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(yáng)軸傳 動；卷揚(yáng)軸上設(shè)有四個卷揚(yáng)輪，每個卷揚(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)輪，10-卷揚(yáng)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(yáng)輪9和兩個卷揚(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)軸傳動；卷揚(yáng)軸上設(shè)有四個卷揚(yáng)輪，每個卷揚(yáng)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(yáng)軸傳動；卷揚(yáng)軸上設(shè)有四個卷揚(yáng)輪，每個卷揚(yáng)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(yáng)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)