專利名稱:一種關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于仿生機(jī)器人領(lǐng)域,是一種仿人形機(jī)器人的手,專門用于殘疾人假肢。
背景技術(shù):
目前常見仿人形假肢產(chǎn)品的手的結(jié)構(gòu)部分,有由微電機(jī)驅(qū)動,通過杠桿機(jī)構(gòu)傳動 驅(qū)動各個手指關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式;還有由微電機(jī)驅(qū)動,通過齒輪傳動驅(qū)動整體手指(四指不 分)根部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式。上述假肢的手的結(jié)構(gòu)與仿人形尚有很大區(qū)別,難于精確細(xì)致地 完成一個人正常生活所需要的手的功能。所以目前常見仿人形假肢產(chǎn)品的手的結(jié)構(gòu)滿足不 了市場對產(chǎn)品性能不斷提高的要求。
發(fā)明內(nèi)容
針對前述常見仿人形假肢手的結(jié)構(gòu)的不足,發(fā)明一種關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人 手,該手各個指關(guān)節(jié)能精確細(xì)致地完成一個人正常生活所需要的手的功能。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人手,它包括手掌骨架和五指, 其特征在于,所述的五指中的拇指是一個固定在手掌骨架上的、呈彎曲狀的整體拇指,其余 四指均由前指節(jié)、中指節(jié)和后指節(jié)通過軸連接而成,四指的后指節(jié)均連接在手掌骨架前端 的一根后指節(jié)軸上;所述的手掌骨架上安裝有驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動電機(jī)通過蝸輪副與卷揚軸傳 動;卷揚軸上設(shè)有四個卷揚輪,每個卷揚輪上繞有牽拉絲,四根牽拉絲的牽拉頭分別經(jīng)四指 內(nèi)側(cè)至指節(jié),并固定在對應(yīng)的四個前指節(jié)上。本發(fā)明工作原理是當(dāng)驅(qū)動電機(jī)通過蝸輪副傳動,驅(qū)動牽拉絲卷揚輪轉(zhuǎn)動,使得 牽拉絲縮短并拉動四指的各個指節(jié)依次轉(zhuǎn)動,即可實現(xiàn)整個手從平伸狀態(tài)到握持狀態(tài)的運 動,當(dāng)驅(qū)動電機(jī)反向運轉(zhuǎn)即牽拉絲伸長時,各個手指在全部扭簧的作用下復(fù)位到平伸狀態(tài), 在牽拉絲的拉力和扭簧的復(fù)位扭力的共同作用下,整個手的各個手指可在手指平伸和握持 的范圍內(nèi)實現(xiàn)任意位置的平衡。本發(fā)明由單電機(jī)提供動力,蝸輪副傳動,通過同軸卷揚牽拉絲,驅(qū)動手的各個指節(jié) 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,完成與真實手相類似的順序開閉動作。本發(fā)明機(jī)構(gòu)構(gòu)思巧妙,手及手指運動靈 活,仿生效果良好,整機(jī)結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊,可靠,重量輕,可作為仿人形機(jī)器人的手推廣使用。
圖1是本發(fā)明握持狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)圖;圖2是本發(fā)明四指的主視圖;圖3是本發(fā)明四指的的俯視圖;圖4是本發(fā)明驅(qū)動電機(jī)及蝸輪副傳動結(jié)構(gòu)剖視圖;圖5是本發(fā)明的中指及其牽拉驅(qū)動結(jié)構(gòu)剖視圖。圖例說明1_前固定柱,2-小指中指節(jié),3-牽拉絲,4-復(fù)位小扭簧,5-小指后指 節(jié),6-復(fù)位大扭簧,7-內(nèi)驅(qū)動軸軸套,8-外驅(qū)動軸套,9-卷揚輪,10-卷揚輪隔套,11-手掌骨架,12-后固定柱,13-蝸輪副機(jī)架,14-前指節(jié),15-指節(jié)軸,16-逆向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù)位小扭 簧,17-中指中指節(jié),18-食指和無名指中指節(jié),19-中指后指節(jié),20-食指和無名指后指節(jié), 21-大指節(jié)軸,22-逆向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù)位大扭簧,23-驅(qū)動軸,24-蝸輪,25-蝸桿,26-聯(lián)軸器, 27-拇指,28-驅(qū)動電機(jī),29-蝸桿軸套,30-牽拉絲導(dǎo)向座。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1至附圖5對本發(fā)明的實施例進(jìn)一步描述。如圖1、圖2和圖3所示,本發(fā)明的關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人手整體上包括拇指 27、食指、中指、無名指和小指,其中所述的拇指27是一個呈彎曲狀的整體拇指,固定在手掌骨架3上(見圖1)。所述的食指、中指、無名指和小指結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示,從圖中可以看出,食指和 無名指均是由前指節(jié)14、中指節(jié)18和后指節(jié)20通過指節(jié)軸15連接成一體;所述的中指由 前指節(jié)14、中指中指節(jié)17和中指后指節(jié)19通過指節(jié)軸15連接成一體;所述的小指由前指 節(jié)14、小指中指節(jié)2和小指后指節(jié)5通過指節(jié)軸15連接成一體。上述四個手指的指節(jié)均 套裝在指節(jié)軸15上,可靈活轉(zhuǎn)動;上述四個手指的后指節(jié)通過一根大指節(jié)軸21與手掌骨架 11安裝連接,并可相互自由轉(zhuǎn)動。從圖3、圖4和圖5可以看出,驅(qū)動電機(jī)28用螺釘連接固定在蝸輪副機(jī)架13上,蝸 輪24與驅(qū)動軸23通過其上的方孔連接在一起;兩個內(nèi)驅(qū)動軸套7從驅(qū)動軸23的兩邊套裝 后安裝固定在蝸輪副機(jī)架13上;同時,蝸桿25的一端套裝蝸桿軸套29,另一端通過聯(lián)軸器 26與驅(qū)動電機(jī)28的輸出軸連接,實現(xiàn)蝸桿25與蝸輪24的良好嚙合和轉(zhuǎn)動;然后,依次將四 個牽拉絲卷揚輪9和兩個卷揚輪隔套10套裝在驅(qū)動軸23上,并將兩外驅(qū)動軸套8套裝在兩 端,用螺釘將其固定在手掌骨架11上,同時蝸輪副機(jī)架13也固定在手掌骨架11上;四個前 固定柱1分別固定在四個前指節(jié)14的臂筒內(nèi),四根牽拉絲3分別穿過其上的微型小孔穿過 各個指節(jié),前端分別固定在前固定柱1上,另一端分別纏繞牽拉絲卷揚輪9后固定在后固定 柱12上;在四指的各個后指節(jié)臂筒內(nèi),分別粘接牽拉絲導(dǎo)向座30,實現(xiàn)牽拉絲3的往復(fù)運 動,能夠沿導(dǎo)向座的設(shè)定方向運動;四個正向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù)位小扭簧4、四個正向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù) 位大扭簧6、四個逆向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù)位小扭簧16和四個逆向指節(jié)轉(zhuǎn)動復(fù)位大扭簧22分別套裝 在相對應(yīng)的四個小指節(jié)軸15和四個大指節(jié)軸21上,每個扭簧的兩端分別扣在所處位置的 兩個指節(jié)上的限位孔中;驅(qū)動電機(jī)28通過蝸輪副傳動驅(qū)動牽拉絲卷揚輪9轉(zhuǎn)動,使?fàn)坷z 3縮短并帶動四指的各個指節(jié)依次轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)整個手從平伸狀態(tài)到握持狀態(tài)的運動,當(dāng)驅(qū)動 電機(jī)28反向運轉(zhuǎn)即牽拉絲3伸長時,各個手指在全部扭簧的作用下復(fù)位到平伸狀態(tài),在牽 拉絲3的拉力和扭簧的復(fù)位扭力的共同作用下,整個手的各個手指可在手指平伸和握持的 范圍內(nèi)平衡握持在任意位置。
權(quán)利要求
一種關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人手,它包括手掌骨架和五指,其特征在于,所述的五指中的拇指是一個固定在手掌骨架上的、呈彎曲狀的整體拇指,其余四指均由前指節(jié)、中指節(jié)和后指節(jié)通過軸連接而成,四指的后指節(jié)均連接在手掌骨架前端的一根后指節(jié)軸上;所述的手掌骨架上安裝有驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動電機(jī)通過蝸輪副與卷揚軸傳動;卷揚軸上設(shè)有四個卷揚輪,每個卷揚輪上繞有牽拉絲,四根牽拉絲的牽拉頭分別經(jīng)四指內(nèi)側(cè)至指節(jié),并固定在對應(yīng)的四個前指節(jié)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種關(guān)節(jié)牽拉式仿人形機(jī)器人手,它包括手掌骨架和五指,所述的五指中的拇指是一個固定在手掌骨架上的、呈彎曲狀的整體拇指,其余四指均由前指節(jié)、中指節(jié)和后指節(jié)通過軸連接而成,四指的后指節(jié)均連接在手掌骨架前端的一根后指節(jié)軸上;所述的手掌骨架上安裝有驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動電機(jī)通過蝸輪副與卷揚軸傳動;卷揚軸上設(shè)有四個卷揚輪,每個卷揚輪上繞有牽拉絲,四根牽拉絲的牽拉頭分別經(jīng)四指內(nèi)側(cè)至指節(jié),并固定在對應(yīng)的四個前指節(jié)上。本發(fā)明由單電機(jī)提供動力,蝸輪副傳動,通過同軸卷揚牽拉絲,驅(qū)動手的各個指節(jié)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動,完成與真實手相類似的順序開閉動作。
文檔編號A61F2/54GK101919755SQ20101023938
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月25日
發(fā)明者何麗妍, 孫愛芹, 張志獻(xiàn), 曹燕杰, 樊炳輝, 江浩, 王傳江, 鄭義 申請人:山東科技大學(xué)