CN106112963B - 一种穿戴式手部外骨骼装置 - Google Patents

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    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints

Abstract

一种穿戴式手部外骨骼装置，包括固定基座，拇指机构，示指机构，中指机构，环指机构，小指机构：所述拇指机构、示指机构、中指机构、环指机构和小指机构的机构组成相同，包括末端指套、第一连杆、第二连杆、近端指套和滑杆：所述末端指套、第一连杆、第二连杆、近端指套和滑杆之间均通过滚动轴承依次连接：所述各手指机构的滑杆与手背固定基座中各个滑槽连接。本发明通过上述结构，可实现手部外骨骼装置的自由度数与手部关节数之间相互匹配，保证了手指的运动灵活性。此装置简化了手部外骨骼的机构设计，使用方便、占用体积小、制造成本低，可应用于力反馈手套、手部康复装置和仿人机器手等领域。

Description

一种穿戴式手部外骨骼装置
技术领域
本发明属于手部外骨骼装置领域，具体涉及一种基于平面五杆机构及空间六杆机构的串联机构。
背景技术
手是重要的感受器官与执行器官，承担着人体与外界环境进行交互的任务。外骨骼穿戴装置是近年来机器人领域的研究热点之一，利用机械关节模仿人体关节，使穿戴装置得以辅助人体的运动。然而，人手的解剖结构精细复杂，包含二十七块骨骼与十六个关节，其运动能力灵活多样，存在二十个自由度，可完成至少三十四种不同的运动动作，使之为研究手部外骨骼造成了一定的困难。
一些手部外骨骼的机构较为简单，仅能辅助完成人手的部分动作，如美国国家康复医院研制的“HEXORR”与“HandSOME”，分别用于辅助完成“抓握”与“捏取”的动作。其外骨骼装置中，除拇指外的四指通过一个机构辅助运动，因此限制了其余四指的相对运动。一些手部外骨骼机构中，虽然分开了每个手指，但是为了简化机构，将单根手指中的部分关节耦合。如意大利热那亚大学工学院研制的“HEXOSYS II”，将每个手指的掌指关节与近指间关节耦合，美国乔治华盛顿大学研制的“RML Glove”，将一根手指的所有关节耦合。由于这类机构的自由度数小于人体关节数，因此依然会限制人手的运动灵活性。
还有一些手部外骨骼装置，基于四杆机构，辅助手指每个关节的运动。如北航研制的“iHandRe hab”、哈工大研制的“HIT-Glove”以及韩国成均馆大学研制的“SKK EXO-Glove”等。这类机构的主要特点是，将机械连杆与每个手指关节形成独立的四杆机构，使机构的自由度数等于手指关节数，从而保证了手指运动的灵活性。但是，这种设计将会使外骨骼机构复杂，并且增加了机构的惯性与重量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可以完全适应人手关节的运动需要，装置机构自由度数与人手关节自由度数相匹配、使用方便，占用体积小，基于平面五杆机构与空间六杆机构的手部外骨骼装置。在该装置中，利用铰链连杆和滑槽滑杆机构，与单根手指的双自由度关节形成二自由度空间六杆机构；利用铰链连杆机构与单根手指的两个单自由度关节形成二自由度平面五杆机构。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种穿戴式手部外骨骼装置，其特征在于：包括拇指机构(1)，示指机构(2)，中指机构(3)，环指机构(4)，小指机构(5)和固定基座(6)；
所述拇指机构(1)、示指机构(2)、中指机构(3)、环指机构(4)和小指机构(5)的机构组成相同。
以示指机构(2)为例，包括示指末端指套(7-2)、示指第一连杆(8-2)、示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)、示指第二连杆(9-2)、示指近端指套(10-2)和示指滑杆(11-2)：所述示指第一连杆(8-2)通过示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)与示指第二连杆(9-2)连接；所述示指末端指套(7-2)和示指近端指套(10-2)利用示指尼龙搭扣一(32A-2)和示指尼龙搭扣二(32B-2)分别与示指远节指骨(30-2)与示指近节指骨(31-2)连接。
进一步地，所述示指末端指套(7-2)包括示指末端指套座(14-2)、示指滚动轴承一(13A-2)和示指轴承挡圈一(15A-2)：所述示指末端指套座(14-2)通过示指滚动轴承一(13A-2)、示指轴承挡圈一(15A-2)与示指第一连杆(8-2)连接：所述示指末端指套座(14-2)与示指第一连杆(8-2)构成示指转动副一(R1-2)，所述示指第一连杆(8-2)与示指第二连杆(9-2)构成示指转动副二(R2-2)。
进一步地，所述示指近端指套(10-2)包括示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)、示指近端指套座(16-2)、示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)、示指竖轴一(17A-2)、示指竖直轴承座一(18A-2)、示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)：所述示指第二连杆(9-2)通过示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)与示指近端指套座(16-2)连接；所述示指近端指套座(16-2)通过示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)与示指竖轴一(17A-2)连接，所述示指竖轴一(17A-2)与示指竖直轴承座一(18A-2)连接，所述示指竖直轴承座一(18A-2)通过示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)和示指滑杆(11-2)连接：所述示指第二连杆(9-2)与示指近端指套座(16-2)构成示指转动副三(R3-2)，所述示指近端指套座(16-2)与示指竖轴一(17A-2)构成示指转动副四(R4-2)，所述示指竖直轴承座一(18A-2)与示指滑杆(11-2)构成示指转动副五(R5-2)。
进一步地，所述固定基座(6)包括拇指基座(19)、示指中指基座(20)、环指基座(21)和小指基座(22)：所述拇指基座(19)与示指中指基座(20)通过绑带(33)连接，所述示指中指基座(20)通过销轴一(34-1)与环指基座(21)连接，所述环指基座(21)通过销轴二(34-2)与小指基座(22)连接：所述示指中指基座(20)与环指基座(21)构成转动副八(R8)，所述环指基座(21)与小指基座(22)构成转动副九(R9)。
进一步地，所述拇指基座(19)包括拇指手背平台(23)、固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)、拇指手掌夹板(25)、拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)、拇指竖轴二(17B-1)、拇指竖直轴承座二(18B-1)和拇指滑槽(12-1)：所述拇指手背平台(23)通过固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)与拇指手掌夹板(25)连接，所述拇指滑槽(12-1)通过拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)连接，所述拇指竖直轴承座二(18B-1)与拇指竖轴二(17B-1)连接，所述拇指竖轴二(17B-1)通过拇指滚动轴承七(13G-1)、拇指轴承挡圈七(15G-1)与拇指手背平台(23)连接，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)连接：所述拇指滑槽(12-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)构成拇指转动副六(R6-1)，所述拇指竖轴二(17B-1)与拇指手背平台(23)构成拇指转动副七(R7-1)，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)构成拇指移动副(P-1)。
进一步地，所述示指中指基座(20)包括示指中指手背平台(26)、示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)、示指竖轴二(17B-2)、示指竖直轴承座二(18B-2)、示指滑槽(12-2)、中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)、中指竖轴二(17B-3)、中指竖直轴承座二(18B-3)和中指滑槽(12-3)：所述示指滑槽(12-2)通过示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)连接，所述示指竖直轴承座二(18B-2)与示指竖轴二(17B-2)连接，所述示指竖轴二(17B-2)通过示指滚动轴承七(13G-2)、示指轴承挡圈七(15G-2)与示指中指手背平台(26)连接，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)连接，所述中指滑槽(12-3)通过中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)连接，所述中指竖直轴承座二(18B-3)与中指竖轴二(17B-3)连接，所述中指竖轴二(17B-3)通过中指滚动轴承七(13G-3)、中指轴承挡圈七(15G-3)与示指中指手背平台(26)连接，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)连接：所述示指滑槽(12-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)构成示指转动副六(R6-2)，所述示指竖轴二(17B-2)与示指中指手背平台(26)构成示指转动副七(R7-2)，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)构成示指移动副(P-2)，所述中指滑槽(12-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)构成中指转动副六(R6-3)，所述中指竖轴二(17B-3)与示指中指手背平台(26)构成中指转动副七(R7-3)，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)构成中指移动副(P-3)。
进一步地，所述环指基座(21)包括环指手背平台(27)、环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)、环指竖轴二(17B-4)、环指竖直轴承座二(18B-4)、环指滑槽(12-4)：所述环指滑槽(12-4)通过环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)连接，所述环指竖直轴承座二(18B-4)与环指竖轴二(17B-4)连接，所述环指竖轴二(17B-4)通过环指滚动轴承七(13G-4)、环指轴承挡圈七(15G-4)与环指手背平台(27)连接，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)连接：所述环指滑槽(12-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)构成环指转动副六(R6-4)，所述环指竖轴二(17B-4)与环指手背平台(27)构成环指转动副七(R7-4)，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)构成环指移动副(P-4)。
进一步地，所述小指基座(22)包括小指手背平台(28)、固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)、小指手掌夹板(29)、小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)、小指竖轴二(17B-5)、小指竖直轴承座二(18B-5)和小指滑槽(12-5)：所述小指手背平台(28)通过固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)与小指手掌夹板(29)连接，所述小指滑槽(12-5)通过小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)连接，所述小指竖直轴承座二(18B-5)与小指竖轴二(17B-5)连接，所述小指竖轴二(17B-5)通过小指滚动轴承七(13G-5)、小指轴承挡圈七(15G-5)与小指手背平台(28)连接，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)连接：所述小指滑槽(12-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)构成小指转动副六(R6-5)，小指所述竖轴二(17B-5)与小指手背平台(28)构成小指转动副七(R7-5)，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)构成小指移动副(P-5)。
本发明由于采用以上技术方案，可实现手部外骨骼装置的自由度数与手部关节数之间相互匹配，保证了手指的运动灵活性。此装置简化了手部外骨骼的机构设计，使用方便、占用体积小、制造成本低，可应用于力反馈手套、手部康复装置和仿人机器手等领域。
下面结合附图对本发明的一种穿戴式手部外骨骼装置做进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的总体结构三维示意图；
图2为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的示指机构侧视图；
图3为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的固定基座正视图；
图4为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的末端指套分解示意图；
图5为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的近端指套分解示意图；
图6为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的拇指基座分解示意图；
图7为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的示指中指基座分解示意图；
图8为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的环指基座分解示意图；
图9为本发明一种穿戴式手部外骨骼装置的小指基座分解示意图；
图中：1—拇指机构；2—示指机构；3—中指机构；4—环指机构；5—小指机构；6—固定基座；7-2—示指末端指套；8-2—示指第一连杆；9-2—示指第二连杆；10-2—示指近端指套；11-2—示指滑杆；12-2—示指滑槽；13A-2—示指滚动轴承一；13B-2—示指滚动轴承二；13C-2—示指滚动轴承三；13D-2—示指滚动轴承四；13E-2—示指滚动轴承五；13F-1—拇指滚动轴承六；13G-1—拇指滚动轴承七；13F-2—示指滚动轴承六；13G-2—示指滚动轴承七；13F-3—中指滚动轴承六；13G-3—中指滚动轴承七；13F-4—环指滚动轴承六；13G-4—环指滚动轴承七；13F-5—小指滚动轴承六；13G-5—小指滚动轴承七；14-2—示指末端指套座；15A-2—示指轴承挡圈一；15B-2—示指轴承挡圈二；15C-2—示指轴承挡圈三；15D-2—示指轴承挡圈四；15E-2—示指轴承挡圈五；15F-1—拇指轴承挡圈六；15G-1—拇指轴承挡圈七；15F-2—示指轴承挡圈六；15G-2—示指轴承挡圈七；15F-3—中指轴承挡圈六；15G-3—中指轴承挡圈七；15F-4—环指轴承挡圈六；15G-4—环指轴承挡圈七；15F-5—小指轴承挡圈六；15G-5—小指轴承挡圈七；16-2—示指近端指套座；17B-1—拇指竖轴二；17A-2—示指竖轴一；17B-2—示指竖轴二；17B-3—中指竖轴二；17B-4—环指竖轴二；17B-5—小指竖轴二；18B-1—拇指竖直轴承座二；18A-2—示指竖直轴承座一；18B-2—示指竖直轴承座二；18B-3—中指竖直轴承座二；18B-4—环指竖直轴承座二；18B-5—小指竖直轴承座二；19—拇指基座；20—食指中指基座；21—环指基座；22—小指基座；23—拇指手背平台；24-1—固定螺纹轴一；24-2—固定螺纹轴二；24-3—固定螺纹轴三；24-4—固定螺纹轴四；25—拇指手掌夹板；26—食指中指手背平台；27—环指手背平台；28—小指手背平台；29—小指手掌夹板；30-2—示指远节指骨；31-2—示指近节指骨；32A-2—示指尼龙搭扣一；32B-2—示指尼龙搭扣二；33-绑带；34-1—销轴一；34-2—销轴二。
具体实施方式
如图1-图9所示，一种穿戴式手部外骨骼装置，包括拇指机构(1)，示指机构(2)，中指机构(3)，环指机构(4)，小指机构(5)和固定基座(6)：所述拇指机构(1)、示指机构(2)、中指机构(3)、环指机构(4)和小指机构(5)的机构组成相同，以示指机构(2)为例，包括示指末端指套(7-2)、示指第一连杆(8-2)、示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)、示指第二连杆(9-2)、示指近端指套(10-2)和示指滑杆(11-2)：所述示指第一连杆(8-2)通过示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)与示指第二连杆(9-2)连接；所述示指末端指套(7-2)和示指近端指套(10-2)利用示指尼龙搭扣一(32A-2)和示指尼龙搭扣二(32B-2)分别与示指远节指骨(30-2)与示指近节指骨(31-2)连接。
所述固定基座(6)包括拇指基座(19)、示指中指基座(20)、环指基座(21)和小指基座(22)：所述示指中指基座(20)与环指基座(21)构成转动副八(R8)，所述环指基座(21)与小指基座(22)构成转动副九(R9)。
如图4末端指套分解示意图所示，所述示指末端指套(7-2)包括示指末端指套座(14-2)、示指滚动轴承一(13A-2)和示指轴承挡圈一(15A-2)：所述示指末端指套座(14-2)通过示指滚动轴承一(13A-2)、示指轴承挡圈一(15A-2)与示指第一连杆(8-2)连接：所述示指末端指套座(14-2)与示指第一连杆(8-2)构成示指转动副一(R1-2)，所述示指第一连杆(8-2)与示指第二连杆(9-2)构成示指转动副二(R2-2)。
如图5近端指套分解示意图所示，所述示指近端指套(10-2)包括示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)、示指近端指套座(16-2)、示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)、示指竖轴一(17A-2)、示指竖直轴承座一(18A-2)、示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)：示指所述第二连杆(9-2)通过示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)与示指近端指套座(16-2)连接；所述示指近端指套座(16-2)通过示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)与示指竖轴一(17A-2)连接，所述示指竖轴一(17A-2)与示指竖直轴承座一(18A-2)连接，所述示指竖直轴承座一(18A-2)通过示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)和示指滑杆(11-2)连接：所述示指第二连杆(9-2)与示指近端指套座(16-2)构成示指转动副三(R3-2)，所述示指近端指套座(16-2)与示指竖轴一(17A-2)构成示指转动副四(R4-2)，所述示指竖直轴承座一(18A-2)与示指滑杆(11-2)构成示指转动副五(R5-2)。
如图6拇指基座分解示意图所示，所述拇指基座(19)包括拇指手背平台(23)、固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)、拇指手掌夹板(25)、拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)、拇指竖轴二(17B-1)、拇指竖直轴承座二(18B-1)和拇指滑槽(12-1)：所述拇指手背平台(23)通过固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)与拇指手掌夹板(25)连接，所述拇指滑槽(12-1)通过拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)连接，所述拇指竖直轴承座二(18B-1)与拇指竖轴二(17B-1)连接，所述拇指竖轴二(17B-1)通过拇指滚动轴承七(13G-1)、拇指轴承挡圈七(15G-1)与拇指手背平台(23)连接，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)连接：所述拇指滑槽(12-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)构成拇指转动副六(R6-1)，所述拇指竖轴二(17B-1)与拇指手背平台(23)构成拇指转动副七(R7-1)，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)构成拇指移动副(P-1)。
如图7示指中指基座分解示意图所示，所述示指中指基座(20)包括示指中指手背平台(26)、示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)、示指竖轴二(17B-2)、示指竖直轴承座二(18B-2)、示指滑槽(12-2)、中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)、中指竖轴二(17B-3)、中指竖直轴承座二(18B-3)和中指滑槽(12-3)：所述示指滑槽(12-2)通过示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)连接，所述示指竖直轴承座二(18B-2)与示指竖轴二(17B-2)连接，所述示指竖轴二(17B-2)通过示指滚动轴承七(13G-2)、示指轴承挡圈七(15G-2)与示指中指手背平台(26)连接，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)连接，所述中指滑槽(12-3)通过中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)连接，所述中指竖直轴承座二(18B-3)与中指竖轴二(17B-3)连接，所述中指竖轴二(17B-3)通过中指滚动轴承七(13G-3)、中指轴承挡圈七(15G-3)与示指中指手背平台(26)连接，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)连接：所述示指滑槽(12-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)构成示指转动副六(R6-2)，所述示指竖轴二(17B-2)与示指中指手背平台(26)构成示指转动副七(R7-2)，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)构成示指移动副(P-2)，所述中指滑槽(12-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)构成中指转动副六(R6-3)，所述中指竖轴二(17B-3)与示指中指手背平台(26)构成中指转动副七(R7-3)，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)构成中指移动副(P-3)。
如图8环指基座分解示意图所示，所述环指基座(21)包括环指手背平台(27)、环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)、环指竖轴二(17B-4)、环指竖直轴承座二(18B-4)、环指滑槽(12-4)：所述环指滑槽(12-4)通过环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)连接，所述环指竖直轴承座二(18B-4)与环指竖轴二(17B-4)连接，所述环指竖轴二(17B-4)通过环指滚动轴承七(13G-4)、环指轴承挡圈七(15G-4)与环指手背平台(27)连接，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)连接：所述环指滑槽(12-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)构成环指转动副六(R6-4)，所述环指竖轴二(17B-4)与环指手背平台(27)构成环指转动副七(R7-4)，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)构成环指移动副(P-4)。
如图9小指基座分解示意图所示，所述小指基座(22)包括小指手背平台(28)、固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)、小指手掌夹板(29)、小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)、小指竖轴二(17B-5)、小指竖直轴承座二(18B-5)和小指滑槽(12-5)：所述小指手背平台(28)通过固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)与小指手掌夹板(29)连接，所述小指滑槽(12-5)通过小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)连接，所述小指竖直轴承座二(18B-5)与小指竖轴二(17B-5)连接，所述小指竖轴二(17B-5)通过小指滚动轴承七(13G-5)、小指轴承挡圈七(15G-5)与小指手背平台(28)连接，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)连接：所述小指滑槽(12-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)构成小指转动副六(R6-5)，所述小指竖轴二(17B-5)与小指手背平台(28)构成小指转动副七(R7-5)，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)构成小指移动副(P-5)。
所述拇指基座(19)中的拇指手背平台(23)、固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)、拇指手掌夹板(25)与小指基座(22)中的小指手背平台(28)、固定螺纹轴(24-3)、固定螺纹轴(24-4)、小指手掌夹板(32)使装置固定在手掌，通过垂直手掌的夹持力而不是平行蚓状肌的束紧力固定手部外骨骼装置，缓解了手部外骨骼装置对手部运动的干扰。所述示指中指基座(20)、环指基座(21)和环指基座(21)、小指基座(22)之间分别构成了转动副R8与转动副R9，减轻了人手运动时，手掌产生的自然弯曲与固定基座(6)之间的阻碍。
由于单根手指中，远指间关节与近指间关节可近似视为转动副，以示指为例：所述示指末端指套座(14-2)与示指第一连杆(8-2)构成示指转动副一(R1-2)，所述示指第一连杆(8-2)与示指第二连杆(9-2)构成示指转动副二(R2-2)，所述示指第二连杆(9-2)与示指近端指套座(16-2)构成示指转动副三(R3-2)，所述示指末端指套座(14-2)、示指近端指套座(16-2)通过示指尼龙搭扣一(32A-2)、示指尼龙搭扣二(32B-2)分别与示指远节指骨(30-2)、示指近节指骨(31-2)固定，因此构成了二自由度平面五杆机构。掌指关节可近似视为虎克副，以示指为例：所述示指近端指套座(16-2)与示指竖轴一(17A-2)构成示指转动副四(R4-2)，所述示指竖直轴承座(18-2)与示指滑杆(11-2)构成示指转动副五(R5-2)，所述示指滑杆(11-2)与示指滑槽(12-2)构成示指移动副(P-2)，所述示指滑槽(12-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)构成示指转动副六(R6-2)，所述示指竖轴二(17B-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)构成转动副(R7-2)，因此构成了二自由度空间六杆机构。由此使穿戴式手部外骨骼装置的自由度数与人手关节自由度数相匹配。

Claims (1)

1.一种穿戴式手部外骨骼装置，其特征在于：包括拇指机构(1)，示指机构(2)，中指机构(3)，环指机构(4)，小指机构(5)和固定基座(6)；
所述拇指机构(1)、示指机构(2)、中指机构(3)、环指机构(4)和小指机构(5)的机构组成相同；
以示指机构(2)为例，包括示指末端指套(7-2)、示指第一连杆(8-2)、示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)、示指第二连杆(9-2)、示指近端指套(10-2)和示指滑杆(11-2)：所述示指第一连杆(8-2)通过示指滚动轴承二(13B-2)、示指轴承挡圈二(15B-2)与示指第二连杆(9-2)连接；所述示指末端指套(7-2)和示指近端指套(10-2)利用示指尼龙搭扣一(32A-2)和示指尼龙搭扣二(32B-2)分别与示指远节指骨(30-2)与示指近节指骨(31-2)连接；
所述示指末端指套(7-2)包括示指末端指套座(14-2)、示指滚动轴承一(13A-2)和示指轴承挡圈一(15A-2)：所述示指末端指套座(14-2)通过示指滚动轴承一(13A-2)、示指轴承挡圈一(15A-2)与示指第一连杆(8-2)连接；
所述示指末端指套座(14-2)与示指第一连杆(8-2)构成示指转动副一(R1-2)，所述示指第一连杆(8-2)与示指第二连杆(9-2)构成示指转动副二(R2-2)；
所述示指近端指套(10-2)包括示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)、示指近端指套座(16-2)、示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)、示指竖轴一(17A-2)、示指竖直轴承座一(18A-2)、示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)：示指所述第二连杆(9-2)通过示指滚动轴承三(13C-2)、示指轴承挡圈三(15C-2)与示指近端指套座(16-2)连接；所述示指近端指套座(16-2)通过示指滚动轴承四(13D-2)、示指轴承挡圈四(15D-2)与示指竖轴一(17A-2)连接，所述示指竖轴一(17A-2)与示指竖直轴承座一(18A-2)连接，所述示指竖直轴承座一(18A-2)通过示指滚动轴承五(13E-2)、示指轴承挡圈五(15E-2)和示指滑杆(11-2)连接；
所述示指第二连杆(9-2)与示指近端指套座(16-2)构成示指转动副三(R3-2)，所述示指近端指套座(16-2)与示指竖轴一(17A-2)构成示指转动副四(R4-2)，所述示指竖直轴承座一(18A-2)与示指滑杆(11-2)构成示指转动副五(R5-2)；
所述固定基座(6)包括拇指基座(19)、示指中指基座(20)、环指基座(21)和小指基座(22)：所述拇指基座(19)与示指中指基座(20)通过绑带(33)连接，所述示指中指基座(20)通过销轴一(34-1)与环指基座(21)连接，所述环指基座(21)通过销轴二(34-2)与小指基座(22)连接；
所述示指中指基座(20)与环指基座(21)构成转动副八(R8)，所述环指基座(21)与小指基座(22)构成转动副九(R9)；
所述拇指基座(19)包括拇指手背平台(23)、固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)、拇指手掌夹板(25)、拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)、拇指竖轴二(17B-1)、拇指竖直轴承座二(18B-1)和拇指滑槽(12-1)：所述拇指手背平台(23)通过固定螺纹轴一(24-1)、固定螺纹轴二(24-2)与拇指手掌夹板(25)连接，所述拇指滑槽(12-1)通过拇指滚动轴承六(13F-1)、拇指轴承挡圈六(15F-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)连接，所述拇指竖直轴承座二(18B-1)与拇指竖轴二(17B-1)连接，所述拇指竖轴二(17B-1)通过拇指滚动轴承七(13G-1)、拇指轴承挡圈七(15G-1)与拇指手背平台(23)连接，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)连接；
所述拇指滑槽(12-1)与拇指竖直轴承座二(18B-1)构成拇指转动副六(R6-1)，所述拇指竖轴二(17B-1)与拇指手背平台(23)构成拇指转动副七(R7-1)，所述拇指滑槽(12-1)与拇指滑杆(11-1)构成拇指移动副(P-1)；
所述示指中指基座(20)包括示指中指手背平台(26)、示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)、示指竖轴二(17B-2)、示指竖直轴承座二(18B-2)、示指滑槽(12-2)、中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)、中指竖轴二(17B-3)、中指竖直轴承座二(18B-3)和中指滑槽(12-3)：所述示指滑槽(12-2)通过示指滚动轴承六(13F-2)、示指轴承挡圈六(15F-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)连接，所述示指竖直轴承座二(18B-2)与示指竖轴二(17B-2)连接，所述示指竖轴二(17B-2)通过示指滚动轴承七(13G-2)、示指轴承挡圈七(15G-2)与示指中指手背平台(26)连接，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)连接，所述中指滑槽(12-3)通过中指滚动轴承六(13F-3)、中指轴承挡圈六(15F-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)连接，所述中指竖直轴承座二(18B-3)与中指竖轴二(17B-3)连接，所述中指竖轴二(17B-3)通过中指滚动轴承七(13G-3)、中指轴承挡圈七(15G-3)与示指中指手背平台(26)连接，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)连接；
所述示指滑槽(12-2)与示指竖直轴承座二(18B-2)构成示指转动副六(R6-2)，所述示指竖轴二(17B-2)与示指中指手背平台(26)构成示指转动副七(R7-2)，所述示指滑槽(12-2)与示指滑杆(11-2)构成示指移动副(P-2)，所述中指滑槽(12-3)与中指竖直轴承座二(18B-3)构成中指转动副六(R6-3)，所述中指竖轴二(17B-3)与示指中指手背平台(26)构成中指转动副七(R7-3)，所述中指滑槽(12-3)与中指滑杆(11-3)构成中指移动副(P-3)；
所述环指基座(21)包括环指手背平台(27)、环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)、环指竖轴二(17B-4)、环指竖直轴承座二(18B-4)、环指滑槽(12-4)：所述环指滑槽(12-4)通过环指滚动轴承六(13F-4)、环指轴承挡圈六(15F-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)连接，所述环指竖直轴承座二(18B-4)与环指竖轴二(17B-4)连接，所述环指竖轴二(17B-4)通过环指滚动轴承七(13G-4)、环指轴承挡圈七(15G-4)与环指手背平台(27)连接，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)连接；
所述环指滑槽(12-4)与环指竖直轴承座二(18B-4)构成环指转动副六(R6-4)，所述环指竖轴二(17B-4)与环指手背平台(27)构成环指转动副七(R7-4)，所述环指滑槽(12-4)与环指滑杆(11-4)构成环指移动副(P-4)；
所述小指基座(22)包括小指手背平台(28)、固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)、小指手掌夹板(29)、小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)、小指竖轴二(17B-5)、小指竖直轴承座二(18B-5)和小指滑槽(12-5)：所述小指手背平台(28)通过固定螺纹轴三(24-3)、固定螺纹轴四(24-4)与小指手掌夹板(29)连接，所述小指滑槽(12-5)通过小指滚动轴承六(13F-5)、小指轴承挡圈六(15F-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)连接，所述小指竖直轴承座二(18B-5)与小指竖轴二(17B-5)连接，所述小指竖轴二(17B-5)通过小指滚动轴承七(13G-5)、小指轴承挡圈七(15G-5)与小指手背平台(28)连接，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)连接；
所述小指滑槽(12-5)与小指竖直轴承座二(18B-5)构成小指转动副六(R6-5)，所述小指竖轴二(17B-5)与小指手背平台(28)构成小指转动副七(R7-5)，所述小指滑槽(12-5)与小指滑杆(11-5)构成小指移动副(P-5)。
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