專利名稱：一種人工假手的大拇指機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工假手大拇指機構(gòu)
背景技術(shù)：
大拇指的運動形式是影響人工假手的抓握功能的主要因素之一，現(xiàn)有的大多數(shù)的假手大拇指，都只有一個方向的抓握功能。這樣的拇指必須垂直于假手的手掌設(shè)置，不論在外觀上還是在功能上都和真人人手的大拇指有著很大的差距，而由于這個原因使很多需要安裝假手的殘疾人都不愿使用假手，從而阻礙了假手的普及應(yīng)用。盡管最近一些相關(guān)研究人員也設(shè)計了幾種具有空間抓握功能的大拇指機構(gòu)，但這些結(jié)構(gòu)大多具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大拇指運動空間一定且不能實現(xiàn)多方位抓握的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有大多數(shù)的假手大拇指只有一個方向抓握運動或具有·固定軌跡的空間抓握運動的問題，提供一種人工假手的大拇指機構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠、靈活，且大拇指能實現(xiàn)多方位抓握功能的特點。本發(fā)明設(shè)計的一種人工假手的大拇指機構(gòu)，包含大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)、大拇指彎曲抓握機構(gòu)及大拇指欠驅(qū)動機構(gòu)。所述的大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括大拇指轉(zhuǎn)動軸3、墊片4、蝸輪6、蝸桿5、電機7、十字連接頭15、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16，大拇指轉(zhuǎn)動軸3與蝸輪6固接，蝸輪6與蝸桿5實行渦輪蝸桿傳動，蝸桿5與電機7軸固接，大拇指轉(zhuǎn)動軸(3與十字連接頭15固接，十字連接頭15與第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16水平鉸接。所述的大拇指彎曲抓握機構(gòu)包括蝸輪9、蝸桿10、電機11、墊片8、套筒12、主動圓錐齒輪13、從動圓錐齒輪14、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16、十字連接頭15，蝸輪9與蝸桿10實行蝸輪蝸桿傳動，蝸桿10與電機軸11固接，蝸輪9與套筒12固接，套筒12與主動圓錐齒輪13固接，套筒12與大拇指轉(zhuǎn)動主軸3豎直鉸接，主動圓錐齒輪13與從動圓錐齒輪14實行圓錐齒輪傳動，從動圓錐齒輪14與第一指節(jié)傳動軸16固接，，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16與十字連接頭15水平鉸接。所述的的大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)與大拇指彎曲機構(gòu)通過大拇指轉(zhuǎn)動軸(3)、十字連接頭
(15)、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)、從動圓錐齒輪(14)、主動圓錐齒輪(13)耦合。所述的機構(gòu)中，十字連接頭(15)的豎直轉(zhuǎn)動中心位于主動圓錐齒輪(13)的圓心，保證大拇指在轉(zhuǎn)動過程中，主動圓錐齒輪(13)與從動圓錐齒輪(14) 一直處于嚙合狀態(tài)。所述的大拇指欠驅(qū)動機構(gòu)包括第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16、第一指節(jié)擺桿18,指節(jié)傳動連桿19、第二指節(jié)擺桿20、第二指節(jié)轉(zhuǎn)動軸21、大拇指第二指節(jié)22，第一指節(jié)擺桿18與十字連接頭15固接，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16與十字連接頭15鉸接，第二指節(jié)轉(zhuǎn)動軸21與第二指節(jié)擺桿20固接，第二指節(jié)轉(zhuǎn)動軸21與第一指節(jié)17鉸接，第二指節(jié)轉(zhuǎn)動軸21與大拇指第二指節(jié)22固接。以上機構(gòu)組成的四桿機構(gòu)能實現(xiàn)將第一指節(jié)的轉(zhuǎn)動傳遞到第二指節(jié)，實現(xiàn)一二指節(jié)間的欠驅(qū)動。本發(fā)明具有的有益效果是I.本發(fā)明設(shè)計的大拇指傳動機構(gòu)中采用了蝸輪蝸桿傳動，機構(gòu)具有自鎖功能，電機斷電后，拇指具有維持抓握力矩的功能。2.本發(fā)明設(shè)計的大拇指結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動功能，彎曲抓握功能，以及通過拇指的轉(zhuǎn)動運動和彎曲抓握運動的耦合控制可使大拇指實現(xiàn)各種空間運動，可使人工假手實現(xiàn)不同外形物體的抓握，且結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠，重量輕，體積小。


圖I是本發(fā)明與手掌的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的大拇指的轉(zhuǎn)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；·圖4是本發(fā)明的彎曲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的大拇指的一二指節(jié)的欠驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.手掌底板，2.手掌蓋板，3.大拇指轉(zhuǎn)動軸，4.墊片，5.蝸桿，6.蝸輪，7.電機，8.墊片，9.蝸輪，10.蝸桿，11.電機，12.套筒，13主動圓錐齒輪，14.從動圓錐齒輪，
15.十字連接頭，16.第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸，17.大拇指第一指節(jié)，18.第一指節(jié)擺桿，19.指節(jié)傳動連桿，20.第二指節(jié)擺桿，21.第二指節(jié)傳動軸，22.大拇指第二指節(jié)。
具體實施例方式大拇指轉(zhuǎn)動功能的實現(xiàn)如圖3所不，電機7轉(zhuǎn)動，電機7主軸與蝸桿5固接，蝸桿5轉(zhuǎn)動，蝸桿5與蝸輪6實行渦輪蝸桿傳動，蝸輪6轉(zhuǎn)動，蝸輪6與大拇指轉(zhuǎn)動軸3固接，大拇指轉(zhuǎn)動軸3轉(zhuǎn)動，大拇指轉(zhuǎn)動軸3與十字連接頭15固接，十字連接頭15轉(zhuǎn)動，十字連接頭15與第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16水平鉸接，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16轉(zhuǎn)動，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16與第一指節(jié)17固接，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動，繼而實現(xiàn)了大拇指的轉(zhuǎn)動。在實現(xiàn)大拇指只轉(zhuǎn)動不彎曲的運動控制中，應(yīng)保證電機7與電機11的轉(zhuǎn)速相同，此時第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16的轉(zhuǎn)動速度與主動圓錐齒輪13的轉(zhuǎn)動速度相同，從動圓錐齒輪14與主動圓錐齒輪13不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。大拇指只轉(zhuǎn)動不彎曲。大拇指的彎曲功能的實現(xiàn)如圖4所示，電機11轉(zhuǎn)動，電機11主軸與蝸桿10固接，蝸桿10轉(zhuǎn)動，蝸桿10與蝸輪9實行蝸輪蝸桿傳動，蝸輪9轉(zhuǎn)動，蝸輪9與套筒12固接，套筒12與大拇指轉(zhuǎn)動主軸3豎直鉸接，套筒12與主動圓錐齒輪13固接，主動圓錐齒輪13轉(zhuǎn)動，主動圓錐齒輪13與從動圓錐齒輪14實行圓錐齒輪傳動，從動圓錐齒輪14轉(zhuǎn)動，從動圓錐齒輪14與拇指第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16固接，第一節(jié)轉(zhuǎn)動軸16旋轉(zhuǎn)運動，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16與第一指節(jié)17固接，第一指節(jié)旋轉(zhuǎn)運動，繼而實現(xiàn)拇指的彎曲運動。在實現(xiàn)大拇指只彎曲抓握不轉(zhuǎn)動的控制中，應(yīng)保證電機7關(guān)閉。此時大拇指轉(zhuǎn)動軸3靜止,第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16不轉(zhuǎn)動,只旋轉(zhuǎn),大拇指彎曲抓握。大拇指空間運動功能的實現(xiàn)如圖2所示，在實現(xiàn)大拇指復(fù)雜的空間運動中，應(yīng)通過控制電機7與電機11的轉(zhuǎn)速來完成。
大拇指一二指節(jié)的欠驅(qū)動運動如圖5所示，電機11轉(zhuǎn)動，由圓錐齒輪傳動，此時拇指第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16旋轉(zhuǎn)，第
一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸16與第一指節(jié)擺桿18固接，第一指節(jié)擺桿18轉(zhuǎn)動，第二指節(jié)轉(zhuǎn)動軸21與第二指節(jié)擺桿20固接，由第一指節(jié)擺桿18，指節(jié)傳動連桿19，第二指節(jié)擺桿20，第一指節(jié)17構(gòu)成平面四桿機構(gòu)，繼而實現(xiàn)了將第一指節(jié)的轉(zhuǎn)動運動傳動到第二指節(jié)，即實現(xiàn)了大拇指的欠驅(qū)動運動。
權(quán)利要求
1.一種人工假手的大拇指機構(gòu)，它包含大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)、大拇指彎曲抓握機構(gòu)及大拇指欠驅(qū)動機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種人工假手的大拇指機構(gòu)，其特征在于所述的大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括大拇指轉(zhuǎn)動軸(3)、墊片(4)、蝸輪(6)、蝸桿(5)、電機(7)、十字連接頭(15)、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)，大拇指轉(zhuǎn)動軸(3)與蝸輪(6)固接，蝸輪(6)與蝸桿(5)實行蝸輪蝸桿傳動，蝸桿(5)與電機(7)軸固接，大拇指轉(zhuǎn)動軸(3)與十字連接頭(15)固接，十字連接頭(15)與第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)水平鉸接。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種人工假手的大拇指機構(gòu)，其特征在于所述的大拇指彎曲抓握機構(gòu)包括蝸輪(9)、蝸桿(10)、電機(11)、墊片⑶、套筒(12)、主動圓錐齒輪(13)、從動圓錐齒輪(14)、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)、十字連接頭(15)，蝸輪(9)與蝸桿(10)實行蝸輪蝸桿傳動，蝸桿(10)與電機(11)軸固接，蝸輪(9)與套筒(12)固接,套筒(12)與主動圓錐齒輪(13)固接，套筒(12)與大拇指轉(zhuǎn)動主軸(3)豎直鉸接，主動圓錐齒輪(13)與從動圓錐齒輪(14)實行圓錐齒輪傳動，從動圓錐齒輪(14)與第一指節(jié)傳動軸(16)固接，第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)與十字連接頭(15)水平鉸接。
4.由權(quán)力要求2、3所述的一種人工假手大拇指機構(gòu)，其特征在于所述的的大拇指轉(zhuǎn)動機構(gòu)與大拇指彎曲機構(gòu)通過大拇指轉(zhuǎn)動軸(3)、十字連接頭(15)、第一指節(jié)轉(zhuǎn)動軸(16)、從動圓錐齒輪(14)、主動圓錐齒輪(13)耦合。所述的機構(gòu)中，十字連接頭(15)的豎直轉(zhuǎn)動中心位于主動圓錐齒輪(13)的圓心，保證大拇指在轉(zhuǎn)動過程中，主動圓錐齒輪(13)與從動圓錐齒輪(14) 一直處于哨合狀態(tài)。
全文摘要
一種人工假手的大拇指機構(gòu)，它涉及一種仿人假手的大拇指機構(gòu)。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有大多數(shù)假手的大拇指，都只有一個方向的抓握運動的問題。本發(fā)明通過蝸輪蝸桿傳動實現(xiàn)大拇指的轉(zhuǎn)動，通過蝸輪蝸桿傳動、圓錐齒輪傳動實現(xiàn)大拇指的彎曲抓握功能，通過平面四桿機構(gòu)實現(xiàn)拇指一二指節(jié)的欠驅(qū)動。本發(fā)明的有益效果大拇指在抓握的運動過程中能實現(xiàn)拇指轉(zhuǎn)動、彎曲抓握以及復(fù)雜的空間運動，能實現(xiàn)大拇指多方位抓握的功能，滿足真人手大拇指所具有的各種運動功能，同時，在本發(fā)明的大拇指的傳動機構(gòu)中采用了蝸輪蝸桿傳動，機構(gòu)具有自鎖功能，電機斷電后能維持拇指抓握力矩，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、控制方便、重量輕、體積小，拇指的抓握力大。
文檔編號B25J17/00GK102896639SQ201210059550
公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者鄧華, 高飛, 張翼, 段小剛 申請人:中南大學(xué)