CN101618548A - 压电直接驱动的手指关节及其手指及其手 - Google Patents

Abstract

本发明的压电直接驱动的手指关节及其手指及其手，属机器人领域。该关节包括左侧板、右侧板、关节轴、驱动轮、带三个压电陶瓷片的矩形弹性体、电位计；其中驱动轮的外轮廓分成圆弧段和直线段，圆弧段的角度范围是120°－270°，直线段上有一个凸台用于和前一指节固联；矩形弹性体的正面有上下两个凸台始终与驱动轮的圆弧段接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。该关节具有体积小、重量轻、响应快，操作灵活、易于控制的特点，避免了以往灵巧手中所需的电机减速装置和钢丝绳预紧装置，减少了灵巧手的体积和重量。

Description

压电直接驱动的手指关节及其手指及其手

技术领域：

本发明涉及一种压电直接驱动的手指关节及其手指及其手，属机器人领域。

背景技术：

多指灵巧手依照传动方式可分为齿轮传动和腱传动。采用齿轮传动就必须增加调节齿轮间隙的装置，这样既会增加手的附加重量，也会使手的机构变得复杂；当齿轮间隙调小了之后，新的问题又会接踵而至，如齿轮传动的摩擦增大，于是，又需要添加新的装置来减少齿轮传动的摩擦。腱传动类似皮带轮传动，腱的材料一般采用钢丝绳或弹性线。在腱传动方式中，腱需要预紧，通常预紧力比较大，但又不能过大，张力过大可能会使腱拉断，不利于大负载条件下的抓取工作；腱有张力，容易变形，会引起传动的滞后现象，使用时间长了，腱会变松弛，将会带来较大的运动传递误差；腱只能受拉而不能受压，所以实现回程将会很困难，控制力一旦超调，消除起来将是一件非常麻烦的事，但超调在实际中不可避免。要想实现回程，只有在每个关节处再加置一个电机，使两个电机配合工作实现一个关节的正反转，这样给手指的安装和控制都会带来不便。由于这些辅助装置的存在，使得现有的灵巧手体积很难控制在普通人手的1.5倍以下。

发明内容：

本发明的目的在于研制一种无需减速装置和预紧装置，具有体积小、重量轻、响应快，操作灵活、易于微小型化的压电直接驱动手指关节，从而减少手指和手的体积和重量。

一种压电执行器驱动的手指关节，其特征在于：包括左侧板、右侧板、关节轴、驱动轮、矩形弹性体、电位计、支撑架、第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片第三压电陶瓷片；

其中关节轴垂直安装于左侧板和右侧板上，电位计的外壳安装于左侧板或右侧板上，电位计的内孔与关节轴固连，用于测量关节轴转动角度，驱动轮固定安装于关节轴上，驱动轮的外轮廓分成圆弧段和直线段，圆弧段的角度范围是120°-270°，直线段上有一个凸台；

矩形弹性体通过支撑架固定安装于左侧板或右侧板上，且矩形弹性体的正面有上下两个凸台，矩形弹性体的反面沿上下粘有第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，矩形弹性体的一个侧面粘有第三压电陶瓷片，矩形弹性体正面的两个凸台始终与驱动轮的圆弧段接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动；

驱动轮直线段上的凸台和前一指节固联，左侧板和右侧板与后一指节固联。

所述压电执行器驱动的手指关节的手指，其特征在于：

当手指为食指或中指或无名指或小指时，依次包括手指远端指节、手指远端指间关节、手指近端指节、手指近端指间关节、手指弯曲掌骨指节、手指掌指关节I、手指摆动掌骨指节、手指掌指关节II、手指掌骨体；其中手指远端指间关节、手指近端指间关节和手指掌指关节I实现关节的弯曲运动，上述三个关节的关节轴之间相互平行，手指掌指关节II实现整个手指的内收-外展运动；该关节的关节轴与上述三个关节的关节轴垂直；

当手指为拇指时，依次包括拇指远端指节、拇指远端指间关节、拇指近端指节、拇指近端指间关节、拇指摆动掌骨指节、拇指掌指关节、拇指掌根指节、拇指掌根关节、拇指掌骨体；其中拇指远端指间关节和拇指近端指间关节实现关节的弯曲运动，这两个关节的关节轴平行；拇指掌指关节实现拇指相对于其它手指的内收-外展运动，该关节的关节轴与上述两个关节的关节轴垂直；拇指掌根关节实现整个拇指相对于手掌的内收-外展运动，该关节的关节轴与上述三个关节轴垂直。

所述手指的手，其特征在于：包括拇指、食指、中指、无名指、小指五个手指，及用于固定五个手指的底座。

所述的手，其特征在于：底座直接作为拇指的拇指掌根关节中的左侧板或右侧板。

本发明的优点是：手指关节不需要以往灵巧手中所需要电机减速装置和钢丝绳的预紧装置，实现了直接驱动，不仅具有响应快，操作灵活、易于控制的特点，而且又兼具了压电驱动体积小、重量轻的特点；本压电驱动手指关节结构简单，易于微小型化，从而减小了手指和手的体积和重量，同时由于压电驱动方式不受电磁场、真空和辐射的干扰，更适用于空间探索和核能开发的场合。

附图说明：

图1(a、b)是灵巧手关节驱动单元结构示意图。图9(a)为主视图，图9(b)为去除侧板和电位计的俯视图。

图2是弹性体结构简图。

图3是弹性体的运动机理简图。

图4是压电直接驱动五指灵巧手的整体结构示意图。

图5(a、b)是灵巧手食指、中指、无名指、小指结构示意图。图2(a)为主视图，图2(b)为俯视图。

图6是灵巧手食指、中指、无名指、小指的手指远端指间关节结构示意图。

图7是灵巧手食指、中指、无名指、小指的手指近端指间关节结构示意图。

图8是灵巧手食指、中指、无名指、小指的手指掌指关节I结构示意图。

图9是灵巧手食指、中指、无名指、小指的手指掌指关节II结构示意图。

图10(a、b)是灵巧手拇指结构示意图。图2(a)为主视图，图2(b)为俯视图。

图11是灵巧手拇指的掌根关节结构示意图。

图12灵巧手控制系统硬件结构框图

图13灵巧手控制软件流程图

图中：1.食指  2.中指  3.无名指  4.小指  5.拇指  6.底座7手指远端指节  8手指近端指节  9手指弯曲掌骨指节  10手指摆动掌骨指节  11手指掌骨体  12手指远端指间关节  13手指近端指间关节14手指掌指关节I  15手指掌指关节II  16指尖帽  17远端关节轴18远端左侧板  19远端驱动轮  20远端电位计  21远端支撑架  22远端右侧板  23远端弹性体  24近端关节轴  25近端支撑架  26近端左侧板  27近端指间连接件  28近端电位计  29近端驱动轮30近端弹性体  31近端右侧板  32第一掌指关节轴  33第一掌指左侧板34第一掌指连接件  35第一掌指电位计  36第一掌指驱动轮  37第一掌指弹性体  38第一掌指支撑架  39第一掌指右侧板  40第二掌指连接件41第二掌指电位计  42第二掌指支撑架  43第二掌指左侧板  44第二掌指驱动轮  45第二掌指关节轴  46第二掌指弹性体  47第二掌指右侧板51拇指远端指节  52拇指近端指节  53拇指摆动掌骨指节  54拇指掌根指节  55拇指掌骨体  56拇指远端指间关节  57拇指近端指间关节  58拇指掌指关节  59拇指掌根关节  61掌根连接件  62掌根驱动轮  63掌根电位计  64掌根弹性体  65掌根支撑架  67掌根关节轴  68掌根右侧板  71矩形弹性体  72驱动轮  73第一压电陶瓷片  74第二压电陶瓷片  75关节轴  76第三压电陶瓷片  77左侧板  78电位计  79右侧板  80支撑架。

具体实施方式：

下面将结合附图对压电直接驱动的五指灵巧手作进一步的说明。

灵巧手的每个关节的驱动单元相同，如图1(a、b)所示，包括左侧板77、右侧板79、关节轴75、驱动轮72、矩形弹性体71、电位计78、支撑架80、第一压电陶瓷片73、第二压电陶瓷片74第三压电陶瓷片76；其中关节轴75垂直安装于左侧板77和右侧板79上，电位计78的外壳安装于左侧板77或右侧板79上，电位计78的内孔与关节轴75固连，用于测量关节轴75转动角度，驱动轮72固定安装于关节轴75上，驱动轮72的外轮廓分成圆弧段和直线段，圆弧段的角度范围是120°-270°，直线段上有一个凸台；矩形弹性体71通过支撑架80固定安装于左侧板77或右侧板79上，且矩形弹性体71的正面有上下两个凸台，矩形弹性体71的反面沿上下粘有第一压电陶瓷片73和第二压电陶瓷片74，矩形弹性体71的一个侧面粘有第三压电陶瓷片76，矩形弹性体71正面的两个凸台始终与驱动轮72的圆弧段接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动；灵巧手的手指关节与人的手指关节运动角度一样，均不会超过120°，因此，驱动轮在实际工作中不会出现转动角度大于120°的情况。

驱动单元的工作原理，如图2和图3所示。为了描述方便，将弹性体上的两个凸台，称为驱动足。在图2中，弹性体底部的压电陶瓷片均施加cos(ωt)电压信号，弹性体侧面的压电陶瓷片施加sin(ωt)电压信号，三块压电陶瓷片的反面电极接地。忽略其他模态对工作模态的干扰和阻尼作用，当在图2所示的弹性体上加上两相电压激励信号后，弹性体将被激发出同频一阶纵振模态响应和二阶弯振模态响应：

$\left\{\begin{array}{c}u(x,t)={\mathrm{\φ}}_{L1}\left(x\right)\sin \mathrm{\ωt}\\ v(x,t)={\mathrm{\φ}}_{B2}\left(x\right)\cos \mathrm{\ωt}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，φ_L1(x)代表一阶纵振的幅值，φ_B2(x)代表二阶弯振的幅值。

由(1)式可以看出：二阶弯振位移响应和一阶纵振位移响应在时间上存在π/2的相位差。此外，在二阶弯振的波幅处，二阶弯振位移和一阶纵振位移方向始终相互垂直，即对应于二阶弯振波幅处的驱动足上的2个位移响应在空间上亦存在π/2的相位差，所以位于二阶弯振波幅处的驱动足上可形成椭圆运动轨迹。

下面按照图3来详细分析弹性体在一个周期内的运动过程。

(1)当ωt＝0～π/2时，v(x，t)＝1～0，u(x，t)＝0～1，此时弹性体的运动状态由图3(a)所示的弯曲振动的最大位置逐渐变化到图3(b)所示的纵向振动的最大伸张位置。在变化过程中，左驱动足由弯曲振动的波峰位置随着纵向振动的伸长顺时针向上旋转到弯曲振动的平衡位置，此阶段，左驱动足驱动导轨向右移动了一步；右驱动足由弯曲振动的波谷位置随着纵向振动的伸长顺时针向下旋转到弯曲振动的平衡位置，此阶段，右驱动足与导轨脱离。

(2)当ωt＝π/2～π时，u(x，t)＝1～0，v(x，t)＝0～-1，此时弹性体的运动状态由图3(b)所示的纵向振动的最大伸张位置逐渐变化到图3(c)所示的弯曲振动的最大位置。在变化过程中，左驱动足由弯曲振动的平衡位置随着纵向振动由伸长到收缩的变化继续顺时针向上旋转到弯曲振动的波谷位置，此阶段，左驱动足与导轨脱离；右驱动足由弯曲振动的平衡位置随着纵向振动的伸长到收缩的变化继续顺时针向下旋转到弯曲振动的波峰位置，此阶段，右驱动足驱动导轨向右移动了一步。

(3)当ωt＝π～3π/2时，v(x，t)＝-1～0，u(x，t)＝0～-1，此时弹性体的运动状态由图3(c)所示的弯曲振动的最大位置逐渐变化到图3(d)所示的纵向振动的最大收缩位置。在变化过程中，左驱动足由弯曲振动的波谷位置随着纵向振动的收缩继续顺时针向下旋转到弯曲振动的平衡位置，此阶段，左驱动足与导轨脱离；右驱动足由弯曲振动的波峰位置随着纵向振动的收缩继续顺时针向上旋转到弯曲振动的平衡位置，此阶段，右驱动足驱动导轨向右移动了一步。

(4)当ωt＝3π/2～2π时，u(x，t)＝-1～0，v(x，t)＝0～1，此时弹性体的运动状态由图3(d)所示的纵向振动的最大收缩位置又逐渐回到了如图3(a)所示的弯曲振动的最大位置。在变化过程中，左驱动足由弯曲振动的平衡位置随着纵向振动由收缩到伸长的变化继续顺时针向下旋转到弯曲振动的波峰位置，此阶段，左驱动足驱动动子向右移动了一步；右驱动足由弯曲振动的平衡位置随着纵向振动由收缩到伸长的变化继续顺时针向上旋转到弯曲振动的波谷位置，此阶段，右驱动足与导轨脱离。

上述四个步骤的分析表明，弹性体的左右两个驱动足在一个周期内均交替完成了一次椭圆轨迹的运动。在弹性体驱动足椭圆轨迹运动的作用下，通过弹性体和导轨之间摩擦力的作用，推动导轨向前运动。如果改变电压信号正、负号，会使弹性体驱动足上的椭圆运动轨迹反向，从而可改变导轨的运动方向。如果将导轨置换成有一个固定转轴的圆盘，则该圆盘可以实现绕固定转轴的旋转运动。

一种压电直接驱动的五指灵巧手，如图4所示，包括拇指5、食指1、中指2、无名指3、小指4五个手指和底座6。食指1、中指2、无名指3、小指4和拇指5分别固定在底座6上。

食指1、中指2、无名指3、小指4的结构相同，如图5(a、b)所示，分别具有手指远端指节7、手指近端指节8、手指弯曲掌骨指节9和手指摆动掌骨指节10和手指掌骨体11及四个关节和四个自由度。四个关节从指根向外分别是手指掌指关节II 15、手指掌指关节I 14，手指近端指间关节13及手指远端指间关节12，每个关节具有一个相对应的自由度。手指掌指关节I 14、手指近端指间关节13及手指远端指间关节12实现关节的弯曲运动，手指掌指关节II 15实现整个手指的内收-外展运动。手指远端指节7通过手指远端指间关节12连于手指近端指节8，手指近端指节8再通过手指近端指间关节13连于手指弯曲掌骨指节9，手指弯曲掌骨指节9再通过手指掌指关节I 14连于手指摆动掌骨指节10，手指摆动掌骨指节10再通过手指掌指关节II 15连于手指掌骨体11。

所述的手指远端指间关节12，如图6所示，包括指尖帽16、远端关节轴17、远端左侧板18、远端驱动轮19、测量手指远端指间关节转角的远端电位计20、远端支撑架21、远端右侧板22和粘有压电陶瓷片的远端弹性体23。远端驱动轮19通过其前端的凸台与指尖帽16固连。远端关节轴17穿过远端驱动轮19的圆心，并与远端驱动轮19固连，远端关节轴17的两端分别支撑在远端左侧板18和远端右侧板22上，关节轴17相对于左侧板和右侧板转动的角度可以通过远端电位计20获得，粘有压电陶瓷片的远端弹性体23通过远端支撑架21与远端右侧板22或远端左侧板18固连，远端弹性体23上的两个凸台与远端驱动轮19的圆弧段相接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。

所述的手指近端指间关节13，如图7所示，包括近端指间连接件27、近端关节轴24、近端左侧板26、近端驱动轮29、测量手指近端指间关节转角的近端电位计28、近端支撑架25、近端右侧板31和粘有压电陶瓷片的近端弹性体30。近端指间连接件27一端分别与远端左侧板18和远端右侧板22固连，另一端与近端驱动轮29固连，近端驱动轮29通过其前端的凸台与近端指间连接件27固连。近端关节轴24穿过近端驱动轮29的圆心，并与近端驱动轮29固连，近端关节轴24的两端分别支撑在近端左侧板26和近端右侧板31上，近端关节轴24相对于左侧板和右侧板转动的角度可以通过近端电位计28获得，粘有压电陶瓷片的近端弹性体30通过近端支撑架25与近端右侧板31或近端左侧板26固连，弹性体30上的两个凸台与近端驱动轮29的圆弧段相接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。

所述的手指掌指关节I 14，如图8所示，包括第一掌指连接件34、第一掌指关节轴32、第一掌指左侧板33、第一掌指驱动轮36、测量手指掌指关节I转角的第一掌指电位计35、第一掌指支撑架38、第一掌指右侧板39和粘有压电陶瓷片的第一掌指弹性体37。第一掌指连接件34一端分别与近端左侧板26和近端右侧板31固连，另一端与第一掌指驱动轮36固连，第一掌指驱动轮36通过其前端的凸台与第一掌指连接件34固连。第一掌指关节轴32穿过第一掌指驱动轮36的圆心，并与第一掌指驱动轮36固连，第一掌指关节轴32的两端分别支撑在第一掌指左侧板33和第一掌指右侧板39上，第一掌指关节轴32相对于左侧板和右侧板转动的角度可以通过第一掌指电位计35获得，粘有压电陶瓷片的第一掌指弹性体37通过第一掌指支撑架38与第一掌指左侧板33或第一掌指右侧板39固连，第一掌指弹性体37上的两个凸台与第一掌指驱动轮36的圆弧段相接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。

所述的手指掌指关节II 15，如图9所示，包括第二掌指连接件40、第二掌指关节轴45、第二掌指左侧板43、第二掌指驱动轮44、测量手指掌指关节II转角的第二掌指电位计41、第二掌指支撑架42、第二掌指右侧板47和粘有压电陶瓷片的第二掌指弹性体46。第二掌指连接件40一端分别与第一掌指左侧板33和第一掌指右侧板39固连，另一端与第二掌指驱动轮44固连，第二掌指驱动轮44通过其前端的凸台与第二掌指连接件40固连。第二掌指关节轴45穿过第二掌指驱动轮44的圆心，并与第二掌指驱动轮44固连，第二掌指关节轴45的两端分别支撑在第二掌指左侧板43和第二掌指右侧板47上，第二掌指关节轴45相对于左侧板和右侧板转动的角度可以通过第二掌指电位计41获得，粘有压电陶瓷片的第二掌指弹性体46通过第二掌指支撑架42与第二掌指右侧板47或第二掌指左侧板43固连，第二掌指弹性体46上的两个凸台与第二掌指驱动轮44的圆弧段相接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。

所述的拇指5，如图10(a、b)所示，具有拇指远端指节51、拇指近端指节52、拇指摆动掌骨指节53和掌根指节54和拇指掌骨体55及四个关节和四个自由度。四个关节从指根向外分别是拇指掌根关节59、拇指掌指关节58，拇指近端指间关节57及拇指远端指间关节56，每个关节具有一个相对应的自由度。拇指近端指间关节57及拇指远端指间关节56实现关节的弯曲运动，拇指掌指关节58实现拇指相对于其它手指的内收-外展运动，拇指掌根关节59实现整个拇指相对于手掌的内收-外展运动。拇指远端指节51通过拇指远端指间关节56连于拇指近端指节52，拇指近端指节52再通过拇指近端指间关节57连于拇指摆动掌骨指节53，拇指摆动掌骨指节53再通过拇指掌指关节58连于拇指掌根指节54，拇指掌根指节54再通过拇指掌根关节59连于拇指掌骨体55。

所述拇指远端指间关节56与其它四指的手指远端指间关节12结构相同。

所述拇指近端指间关节57与其它四指的手指掌指关节I 14结构相同。

所述拇指掌指关节I 58与其它四指的手指掌指关节II 15结构相同。

所述的拇指掌根关节59，如图11所示，包括掌根连接件61、掌根关节轴67、掌根左侧板68、掌根驱动轮62、测量拇指掌根关节转角的掌根电位计63、掌根支撑架65、底座6和粘有压电陶瓷片的掌根弹性体64。掌根连接件61一端分别与拇指掌指关节的左侧板和右侧板固连，另一端与掌根驱动轮62固连，掌根驱动轮62通过其前端的凸台与掌根连接件61固连。掌根关节轴67穿过掌根驱动轮62的圆心，并与掌根驱动轮62固连，掌根关节轴67的两端分别支撑在掌根左侧板68和底座6上，掌根左侧板68和底座6固连，掌根关节轴67相对于掌根左侧板68和底座6转动的角度可以通过掌根电位计63获得，粘有压电陶瓷片的掌根弹性体64通过掌根支撑架65与底座6或掌根左侧板68固连，掌根弹性体64上的两个凸台与掌根驱动轮62的圆弧段相接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动。

驱动和控制系统如图12所示，由驱动单元、驱动器、DSP、CPLD和计算机及控制软件组成，测量系统由力传感器、电位计构成。计算机用于灵巧手轨迹规划及向下位机DSP发送控制数据，计算机和DSP之间采用RS232进行通讯；DSP选用的是TI公司的TMS320F2812，DSP完成全部关节运动控制算法和控制量的给定，实现灵巧手各关节协调运动；CPLD选用Atral公司的MAX7000S系列的EPM7192S，CPLD实现驱动单元的正反转控制及电路逻辑控制；通过调节DAC7724施加在驱动器压频转换器上电压来改变驱动单元的工作频率实现对其运行速度的调节；使用AD公司AD7874和DSP2812片内A/D检测传感器信息；电位计选用的是村田制作所SV01A型，用于检测各关节转角；力传感器由南京航空航天大学根据要求研制；采用PID控制实现了灵巧手位置反馈控制。

Claims (4)

1、一种压电执行器驱动的手指关节，其特征在于：包括左侧板(77)、右侧板(79)、关节轴(75)、驱动轮(72)、矩形弹性体(71)、电位计(78)、支撑架(80)、第一压电陶瓷片(73)、第二压电陶瓷片(74)第三压电陶瓷片(76)；

其中关节轴(75)垂直安装于左侧板(77)和右侧板(79)上，电位计(78)的外壳安装于左侧板(77)或右侧板(79)上，电位计(78)的内孔与关节轴(75)固连，用于测量关节轴(75)转动角度，驱动轮(72)固定安装于关节轴(75)上，驱动轮(72)的外轮廓分成圆弧段和直线段，圆弧段的角度范围是120°-270°，直线段上有一个凸台；

矩形弹性体(71)通过支撑架(80)固定安装于左侧板(77)或右侧板(79)上，且矩形弹性体(71)的正面有上下两个凸台，矩形弹性体(71)的反面沿上下粘有第一压电陶瓷片(73)和第二压电陶瓷片(74)，矩形弹性体(71)的一个侧面粘有第三压电陶瓷片(76)，矩形弹性体(71)正面的两个凸台始终与驱动轮(72)的圆弧段接触，压电陶瓷在两相交流电的激励下，在弹性体的两个凸台上均形成椭圆运动轨迹，在这两个凸台的共同作用下，通过凸台和驱动轮之间摩擦力作用，推动驱动轮转动；

驱动轮(72)直线段上的凸台和前一指节固联，左侧板(77)和右侧板(79)与后一指节固联。

2、一种利用权利要求1所述压电执行器驱动的手指关节的手指，其特征在于：

当手指为食指(1)或中指(2)或无名指(3)或小指(4)时，依次包括手指远端指节(7)、手指远端指间关节(12)、手指近端指节(8)、手指近端指间关节(13)、手指弯曲掌骨指节(9)、手指掌指关节I(14)、手指摆动掌骨指节(10)、手指掌指关节II(15)、手指掌骨体(11)；其中手指远端指间关节(12)、手指近端指间关节(13)和手指掌指关节I(14)实现关节的弯曲运动，上述三个关节的关节轴之间相互平行，手指掌指关节II(15)实现整个手指的内收-外展运动；该关节的关节轴与上述三个关节的关节轴垂直；

当手指为拇指(5)时，依次包括拇指远端指节(51)、拇指远端指间关节(56)、拇指近端指节(52)、拇指近端指间关节(57)、拇指摆动掌骨指节(53)、拇指掌指关节(58)、拇指掌根指节(54)、拇指掌根关节(59)、拇指掌骨体(55)；其中拇指远端指间关节(56)和拇指近端指间关节(57)实现关节的弯曲运动，这两个关节的关节轴平行；拇指掌指关节(58)实现拇指相对于其它手指的内收-外展运动，该关节的关节轴与上述两个关节的关节轴垂直；拇指掌根关节(59)实现整个拇指相对于手掌的内收-外展运动，该关节的关节轴与上述三个关节轴垂直。

3、一种利用权利要求2所述手指的手，其特征在于：包括拇指(5)、食指(1)、中指(2)、无名指(3)、小指(4)五个手指，及用于固定五个手指的底座(6)。

4、根据权利要求3所述的手，其特征在于：底座(6)直接作为拇指(5)的拇指掌根关节(59)中的左侧板或右侧板。

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