动。
在实现大拇指只转动不弯曲的运动控制中，应保证电机7与电机11的转速相同，此时第一指节转动轴16的转动速度与主动圆锥齿轮13的转动速度相同，从动圆锥齿轮14与主动圆锥齿轮13不发生相对转动。大拇指只转动不弯曲。大拇指的弯曲功能的实现：
如图4所示，电机11转动，电机11主轴与蜗杆10固接，蜗杆10转动，蜗杆10与蜗轮9实行蜗轮蜗杆传动，蜗轮9转动，蜗轮9与套筒12固接，套筒12与大拇指转动主轴3竖直铰接，套筒12与主动圆锥齿轮13固接，主动圆锥齿轮13转动，主动圆锥齿轮13与从动圆锥齿轮14实行圆锥齿轮传动，从动圆锥齿轮14转动，从动圆锥齿轮14与拇指第一指节转动轴16固接，第一节转动轴16旋转运动，第一指节转动轴16与第一指节17固接，第一指节旋转运动，继而实现拇指的弯曲运动。
在实现大拇指只弯曲抓握不转动的控制中，应保证电机7关闭。此时大拇指转动轴3静止，第一指节转动轴16不转动，只旋转，大拇指弯曲抓握。大拇指空间运动功能的实现：
如图2所示，在实现大拇指复杂的空间运动中，应通过控制电机7与电机11的转速来完成。
大拇指一二指节的欠驱动运动：
如图5所示，电机11转动，由圆锥齿轮传动，此时拇指第一指节转动轴16旋转，第一指节转动轴16与第一指节摆杆18固接，第一指节摆杆18转动，第二指节转动轴21与第二指节摆杆20固接，由第一指节摆杆18，指节传动连杆19，第二指节摆杆20，第一指节17构成平面四杆机构，继而实现了将第一指节的转动运动传动到第二指节，即实现了大拇指的欠驱动运动。

Claims (4)

1.一种人工假手的大拇指机构，它包含大拇指转动机构、大拇指弯曲抓握机构及大拇指欠驱动机构。
2.根据权力要求1所述的一种人工假手的大拇指机构，其特征在于：所述的大拇指转动机构包括大拇指转动轴(3)、垫片(4)、蜗轮(6)、蜗杆(5)、电机(7)、十字连接头(15)、第一指节转动轴(16)，大拇指转动轴(3)与蜗轮(6)固接，蜗轮(6)与蜗杆(5)实行蜗轮蜗杆传动，蜗杆(5)与电机(7)轴固接，大拇指转动轴(3)与十字连接头(15)固接，十字连接头(15)与第一指节转动轴(16)水平铰接。
3.根据权力要求1所述的一种人工假手的大拇指机构，其特征在于：所述的大拇指弯曲抓握机构包括：蜗轮(9)、蜗杆(10)、电机(11)、垫片(8)、套筒(12)、主动圆锥齿轮(13)、从动圆锥齿轮(14)、第一指节转动轴(16)、十字连接头(15)，蜗轮(9)与蜗杆(10)实行蜗轮蜗杆传动，蜗杆(10)与电机(11)轴固接，蜗轮(9)与套筒(12)固接，套筒(12)与主动圆锥齿轮(13)固接，套筒(12)与大拇指转动主轴(3)竖直铰接，主动圆锥齿轮(13)与从动圆锥齿轮(14)实行圆锥齿轮传动，从动圆锥齿轮(14)与第一指节传动轴(16)固接，第一指节转动轴(16)与十字连接头(15)水平铰接。
4.由权力要求2、3所述的一种人工假手大拇指机构，其特征在于：所述的的大拇指转动机构与大拇指弯曲机构通过大拇指转动轴(3)、十字连接头(15)、第一指节转动轴(16)、从动圆锥齿轮(14)、主动圆锥齿轮(13)耦合。所述的机构中，十字连接头(15)的竖直转动中心位于主动圆锥齿轮(13)的圆心，保证大拇指在转动过程中，主动圆锥齿轮(13)与从动圆锥齿轮(14)一直处于啮合状态。
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