一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指，其中手指以滑輪為主要部件，手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用張緊繩和防松繩依次纏繞于手指的各滑輪上，以及指節(jié)間的兩個(gè)耦合彈簧及拉繩，由此實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入完成手指多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)本發(fā)明，手指本體以及手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合形成一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)手指，能夠精確實(shí)現(xiàn)抓取時(shí)的自適應(yīng)能力，同時(shí)其內(nèi)嵌入式的柔順性使該手指適用于在各類復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的假肢手器械。
【專利說(shuō)明】一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指。

【背景技術(shù)】
[0002]手指是假肢手的基本組成部分，手指設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接決定的假肢手的功能能否實(shí)現(xiàn)。手指設(shè)計(jì)除了要能完成各種抓取任務(wù)外，還應(yīng)使假肢手的外觀和體積盡量與人手接近，并且能用目前能獲取的較少的生理信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)豐富的抓取和操作功能。這就為假肢手指的設(shè)計(jì)提出了基本要求:少驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)與人手相當(dāng)?shù)亩嚓P(guān)節(jié)手指，實(shí)現(xiàn)擬人的外觀與抓取操作功能。
[0003]對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了一些解決方案。例如，西班牙的嫩撤冊(cè)假肢手指采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)三個(gè)關(guān)節(jié)耦合運(yùn)動(dòng)，該手指雖然減少了驅(qū)動(dòng)數(shù)，但手指不具有順應(yīng)性，不能在抓取過(guò)程中順應(yīng)物體形狀實(shí)現(xiàn)擬人抓取。加拿大研究團(tuán)隊(duì)研制的連桿欠驅(qū)動(dòng)手指具有良好的順應(yīng)能力和足夠大的抓取力，但該手指機(jī)構(gòu)太大，無(wú)法嵌入到假肢中，而且該手指在抓取中會(huì)出現(xiàn)奇異姿態(tài)。此外，國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)和德國(guó)宇航中心最新研制了集成于五指仿人手中的手指只需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)源，但是其抓取模式單一，不能完成自適應(yīng)的抓取，這種方法會(huì)帶來(lái)使得其控制難度增加，和傳感器多且控制電路復(fù)雜的特點(diǎn)，因而難以滿足假肢手輕便和操控方便等方面的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指，其中通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵組件如各個(gè)手指的內(nèi)部構(gòu)造以及手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和的結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式進(jìn)行改進(jìn)，相應(yīng)能夠僅采用一個(gè)輸入便能控制手指三個(gè)自由度，復(fù)現(xiàn)人手動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)規(guī)律，精確實(shí)現(xiàn)抓取時(shí)的自適應(yīng)能力，同時(shí)其內(nèi)嵌入式的柔順性使該手指適用于在各類復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的假肢手器械。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指，這些手指為具備相同結(jié)構(gòu)的拇指、食指、中指、無(wú)名指和小指，將靠近手掌的方向定義為近端，而遠(yuǎn)離手掌的方向定義為遠(yuǎn)端，則各個(gè)手指由近及遠(yuǎn)分別包括掌指關(guān)節(jié)組件、近指節(jié)組件、遠(yuǎn)指節(jié)組件和中指節(jié)，其特征在于:
[0006]所述掌指關(guān)節(jié)組件包括掌指關(guān)節(jié)、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)近端處的掌指關(guān)節(jié)連接軸、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)連接軸上的第一滑輪、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端處的第一旋轉(zhuǎn)軸，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第一旋轉(zhuǎn)軸上的第二滑輪；所述近指節(jié)組件包括與所述掌指關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端相連的近指節(jié)、橫向設(shè)置在該近指節(jié)遠(yuǎn)端處的第二旋轉(zhuǎn)軸，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的第三滑輪；所述遠(yuǎn)指節(jié)組件包括遠(yuǎn)指節(jié)、橫向設(shè)置在該遠(yuǎn)指節(jié)近端處的第三旋轉(zhuǎn)軸、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第三旋轉(zhuǎn)軸上的第四滑輪，以及套設(shè)在遠(yuǎn)指節(jié)遠(yuǎn)端處的遠(yuǎn)指端；所述中指節(jié)呈一體的圓柱體結(jié)構(gòu)，并在其兩端分別與所述近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)可相對(duì)彎折地相連；
[0007]此外，在上述五個(gè)手指的內(nèi)部，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各自包括與所述第一滑輪相連的驅(qū)動(dòng)繩、依次纏繞在所述第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪上的張緊繩、與所述張緊繩對(duì)稱布置并與之共同模擬手指肌腱的放松繩、設(shè)置在所述第二滑輪與第三滑輪之間的近指節(jié)耦合彈簧，以及設(shè)置在所述第三滑輪與第四滑輪之間的中指節(jié)耦合彈簧，其中，該近指節(jié)耦合彈簧的一端采用第一近指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第一近指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述掌指關(guān)節(jié)，該近指節(jié)耦合彈簧的另外一端采用第二近指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第二近指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述中指節(jié)；此外，該中指節(jié)耦合彈簧的一端采用第一中指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第一中指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述近指節(jié)，該中指節(jié)耦合彈簧的另外一端采用第二中指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第二中指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述遠(yuǎn)指節(jié)。
[0008]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各個(gè)手指的指節(jié)處優(yōu)選還設(shè)置有機(jī)械限位機(jī)構(gòu)，其中掌指關(guān)節(jié)、近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)位于手背一面的呈凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，而位于手心一面的呈弧面結(jié)構(gòu)，由此確保各個(gè)指節(jié)可向手心彎曲90度。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各個(gè)手指的內(nèi)部?jī)?yōu)選設(shè)置有兩套所述手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這兩套手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)安裝在手指的兩側(cè)，由此共同完成手指的自適應(yīng)功能。
[0010]所述手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同包含有四個(gè)傳動(dòng)組，其中各自由近指節(jié)耦合彈簧和中指節(jié)耦合彈簧所構(gòu)成的第一傳動(dòng)組和第四傳動(dòng)組共同用于手指的自適應(yīng)能力，而分別由放松繩和張緊繩構(gòu)成的第二傳動(dòng)組和第三傳動(dòng)組分別用于手指的彎曲和伸直。
[0011]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本發(fā)明通過(guò)滑輪與鋼絲繩的配合，由主動(dòng)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成手指的彎曲與伸直，從而達(dá)到欠驅(qū)動(dòng)的目的，完成一個(gè)輸入源實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的控制，以此方式便可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)，并有效復(fù)現(xiàn)人手動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)規(guī)律；
[0013]2、通過(guò)兩組耦合彈簧的變形，實(shí)現(xiàn)手指在碰觸物體之后的自適應(yīng)能力，手指多余的行程被彈簧的變形所吸收，因而能完成對(duì)各種物體形狀的自適應(yīng)，并有助于進(jìn)一步提高抓握運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；
[0014]3、通過(guò)兩組彈簧將三個(gè)關(guān)節(jié)柔性耦合，采用最少的彈性約束來(lái)限制手指的自由運(yùn)動(dòng)，使手指在接觸物體之前的自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)引起彈簧變形，這種彈簧布置使手指的能耗最??；
[0015]4、按照本發(fā)明所構(gòu)建的假肢手手指與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠在不增加電機(jī)數(shù)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)手指的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)，并具備體積小，結(jié)構(gòu)緊湊容易控制，仿人程度高等特點(diǎn)，因而尤其適用于假肢手手指醫(yī)療器械的領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是按照本發(fā)明的手指本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的兩組耦合彈簧及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是用于顯示放松繩及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0019]圖4是用于顯示張緊繩及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0020]圖5是用于與圖2相配合使用的另外兩組耦合彈簧及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是用于顯示按照本發(fā)明的手指驅(qū)動(dòng)繩的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是用于顯示按照本發(fā)明的欠驅(qū)動(dòng)手指執(zhí)行彎曲動(dòng)作的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0024]圖1是按照本發(fā)明的欠驅(qū)動(dòng)假肢手指的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該欠驅(qū)動(dòng)手指包括拇指、食指、中指、無(wú)名指和小指，如圖1中所示，該欠驅(qū)動(dòng)假肢手手指本體由近及遠(yuǎn)依次包括手指掌指關(guān)節(jié)、手指近指節(jié)、手指中指節(jié)、手指遠(yuǎn)指節(jié)和手指遠(yuǎn)指端，根據(jù)人體解剖學(xué)定義我們將靠近手掌方向稱為近端，遠(yuǎn)離手掌方向稱為遠(yuǎn)端。
[0025]具體而言，對(duì)于掌指關(guān)節(jié)組件而言，它包括掌指關(guān)節(jié)1、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)1近端處的掌指關(guān)節(jié)連接軸2、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)連接軸2上的第一滑輪3、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)1遠(yuǎn)端處的第一旋轉(zhuǎn)軸4，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸4上的第二滑輪5 ；掌指關(guān)節(jié)連接軸2、第一旋轉(zhuǎn)軸4與掌指關(guān)節(jié)1譬如由軸承固定，由此能相對(duì)旋轉(zhuǎn)并在掌指關(guān)節(jié)1處發(fā)生彎折。
[0026]近指節(jié)組件包括與掌指關(guān)節(jié)1遠(yuǎn)端相連的近指節(jié)6、橫向設(shè)置在該近指節(jié)6遠(yuǎn)端處的第二旋轉(zhuǎn)軸7，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)軸7上的第三滑輪8 ；其中第二旋轉(zhuǎn)軸7與指近指節(jié)1譬如由軸承固定，由此可相對(duì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)；遠(yuǎn)指節(jié)組件包括遠(yuǎn)指節(jié)10、橫向設(shè)置在該遠(yuǎn)指節(jié)10近端處的第三旋轉(zhuǎn)軸11、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在第三旋轉(zhuǎn)軸11上的第四滑輪12，以及套設(shè)在遠(yuǎn)指節(jié)10遠(yuǎn)端處的遠(yuǎn)指端13沖指節(jié)9譬如呈圓柱體結(jié)構(gòu)，并在其兩端分別與所述近指節(jié)6和遠(yuǎn)指節(jié)10可相對(duì)彎折地相連。
[0027]上述手指掌指關(guān)節(jié)、手指近指節(jié)、手指中指節(jié)、手指遠(yuǎn)指節(jié)指間均有轉(zhuǎn)軸固定，保證某個(gè)指節(jié)相對(duì)其他指節(jié)能夠旋轉(zhuǎn)，此外各關(guān)節(jié)處滑輪均居中對(duì)稱布置。
[0028]作為本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)之一，如圖2中所示，在上述五個(gè)手指的內(nèi)部，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各自包括與所述第一滑輪3相連的驅(qū)動(dòng)繩37、依次纏繞在第一滑輪3、第二滑輪5、第三滑輪8和第四滑輪18上的張緊繩26、與所述張緊繩26對(duì)稱布置并與之共同模擬手指肌腱的放松繩24、設(shè)置在第二滑輪5與第三滑輪8之間的近指節(jié)耦合彈簧16，以及設(shè)置在第三滑輪8與第四滑輪12之間的中指節(jié)耦合彈簧17 ；以此方式，為各個(gè)手指構(gòu)成了第一傳動(dòng)組。
[0029]更具體地，第一傳動(dòng)組包含第一固定鋼珠14、第一耦合彈簧拉緊繩15、第一耦合彈簧16、第二耦合彈簧拉緊繩17、第二固定鋼珠18、第三固定鋼珠19、第三耦合彈簧拉緊繩20、第二耦合彈簧21、第四耦合彈簧拉緊繩22、第四固定鋼珠23 ；其中第一耦合彈簧拉緊繩
15近端譬如由第一固定鋼珠14固定在掌指關(guān)節(jié)1上，然后繞過(guò)掌指關(guān)節(jié)1上的圓弧，另一端與第一耦合彈簧16近端相連，第一耦合彈簧16遠(yuǎn)端與第二耦合彈簧拉緊繩17相連，第二耦合彈簧拉緊繩17繞過(guò)手指近指節(jié)6上的圓弧后譬如由第二固定鋼珠18固定在手指中指節(jié)9上；與此類似地，第三耦合彈簧拉緊繩20近端譬如由第三固定鋼珠19固定在手指近指節(jié)6上，繞過(guò)手指近指節(jié)6上的圓弧后與第二耦合彈簧21近端相連，第二耦合彈簧21遠(yuǎn)端與第四耦合彈簧拉緊繩22近端相連，第四耦合彈簧拉緊繩22在繞過(guò)手指遠(yuǎn)指節(jié)10上的圓弧后，譬如由第四固定鋼珠23固定在手指遠(yuǎn)指節(jié)10上。
[0030]此外，為防止手指在復(fù)位時(shí)過(guò)度伸展，在每個(gè)指節(jié)處設(shè)置了機(jī)械限位結(jié)構(gòu)，其中掌指關(guān)節(jié)、近指節(jié)、中指節(jié)、遠(yuǎn)指節(jié)的接觸部位在手背一面全為凸臺(tái)，而在手心一面為圓弧，保證了各個(gè)指節(jié)能向手心彎曲90。，而不能反向彎曲。
[0031]如圖3中所示，顯示了放松繩及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖，其構(gòu)成了各個(gè)手指內(nèi)部的第二傳動(dòng)組。具體而言，第二傳動(dòng)組包含放松繩24、第五固定鋼珠25，其中放松繩24近端由螺釘固定在第一滑輪3內(nèi)，在繞過(guò)第一滑輪3三個(gè)槽中的一個(gè)后依次纏繞在第二滑輪5、第三滑輪8、第四滑輪12上，最后譬如由第五固定鋼珠25固定在手指遠(yuǎn)指節(jié)10上。
[0032]如圖4中所示，顯示了張緊繩及其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖，其構(gòu)成了各個(gè)手指內(nèi)部的第三傳動(dòng)組。具體而言，該第三傳動(dòng)組包含張緊繩26、第六固定鋼珠27，其中張緊繩26由螺釘固定在第一滑輪3內(nèi)，在繞過(guò)第一滑輪3三個(gè)槽中居中一個(gè)槽后依次纏繞在第二滑輪5、第三滑輪8、第四滑輪12上最后譬如由第六固定鋼珠27固定在手指遠(yuǎn)指節(jié)10上，其中第二滑輪5、第三滑輪8、第四滑輪12分別有兩個(gè)線槽分別為放松繩24、張緊繩26所用。
[0033]按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，各個(gè)手指的內(nèi)部?jī)?yōu)選設(shè)置有兩套所述手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這兩套手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)安裝在手指的兩側(cè)，由此共同完成手指的自適應(yīng)功能。該另外一套手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式與圖2相同，并構(gòu)成了各個(gè)手指內(nèi)部的第四傳動(dòng)組。
[0034]具體而成，如圖5中所示，第四傳動(dòng)組包含第七固定鋼珠(圖中未能標(biāo)出〉、第五耦合彈簧拉緊繩28、第三耦合彈簧29、第六耦合彈簧拉緊繩30、第八固定鋼珠31、第九固定鋼珠32、第七耦合彈簧拉緊繩33、第四耦合彈簧34、第八耦合彈簧拉緊繩35、第十固定鋼珠36，其中第四傳動(dòng)組的布置與第一傳動(dòng)組相同，與第一傳動(dòng)組分別安裝在手指兩側(cè)，共同完成手指的自適應(yīng)功能。
[0035]此外，如圖6中所示，手指內(nèi)的驅(qū)動(dòng)繩37，一端從驅(qū)動(dòng)源出發(fā)，另一端固定在第一滑輪2的線槽中用以提供手指動(dòng)力。
[0036]下面將具體解釋按照本發(fā)明的欠驅(qū)動(dòng)手指執(zhí)行彎曲動(dòng)作時(shí)的過(guò)程。
[0037]參見(jiàn)圖7，各個(gè)手指動(dòng)作的具體過(guò)程如下:驅(qū)動(dòng)繩37驅(qū)動(dòng)第一滑輪3旋轉(zhuǎn)，使張緊繩26張緊和防松繩24伸展，使得近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)分別繞第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸7與第三旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)并壓縮彈簧，完成抓取動(dòng)作，當(dāng)手指碰觸物體后，手指內(nèi)的耦合彈簧開(kāi)始拉伸吸收多余行程完成手指的自適應(yīng)功能；另外手指伸直時(shí)，由于缺少驅(qū)動(dòng)力使得被壓縮的彈簧開(kāi)始復(fù)位帶動(dòng)近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)反向旋轉(zhuǎn)，完成復(fù)位動(dòng)作。繩索譬如可選用沾1的鋼絲繩，末端用配套的固定零件進(jìn)行固定。
[0038]綜上所述，通過(guò)滑輪來(lái)驅(qū)動(dòng)手指進(jìn)行彎曲和伸展，這樣可以通過(guò)一個(gè)輸入完成多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，再加上兩組耦合彈簧的對(duì)稱布置，以此完成欠驅(qū)動(dòng)手指的自適應(yīng)功能。因此本發(fā)明所提供的欠驅(qū)動(dòng)假肢手手指，能在體積重量上與人手接近，并且形狀相似，仿人程度高同時(shí)能實(shí)現(xiàn)手指對(duì)物體的抓取，便于控制，因而尤其適用于醫(yī)療機(jī)械領(lǐng)域。
[0039]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指，這些手指為具備相同結(jié)構(gòu)的拇指、食指、中指、無(wú)名指和小指，將靠近手掌的方向定義為近端，而遠(yuǎn)離手掌的方向定義為遠(yuǎn)端，則各個(gè)手指由近及遠(yuǎn)分別包括掌指關(guān)節(jié)組件、近指節(jié)組件、遠(yuǎn)指節(jié)組件和中指節(jié)，其特征在于: 所述掌指關(guān)節(jié)組件包括掌指關(guān)節(jié)、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)近端處的掌指關(guān)節(jié)連接軸、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)連接軸上的第一滑輪、橫向設(shè)置在該掌指關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端處的第一旋轉(zhuǎn)軸，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第一旋轉(zhuǎn)軸上的第二滑輪；所述近指節(jié)組件包括與所述掌指關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端相連的近指節(jié)、橫向設(shè)置在該近指節(jié)遠(yuǎn)端處的第二旋轉(zhuǎn)軸，以及沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的第三滑輪；所述遠(yuǎn)指節(jié)組件包括遠(yuǎn)指節(jié)、橫向設(shè)置在該遠(yuǎn)指節(jié)近端處的第三旋轉(zhuǎn)軸、沿著手指軸向方向居中設(shè)置在所述第三旋轉(zhuǎn)軸上的第四滑輪，以及套設(shè)在遠(yuǎn)指節(jié)遠(yuǎn)端處的遠(yuǎn)指端；所述中指節(jié)呈一體的圓柱體結(jié)構(gòu)，并在其兩端分別與所述近指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)可相對(duì)彎折地相連； 此外，在上述五個(gè)手指的內(nèi)部，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各自包括與所述第一滑輪相連的驅(qū)動(dòng)繩、依次纏繞在所述第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪上的張緊繩、與所述張緊繩對(duì)稱布置并與之共同模擬手指肌腱的放松繩、設(shè)置在所述第二滑輪與第三滑輪之間的近指節(jié)耦合彈簧，以及設(shè)置在所述第三滑輪與第四滑輪之間的中指節(jié)耦合彈簧，其中，該近指節(jié)耦合彈簧的一端采用第一近指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第一近指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述掌指關(guān)節(jié)，該近指節(jié)耦合彈簧的另外一端采用第二近指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第二近指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述中指節(jié)；此外，該中指節(jié)耦合彈簧的一端采用第一中指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第一中指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述近指節(jié)，該中指節(jié)耦合彈簧的另外一端采用第二中指節(jié)彈簧張緊繩相連，且該第二中指節(jié)彈簧張緊繩的另外一端固定于所述遠(yuǎn)指節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)動(dòng)手指，其特征在于，各個(gè)手指的指節(jié)處優(yōu)選還設(shè)置有機(jī)械限位機(jī)構(gòu)，其中掌指關(guān)節(jié)、近指節(jié)、中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)位于手背一面的呈凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，而位于手心一面的呈弧面結(jié)構(gòu)，由此確保各個(gè)指節(jié)可向手心彎曲90度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的欠驅(qū)動(dòng)手指，其特征在于各個(gè)手指的內(nèi)部?jī)?yōu)選設(shè)置有兩套所述手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這兩套手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)安裝在手指的兩側(cè)，由此共同完成手指的自適應(yīng)功能。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的欠驅(qū)動(dòng)手指，其特征在于，所述手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同包含有四個(gè)傳動(dòng)組，其中各自由近指節(jié)耦合彈簧和中指節(jié)耦合彈簧所構(gòu)成的第一傳動(dòng)組和第四傳動(dòng)組共同用于手指的自適應(yīng)能力，而分別由放松繩和張緊繩構(gòu)成的第二傳動(dòng)組和第三傳動(dòng)組分別用于手指的彎曲和伸直。
【文檔編號(hào)】B25J15/10GK104400792SQ201410557059
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】熊蔡華, 陳文銳, 張喬飛 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)