具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指的制作方法
【專利摘要】具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，它涉及一種假手拇指。本發(fā)明為解決現(xiàn)有的假手拇指與其他手指的對(duì)向性較差，抓取功能存在局限性、缺乏觸覺感知功能以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、模塊化程度低的問題。掌骨關(guān)節(jié)軸的兩端支撐在固定框架上，第一蝸輪和掌骨基座的一端均穿裝在掌骨關(guān)節(jié)軸上，第一蝸輪位于掌骨基座的一端內(nèi)，掌骨關(guān)節(jié)軸的一端設(shè)置有第一蝸輪蓋板，掌骨關(guān)節(jié)軸通過掌骨關(guān)節(jié)螺釘拉緊，掌骨關(guān)節(jié)軸的另一端上固套有第二塑料傳動(dòng)齒輪，位置傳感器固定在傳感器固定架上，第一塑料齒輪安裝在位置傳感器的傳動(dòng)軸上，第一塑料齒輪與位置傳感器的內(nèi)孔軸向固定連接，第一塑料傳動(dòng)齒輪和第二塑料傳動(dòng)齒輪相互嚙合。本發(fā)明用于機(jī)器人手掌上。
【專利說明】具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種假手拇指，具體涉及一種具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指。
【背景技術(shù)】
[0002]假手的發(fā)展終將面向用戶，因此，假手商品化是其發(fā)展趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的比較成熟的商業(yè)化假手大多只有一個(gè)自由度，每個(gè)手指沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的各個(gè)指節(jié)，并且缺少對(duì)于抓取任務(wù)來說至關(guān)重要的拇指，靈巧性和擬人性較差；近些年來，雖然也出現(xiàn)了一些具有仿人運(yùn)動(dòng)軌跡的拇指的新型假手，但是其拇指只有一個(gè)彎曲/伸展自由度，不能進(jìn)行外展和內(nèi)收，因此拇指與其他手指的對(duì)向性較差，抓取功能有很大局限；另外，現(xiàn)有的假手缺乏比較完善的感知系統(tǒng)不能充分感知外界環(huán)境變化，尤其是缺乏觸覺感知功能；再者，現(xiàn)有拇指驅(qū)動(dòng)通常放置于手掌內(nèi)部、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、模塊化程度低，單個(gè)手指不能獨(dú)立控制，由于不具有自鎖能力，續(xù)航時(shí)間短，這些因素都限制了假手的應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的假手拇指與其他手指的對(duì)向性較差，抓取功能存在局限性、缺乏觸覺感知功能以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、模塊化程度低的問題，進(jìn)而提供了一種具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指包括掌骨指節(jié)、近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)，掌骨指節(jié)包括第一電機(jī)、第一減速器、固定框架、第一蝸桿、第一蝸桿軸、第一端蓋、第一蝸輪、第一蝸輪蓋板、掌骨關(guān)節(jié)軸、掌骨關(guān)節(jié)螺釘、掌骨基座、位置傳感器、傳感器固定架、第一塑料傳動(dòng)齒輪、第二塑料傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸；
[0006]所述第一電機(jī)的輸出端與第一減速器的輸入端連接，第一減速器固裝在固定框架上,第一蝸桿的一端與第一減速器輸出軸連接，第一蝸桿的另一端設(shè)置有第一蝸桿軸，第一蝸桿軸通過軸承支撐在第一端蓋上，掌骨關(guān)節(jié)軸的兩端支撐在固定框架上，第一蝸輪和掌骨基座的一端均穿裝在掌骨關(guān)節(jié)軸上，第一蝸輪位于掌骨基座的一端內(nèi)，所述第一蝸輪與第一蝸桿嚙合，掌骨關(guān)節(jié)軸的一端設(shè)置有第一蝸輪蓋板，掌骨關(guān)節(jié)軸通過掌骨關(guān)節(jié)螺釘拉緊，掌骨關(guān)節(jié)軸的另一端上固套有第二塑料傳動(dòng)齒輪，位置傳感器固定在傳感器固定架上，第一塑料齒輪安裝在位置傳感器的傳動(dòng)軸上，第一塑料齒輪與位置傳感器的內(nèi)孔軸向固定連接，第一塑料傳動(dòng)齒輪和第二塑料傳動(dòng)齒輪相互嚙合；
[0007]近指節(jié)包括第二電機(jī)、第二減速器、近指節(jié)外殼、轉(zhuǎn)動(dòng)框架、第二蝸桿、第二蝸桿軸、第二端蓋、蝸桿扣蓋、第二蝸輪、第二蝸輪蓋板、基關(guān)節(jié)軸、被動(dòng)彈性元件、基關(guān)節(jié)螺釘和裝飾蓋和近指節(jié)鋼絲輪；
[0008]所述第二電機(jī)的輸出端與第二減速器的輸入端連接，第二減速器固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架上，近指節(jié)外殼固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架上且第二電機(jī)和第二減速器均位于近指節(jié)外殼內(nèi)，近指節(jié)外殼的上端加工有第一圓臺(tái)，第二蝸桿的一端與第二減速器的輸出軸連接，第二蝸桿的另一端設(shè)置有第二蝸桿軸，第二蝸桿軸通過軸承支撐在第二端蓋上，裝飾蓋安裝在第二端蓋上，蝸桿扣蓋固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架上，基關(guān)節(jié)軸的兩端支撐在轉(zhuǎn)動(dòng)框架上，第二蝸輪和掌骨基座的另一端均穿裝在基關(guān)節(jié)軸上，第二蝸輪位于掌骨基座的另一端內(nèi)，第二蝸輪與第二蝸桿嚙合；基關(guān)節(jié)軸的一端通過第二蝸輪蓋板被基關(guān)節(jié)螺釘拉緊，被動(dòng)彈性元件安裝在掌骨基座上并位于第二蝸輪和掌骨基座之間，近指節(jié)鋼絲輪固裝在第二蝸輪的側(cè)壁上；
[0009]遠(yuǎn)指節(jié)包括指尖上蓋板、指尖下蓋板、中關(guān)節(jié)軸、中關(guān)節(jié)螺釘、遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪、扭簧、指尖位置傳感器、指尖力矩傳感器應(yīng)變片、觸覺傳感器、指尖螺柱、頂針和鋼絲；指尖上蓋板安裝在指尖下蓋板上，指尖上蓋板和指尖下蓋板共同形成遠(yuǎn)指節(jié)外殼，指尖下蓋板下部的右側(cè)內(nèi)壁上加工有第二圓臺(tái)，遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪安裝在第二圓臺(tái)上，扭簧套裝在指節(jié)外殼的第一圓臺(tái)上，扭簧的一個(gè)扭臂嵌在近指節(jié)外殼的上部，扭簧的另一個(gè)扭臂與指尖下蓋板固接，指尖力矩傳感器應(yīng)變片貼于指尖下蓋板上端的內(nèi)壁上，遠(yuǎn)指節(jié)的指肚上設(shè)置有觸覺傳感器，觸覺傳感器通過頂針限位，中關(guān)節(jié)軸的兩端安裝在指尖下蓋板的下部，指尖位置傳感器、近指節(jié)外殼的上端和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪均穿裝在中關(guān)節(jié)軸上，中關(guān)節(jié)軸通過中關(guān)節(jié)螺釘固定，鋼絲纏繞在近指節(jié)鋼絲輪和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪上且鋼絲的兩端分別固定在近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)上，指尖螺柱通過螺釘將指尖上蓋板和指尖下蓋板拉緊。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有的假手拇指相比具有以下有益效果:
[0011]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指在掌骨指節(jié)和近指節(jié)具有兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲、伸展和外展、內(nèi)收兩個(gè)自由度，可以完成包括側(cè)向捏取在內(nèi)的各種典型抓取動(dòng)作；
[0012]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指在遠(yuǎn)指節(jié)集成了力矩、位置和觸覺三種傳感器，具有力、位及觸覺感知功能，能夠感知力、位信息，并能利用觸覺信息進(jìn)行抓取力控制，防止被抓物體發(fā)生滑動(dòng)；
[0013]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指基于模塊化設(shè)計(jì)，可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，其遠(yuǎn)指節(jié)和近指節(jié)結(jié)構(gòu)與其他手指相近，方便拆裝及維護(hù)；
[0014]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指在掌骨指節(jié)和近指節(jié)均采用了蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此具有自鎖能力，既可以在拇指轉(zhuǎn)動(dòng)過程中保持在任意位置，也可以在抓握物體時(shí)無需持續(xù)供電抓緊物體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指的初始狀態(tài)示意圖；圖2是本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指彎曲30度后的狀態(tài)示意圖；圖3是本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指內(nèi)收到最終狀態(tài)的示意圖；圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中掌骨指節(jié)剖面圖；圖5是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中掌骨指節(jié)主視圖；圖6是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中掌骨指節(jié)除掌骨基座以外的側(cè)視圖；圖7是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中近指節(jié)及遠(yuǎn)指節(jié)剖視圖；圖8為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中近指節(jié)及遠(yuǎn)指節(jié)立體圖；圖9是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】一中遠(yuǎn)指節(jié)指肚主視圖；圖10是本發(fā)明的掌骨基座結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:如圖1~10所示，本實(shí)施方式的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指包括掌骨指節(jié)、近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)，掌骨指節(jié)包括第一電機(jī)1、第一減速器2、固定框架3、第一蝸桿4、第一蝸桿軸7、第一端蓋8、第一蝸輪10、第一蝸輪蓋板11、掌骨關(guān)節(jié)軸12、掌骨關(guān)節(jié)螺釘13、掌骨基座14、位置傳感器15、傳感器固定架16、第一塑料傳動(dòng)齒輪17、第二塑料傳動(dòng)齒輪18和傳動(dòng)軸19 ；[0017]所述第一電機(jī)I的輸出端與第一減速器2的輸入端連接,第一減速器2固裝在固定框架3上，固定框架3與手掌固定連接，第一蝸桿4的一端與第一減速器2輸出軸連接，第一蝸桿4的另一端設(shè)置有第一蝸桿軸7,第一蝸桿軸7通過軸承支撐在第一端蓋8上,掌骨關(guān)節(jié)軸12的兩端支撐在固定框架3上，第一蝸輪10和掌骨基座14的一端均穿裝在掌骨關(guān)節(jié)軸12上，第一蝸輪10位于掌骨基座14的一端內(nèi)，所述第一蝸輪10與第一蝸桿4嚙合，掌骨關(guān)節(jié)軸12的一端設(shè)置有第一蝸輪蓋板11，掌骨關(guān)節(jié)軸12通過掌骨關(guān)節(jié)螺釘13拉緊，掌骨關(guān)節(jié)軸12的另一端上固套有第二塑料傳動(dòng)齒輪18，位置傳感器15固定在傳感器固定架16上，第一塑料齒輪17安裝在位置傳感器15的傳動(dòng)軸19上，第一塑料齒輪17與位置傳感器15的內(nèi)孔軸向固定連接，第一塑料傳動(dòng)齒輪17和第二塑料傳動(dòng)齒輪18相互嚙合；該固定架固定于手掌中；
[0018]近指節(jié)包括第二電機(jī)20、第二減速器21、近指節(jié)外殼22、轉(zhuǎn)動(dòng)框架23、第二蝸桿24、第二蝸桿軸27、第二端蓋28、蝸桿扣蓋30、第二蝸輪31、第二蝸輪蓋板32、基關(guān)節(jié)軸33、被動(dòng)彈性元件34、基關(guān)節(jié)螺釘35和裝飾蓋36和近指節(jié)鋼絲輪；
[0019]所述第二電機(jī)20的輸出端與第二減速器21的輸入端連接，第二減速器21固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架23上，近指節(jié)外殼22固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架23上且第二電機(jī)20和第二減速器21均位于近指節(jié)外殼22內(nèi)，近指節(jié)外殼22的上端加工有第一圓臺(tái)，第二蝸桿24的一端與第二減速器21的輸出軸連接，第二蝸桿24的另一端設(shè)置有第二蝸桿軸27，第二蝸桿軸27通過軸承支撐在第二端蓋28上，裝飾蓋36安裝在第二端蓋28上，蝸桿扣蓋30固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架23上，基關(guān)節(jié)軸33的兩端支撐在轉(zhuǎn)動(dòng)框架23上，第二蝸輪31和掌骨基座14的另一端均穿裝在基關(guān)節(jié)軸33上，第二蝸輪31位于掌骨基座14的另一端內(nèi)，第二蝸輪31與第二蝸桿24嚙合；基關(guān)節(jié)軸33的一端通過第二蝸輪蓋板32被基關(guān)節(jié)螺釘35拉緊，被動(dòng)彈性元件34安裝在掌骨基座14上并位于第二蝸輪31和掌骨基座14之間，近指節(jié)鋼絲輪固裝在第二蝸輪31的側(cè)壁上；
[0020]遠(yuǎn)指節(jié)包括指尖上蓋板37、指尖下蓋板38、中關(guān)節(jié)軸39、中關(guān)節(jié)螺釘40、遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪41、扭簧42、指尖位置傳感器43、指尖力矩傳感器應(yīng)變片44、觸覺傳感器45、指尖螺柱46、頂針47和鋼絲；指尖上蓋板37安裝在指尖下蓋板38上，指尖上蓋板37和指尖下蓋板38共同形成遠(yuǎn)指節(jié)外殼，指尖下蓋板38下部的右側(cè)內(nèi)壁上加工有第二圓臺(tái)，遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪41安裝在第二圓臺(tái)上，扭簧42套裝在指節(jié)外殼22的第一圓臺(tái)上，扭簧42的一個(gè)扭臂嵌在近指節(jié)外殼22的上部，扭簧42的另一個(gè)扭臂與指尖下蓋板38固接，指尖力矩傳感器應(yīng)變片44貼于指尖下蓋板38上端的內(nèi)壁上，遠(yuǎn)指節(jié)的指肚上設(shè)置有觸覺傳感器45，觸覺傳感器45通過頂針47限位，中關(guān)節(jié)軸39的兩端安裝在指尖下蓋板38的下部，指尖位置傳感器43、近指節(jié)外殼22的上端和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪41均穿裝在中關(guān)節(jié)軸39上，中關(guān)節(jié)軸39通過中關(guān)節(jié)螺釘40固定，鋼絲纏繞在近指節(jié)鋼絲輪和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪41上且鋼絲的兩端分別固定在近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)上，指尖螺柱46通過螺釘將指尖上蓋板37和指尖下蓋板38拉緊。
[0021]位置傳感器15采用的是MURATA公司的SVOl系列的電位計(jì)。
[0022]如圖10所示，本發(fā)明的掌骨基座14 一端為掌骨指芐基座，另一端為近指芐基座。其中，近指芐基座的一端加工有凹槽，所述凹槽底面與水平面成20度角，這樣可以保證拇指的初始位姿；與掌骨連接部分的中心孔為D型孔，可以保證與掌骨蝸輪10 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]本發(fā)明的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指走線方式與其他四指大致相同，區(qū)別在于電源線和通訊線在依次穿過轉(zhuǎn)動(dòng)框架23的孔、第二端蓋28的中心孔引入到裝飾蓋36后，先通過壓線板固定在掌骨基座14的側(cè)面，使彎曲/伸展所需線長(zhǎng)留在此區(qū)間；再繼續(xù)引線到掌骨部分的第一端蓋8的孔內(nèi)，由于手掌空間充足，線可沿手背板連到插座上，即外展/內(nèi)收所需線長(zhǎng)留在手掌中。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式第一塑料齒輪17的左側(cè)加工有一體的“D”形圓臺(tái)，“D”形圓臺(tái)位于位置傳感器15的內(nèi)孔中。如此設(shè)計(jì)，可以使第一塑料齒輪17與位置傳感器15的內(nèi)孔一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位置傳感器的內(nèi)孔與外殼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證其能正常工作。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:如圖4所示，本實(shí)施方式所述掌骨指節(jié)還包括第一蝸桿墊片5和第一塑料套筒6，所述第一蝸桿4的一端上依次套裝有第一蝸桿墊片5和第一塑料套筒6，第一蝸桿墊片5和第一塑料套筒6位于第一減速器2和固定框架3之間。如此設(shè)計(jì)，既可以有效地抵抗第一蝸桿4的較大的軸向載荷，也可以通過適當(dāng)選擇二者的材料確定適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)以減小驅(qū)動(dòng)力的損耗。第一蝸桿墊片5和第一塑料套筒6還可以替換為推力軸承，雖然這樣能夠更好地降低摩擦損耗，但是手指尺寸會(huì)相對(duì)增加。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:如圖7所示，本實(shí)施方式所述近指節(jié)還包括第二蝸桿墊片25和第二塑料套筒26，所述第二蝸桿24的一端上依次套裝第二蝸桿墊片25和第二塑料套筒26，第二蝸桿墊片25和第二塑料套筒26位于第二減速器21和第二蝸桿24之間。如此設(shè)計(jì)，既可以有效地抵抗第二蝸桿24的較大的軸向載荷，也可以通過適當(dāng)選擇二者的材料確定適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)以減小驅(qū)動(dòng)力的損耗。第二蝸桿墊片25和第二塑料套筒26還可以替換為推力軸承，雖然這樣能夠更好地降低摩擦損耗，但是手指尺寸會(huì)相對(duì)增加。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:如圖4所示，本實(shí)施方式所述掌骨指節(jié)還包括第一調(diào)整墊片9，第一調(diào)整墊片9位于第一蝸桿4和第一端蓋8之間。如此設(shè)計(jì)，可以調(diào)整第一蝸桿4壓緊第一塑料套筒6的程度，使蝸桿能夠順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:如圖7所示，本實(shí)施方式所述近指節(jié)還包括第二調(diào)整墊片29，第二調(diào)整墊片29位于第二蝸桿24和第二端蓋28之間。如此設(shè)計(jì)，可以調(diào)整第二蝸桿24壓緊第二塑料套筒26的程度，使蝸桿能夠順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0029]工作原理:
[0030]如圖1~10所示
[0031]拇指的外展、內(nèi)收:掌骨指節(jié)的第一電機(jī)I輸出軸驅(qū)動(dòng)第一減速器2工作，第一減速器2的輸出軸驅(qū)動(dòng)第一蝸桿4帶動(dòng)第一蝸輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使掌骨基座14轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0032] 拇指的彎曲、伸展:近指節(jié)的第二電機(jī)20輸出軸驅(qū)動(dòng)第二減速器21工作，第二減速器21的輸出軸帶動(dòng)第二蝸桿24轉(zhuǎn)動(dòng)，近指節(jié)第二蝸輪31固定在掌骨基座14上，即第二蝸輪31相對(duì)于掌骨基座14不動(dòng)，因此第二電機(jī)20、第二減速器21、近指節(jié)外殼22、轉(zhuǎn)動(dòng)框架23和第二蝸桿24繞第二蝸輪31開始轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使近指節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；鋼絲是在兩個(gè)指節(jié)的鋼絲輪上纏繞的，由于鋼絲長(zhǎng)度不變，纏繞的距離就會(huì)通過拉動(dòng)指尖運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償，從而形成了遠(yuǎn)指節(jié)的耦合運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)指節(jié)的復(fù)位是通過扭簧42實(shí)現(xiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.一種具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，所述假手拇指包括掌骨指節(jié)、近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)，其特征在于:掌骨指節(jié)包括第一電機(jī)(I)、第一減速器(2)、固定框架(3)、第一蝸桿(4)、第一蝸桿軸(7)、第一端蓋(8)、第一蝸輪(10)、第一蝸輪蓋板(11)、掌骨關(guān)節(jié)軸(12)、掌骨關(guān)節(jié)螺釘(13)、掌骨基座(14)、位置傳感器(15)、傳感器固定架(16)、第一塑料傳動(dòng)齒輪(17)、第二塑料傳動(dòng)齒輪(18)和傳動(dòng)軸(19); 所述第一電機(jī)(I)的輸出端與第一減速器(2)的輸入端連接,第一減速器(2)固裝在固定框架(3)上,第一蝸桿(4)的一端與第一減速器(2)輸出軸連接,第一蝸桿(4)的另一端設(shè)置有第一蝸桿軸(7)，第一蝸桿軸(7)通過軸承支撐在第一端蓋(8)上，掌骨關(guān)節(jié)軸(12)的兩端支撐在固定框架(3)上，第一蝸輪(10)和掌骨基座(14)的一端均穿裝在掌骨關(guān)節(jié)軸(12)上，第一蝸輪(10)位于掌骨基座(14)的一端內(nèi)，所述第一蝸輪(10)與第一蝸桿(4)嚙合，掌骨關(guān)節(jié)軸(12)的一端設(shè)置有第一蝸輪蓋板(11)， 掌骨關(guān)節(jié)軸(12)通過掌骨關(guān)節(jié)螺釘(13)拉緊，掌骨關(guān)節(jié)軸(12)的另一端上固套有第二塑料傳動(dòng)齒輪(18 )，位置傳感器(15 )固定在傳感器固定架(16 )上，第一塑料齒輪(17 )安裝在位置傳感器(15)的傳動(dòng)軸(19)上，第一塑料齒輪(17)與位置傳感器(15)的內(nèi)孔軸向固定連接，第一塑料傳動(dòng)齒輪(17)和第二塑料傳動(dòng)齒輪(18)相互嚙合；近指節(jié)包括第二電機(jī)(20)、第二減速器(21)、近指節(jié)外殼(22)、轉(zhuǎn)動(dòng)框架(23)、第二蝸桿(24)、第二蝸桿軸(27)、第二端蓋(28)、蝸桿扣蓋(30)、第二蝸輪(31)、第二蝸輪蓋板(32)、基關(guān)節(jié)軸(33)、被動(dòng)彈性元件(34)、基關(guān)節(jié)螺釘(35)和裝飾蓋(36)和近指節(jié)鋼絲輪； 所述第二電機(jī)(20)的輸出端與第二減速器(21)的輸入端連接，第二減速器(21)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架(23 )上，近指節(jié)外殼(22 )固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架(23 )上且第二電機(jī)(20 )和第二減速器(21)均位于近指節(jié)外殼(22)內(nèi)，近指節(jié)外殼(22)的上端加工有第一圓臺(tái)，第二蝸桿(24)的一端與第二減速器(21)的輸出軸連接，第二蝸桿(24)的另一端設(shè)置有第二蝸桿軸(27)，第二蝸桿軸(27)通過軸承支撐在第二端蓋(28)上，裝飾蓋(36)安裝在第二端蓋(28)上，蝸桿扣蓋(30)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)框架(23)上，基關(guān)節(jié)軸(33)的兩端支撐在轉(zhuǎn)動(dòng)框架(23)上，第二蝸輪(31)和掌骨基座(14)的另一端均穿裝在基關(guān)節(jié)軸(33)上，第二蝸輪(31)位于掌骨基座(14)的另一端內(nèi)，第二蝸輪(31)與第二蝸桿(24)嚙合；基關(guān)節(jié)軸(33)的一端通過第二蝸輪蓋板(32)被基關(guān)節(jié)螺釘(35)拉緊，被動(dòng)彈性元件(34)安裝在掌骨基座(14)上并位于第二蝸輪(31)和掌骨基座(14)之間，近指節(jié)鋼絲輪固裝在第二蝸輪(31)的側(cè)壁上；遠(yuǎn)指節(jié)包括指尖上蓋板(37)、指尖下蓋板(38)、中關(guān)節(jié)軸(39)、中關(guān)節(jié)螺釘(40)、遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪(41)、扭簧(42)、指尖位置傳感器(43)、指尖力矩傳感器應(yīng)變片(44)、觸覺傳感器(45)、指尖螺柱(46)、頂針(47)和鋼絲；指尖上蓋板(37)安裝在指尖下蓋板(38)上，指尖上蓋板(37)和指尖下蓋板(38)共同形成遠(yuǎn)指節(jié)外殼，指尖下蓋板(38)下部的右側(cè)內(nèi)壁上加工有第二圓臺(tái)，遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪(41)安裝在第二圓臺(tái)上，扭簧(42)套裝在指節(jié)外殼(22)的第一圓臺(tái)上，扭簧(42)的一個(gè)扭臂嵌在近指節(jié)外殼(22)的上部，扭簧(42)的另一個(gè)扭臂與指尖下蓋板(38)固接，指尖力矩傳感器應(yīng)變片(44)貼于指尖下蓋板(38)上端的內(nèi)壁上，遠(yuǎn)指節(jié)的指肚上設(shè)置有觸覺傳感器(45 )，觸覺傳感器(45 )通過頂針(47 )限位，中關(guān)節(jié)軸(39 )的兩端安裝在指尖下蓋板(38)的下部，指尖位置傳感器(43)、近指節(jié)外殼(22)的上端和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪(41)均穿裝在中關(guān)節(jié)軸(39)上，中關(guān)節(jié)軸(39)通過中關(guān)節(jié)螺釘(40)固定，鋼絲纏繞在近指節(jié)鋼絲輪和遠(yuǎn)指節(jié)鋼絲輪(41)上且鋼絲的兩端分別固定在近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)上，指尖螺柱(46)通過螺釘將指尖上蓋板(37)和指尖下蓋板(38)拉緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，其特征在于:第一塑料齒輪(17)的左側(cè)加工有一體的“D”形圓臺(tái)，“D”形圓臺(tái)位于位置傳感器(15)的內(nèi)孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，其特征在于:所述掌骨指節(jié)還包括第一蝸桿墊片(5)和第一塑料套筒(6)，所述第一蝸桿(4)的一端上依次套裝有第一蝸桿墊片(5)和第一塑料套筒(6)，第一蝸桿墊片(5)和第一塑料套筒(6 )位于第一減速器(2 )和固定框架(3 )之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，其特征在于:所述近指節(jié)還包括第二蝸桿墊片(25)和第二塑料套筒(26)，所述第二蝸桿(24)的一端上依次套裝第二蝸桿墊片(25)和第二塑料套筒(26)，第二蝸桿墊片(25)和第二塑料套筒(26)位于第二減速器(21)和第二蝸桿(24)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，其特征在于:所述掌骨指節(jié)還包括第一調(diào)整墊片(9)，第一調(diào)整墊片(9)位于第一蝸桿(4)和第一端蓋(8)之 間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有力位及觸覺感知功能的兩自由度模塊化假手拇指，其特征在于:所述近指節(jié)還包括第二調(diào)整墊片(29 )，第二調(diào)整墊片(29 )位于第二蝸桿(24)和第二端蓋(28)之間。
【文檔編號(hào)】A61F2/54GK103830025SQ201410100181
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】樊紹巍, 曾博, 楊大鵬, 張庭, 黃琦, 姜力, 劉宏 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)