專利名稱：握取器中的活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種握取器中用的活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)，屬康復(fù)工程領(lǐng)域和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
目前國內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手或假手的手部機(jī)構(gòu)大多數(shù)為夾鉗式或鉤狀手，如美國專利4332038,4643473,4149278等。這些假手距人手握物形態(tài)和握物能力相去甚遠(yuǎn)，一般不能抓取任何形狀的物體。有些機(jī)械手(或假手)通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)源控制，實(shí)現(xiàn)手指活關(guān)節(jié)，如Stanford/JPL Hand是索輪式結(jié)構(gòu)的機(jī)械手，它是由十二臺(tái)電機(jī)控制的三指九關(guān)節(jié)機(jī)械手。這種機(jī)械手用在人體上顯然重量和體積都太大。中國專利CN87208489U，如圖1所示，是一個(gè)由一臺(tái)驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)，由圓錐齒輪差動(dòng)輪系和傳動(dòng)鏈組合而成的自適應(yīng)機(jī)械手。圓錐齒輪差動(dòng)輪系的個(gè)數(shù)根據(jù)機(jī)械手的手指關(guān)節(jié)數(shù)總和來確定，這種自適應(yīng)手指結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，也不適合于截肢者用作假手。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)已有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)的一種新型活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)，其形狀和體積與真手相似，具有形體的仿生性。將其安裝在握取器中能穩(wěn)定可靠地握取不同形狀的物體，實(shí)現(xiàn)對(duì)所握物體的柔軟包絡(luò)，多點(diǎn)接觸，具有握物形態(tài)和握物功能的仿生性。另外，假手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)源個(gè)數(shù)少，重量輕，易于控制，具有良好的可操作性。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的握取器中的活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)參見圖2。該活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)為一平面六桿機(jī)構(gòu)，該六桿機(jī)構(gòu)由兩個(gè)閉環(huán)交叉四桿機(jī)構(gòu)組成。閉環(huán)ABCDE模擬手指的第一指節(jié)，閉環(huán)DEFG模擬手指的第二指節(jié)，桿GH模擬手指的第三指節(jié)，節(jié)點(diǎn)A、D、G為手指關(guān)節(jié)，桿AD、桿DG、桿GH分別代表手指第一、第二、第三指節(jié)的內(nèi)側(cè)，節(jié)點(diǎn)A、B分別固定在假手體上，桿AC為手指機(jī)構(gòu)的動(dòng)力桿。此機(jī)構(gòu)的自由度為1，即僅需一個(gè)驅(qū)動(dòng)源即可實(shí)現(xiàn)手指指節(jié)繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)力由AC桿輸入后，模擬人手第一指節(jié)的閉環(huán)四桿機(jī)構(gòu)ABCDE產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，再由DE桿將運(yùn)動(dòng)傳至模擬人手第二指節(jié)的閉環(huán)四桿機(jī)構(gòu)DEFG，手指指節(jié)繞關(guān)節(jié)A、D、G轉(zhuǎn)動(dòng)，具有活關(guān)節(jié)特性。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的手指機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所占空間體積小，在多個(gè)或單個(gè)驅(qū)動(dòng)源下，由此活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)組成的握取器，具有形體和握物狀態(tài)，及握物功能的仿生性。
圖1是已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的手指機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型用于握取器中的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。在圖2和圖3中，A、B、C、D、E、F、G分別為手指機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)。圖3中，1是假手體，2是驅(qū)動(dòng)源，3是鎖定機(jī)構(gòu)，4是自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，5是活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)A、B分別固定在假手體1上。
當(dāng)假手握物時(shí)，置于假手體后部的動(dòng)力源2輸出動(dòng)力，該動(dòng)力通過自適應(yīng)機(jī)構(gòu)4傳到各手指機(jī)構(gòu)。各手指機(jī)構(gòu)在動(dòng)力桿AC的帶動(dòng)下繞各自的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，握持物體。當(dāng)其中某一手指首先接觸物體時(shí)，借助于自調(diào)式力反饋?zhàn)饔檬辜偈肿赃m應(yīng)機(jī)構(gòu)4起作用，因此假手的另外幾個(gè)手指機(jī)構(gòu)能夠繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到四個(gè)手指全部包絡(luò)所握物體為止，這時(shí)動(dòng)力源不再提供動(dòng)力，由自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)3將假手的動(dòng)作鎖死，至此假手握物動(dòng)作結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種握取器中的活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)，其特征在于活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)為一平面六桿機(jī)構(gòu)，該六桿機(jī)構(gòu)由兩個(gè)閉環(huán)交叉四桿機(jī)構(gòu)組成，閉環(huán)ABCDE模擬手指的第一指節(jié)，閉環(huán)DEFG模擬手指的第二指節(jié)，桿GH模擬手指的第三指節(jié)，節(jié)點(diǎn)A、D、G為手指關(guān)節(jié)，桿AD、桿DG、桿GH分別代表手指第一、第二、第三指節(jié)的內(nèi)側(cè)，節(jié)點(diǎn)A、B分別固定在假肢體上，桿AC為手指機(jī)構(gòu)的動(dòng)力桿，C、D、E、F、G為活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)，各桿之間由鉸鏈點(diǎn)相接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種握取器中用的活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)。該手指機(jī)構(gòu)為一平面六桿機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)閉環(huán)交叉四桿機(jī)構(gòu)組成。兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)分別模擬手指的第一、第二指節(jié)，桿GH模擬手指的第三指節(jié)三個(gè)節(jié)點(diǎn)模擬手指的三個(gè)關(guān)節(jié)。此機(jī)構(gòu)的自由度為1，即僅需一個(gè)驅(qū)動(dòng)源，即可實(shí)現(xiàn)手指指節(jié)繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，具有活關(guān)節(jié)特性。用此活關(guān)節(jié)手指機(jī)構(gòu)組成的握取器，具有形體和握物形態(tài)及握物功能的仿生性。
文檔編號(hào)B66C3/00GK2220837SQ9424742
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月16日
發(fā)明者申永勝, 郝智秀, 高松海, 徐琍, 馬飛虹 申請(qǐng)人:清華大學(xué)