CN109605406A - 一种仿生手指 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种仿生手指，包括三个从前到后首尾铰接的U形槽，后端的U形槽后部铰接固定板L形拐角处，固定板L形一边通过逆平行四连杆机构与前后中间位置的U形槽连接，固定板L形另一边固定在假肢手的手掌上，电机减速机固定在后端的U形槽上，其输出轴通过双万向连接轴节与锥齿轮一连接，锥齿轮一与前端U形槽与中间U形槽的下铰接轴二固定连接，且下铰接轴二与前端U形槽固定连接，前端U形槽与中间U形槽的上上铰接轴二上固定圆柱齿轮二，圆柱齿轮二与双联轮上的圆柱齿轮一啮合，双联轮上的带轮二通过同步带与带轮一形成带传动，带轮一固定在中间U形槽与后端U形槽的上铰接轴一上，上铰接轴一固定在后端U形槽上，实现手指仿生运动。

Description

一种仿生手指
技术领域
本发明涉及一种仿生假肢手指，尤其涉及一种三自由度的仿生运动的假肢手指。
背景技术
目前的仿生假肢手通常采用多个电机控制，结构比较复杂，成本较高，故障率也较高，同时使手掌的重量增加，即使单个电机控制的仿生假肢手，多采用连杆传动机构，效率低，且手指的三个指节运动角度变化的一致性差。
本申请采用了驱动双万向联轴节机构，驱动远端指节处的锥齿轮传动机构，且双万向联轴节的中间传动轴固定在U形槽二上，实现远端指节相对与近端指节转动；通过带传动机构实现远端指节的转动带动U形槽二转动，实现近端指节的转动；近端指节通过逆平行四连杆机构驱动U形槽一相对与固定板10转动吗，实现掌指关节的运动。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种通过双万向联轴节机构带动远端指节运动、同时通过带传动驱动近端指节运动、通过逆平行四连杆机构驱动掌指节运动的仿生运动的假肢手的手指。
本发明的目的是这样实现的：一种仿生手指，包括U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6、固定板10、电机减速机11，U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的U形开口方向朝向左侧，所述的固定板10下侧呈L形，连接轴1的中部与固定板10的L形拐角处转动连接，连接轴1上、下端分别转动连接U形槽一2后端的上侧、下侧边，U形槽二4后端的上侧边转动安装上铰接轴一3，上铰接轴一3固定带轮一13和U形槽一2前端的上侧边，U形槽二4的前端上侧边转动连接上铰接轴二5，上铰接轴二5固定U形槽三6后端的上侧边和圆柱齿轮二30，圆柱齿轮二30与双联轮17上侧设置的圆柱齿轮一啮合，双联轮17转动安装在齿轮轴29上，齿轮轴29固定在U形槽二4的上侧边上，双联轮17下侧设置的带轮二通过同步带15与带轮一13形成带传动；
所述的电机减速机11固定U形槽一2上，电机减速机11的输出轴固定万向联轴节二23的后端，万向联轴节二23的前端固定传动轴14的后端，传动轴14的中部与传动轴支撑16的上端转动连接，传动轴支撑16固定在U形槽二4上，传动轴14的前端固定万向联轴节一21的后端，万向联轴节一21的前端固定转轴24的后端，转轴24固定锥齿轮一18，锥齿轮一18与锥齿轮二19啮合，锥齿轮二19固定在下铰接轴二20上，下铰接轴二20转动连接U形槽二4下侧边的前端，下铰接轴二20固定U形槽三6下侧边的后端，转轴24转动安装在转轴支座25上，转轴支座25固定在U形槽三6上；
所述的U形槽二4后端的下侧边通过下铰接轴一22与U形槽一2的前端的下侧边铰接，所述的下铰接轴一22与上铰接轴一3同轴设置，上铰接轴二5与下铰接轴二20同轴设置；
所述的固定板10的L形的一边向右伸出，向右伸出的L形一边的端部通过连杆轴二28与连杆27的后端铰接，连杆27的前端与连杆轴一26转动连接，连杆轴一26固定在U形槽二4下侧边的后端左侧；
所述的固定板10的L形的另一边向后伸出，向后伸出的L形另一边固定在假肢手的手掌上。
所述的固定板10、连杆27、U形槽一2、U形槽二4形成逆平行四连杆机构。
所述的锥齿轮一18、锥齿轮二19齿数相同，且小端相对设置。
所述的万向联轴节一21、万向联轴节二23为十字型万向联轴节，万向联轴节一21中间十字轴的几何中心与下铰接轴二20的轴线重合、万向联轴节二23中间十字轴的几何中心与下铰接轴一22的轴线重合。
所述的圆柱齿轮二30与圆柱齿轮一的齿数相等。
所述的所述的U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的U形开口侧分别固定盖板一9、盖板二8、盖板三7。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本申请采用了驱动双万向联轴节机构，驱动远端指节处的锥齿轮传动机构，且双万向联轴节的中间传动轴固定在U形槽二上，实现远端指节相对与近端指节转动；
2.通过带传动机构实现远端指节的转动带动U形槽二转动，实现近端指节的转动；
3.近端指节通过逆平行四连杆机构驱动U形槽一相对与固定板10转动吗，实现掌指关节的运动。
附图说明
图1是仿生手指的总体结构示意图一。
图2是仿生手指的万向节和带传动结构示意图二。
图3是仿生手指前侧部分的传动结构示意图一。
图4是仿生手指前侧部分的传动结构示意图二。
图5是仿生手指掌指关节传动结构示意图。
图6是固定板的结构示意图。
附图标记: 1-连接轴、2-U形槽一、3-上铰接轴一、4-U形槽二、5-上铰接轴二、6-U形槽三、7-盖板三、8-盖板二、9-盖板一、10-固定板、11-电机减速机、12-电机座、13-带轮一、14-传动轴、15-同步带、16-传动轴支撑、17-双联轮、18-锥齿轮一、19-锥齿轮二、20-下铰接轴二、21-万向联轴节一、22-下铰接轴一、23-万向联轴节二、24-转轴、25-转轴支座、26-连杆轴一、27-连杆、28-连杆轴二、29-齿轮轴、30-圆柱齿轮二。
具体实施方式
结合图1～6，本发明的一种仿生手指，包括连接轴1、U形槽一2、上铰接轴一3、U形槽二4、上铰接轴二5、U形槽三6、盖板三7、盖板二8、盖板一9、固定板10、电机减速机11、电机座12、带轮一13、传动轴14、同步带15、传动轴支撑16、双联轮17、锥齿轮一18、锥齿轮二19、下铰接轴二20、万向联轴节一21、下铰接轴一22、万向联轴节二23、转轴24、转轴支座25、连杆轴一26、连杆27、连杆轴二28、齿轮轴29、圆柱齿轮二30，本申请的仿生手指用于实现残疾人假肢手的手指功能，U形槽一2等同于健康人的掌指，U形槽二4等同于近端指节，U形槽三6等同于远端指节，按照健康人右手的手指的前后、左右方向定义本申请的前后、左右方向，以便描述本申请，所述的U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的U形开口方向朝向左侧，所述的固定板10下侧呈L形，连接轴1的中部与固定板10的L形拐角处转动连接，连接轴1上、下端分别转动连接U形槽一2后端的上侧、下侧边，U形槽二4后端的上侧边转动安装在上铰接轴一3的中部，上铰接轴一3的下端固定带轮一13，上铰接轴3的上端固定U形槽一2前端的上侧边，U形槽二4的前端上侧边转动连接上铰接轴二5的上端，上铰接轴二5的中部固定U形槽三6后端的上侧边，上铰接轴二5的下端固定圆柱齿轮二30，圆柱齿轮二30与双联轮17上侧设置的圆柱齿轮一啮合，双联轮17转动安装在齿轮轴29的下部，齿轮轴29上端固定在U形槽二4的上侧边上，双联轮17下侧设置的带轮二通过同步带15与带轮一13形成带传动。
所述的电机减速机11固定在电机座12上，电机座12固定在U形槽一2的上侧边上，电机减速机11的输出轴固定万向联轴节二23的后端，万向联轴节二23的前端固定传动轴14的后端，传动轴14的中部与传动轴支撑16的上端转动连接，传动轴支撑16固定在U形槽二4的下侧边上，传动轴14的前端固定万向联轴节一21的端，万向联轴节一21的前端固定转轴24的后端，转轴24的中部固定锥齿轮一18，锥齿轮一18与锥齿轮二19啮合，锥齿轮二19固定在下铰接轴二20的上端，下铰接轴二20的下端转动连接U形槽二4下侧边的前端，所述的转轴24转动安装在转轴支座25的上端，转轴支座25固定在U形槽三6的下侧边上。
所述的U形槽二4后端的下侧边通过下铰接轴一22与U形槽一2的前端的下侧边铰接。
所述的下铰接轴一22与上铰接轴一3同轴设置，上铰接轴二5与下铰接轴二20同轴设置。
所述的固定板10的L形的一边向右伸出，向右伸出的L形一边的端部通过连杆轴二28与连杆27的后端铰接，连杆27的前端与连杆轴一26的上端转动连接，连杆轴一26下端固定在U形槽二4下侧边的后端左侧。
所述的固定板10、连杆27、U形槽一2、U形槽二4形成逆平行四连杆机构。
所述的固定板10的L形的另一边向后伸出，向后伸出的L形另一边固定在假肢手的手掌上。
所述的锥齿轮一18、锥齿轮二19齿数相同，且小端相对设置。
所述的万向联轴节一21、万向联轴节二23为十字型万向联轴节，万向联轴节一21中间十字轴的几何中心与下铰接轴二20的轴线重合、万向联轴节二23中间十字轴的几何中心与下铰接轴一22的轴线重合。
所述的所述的U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的U形开口侧分别固定盖板一9、盖板二8、盖板三7，用于遮挡电机减速机11到锥齿轮一18之间的传动连接。
当控制手指弯曲时，控制电机减速机11通电，电机减速机11带动万向联轴节二23转动，传动轴14转动，带动万向联轴节一21转动，万向联轴节一21带动锥齿轮一18转动，锥齿轮一18带动锥齿轮二19转动，U形槽三6转动，圆柱齿轮二30转动，双联轮17转动，带轮一13固定不动，U形槽二4转动，且U形槽二4与U形槽三6的转动方向相同，U形槽二4通过连杆27带动U形槽一2转动，且固定板10的L形一边固定在假肢手的手掌上，实现U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的同向转动，实现假肢手指的弯曲，使用过程中电机减速机11的转动角度向掌心方向转动时，即手指弯曲时，控制电机减速机11 转动角度，使万向联轴节一21、万向联轴节二23的前、后端的轴间角最大不超过45度，U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6相互转动角度在45度范围内能够满足日常生活所需，提高万向联轴节一21、万向联轴节二23的传动效率和使用寿命，控制电机减速机11反向转动，实现U形槽一2、U形槽二4、U形槽三6的展开，实现手指的伸展运动。

Claims (6)

1.一种仿生手指，包括U形槽一(2)、U形槽二(4)、U形槽三(6)、固定板(10)、电机减速机(11)，其特征在于：U形槽一(2)、U形槽二(4)、U形槽三(6)的U形开口方向朝向左侧，所述的固定板(10)下侧呈L形，连接轴(1)的中部与固定板(10)的L形拐角处转动连接，连接轴(1)上、下端分别转动连接U形槽一(2)后端的上侧、下侧边，U形槽二(4)后端的上侧边转动安装上铰接轴一(3)，上铰接轴一(3)固定带轮一(13)和U形槽一(2)前端的上侧边，U形槽二(4)的前端上侧边转动连接上铰接轴二(5)，上铰接轴二(5)固定U形槽三(6)后端的上侧边和圆柱齿轮二(30)，圆柱齿轮二(30)与双联轮(17)上侧设置的圆柱齿轮一啮合，双联轮(17)转动安装在齿轮轴(29)上，齿轮轴(29)固定在U形槽二(4)的上侧边上，双联轮(17)下侧设置的带轮二通过同步带(15)与带轮一(13)形成带传动；
所述的电机减速机(11)固定U形槽一(2)上，电机减速机(11)的输出轴固定万向联轴节二(23)的后端，万向联轴节二(23)的前端固定传动轴(14)的后端，传动轴(14)的中部与传动轴支撑(16)转动连接，传动轴支撑(16)固定在U形槽二(4)上，传动轴(14)的前端固定万向联轴节一(21)的后端，万向联轴节一(21)的前端固定转轴(24)的后端，转轴(24)固定锥齿轮一(18)，锥齿轮一(18)与锥齿轮二(19)啮合，锥齿轮二(19)固定在下铰接轴二(20)上，下铰接轴二(20)转动连接U形槽二(4)下侧边的前端，下铰接轴二(20)固定U形槽三(6)下侧边的后端，转轴(24)转动安装在转轴支座(25)上，转轴支座(25)固定在U形槽三(6)上；
所述的U形槽二(4)后端的下侧边通过下铰接轴一(22)与U形槽一(2)的前端的下侧边铰接，所述的下铰接轴一(22)与上铰接轴一(3)同轴设置，上铰接轴二(5)与下铰接轴二(20)同轴设置；
所述的固定板(10)的L形的一边向右伸出，向右伸出的L形一边的端部通过连杆轴二(28)与连杆(27)的后端铰接，连杆(27)的前端与连杆轴一(26)转动连接，连杆轴一(26)固定在U形槽二(4)下侧边的后端左侧；
所述的固定板(10)的L形的另一边向后伸出，向后伸出的L形另一边固定在假肢手的手掌上。
2.根据权利要求1所述的仿生手指，其特征在于：所述的固定板(10)、连杆(27)、U形槽一(2)、U形槽二(4)形成逆平行四连杆机构。
3.根据权利要求1所述的仿生手指，其特征在于：所述的锥齿轮一(18)、锥齿轮二(19)齿数相同，且小端相对设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的仿生手指，其特征在于：所述的万向联轴节一(21)、万向联轴节二(23)为十字型万向联轴节，万向联轴节一(21)中间十字轴的几何中心与下铰接轴二(20)的轴线重合、万向联轴节二(23)中间十字轴的几何中心与下铰接轴一(22)的轴线重合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的仿生手指，其特征在于：所述的圆柱齿轮二(30)与圆柱齿轮一的齿数相等。
6.根据权利要求1-3任一项所述的仿生手指，其特征在于：所述的所述的U形槽一(2)、U形槽二(4)、U形槽三(6)的U形开口侧分别固定盖板一(9)、盖板二(8)、盖板三(7)。
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