專利名稱：一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外骨骼手指關(guān)節(jié)機構(gòu)，屬于外骨骼機械手領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著機器人技術(shù)的不斷應用，外骨骼機械手已成為機器人領(lǐng)域的研究熱點之一。利用康復醫(yī)學概念研制的外骨骼康復機械手能克服傳統(tǒng)創(chuàng)傷手指治療方法的缺陷，更好地促進創(chuàng)傷患者的手部功能恢復；基于主從控制的多指外骨骼主手可以實現(xiàn)遠程控制從而代替人手在復雜危險的環(huán)境中工作；另外，外骨骼機械手在力反饋手套、助力設備和仿人機器人等方面都有重要的應用。外骨骼機械手設計的關(guān)鍵技術(shù)是外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)的設計。目前，一些外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)已被研制出來，如球型機構(gòu)、圓弧軌道機構(gòu)以及平行四邊形機構(gòu)等，為適應不同粗細手指和保證外骨骼機構(gòu)運動安全順暢，需要將外骨骼關(guān)節(jié)設計成可非線性伸展的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，而球型機構(gòu)、圓弧軌道機構(gòu)和平行四邊形機構(gòu)，在機構(gòu)尺寸確定之后，其伸展量就被相應確定，也就是說對不同粗細的手指不能全部適用，僅能適用某一特定粗細的手指，為此設計了一種平行滑動導桿機構(gòu)，以解決適應不同粗細手指的問題，但現(xiàn)有這種平行滑動導桿機構(gòu)無法實現(xiàn)非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，其全部的外骨骼伸展量都要靠導桿被動滑動來實現(xiàn)，因此易造成導桿和滑塊之間的卡死、機構(gòu)運動不順暢，從而對關(guān)節(jié)造成意外傷害等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，以解決現(xiàn)有平行滑動導桿機構(gòu)無法實現(xiàn)非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，無法保證外骨骼機構(gòu)運動的安全順暢，易造成導桿和滑塊之間的卡死，從而對關(guān)節(jié)造成意外傷害等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，所述機構(gòu)包括第一指套和第二指套，第一指套和第二指套上均設置有指孔，所述機構(gòu)還包括第一齒輪機構(gòu)、第二齒輪機構(gòu)、第一復合桿、第二復合桿和連接軸，第一齒輪機構(gòu)包括第一齒輪和第一滑塊，第二齒輪機構(gòu)包括第二齒輪和第二滑塊，第一滑塊和第二滑塊分別固定設置在第一齒輪和第二齒輪的側(cè)端面中心，第一滑塊和第二滑塊上分別沿第一齒輪和第二齒輪的徑向貫通設置有滑道，所述第一復合桿包括第一齒條、第一滑動桿、第一連接桿和第一導桿，第一齒條、第一滑動桿和第一導桿三者相互平行設置且均與第一連接桿固接，所述第二復合桿包括第二齒條、第二滑動桿、第二連接桿和第二導桿，第二齒條、第二滑動桿和第二導桿三者也相互平行設置且均與第二連接桿固接，所述第一滑動桿穿在第一滑塊上的滑道內(nèi)，且第一齒條與第二齒輪嚙合，第二滑動桿穿在第二滑塊上的滑道內(nèi)，且第二齒條與第一齒輪嚙合，所述第一指套和第二指套上分別設置有導桿槽，所述第一導桿和第二導桿分別穿在第一指套和第二指套上的導桿槽內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明的背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)能自動適應不同粗細的手指，一般粗細范圍在Ilmm到29mm之間的手指均可使用，結(jié)合齒輪齒條傳動機構(gòu)與平行滑動導桿機構(gòu)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，保證了外骨骼機構(gòu)運動的安全順暢，從而避免了導桿和滑塊之間的卡死，消除了機構(gòu)對關(guān)節(jié)造成意外傷害等問題。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是第一齒輪的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2中A-A方向的剖視圖，圖4是第一復合桿的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是第一齒輪、第二齒輪、第一復合桿和第二復合桿的主視裝配圖，圖6是圖5中第一復合桿與第二復合桿發(fā)生相對回轉(zhuǎn)后的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是第一指套的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7說明本實施方式，本實施方式所述一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，所述機構(gòu)包括第一指套5和第二指套6，第一指套5和第二指套6上均設置有指孔10，所述機構(gòu)還包括第一齒輪機構(gòu)、第二齒輪機構(gòu)、第一復合桿3、第二復合桿4和連接軸7,第一齒輪機構(gòu)包括第一齒輪I和第一滑塊8,第二齒輪機構(gòu)包括第二齒輪2和第二滑塊9，第一滑塊8和第二滑塊9分別固定設置在第一齒輪I和第二齒輪2的側(cè)端面中心,第一滑塊8和第二滑塊9上分別沿第一齒輪I和第二齒輪2的徑向貫通設置有滑道14，所述第一復合桿3包括第一齒條3-1、第一滑動桿3-2、第一連接桿3-4和第一導桿3-3,第一齒條3-1、第一滑動桿3-2和第一導桿3_3三者相互平行設置且均與第一連接桿3-4固接，所述第二復合桿4包括第二齒條4-1、第二滑動桿4-2、第二連接桿4-4和第二導桿4-3，第二齒條4-1、第二滑動桿4-2和第二導桿4_3三者也相互平行設置且均與第二連接桿4-4固接，所述第一滑動桿3-2穿在第一滑塊8上的滑道14內(nèi)，且第一齒條3-1與第二齒輪2嚙合，第二滑動桿4-2穿在第二滑塊9上的滑道14內(nèi)，且第二齒條4-1與第一齒輪I嚙合，所述第一指套5和第二指套6上分別設置有導桿槽15，所述第一導桿3-3和第二導桿4-3分別穿在第一指套5和第二指套6上的導桿槽15內(nèi)。
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所述一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)在使用時，第一指套5和第二指套6依次套緊在同一根手指的兩個相鄰關(guān)節(jié)上，既可以通過手指帶動機構(gòu)做非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，又可以通過外置電機帶動機構(gòu)中的第一齒輪I或第二齒輪2，使機構(gòu)實現(xiàn)非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，從而帶動手指做回轉(zhuǎn)運動。
具體實施方式
二:結(jié)合圖1、圖4、圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式所述第一齒條3-1和第一滑動桿3-2設置在第一連接桿3-4的同一側(cè)，第一導桿3-3設置在第一連接桿3-4的另一側(cè)，第一連接桿3-4為L形桿，第一齒條3-1和第一滑動桿3-2分別垂直固定在第一連接桿3-4的兩端,所述第一齒條3-1和第一導桿3-3固定在第一連接桿3-4的同一支桿上，所述第二復合桿4與第一復合桿3的結(jié)構(gòu)相同,如此設置,避免了第一復合桿3和第二復合桿4在工作過程中產(chǎn)生干涉，便于非線性伸展回轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式所述第一滑塊8和第二滑塊9分別固定在第一齒輪I和第二齒輪2的內(nèi)側(cè)，第一滑塊8和第二滑塊9的內(nèi)側(cè)分別設置有軸孔16，連接軸7的兩端分別轉(zhuǎn)動設置在第一滑塊8和第二滑塊9上的軸孔16內(nèi)，如此設置，使各部件之間配合更加穩(wěn)定，裝置整體更加緊湊，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四:結(jié)合圖1、圖5、圖6和圖7說明本實施方式，本實施方式所述第一指套5和第二指套6上導桿槽15的貫通方向分別與第一指套5和第二指套6上指孔10的貫通方向相同，如此設置，避免了第一復合桿3和第二復合桿4在工作過程中產(chǎn)生干涉，其他組成和連接關(guān)系與具體 實施方式三相同。
權(quán)利要求
1.一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，所述機構(gòu)包括第一指套(5)和第二指套(6)，第一指套(5)和第二指套(6)上均設置有指孔(10)，其特征在于:所述機構(gòu)還包括第一齒輪機構(gòu)、第二齒輪機構(gòu)、第一復合桿(3)、第二復合桿(4)和連接軸(7)，第一齒輪機構(gòu)包括第一齒輪(I)和第一滑塊(8),第二齒輪機構(gòu)包括第二齒輪(2)和第二滑塊(9),第一滑塊(8)和第二滑塊(9)分別固定設置在第一齒輪(I)和第二齒輪(2)的側(cè)端面中心，第一滑塊(8)和第二滑塊(9)上分別沿第一齒輪(I)和第二齒輪(2)的徑向貫通設置有滑道(14)，第一齒輪(I)和第二齒輪(2)相互平行，所述第一復合桿(3)包括第一齒條(3-1)、第一滑動桿(3-2)、第一連接桿(3-4)和第一導桿(3-3),第一齒條(3-1)、第一滑動桿(3_2)和第一導桿(3-3)三者相互平行設置且均與第一連接桿(3-4)固接，所述第二復合桿(4)包括第二齒條(4-1)、第二滑動桿(4-2)、第二連接桿(4-4)和第二導桿(4-3)，第二齒條(4-1)、第二滑動桿(4-2)和第二導桿(4-3)三者也相互平行設置且均與第二連接桿(4-4)固接，所述第一滑動桿(3-2)穿在第一滑塊(8)上的滑道(14)內(nèi)，且第一齒條(3-1)與第二齒輪(2)嚙合，第二滑動桿(4-2)穿在第二滑塊(9)上的滑道(14)內(nèi)，且第二齒條(4-1)與第一齒輪(I)嚙合，所述第一指套(5)和第二指套(6)上分別設置有導桿槽(15)，所述第一導桿(3-3)和第二導桿(4-3)分別穿在第一指套(5)和第二指套(6)上的導桿槽(15)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，其特征在于:所述第一齒條(3-1)和第一滑動桿(3-2)設置在第一連接桿(3-4)的同一側(cè),第一導桿(3-3)設置在第一連接桿(3-4)的另一側(cè)，第一連接桿(3-4)為L形桿，第一齒條(3-1)和第一滑動桿(3-2)分別垂直固定在第一連接桿(3-4)的兩端，所述第一齒條(3-1)和第一導桿(3-3)固定在第一連接桿(3-4)的同一支桿上,所述第二復合桿(4)與第一復合桿(3)的結(jié)構(gòu)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，其特征在于:所述第一滑塊(8)和第二滑塊(9)分別固定在第一齒輪(I)和第二齒輪(2)的內(nèi)側(cè)，第一滑塊(8)和第二滑塊(9)的內(nèi)側(cè)分別設置有軸孔(16)，連接軸(7)的兩端分別轉(zhuǎn)動設置在第一滑塊(8)和第二滑塊(9)上的軸孔(16)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種背部 式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，其特征在于:所述第一指套(5 )和第二指套(6 )上導桿槽(15 )的貫通方向分別與第一指套(5 )和第二指套(6 )上指孔(10)的貫通方向相同。
全文摘要
一種背部式外骨骼手指關(guān)節(jié)迂回機構(gòu)，屬于外骨骼機械手領(lǐng)域。本發(fā)明為解決現(xiàn)有平行滑動導桿機構(gòu)無法實現(xiàn)非線性伸展的回轉(zhuǎn)運動，易造成導桿和滑塊之間的卡死、機構(gòu)運動不順暢，對關(guān)節(jié)造成意外傷害等問題。第一滑塊和第二滑塊分別固定設置在第一齒輪和第二齒輪的側(cè)端面中心，第一齒條、第一滑動桿和第一導桿三者相互平行且均與第一連接桿固接，第二齒條、第二滑動桿和第二導桿三者相互平行且均與第二連接桿固接，第一滑動桿穿在第一滑塊上的滑道內(nèi)，第一齒條與第二齒輪嚙合，第二滑動桿穿在第二滑塊上的滑道內(nèi)，第二齒條與第一齒輪嚙合，第一導桿和第二導桿分別穿在第一指套和第二指套上的導桿槽內(nèi)。本發(fā)明用于手部功能恢復、力反饋手套或助力設備等。
文檔編號B25J17/02GK103231365SQ20131016468
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者付宜利, 張福海, 張勤超, 華磊, 陳宏偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學