CN114587725A - 智能仿生假肢手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能仿生假肢手。本发明包括假肢手掌部、拇指和四根手指,拇指及手指都为独立的模块;手指及拇指的屈展运动的机械传动链包括微型电机、微型减速器、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;拇指外旋运动机械传动链包括微型电机、微型减速器及蜗杆蜗轮副;由手指微型电机和手指微型减速器组成的手指动力组件的轴线相对于假肢手掌部内表面是倾斜的,由拇指屈展微型电机和拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部后端,由拇指外旋微型电机和拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件也横置于假肢手掌部后端。本发明假肢手结构简单、尺寸小、重量轻、工作可靠。

Description

智能仿生假肢手
技术领域
本发明属于医疗康复器械领域,特别涉及一种智能仿生假肢手。
背景技术
假肢手安装于手部截肢残疾人残肢端部,用于实现人手的某些功能。2008年以前,市场上运作最成功的假肢手为德国OttoBock公司的Suva单自由度假肢手,该假肢手依靠肌电信号传感器拾取残疾人残臂上肌肉的控制信息,经微控制芯片处理后发出运动指令,实现假肢手的动作,该种假肢手只能实现简单的开合运动,不能对操作物体实现较好的包络。
2008年以后,多自由度假肢手开始面世,比较有代表性的为英国的Blatchford&son公司生产的ilimb假肢手和冰岛Steeper公司生产的Bebionic假肢手。这两款假肢手均由五个微型电机驱动,食指、中指、无名指和小指机械结构相同,统称为手指,每个手指有两个关节,第一关节为主动关节,第二关节为从动关节,两个关节的运动是耦合的,称这种驱动方式为欠驱动。
ilimb假肢手的手指第一关节由蜗杆蜗轮驱动,微型电机微型减速器组件置于第一指节的空腔内,微型减速器输出轴通过齿轮驱动蜗杆回转,蜗轮联接于手掌部,相对于手掌固定不动,当电机回转时,蜗杆连同微型电机微型减速器及第一指节绕蜗轮回转,实现手指的屈伸,第二关节由联接于蜗轮的绳索驱动,其拇指机械结构与食指机械结构类似,但无有第二关节的运动;该型假肢手的主要缺陷为,微型电机微型减速器组件置于第一指节空腔内,虽然可以节省手掌的空间,却受微型电机微型减速器长度的限制,第一指节的长度长于人手指节长度,且微型电机微型减速器也作为微型电机的负荷,浪费了电机的有效功率,第一指节的回转中心即是蜗轮的中心,位于第一指节手掌心部,当佩戴仿人手皮时,手皮关节处变形很大,极大地浪费了电机的有效功率。
Bebionic假肢手的手指第一关节由滑块连杆机构驱动,微型电机微型减速器组件置于手掌上,第二关节由四连杆机构驱动,四连杆的主动运动杆件即为第一指节,其拇指机械结构为多杆机构,微型电机微型减速器组件置于拇指第一指节空腔内;该型假肢手的主要缺陷为,拇指驱动电机及复杂的机械装置置于拇指第一指节空腔内,使拇指尺寸比较租大,且微型电机微型减速器和机械零件作为负载浪费了拇指电机的有效功率。
另外,通过对现有的文献资料检索发现:
中国发明专利公开号:CN 103538077 A,名称:一种多自由度机器仿生手。使用六台电机控制假肢手,其中食指、中指、无名指、小指各用一台电机;拇指用两台电机,一台用于拇指外旋,一台用于拇指屈伸。电机都固定在手掌上,机械传动链为蜗杆蜗轮机构。手指和拇指电机顺次摆放,使手掌很长。拇指的第二指节不能作屈伸运动。
中国发明专利公开号:CN 103565562 A,名称:一种欠驱动假肢手。使用三台电机控制五个手指的运动,其中食指及中指由一台电机控制,无名指及小指由一台电机控制,拇指由一台电机控制,不能实现每个手指的独立运动。其机械传动链为,电机驱动丝杆螺母机构,再通过滑块导轨机构将电机的回转运动转化为滑块的线性运动,滑块拉动绳索驱动手指各指节,传动链较长,使手掌尺寸也较长;每个手指使用了三根绳索和多个导轮,比较复杂。拇指的外旋及拇指的屈展运动不是独立的。
中国发明专利公开号:CN 1418765,名称:机器人灵巧手机构。每个手指的两个关节分由两台电机分别控制,虽然增加了灵活性,由于重量等原因不适用于假肢手。
中国发明专利公开号:CN 1365877,名称:机器人拟人多指手装置。食指、中指、无名指、小指四个手指用一台电机控制;拇指用一台电机控制。仅能实现五指抓取操作模式,其它的运动模式如两指捏取、鼠标双击等操作模式无法实现。
发明内容
本发明的目的在于克服目前假肢手产品及专利技术中的不足,提供一种结构简单、控制灵活、功能强大的模块化六自由度欠驱动仿人假肢手。该型假肢手由六台微型电机驱动。
本发明通过下述技术方案实现:
一种模块化六自由度欠驱动仿生假肢手,包括假肢手掌部、拇指、食指、中指、无名指、小指;其中食指、中指、无名指及小指结构相同,只是各指节长度不同,统称为手指,手指由手指本体及手指机械传动链构成,拇指由拇指本体及拇指机械传动链构成,每个手指及拇指为模块化结构,可以独立地安装于掌部或从掌部拆下;为了行文方便,把某零件离残疾人残肢近的一端称为近端,而离残疾人残肢远的一端称为远端;
手指本体由近及远包括手指基架、手指第一指节、手指第二指节;手指机架通过螺钉联接于假肢手掌部,手指第一指节通过手指第一关节销轴联接于手指机架,并可绕手指机架的关节孔作回转运动,形成手指第一关节,手指第二指节通过手指第二关节销轴联接于手指第一指节远端,并可绕手指第一指节远端作回转运动,形成手指第二关节;
手指屈展运动的机械传动链包括手指微型电机和手指微型减速器组成的手指动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;手指动力组件通过手指微型减速器外壳与手指机架的动力组件安装孔实现紧固联接,手指动力组件的轴线相对于假肢手掌部内表面是倾斜的;手指第一锥齿轮通过D形孔装配于手指微型减速器的D形截面输出轴轴颈上,在手指第一锥齿轮与手指机架之间安装有手指第一锥齿轮垫片,用于调整手指第一锥齿轮的轴向相对位置;手指传动蜗杆置于手指机架的一个安装孔内,该孔与手指动力组件安装孔相垂直,手指传动蜗杆的两端轴径分别套装于手指传动蜗杆第一轴套及手指传动蜗杆第二轴套,这两个轴套的外表面紧固联接于手指机架的手指传动蜗杆安装孔中,手指传动蜗杆可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第一孔用弹性卡圈安装于与手指传动蜗杆同轴的手指机架的安装槽内,实现孔内零件的轴向定位;手指第二锥齿轮通过其D形中心孔套装在手指传动蜗杆的具D形截面的轴径上,手指第二锥齿轮与手指机架之间安装有手指第二锥齿轮垫片,用于调整手指第二锥齿轮的轴向位置,手指第二锥齿轮与手指第一锥齿轮相啮合;手指传动蜗轮置于手指机架前端的两个侧板之间,并套装于手指第一关节销轴上,手指第一关节销轴安装于手指机架两侧板的孔中,手指蜗轮与手指蜗杆相啮合;手指第一指节与手指传动蜗轮之间用手指第一指节驱动销轴联接,当手指传动蜗轮回转时,带动手指第一指节绕手指第一关节轴线做回转运动;手指连杆近端通过手指连杆第一销轴与手指机架联接,手指连杆远端通过手指连杆第二销轴与手指第二指节联接,手指机架、手指第一指节、手指第二指节、手指连杆组成一个四连杆机构,当手指第一指节绕手指第一关节轴线回转运动时,手指第二指节绕手指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
拇指本体包括拇指机架、拇指转架、拇指第一指节、拇指第二指节;拇指机架通过螺钉紧固联接于假肢手掌部,拇指转架前端支撑件和拇指转架后端支撑件分别通过螺钉联接于拇指机架两端,拇指转架前端支撑件的轴径插入于嵌装在拇指转架前端纵向中心孔中的拇指转架前端轴套中,拇指转架后端支撑件的轴径插入于拇指转架后端的纵向中心孔中,拇指转架可以绕其纵向中心轴线回转,形成拇指的外旋及内旋运动;拇指第一指节后端通过拇指第一关节销轴联接于拇指转架的横向中心孔,可绕拇指第一关节轴线回转,形成拇指的第一关节;拇指第二指节后端通过拇指第二关节销轴联接于拇指第一指节前端,并可绕拇指第一指节前端回转,形成拇指的第二关节;
拇指屈展运动的机械传动链包括拇指屈展微型电机和拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;拇指屈展动力组件通过拇指屈展微型减速器外壳与拇指机架的屈展动力组件安装孔实现紧固联接,拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部后端且相对于手掌固定不动;拇指第一锥齿轮通过D形中心孔装配于拇指屈展微型减速器的D形截面输出轴轴颈上,在拇指指第一锥齿轮与拇指机架之间安装有拇指第一锥齿轮垫片,用于调整拇指第一锥齿轮的轴向相对位置;拇指传动蜗杆置于拇指转架纵向中心孔内,拇指传动蜗杆的两端轴径分别套装于拇指传动蜗杆第一轴套及拇指传动蜗杆第二轴套,这两个轴套的外表面紧固联接于拇指转架的纵向中心孔中,拇指传动蜗杆可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第二孔用弹性卡圈安装于拇指转架的纵向中心孔同心的槽中,实现孔内零件的轴向定位;拇指第二锥齿轮通过其D形中心孔套装在拇指传动蜗杆的具D形截面的轴径上,拇指第二锥齿轮与拇指转架之间安装有拇指第二锥齿轮垫片,用于调整拇指第二锥齿轮的轴向位置,拇指第二锥齿轮与拇指第一锥齿轮相啮合;拇指传动蜗轮置于拇指转架的两个侧板之间,并套装于拇指第一关节销轴上,拇指第一关节销轴安装于拇指转架两侧板的孔中,拇指传动蜗轮与拇指传动蜗杆相啮合;拇指第一指节与拇指传动蜗轮之间用拇指第一指节驱动销轴联接,当拇指传动蜗轮回转时,带动拇指第一指节绕拇指第一关节轴线做回转运动;拇指连杆近端通过拇指连杆第一销轴与拇指转架联接,拇指连杆远端通过拇指连杆第二销轴与拇指第二指节联接,拇指转架、拇指第一指节、拇指第二指节、拇指连杆组成一个四连杆机构,当拇指第一指节绕拇指第一关节轴线回转运动时,拇指第二指节绕拇指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
拇指外旋运动的机械传动链包括由拇指外旋微型电机和拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件、拇指外旋蜗杆蜗轮传动副;拇指外旋动力组件通过拇指外旋微型减速器的外壳与拇指机架的外旋动力组件安装孔紧固联接,拇指外旋动力组件横置于假肢手掌部后端且相对于手掌固定不动;拇指外旋蜗杆通过其D形截面孔套装于拇指外旋微型减速器的具D形截面的输出轴径上,拇指外旋蜗杆垫片置于拇指外旋蜗杆一个端面与拇指机架之间,用于调整拇指外旋蜗杆的轴向位置,具D形截面的拇指外旋蜗杆心轴的一端插入于拇指外旋蜗杆的D形截面孔中,另一端插入于拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖中,拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖通过螺钉联接于拇指机架上;拇指外旋蜗轮套装于拇指转架后端支撑件的轴径上,可以绕轴线回转,拇指外旋蜗轮一个平行于轴线的切平面与拇指转架的一个平面接触,拇指外旋蜗轮与拇指外旋蜗杆相啮合,拇指转架隔套置于拇指外旋蜗轮一个端面与拇指机架内表面之间,用于调整拇指转架与拇指机架内表面之间的间隙;拇指外旋微型电机的回转运动,通过拇指外旋微型减速器的减速,通过拇指外旋蜗杆蜗轮副的减速,实现拇指的外旋运动及内旋运动。
本发明的技术优点及技术效果体现在:
(1)手指机械传动链的主要特点为,由手指微型电机及手指微型减速器组成的手指动力组件倾斜布置,并且通过手指锥齿轮副传递运动减小了手掌的厚度,最后一级采用蜗杆蜗轮副传动,具机械自锁功能;
(2)拇指屈展运动机械传动链的主要特点为,由拇指屈展微型电机及拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部,使假肢手掌部长度缩减;最后一级采用蜗杆蜗轮副传动,具机械自锁功能;
(3)拇指外旋运动机械传动链的主要特点为,由拇指外旋微型电机及拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件横置于假肢手掌部,使假肢手掌部长度缩减;最后一级采用蜗杆蜗轮副传动,具机械自锁功能;
(4)假肢手的全部六台微型电机及微型减速器组成的动力组件都位于假肢手掌部,且固定不动,消除了动力组件安装于第一指节空腔内的缺陷;
(5)假肢手的拇指、食指、中指、无名指及小指均为模块化结构,每个模块可以独立的安装及拆下,更便于制造及维护。
附图说明
图1手指机械结构图;
图2拇指机械结构图;
图3拇指屈展运动电机布置图;
图4拇指外旋运动电机布置图;
图5六自由度假肢手总体结构图。
其中:
1.手指第二指节 2.手指连杆第二销轴 3.手指第二关节销轴 4.手指连杆5.手指第一指节 6.手指第一指节驱动销轴 7.手指连杆第一销轴 8.手指传动蜗轮9.手指第一关节销轴
10.第一孔用弹性卡圈 11.手指传动蜗杆第二轴套 12.手指传动蜗杆 13.手指传动蜗杆第一轴套 14.手指第二锥齿轮垫片 15.手指机架 16.手指微型电机 17.假肢手掌部 18.手指微型减速器 19.手指第一锥齿轮垫片 20.手指第一锥齿轮 21.手指第二锥齿轮 22.拇指机架 23.拇指传动蜗杆 24.拇指传动蜗杆第一轴套 25.第二孔用弹性挡圈 26.拇指转架前端轴套 27.拇指转架前端支撑件 28.拇指传动蜗轮29.拇指第一指节驱动销轴 30.拇指第一指节 31.拇指连杆 32.拇指连杆第二销轴33.拇指第二关节销轴 34.拇指第二指节 35.拇指连杆第一销轴 36.拇指第一关节销轴 37.拇指传动蜗杆第二轴套 38.拇指第二锥齿轮垫片 39.拇指第二锥齿轮 40.拇指转架 41.拇指外旋蜗轮 42.拇指转架隔套 43.拇指转架后端支撑件 44.拇指外旋蜗杆 45.拇指屈展微型电机 46.拇指屈展微型减速器 47.拇指第一锥齿轮垫片 48.拇指第一锥齿轮 49.拇指外旋微型电机 50.拇指外旋微型减速器 51.拇指外旋蜗杆垫片 52.拇指外旋蜗杆心轴 53.拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,手指本体由近及远包括手指基架15、手指第一指节5、手指第二指节1;手指机架15通过螺钉联接于假肢手掌部17,手指第一指节5通过手指第一关节销轴9联接于手指机架15,并可绕手指机架15的关节孔作回转运动,形成手指第一关节,手指第二指节1通过手指第二关节销轴3联接于手指第一指节5远端,并可绕手指第一指节5远端作回转运动,形成手指第二关节;
手指屈展运动的机械传动链包括手指微型电机16和手指微型减速器18组成的手指动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;手指动力组件通过手指微型减速器18外壳与手指机架15的动力组件安装孔实现紧固联接,手指动力组件的轴线相对于假肢手掌部17内表面是倾斜的;手指第一锥齿轮20通过D形孔装配于手指微型减速器18的D形截面输出轴轴颈上,在手指第一锥齿轮20与手指机架15之间安装有手指第一锥齿轮垫片19,用于调整手指第一锥齿轮20的轴向相对位置;手指传动蜗杆12置于手指机架15的一个安装孔内,该孔与手指动力组件安装孔相垂直,手指传动蜗杆12的两端轴径分别套装于手指传动蜗杆第一轴套13及手指传动蜗杆第二轴套11,这两个轴套的外表面紧固联接于手指机架15的手指传动蜗杆12安装孔中,手指传动蜗杆12可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第一孔用弹性卡圈10安装于与手指传动蜗杆12同轴的手指机架15的安装槽内,实现孔内零件的轴向定位;手指第二锥齿轮21通过其D形中心孔套装在手指传动蜗杆12的具D形截面的轴径上,手指第二锥齿轮21与手指机架15之间安装有手指第二锥齿轮垫片14,用于调整手指第二锥齿轮21的轴向位置,手指第二锥齿轮21与手指第一锥齿轮20相啮合;手指传动蜗轮8置于手指机架15前端的两个侧板之间,并套装于手指第一关节销轴9上,手指第一关节销轴9安装于手指机架15两侧板的孔中,手指传动蜗轮8与手指传动蜗杆12相啮合;手指第一指节5与手指传动蜗轮8之间用手指第一指节驱动销轴6联接,当手指传动蜗轮8回转时,带动手指第一指节5绕手指第一关节轴线做回转运动;手指连杆4近端通过手指连杆第一销轴7与手指机架15联接,手指连杆4远端通过手指连杆第二销轴2与手指第二指节1联接,手指机架15、手指第一指节5、手指第二指节1、手指连杆4组成一个四连杆机构,当手指第一指节5绕手指第一关节轴线回转运动时,手指第二指节1绕手指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
如图2、图3及图4所示,拇指本体包括拇指机架22、拇指转架40、拇指第一指节30、拇指第二指节34;拇指机架22通过螺钉紧固联接于假肢手掌部17,拇指转架前端支撑件27和拇指转架后端支撑件43分别通过螺钉联接于拇指机架22两端,拇指转架前端支撑件27的轴径插入于嵌装在拇指转架40前端纵向中心孔中的拇指转架前端轴套26中,拇指转架后端支撑件43的轴径插入于拇指转架40后端的纵向中心孔中,拇指转架40可以绕其纵向中心轴线回转,形成拇指的外旋及内旋运动;拇指第一指节30后端通过拇指第一关节销轴36联接于拇指转架40的横向中心孔,可绕拇指第一关节轴线回转,形成拇指的第一关节;拇指第二指节34后端通过拇指第二关节销轴33联接于拇指第一指节30前端,并可绕拇指第一指节30前端回转,形成拇指的第二关节;
拇指屈展运动的机械传动链包括拇指屈展微型电机45和拇指屈展微型减速器46组成的拇指屈展动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;拇指屈展动力组件通过拇指屈展微型减速器46外壳与拇指机架22的屈展动力组件安装孔实现紧固联接,拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部17后端且相对于手掌固定不动;拇指第一锥齿轮48通过D形中心孔装配于拇指屈展微型减速器46的D形截面输出轴轴颈上,在拇指指第一锥齿轮48与拇指机架22之间安装有拇指第一锥齿轮垫片47,用于调整拇指第一锥齿轮48的轴向相对位置;拇指传动蜗杆23置于拇指转架40纵向中心孔内,拇指传动蜗杆23的两端轴径分别套装于拇指传动蜗杆第一轴套24及拇指传动蜗杆第二轴套37,这两个轴套的外表面紧固联接于拇指转架40的纵向中心孔中,拇指传动蜗杆23可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第二孔用弹性卡圈25安装于拇指转架40的纵向中心孔同心的槽中,实现孔内零件的轴向定位;拇指第二锥齿轮39通过其D形中心孔套装在拇指传动蜗杆23的具D形截面的轴径上,拇指第二锥齿轮39与拇指转架40之间安装有拇指第二锥齿轮垫片38,用于调整拇指第二锥齿轮39的轴向位置,拇指第二锥齿轮39与拇指第一锥齿轮48相啮合;拇指传动蜗轮28置于拇指转架40的两个侧板之间,并套装于拇指第一关节销轴36上,拇指第一关节销轴36安装于拇指转架40两侧板的孔中,拇指传动蜗轮28与拇指传动蜗杆23相啮合;拇指第一指节30与拇指传动蜗轮28之间用拇指第一指节驱动销轴29联接,当拇指传动蜗轮28回转时,带动拇指第一指节30绕拇指第一关节轴线做回转运动;拇指连杆31近端通过拇指连杆第一销轴35与拇指转架40联接,拇指连杆31远端通过拇指连杆第二销轴32与拇指第二指节34联接,拇指转架40、拇指第一指节30、拇指第二指节34、拇指连杆31组成一个四连杆机构,当拇指第一指节30绕拇指第一关节轴线回转运动时,拇指第二指节34绕拇指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
拇指外旋运动的机械传动链包括由拇指外旋微型电机49和拇指外旋微型减速器50组成的拇指外旋动力组件、拇指外旋蜗杆蜗轮传动副;拇指外旋动力组件通过拇指外旋微型减速器50的外壳与拇指机架22的外旋动力组件安装孔紧固联接,拇指外旋蜗杆44通过其D形截面孔套装于拇指外旋微型减速器50的具D形截面的输出轴径上,拇指外旋蜗杆垫片51置于拇指外旋蜗杆44一个端面与拇指机架22之间,用于调整拇指外旋蜗杆44的轴向位置,具D形截面的拇指外旋蜗杆心轴52的一端插入于拇指外旋蜗杆44的D形截面孔中,另一端插入于拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖53中,拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖53通过螺钉联接于拇指机架22上;拇指外旋蜗轮41套装于拇指转架后端支撑件43的轴径上,可以绕轴线回转,拇指外旋蜗轮41一个平行于轴线的切平面与拇指转架40的一个平面接触,拇指外旋蜗轮41与拇指外旋蜗杆44相啮合,拇指转架隔套42置于拇指外旋蜗轮41一个端面与拇指机架22内表面之间,用于调整拇指转架40与拇指机架22内表面之间的间隙;拇指外旋微型电机49的回转运动,通过拇指外旋微型减速器50的减速,通过拇指外旋蜗杆蜗轮副的减速,实现拇指的外旋运动及内旋运动。

Claims (4)

1.一种智能仿生假肢手,包括假肢手掌部、拇指、食指、中指、无名指、小指,其中食指、中指、无名指及小指结构相同,只是各指节长度不同,统称为手指,手指由手指本体及手指机械传动链构成,拇指由拇指本体及拇指机械传动链构成,手指及拇指为模块化结构,可以独立地安装于假肢手掌部或从假肢手掌部拆下;其特征在于:手指本体由近及远包括手指机架、手指第一指节、手指第二指节;手指机架通过螺钉联接于假肢手掌部,手指第一指节通过手指第一关节销轴联接于手指机架,并绕手指机架的关节孔作回转运动,形成手指第一关节,手指第二指节通过手指第二关节销轴联接于手指第一指节远端,并绕手指第一指节远端作回转运动,形成手指第二关节;
用于手指屈展运动的手指机械传动链包括手指微型电机和手指微型减速器组成的手指动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;手指动力组件通过手指微型减速器外壳与手指机架的动力组件安装孔实现紧固联接;手指第一锥齿轮通过D形孔装配于手指微型减速器的D形截面输出轴轴颈上,在手指第一锥齿轮与手指机架之间安装有手指第一锥齿轮垫片,用于调整手指第一锥齿轮的轴向相对位置;手指传动蜗杆置于手指机架的一个安装孔内,该孔与手指动力组件安装孔相垂直,手指传动蜗杆的两端轴径分别套装于手指传动蜗杆第一轴套及手指传动蜗杆第二轴套,这两个轴套的外表面紧固联接于手指机架的手指传动蜗杆安装孔中,手指传动蜗杆可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第一孔用弹性卡圈安装于与手指传动蜗杆同轴的手指机架的安装槽内,实现孔内零件的轴向定位;手指第二锥齿轮通过其D形中心孔套装在手指传动蜗杆的具D形截面的轴径上,手指第二锥齿轮与手指机架之间安装有手指第二锥齿轮垫片,用于调整手指第二锥齿轮的轴向位置,手指第二锥齿轮与手指第一锥齿轮相啮合;手指传动蜗轮置于手指机架前端的两个侧板之间,并套装于手指第一关节销轴上,手指第一关节销轴安装于手指机架两侧板的孔中,手指蜗轮与手指蜗杆相啮合;手指第一指节与手指传动蜗轮之间用手指第一指节驱动销轴联接,当手指传动蜗轮回转时,带动手指第一指节绕手指第一关节轴线做回转运动;手指连杆近端通过手指连杆第一销轴与手指机架联接,手指连杆远端通过手指连杆第二销轴与手指第二指节联接,手指机架、手指第一指节、手指第二指节、手指连杆组成一个四连杆机构,当手指第一指节绕手指第一关节轴线回转运动时,手指第二指节绕手指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
拇指本体包括拇指机架、拇指转架、拇指第一指节、拇指第二指节;拇指机架通过螺钉紧固联接于假肢手掌部,拇指转架前端支撑件和拇指转架后端支撑件分别通过螺钉联接于拇指机架两端,拇指转架前端支撑件的轴径插入于嵌装在拇指转架前端纵向中心孔中的拇指转架前端轴套中,拇指转架后端支撑件的轴径插入于拇指转架后端的纵向中心孔中,拇指转架绕其纵向中心轴线回转,形成拇指的外旋及内旋运动;拇指第一指节后端通过拇指第一关节销轴联接于拇指转架的横向中心孔,绕拇指第一关节轴线回转,形成拇指的第一关节;拇指第二指节后端通过拇指第二关节销轴联接于拇指第一指节前端,并绕拇指第一指节前端回转,形成拇指的第二关节;
拇指屈展运动的机械传动链包括拇指屈展微型电机和拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件、锥齿轮副、蜗杆蜗轮副及连杆机构;拇指屈展动力组件通过拇指屈展微型减速器外壳与拇指机架的屈展动力组件安装孔实现紧固联接;拇指第一锥齿轮通过D形中心孔装配于拇指屈展微型减速器的D形截面输出轴轴颈上,在拇指第一锥齿轮与拇指机架之间安装有拇指第一锥齿轮垫片,用于调整拇指第一锥齿轮的轴向相对位置;拇指传动蜗杆置于拇指转架纵向中心孔内,拇指传动蜗杆的两端轴径分别套装于拇指传动蜗杆第一轴套及拇指传动蜗杆第二轴套,这两个轴套的外表面紧固联接于拇指转架的纵向中心孔中,拇指传动蜗杆可以在两个轴套内绕中心轴线回转,第二孔用弹性卡圈安装于拇指转架的纵向中心孔同心的槽中,实现孔内零件的轴向定位;拇指第二锥齿轮通过其D形中心孔套装在拇指传动蜗杆的具D形截面的轴径上,拇指第二锥齿轮与拇指转架之间安装有拇指第二锥齿轮垫片,用于调整拇指第二锥齿轮的轴向位置,拇指第二锥齿轮与拇指第一锥齿轮相啮合;拇指传动蜗轮置于拇指转架的两个侧板之间,并套装于拇指第一关节销轴上,拇指第一关节销轴安装于拇指转架两侧板的孔中,拇指传动蜗轮与拇指传动蜗杆相啮合;拇指第一指节与拇指传动蜗轮之间用拇指第一指节驱动销轴联接,当拇指传动蜗轮回转时,带动拇指第一指节绕拇指第一关节轴线做回转运动;拇指连杆近端通过拇指连杆第一销轴与拇指转架联接,拇指连杆远端通过拇指连杆第二销轴与拇指第二指节联接,拇指转架、拇指第一指节、拇指第二指节、拇指连杆组成一个四连杆机构,当拇指第一指节绕拇指第一关节轴线回转运动时,拇指第二指节绕拇指第二关节轴线做从动回转运动,形成欠驱动运动;
拇指外旋运动的机械传动链包括由拇指外旋微型电机和拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件、拇指外旋蜗杆蜗轮传动副;拇指外旋动力组件通过拇指外旋微型减速器的外壳与拇指机架的外旋动力组件安装孔紧固联接,拇指外旋蜗杆通过其D形截面孔套装于拇指外旋微型减速器的具D形截面的输出轴径上,拇指外旋蜗杆垫片置于拇指外旋蜗杆一个端面与拇指机架之间,用于调整拇指外旋蜗杆的轴向位置,具有D形截面的拇指外旋蜗杆心轴的一端插入于拇指外旋蜗杆的D形截面孔中,另一端插入于拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖中,拇指外旋蜗杆心轴支撑端盖通过螺钉联接于拇指机架上;拇指外旋蜗轮套装于拇指转架后端支撑件的轴径上,绕轴线回转,拇指外旋蜗轮一个平行于轴线的切平面与拇指转架的一个平面接触,拇指外旋蜗轮与拇指外旋蜗杆相啮合,拇指转架隔套置于拇指外旋蜗轮一个端面与拇指机架内表面之间,用于调整拇指转架与拇指机架内表面之间的间隙;拇指外旋微型电机的回转运动,通过拇指外旋微型减速器的减速,通过拇指外旋蜗杆蜗轮副的减速,实现拇指的外旋运动及内旋运动。
2.根据权利要求1所述智能仿生假肢手,其特征在于,由手指微型电机和手指微型减速器组成的手指动力组件的轴线相对于假肢手掌部内表面是倾斜的,且相对于手掌固定不动。
3.根据权利要求1所述智能仿生假肢手,其特征在于,由拇指屈展微型电机和拇指屈展微型减速器组成的拇指屈展动力组件横置于假肢手掌部后端且相对于手掌固定不动。
4.根据权利要求1所述智能仿生假肢手,其特征在于,由拇指外旋微型电机和拇指外旋微型减速器组成的拇指外旋动力组件横置于假肢手掌部后端且相对于手掌固定不动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116652992A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 哈尔滨工业大学 一种机械拇指对掌关节、机械拇指及机械手
RU2808344C1 (ru) * 2023-01-19 2023-11-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Максбионик" Механизм электропривода пальца бионической кисти

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