專利名稱：一種人工假手的大拇指機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人工假手大拇指機構
背景技術：
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用。盡管最近一些相關研究人員也設計了幾種具有空間抓握功能的大拇指機構，但這些結構大多具有結構復雜，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。本發(fā)明具有結構簡單，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)明設計的一種人工假手的大拇指機構，包含大拇指轉動機構、大拇指彎曲抓握機構及大拇指欠驅動機構。所述的大拇指轉動機構包括大拇指轉動軸3、墊片4、蝸輪6、蝸桿5、電機7、十字連接頭15、第一指節(jié)轉動軸16，大拇指轉動軸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)轉動軸16水平鉸接。所述的大拇指彎曲抓握機構包括蝸輪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)轉動軸16與十字連接頭15水平鉸接。所述的的大拇指轉動機構與大拇指彎曲機構通過大拇指轉動軸(3)、十字連接頭
(15)、第一指節(jié)轉動軸(16)、從動圓錐齒輪(14)、主動圓錐齒輪(13)耦合。所述的機構中，十字連接頭(15)的豎直轉動中心位于主動圓錐齒輪(13)的圓心，保證大拇指在轉動過程中，主動圓錐齒輪(13)與從動圓錐齒輪(14) 一直處于嚙合狀態(tài)。所述的大拇指欠驅動機構包括第一指節(jié)轉動軸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)轉動軸16與十字連接頭15鉸接，第二指節(jié)轉動軸21與第二指節(jié)擺桿20固接，第二指節(jié)轉動軸21與第一指節(jié)17鉸接，第二指節(jié)轉動軸21與大拇指第二指節(jié)22固接。以上機構組成的四桿機構能實現(xiàn)將第一指節(jié)的轉動傳遞到第二指節(jié)，實現(xiàn)一二指節(jié)間的欠驅動。本發(fā)明具有的有益效果是I.本發(fā)明設計的大拇指傳動機構中采用了蝸輪蝸桿傳動，機構具有自鎖功能，電機斷電后，拇指具有維持抓握力矩的功能。2.本發(fā)明設計的大拇指結構能實現(xiàn)轉動功能，彎曲抓握功能，以及通過拇指的轉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，且結構簡單，運動可靠，重量輕，體積小。


圖I是本發(fā)明與手掌的連接結構示意圖；圖2是本發(fā)明的整體結構示意圖；圖3是本發(fā)明的大拇指的轉動機構結構示意圖；·圖4是本發(fā)明的彎曲機構的結構示意圖；圖5是本發(fā)明的大拇指的一二指節(jié)的欠驅動結構示意圖；圖中1.手掌底板，2.手掌蓋板，3.大拇指轉動軸，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動功能的實現(xiàn)如圖3所不，電機7轉動，電機7主軸與蝸桿5固接，蝸桿5轉動，蝸桿5與蝸輪6實行渦輪蝸桿傳動，蝸輪6轉動，蝸輪6與大拇指轉動軸3固接，大拇指轉動軸3轉動，大拇指轉動軸3與十字連接頭15固接，十字連接頭15轉動，十字連接頭15與第一指節(jié)轉動軸16水平鉸接，第一指節(jié)轉動軸16轉動，第一指節(jié)轉動軸16與第一指節(jié)17固接，第一指節(jié)轉動，繼而實現(xiàn)了大拇指的轉動。在實現(xiàn)大拇指只轉動不彎曲的運動控制中，應保證電機7與電機11的轉速相同，此時第一指節(jié)轉動軸16的轉動速度與主動圓錐齒輪13的轉動速度相同，從動圓錐齒輪14與主動圓錐齒輪13不發(fā)生相對轉動。大拇指只轉動不彎曲。大拇指的彎曲功能的實現(xiàn)如圖4所示，電機11轉動，電機11主軸與蝸桿10固接，蝸桿10轉動，蝸桿10與蝸輪9實行蝸輪蝸桿傳動，蝸輪9轉動，蝸輪9與套筒12固接，套筒12與大拇指轉動主軸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轉動，從動圓錐齒輪14與拇指第一指節(jié)轉動軸16固接，第一節(jié)轉動軸16旋轉運動，第一指節(jié)轉動軸16與第一指節(jié)17固接，第一指節(jié)旋轉運動，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動的控制中，應保證電機7關閉。此時大拇指轉動軸3靜止,第一指節(jié)轉動軸16不轉動,只旋轉,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)大拇指復雜的空間運動中，應通過控制電機7與電機11的轉速來完成。
大拇指一二指節(jié)的欠驅動運動如圖5所示，電機11轉動，由圓錐齒輪傳動，此時拇指第一指節(jié)轉動軸16旋轉，第
一指節(jié)轉動軸16與第一指節(jié)擺桿18固接，第一指節(jié)擺桿18轉動，第二指節(jié)轉動軸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構成平面四桿機構，繼而實現(xiàn)了將第一指節(jié)的轉動運動傳動到第二指節(jié)，即實現(xiàn)了大拇指的欠驅動運動。
權利要求
1.一種人工假手的大拇指機構，它包含大拇指轉動機構、大拇指彎曲抓握機構及大拇指欠驅動機構。
2.根據(jù)權力要求I所述的一種人工假手的大拇指機構，其特征在于所述的大拇指轉動機構包括大拇指轉動軸(3)、墊片(4)、蝸輪(6)、蝸桿(5)、電機(7)、十字連接頭(15)、第一指節(jié)轉動軸(16)，大拇指轉動軸(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)轉動軸(16)水平鉸接。
3.根據(jù)權力要求I所述的一種人工假手的大拇指機構，其特征在于所述的大拇指彎曲抓握機構包括蝸輪(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)轉動軸(16)與十字連接頭(15)水平鉸接。
4.由權力要求2、3所述的一種人工假手大拇指機構，其特征在于所述的的大拇指轉動機構與大拇指彎曲機構通過大拇指轉動軸(3)、十字連接頭(15)、第一指節(jié)轉動軸(16)、從動圓錐齒輪(14)、主動圓錐齒輪(13)耦合。所述的機構中，十字連接頭(15)的豎直轉動中心位于主動圓錐齒輪(13)的圓心，保證大拇指在轉動過程中，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，它涉及一種仿人假手的大拇指機構。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，通過平面四桿機構實現(xiàn)拇指一二指節(jié)的欠驅動。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)拇指轉動、彎曲抓握以及復雜的空間運動，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中采用了蝸輪蝸桿傳動，機構具有自鎖功能，電機斷電后能維持拇指抓握力矩，本發(fā)明結構簡單、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