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CN103538077B - 一种多自由度机器仿生手 - Google Patents

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CN103538077B CN201310476562.9A CN201310476562A CN103538077B CN 103538077 B CN103538077 B CN 103538077B CN 201310476562 A CN201310476562 A CN 201310476562A CN 103538077 B CN103538077 B CN 103538077B
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叶雯珺
孙富春
苏春翌
胥布工
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Shenzhen Maijun Intelligent Technology Co ltd
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South China University of Technology SCUT
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Abstract

本发明公开了一种多自由度机器仿生手，包括与机器手掌基体连接的五根手指，这五根手指依次包括拇指、食指、中指、无名指、小指，食指、中指、无名指和小指这四根手指结构相同、且每根手指各自具有两个屈伸自由度；这四根手指中每根手指包括安装有电机和传动蜗轮蜗杆的壳体、指根、指尖、传动连杆；传动蜗轮蜗杆的一端与电机的输出轴相连，传动蜗轮蜗杆的另一端与指根的一端转动相连，指根的另一端与指尖的后段转动相连；传动连杆一端与壳体转动相连，传动连杆的另一端还与指尖后段的内侧转动相连；本发明多自由度机器仿生手技术手段简便易行，操控灵活，通过与计算机控制可以在有限的空间内给患者提供握拳、握钥匙、握球等丰富的手指运动能力。

Description

一种多自由度机器仿生手
技术领域
本发明涉及医疗康复器械领域的机械手，特别涉及一种多自由度机器仿生手。
背景技术
康复医学是20世纪中期出现的新兴学科，其目的在于通过物理疗法，运动疗法，生活训练，技能训练，言语训练和心理咨询等多种手段减轻和消除患者的功能障碍，使身体残留部分的功能得到最充分的发挥，弥补和重建患者的功能缺失，达到最大可能的生活自理，劳动和工作的能力。随着各种自然灾害、事故的增加，肢体残疾人的数量也在逐年增加。对于截肢的残疾人而言，目前最常见的恢复措施是安装假肢，以获得基本的肢体功能。随着科技发展各种夹持器、机械手不断面世，但其在自由度的个数与分布上不尽相同。
经过对于现有的技术文献检索发现。
中国发明专利公开号：CN202568539，名称：短二自由度电动控制前臂假肢。仅能够提供手腕与手指两个关节的自由度，完成一般握拳意外的复杂的手部运动。
中国发明专利公开号：CN101836908，名称：一体化轻便美观肌电手。仅仅对于拇指自由度进行驱动，同样对于复杂的手部运动无法完成。
中国发明专利公开号：CN1365877，名称：机器人拟人多指手装置。使用一个电机控制四指的屈伸、一个电机控制拇指的屈伸，仅能完成握拳的抓取动作，对于握钥匙、握棒球、伸出食指等动作无法完成。
中国发明专利公开号：CN1418765，名称：机器人灵巧手机构。对于手指的两个指节的运动使用了两个电机控制，显得臃肿而冗余，不如使用欠驱动联动合理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、控制灵活的多自由度机器仿生手。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多自由度机器仿生手，包括机器手掌基体3、与机器手掌基体3连接的五根手指，这五根手指依次包括拇指1-1、食指1-2、中指1-3、无名指1-4、小指1-5；所述机器手掌基体3的外部包覆有外壳2。
所述食指1-2、中指1-3、无名指1-4和小指1-5这四根手指结构相同、且每根手指各自具有两个屈伸自由度；
这四根手指中每根手指包括安装有电机7和传动蜗轮蜗杆8的壳体6、指根9、指尖10、传动连杆11；
所述传动蜗轮蜗杆8的一端与电机7的输出轴相连，传动蜗轮蜗杆8的另一端与指根9的一端转动相连，指根9的另一端与指尖10的后段转动相连；
所述传动连杆11一端与壳体6转动相连，传动连杆11的另一端还与指尖10后段的内侧转动相连；
所述壳体6、指根9、指尖10、传动连杆11形成一个四连杆，当指根9屈曲时，指尖10相对于指根屈曲。
所述拇指1-1具有旋转与屈伸自由度；所述拇指1-1通过拇指静壳体12连接于机器手掌基体3；
所述拇指1-1包括拇指静壳体12、拇指旋转电机13、拇指旋转蜗轮蜗杆14、拇指屈伸电机15、拇指动壳体16、拇指屈伸蜗轮蜗杆17；
所述拇指旋转电机13与拇指静壳体12的一侧相连，用于驱动拇指1-1的旋转自由度；
所述拇指旋转蜗轮蜗杆14安装于拇指静壳体12内，该拇指旋转蜗轮蜗杆14与拇指旋转电机13的输出轴相连；
所述拇指屈伸电机15与拇指静壳体12的另一侧相连，用于驱动拇指1-1的屈伸自由度；
所述拇指动壳体16与拇指旋转蜗轮蜗杆14的蜗轮相连，用于沿着拇指1-1旋转方向旋转；
所述拇指屈伸蜗轮蜗杆17安装于拇指动壳体16内，该拇指屈伸蜗轮蜗杆17的蜗杆与拇指屈伸电机15相连；
所述拇指1-1的根部与拇指屈伸蜗轮蜗杆17的蜗轮相连，拇指1-1相对于拇指动壳体16旋转。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明多自由度机器仿生手，给患者提供了一个具有5根手指、10自由度的假肢手，通过欠驱动，每根手指使用一个电机控制两个屈伸自由度，拇指具有旋转与屈伸自由度。
本发明多自由度机器仿生手技术手段简便易行，操控灵活，通过与计算机控制可以在有限的空间内给患者提供握拳、握钥匙、握球等丰富的手指运动能力。
附图说明
图1为本发明多自由度机器仿生手装有外壳的结构示意图；
图2为图1去除外壳后的结构示意图；
图3为图1中：食指1-2、中指1-3、无名指1-4、小指1-5的轴测图结构示意图；
图4为图3侧视图结构示意图；
图5为图2中所示拇指1-1结构示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、图2所示。本发明多自由度机器仿生手，包括机器手掌基体3、与机器手掌基体3连接的五根手指，这五根手指依次包括拇指1-1、食指1-2、中指1-3、无名指1-4、小指1-5；所述机器手掌基体3的外部包覆有外壳2，用于遮挡住内部电机与传动部件。
所述食指1-2、中指1-3、无名指1-4和小指1-5这四根手指结构相同、且每根手指各自具有两个屈伸自由度。
如图3、图4所示。这四根手指中每根手指包括安装有电机7和传动蜗轮蜗杆8的壳体6、指根9、指尖10、传动连杆11。
如图3、图4所示。所述传动蜗轮蜗杆8的一端与电机7的输出轴相连，传动蜗轮蜗杆8的另一端与指根9的一端转动相连，指根9的另一端与指尖10的后段转动相连。
如图3、图4所示。所述传动连杆11一端与壳体6转动相连，传动连杆11的另一端还与指尖10后段的内侧转动相连。
如图3、图4所示。所述壳体6、指根9、指尖10、传动连杆11形成一个四连杆，当指根9屈曲时，指尖10相对于指根屈曲。
如图5所示。所述拇指1-1具有旋转与屈伸自由度；所述拇指1-1通过拇指静壳体12连接于机器手掌基体3。
如图5所示。所述拇指1-1包括拇指静壳体12、拇指旋转电机13、拇指旋转蜗轮蜗杆14、拇指屈伸电机15、拇指动壳体16、拇指屈伸蜗轮蜗杆17；
如图5所示。所述拇指旋转电机13与拇指静壳体12的一侧相连，用于驱动拇指1-1的旋转自由度；
如图5所示。所述拇指旋转蜗轮蜗杆14安装于拇指静壳体12内，该拇指旋转蜗轮蜗杆14与拇指旋转电机13的输出轴相连；
如图5所示。所述拇指屈伸电机15与拇指静壳体12的另一侧相连，用于驱动拇指1-1的屈伸自由度；
如图5所示。所述拇指动壳体16与拇指旋转蜗轮蜗杆14的蜗轮相连，用于沿着拇指1-1旋转方向旋转；
如图5所示。所述拇指屈伸蜗轮蜗杆17安装于拇指动壳体16内，该拇指屈伸蜗轮蜗杆17的蜗杆与拇指屈伸电机15相连；
如图5所示。所述拇指1-1的根部与拇指屈伸蜗轮蜗杆17的蜗轮相连，拇指1-1相对于拇指动壳体16旋转。
本多自由度机器仿生手，给患者提供了一个具有5根手指、10自由度的假肢手，通过欠驱动，每根手指使用一个电机控制两个屈伸自由度，拇指具有旋转与屈伸自由度。
如上所述便可较好地实现本发明。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种多自由度机器仿生手，包括机器手掌基体(3)、与机器手掌基体(3)连接的五根手指，这五根手指依次包括拇指(1-1)、食指(1-2)、中指(1-3)、无名指(1-4)、小指(1-5)，其特征在于：
所述食指(1-2)、中指(1-3)、无名指(1-4)和小指(1-5)这四根手指结构相同、且每根手指各自具有两个屈伸自由度；这四根手指中每根手指包括安装有电机(7)和传动蜗轮蜗杆(8)的壳体(6)、指根(9)、指尖(10)、传动连杆(11)；
所述传动蜗轮蜗杆(8)的一端与电机(7)的输出轴相连，传动蜗轮蜗杆(8)的另一端与指根(9)的一端转动相连，指根(9)的另一端与指尖(10)的后段转动相连；
所述传动连杆(11)一端与壳体(6)转动相连，传动连杆(11)的另一端还与指尖(10)后段的内侧转动相连；
所述壳体(6)、指根(9)、指尖(10)、传动连杆(11)形成一个四连杆，当指根(9)屈曲时，指尖(10)相对于指根屈曲；
所述拇指(1-1)具有旋转与屈伸自由度；所述拇指(1-1)通过拇指静壳体(12)连接于机器手掌基体(3)；
所述拇指(1-1)包括拇指静壳体(12)、拇指旋转电机(13)、拇指旋转蜗轮蜗杆(14)、拇指屈伸电机(15)、拇指动壳体(16)、拇指屈伸蜗轮蜗杆(17)；
所述拇指旋转电机(13)与拇指静壳体(12)的一侧相连，用于驱动拇指(1-1)的旋转自由度；
所述拇指旋转蜗轮蜗杆(14)安装于拇指静壳体(12)内，该拇指旋转蜗轮蜗杆(14)与拇指旋转电机(13)的输出轴相连；
所述拇指屈伸电机(15)与拇指静壳体(12)的另一侧相连，用于驱动拇指(1-1)的屈伸自由度；
所述拇指动壳体(16)与拇指旋转蜗轮蜗杆(14)的蜗轮相连，用于沿着拇指(1-1)旋转方向旋转；
所述拇指屈伸蜗轮蜗杆(17)安装于拇指动壳体(16)内，该拇指屈伸蜗轮蜗杆(17)的蜗杆与拇指屈伸电机(15)相连；
所述拇指(1-1)的根部与拇指屈伸蜗轮蜗杆(17)的蜗轮相连，拇指(1-1)相对于拇指动壳体(16)旋转。
2.根据权利要求1所述的多自由度机器仿生手，其特征在于：所述机器手掌基体(3)的外部包覆有外壳(2)。
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