一种支持云端融合的假手感知机构及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种支持云端融合的假手感知机构及系统，属于仿生假手技术领域。所述假手感知机构包括长指部、拇指部、四个连接块、手掌部和印制电路板；长指部包括四个长指机构，分别为食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，每个长指机构均包括近指节、中指‑远指节、第一掌指关节座和第一连接件；拇指部包括拇指近指节、拇指远指节、第二掌指关节座和第二连接件；每个长指机构的近指节各与一个连接块铰接；手掌部包括壳体和安装在壳体内的旋转驱动机构和四个直线驱动机构；印制电路板安装在壳体内，印制电路板上集成有主控制器模块、驱动模块和数据通信模块。该假手感知机构，能够根据云端上位机识别的手势动作识别结果，做出相应的手势动作。

A Prosthetic Hand Perception Mechanism and System Supporting Cloud Fusion

The invention relates to a prosthetic hand perception mechanism and system supporting cloud end fusion, belonging to the field of bionic prosthetic hand technology. The artificial hand perception mechanism includes long finger, thumb, four connecting blocks, palm and printed circuit board; long finger includes four long finger mechanisms, namely index finger mechanism, middle finger mechanism, ring finger mechanism and small finger mechanism, each long finger mechanism includes proximal finger joint, middle finger distal finger joint, first metacarpophalangeal joint seat and first connecting part; thumb includes proximal thumb joint, thumb joint, thumb joint and thumb joint. The distal knuckle, the second metacarpophalangeal joint seat and the second connector; the proximal knuckle of each long finger mechanism is articulated with a connecting block; the palm includes a shell and four linear driving mechanisms installed in the shell; the printed circuit board is installed in the shell, and the printed circuit board is integrated with the main controller module, the driving module and the data communication module. The artificial hand perception mechanism can make corresponding gesture actions according to the gesture recognition results of the upper computer on the cloud.

【技术实现步骤摘要】
一种支持云端融合的假手感知机构及系统
本专利技术涉及仿生假手
，特别涉及一种支持云端融合的假手感知机构及系统。
技术介绍
人工假肢的研究可以应用到高端医疗装备、生机电一体化智能机器人、危险环境勘查、灾难救援装备、国防装备以及辅助残疾人进行康复工程训练等多个领域，其科学技术成果可辐射，具有重要的战略意义。随着机器人技术的不断进步，工业机器人、服务型机器人愈发频繁地进入普通消费者视野的时代，到目前为止，基于单自由度的仿人型机器人手部结构已经十分成熟，但多自由度灵巧假手的设计与控制仍然十分缺乏。
技术实现思路
为了解决现有技术中多自由度灵巧假手仍然十分缺乏的问题，一方面，本专利技术提供了一种支持云端融合的假手感知机构，所述支持云端融合的假手感知机构包括长指部、拇指部、四个连接块、手掌部和印制电路板；长指部包括四个长指机构，分别为食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，每个长指机构均包括近指节、中指-远指节、第一掌指关节座和第一连接件，近指节包括两个相对设置的长指侧板及连接两个长指侧板的长指背板，两个长指侧板与中指-远指节铰接，两个长指侧板还与第一掌指关节座铰接，第一连接件的一端与中指-远指节铰接，另一端与第一掌指关节座铰接，第一连接件和两个长指侧板交叉，每个长指机构的第一掌指关节座均安装在手掌部上；拇指部包括拇指近指节、拇指远指节、第二掌指关节座和第二连接件，拇指近指节包括两个相对设置的拇指侧板及连接两个拇指侧板的连接板，两个拇指侧板与拇指远指节铰接，两个拇指侧板还与第二掌指关节座铰接，第二连接件的一端拇指远指节铰接，另一端与第二掌指关节座铰接，第二连接件和两个拇指侧板交叉，第二掌指关节座安装在手掌部上；每个长指机构的近指节各与一个所述连接块铰接，其中，所述连接块铰接在近指节的两个长指侧板之间，小指机构的两个长指侧板与该两个长指侧板之间的连接块通过一个销轴铰接，该销轴同时与无名指机构的两个长指侧板之间的连接块铰接；手掌部包括壳体和安装在壳体内的旋转驱动机构和四个直线驱动机构，四个直线驱动机构分别为第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、第三直线驱动机构和第四直线驱动机构，第一直线驱动机构的输出端与所述拇指远指节铰接，第二直线驱动机构的输出端与铰接在所述食指机构上的连接块铰接，第三直线驱动机构的输出端与铰接在所述中指机构上的连接块铰接，第四直线驱动机构与铰接在所述小指机构上的连接块铰接，旋转驱动机构的输出端与所述第二掌指关节座固连；印制电路板安装在所述壳体内，印制电路板上集成有主控制器模块、驱动模块和数据通信模块，数据通信模块用于接收云端上位机识别的手势动作识别结果，主控器模块用于根据手势动作识别结果发送控制信号给驱动模块，驱动模块用于根据主控器模块发送的控制信号分别控制旋转驱动机构和四个直线驱动机构运动，使长指部和拇指部做出手势动作。每个所述长指机构的中指-远指节均包括一个仿形手指壳，仿形手指壳的左右两侧伸出两个对称的远指节连接耳，两个对称的远指节连接耳上设有两对连接轴孔，接近仿形手指壳指肚一侧的一对连接轴孔为第一对连接轴孔，远离仿形手指壳指肚一侧的一对连接轴孔为第二对连接轴孔；其中，每个长指机构的第一连接件的一端与该长指机构的第一对连接轴孔通过第一短销铰接，每个长指机构的第一连接件位于该长指机构的两个远指节连接耳之间，每个长指机构的两个长指侧板前端与该长指机构的第二对连接轴孔通过第二短销铰接，每个长指机构的两个长指侧板位于该长指机构的两个远指节连接耳的外侧。每个所述长指机构的第一掌指关节座均包括基座本体、设置在基座本体顶部的第一对基座连接耳，设置基座本体侧面的第二对基座连接耳，第一对基座连接耳上设有一对连接轴孔，为第三对连接轴孔，第二对基座连接耳上也设有一对连接轴孔，为第四对连接轴孔；其中，每个长指机构的第一连接件的另一端与该长指机构的第三对连接轴孔通过第三短销铰接，每个长指机构的第一连接件位于该长指机构的第一对基座连接耳之间，每个长指机构的两个长指侧板末端与该长指机构的第四对连接轴孔通过第四短销铰接，每个长指机构的两个长指侧板位于该长指机构的第二对基座连接耳的外侧。每个所述长指机构的两个长指侧板上各伸出一个近指节连接耳，每个长指侧板上的近指节连接耳均位于该长指侧板的前端和末端之间，四个所述连接块均为H型连接块，四个所述连接块分别为第一连接块、第二连接块、第三连接块和第四连接块；所述食指机构的两个近指节连接耳与第一连接块顶部的两个伸出端铰接，第一连接块顶部的两个伸出端位于食指机构的两个近指节连接耳之间，所述第二直线驱动机构的输出端与第一连接块底部的两个伸出端铰接，第二直线驱动机构的输出端位于第一连接块底部的两个伸出端之间；所述中指机构的两个近指节连接耳与第二连接块顶部的两个伸出端铰接，第二连接块顶部的两个伸出端位于中指机构的两个近指节连接耳之间，所述第三直线驱动机构的输出端与第二连接块底部的两个伸出端铰接，第三直线驱动机构的输出端位于第二连接块底部的两个伸出端之间；所述无名指机构的两个近指节连接耳与第三连接块顶部的两个伸出端铰接，第三连接块顶部的两个伸出端位于无名指机构的两个近指节连接耳之间；所述小指机构的两个近指节连接耳与第四连接块顶部的两个伸出端通过所述销轴铰接，所述销轴同时与所述第三连接块底部的两个伸出端铰接，第四连接块顶部的两个伸出端位于小指机构的两个近指节连接耳之间，所述第四直线驱动机构的输出端与第四连接块底部的两个伸出端铰接，第四直线驱动机构的输出端位于第四连接块底部的两个伸出端之间。所述第一直线驱动机构、所述第二直线驱动机构、所述第三直线驱动机构和所述第四直线驱动机构均为直线电机。所述旋转驱动机构包括旋转电机、第一齿轮、第二齿轮和转轴；旋转电机安装在所述壳体内，旋转电机的输出轴与第一齿轮固连，第一齿轮与第二齿轮啮合，转轴的一端固定在第二齿轮的中心；所述第二掌指关节座的底部设有两个连接台，所述转轴穿过两个连接台，且能带动所述第二掌指关节座一起转动。所述壳体包括手背外壳、掌心外壳和手掌基座；手掌基座位于手背外壳和掌心外壳之间，掌心外壳扣压在手掌基座的一个侧面，掌心外壳扣压在手掌基座的另一个侧面；所述印制电路板安装在手掌基座接近手背外壳的侧面，所述旋转驱动机构和所述四个直线驱动机构安装在手掌基座接近掌心外壳的侧面；手掌基座的顶部设有四个楔形槽，每个所述长指机构的第一掌指关节座对应一个楔形槽，每个所述长指机构的第一掌指关节座底部均设有一个楔形块，每个第一掌指关节座的楔形块安装在与其对应的楔形槽内。每个所述长指机构的中指-远指节内均安装一个触点压力传感器，所述拇指部的拇指远指节内安装有一个触点压力传感器，每个所述触点压力传感器均与所述主控制器模块电连接。每个所述长指机构的第一连接件上均安装一个应变测力传感器，所述拇指部的第二连接件上安装有一个应变测力传感器，每个应变测力传感器均与所述主控制器模块电连接。另一方面，本专利技术提供了一种支持云端融合的假手感知系统，所述支持云端融合的假手感知系统包括肌电信号采集设备、云端上位机和所述假手感知机构；肌电信号采集设备，用于穿戴在使用者前臂，对使用者的前臂肌群产生的肌电信号进行采集；云端上位机，用于接收肌电信号采集设备采集的肌电信号，并对接收的肌电信号进行处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持云端融合的假手感知机构，其特征在于：所述支持云端融合的假手感知机构包括长指部、拇指部、四个连接块、手掌部和印制电路板；长指部包括四个长指机构，分别为食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，每个长指机构均包括近指节、中指‑远指节、第一掌指关节座和第一连接件，近指节包括两个相对设置的长指侧板及连接两个长指侧板的长指背板，两个长指侧板与中指‑远指节铰接，两个长指侧板还与第一掌指关节座铰接，第一连接件的一端与中指‑远指节铰接，另一端与第一掌指关节座铰接，第一连接件和两个长指侧板交叉，每个长指机构的第一掌指关节座均安装在手掌部上；拇指部包括拇指近指节、拇指远指节、第二掌指关节座和第二连接件，拇指近指节包括两个相对设置的拇指侧板及连接两个拇指侧板的连接板，两个拇指侧板与拇指远指节铰接，两个拇指侧板还与第二掌指关节座铰接，第二连接件的一端拇指远指节铰接，另一端与第二掌指关节座铰接，第二连接件和两个拇指侧板交叉，第二掌指关节座安装在手掌部上；每个长指机构的近指节各与一个所述连接块铰接，其中，所述连接块铰接在近指节的两个长指侧板之间，小指机构的两个长指侧板与该两个长指侧板之间的连接块通过一个销轴铰接，该销轴同时与无名指机构的两个长指侧板之间的连接块铰接；手掌部包括壳体和安装在壳体内的旋转驱动机构和四个直线驱动机构，四个直线驱动机构分别为第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、第三直线驱动机构和第四直线驱动机构，第一直线驱动机构的输出端与所述拇指远指节铰接，第二直线驱动机构的输出端与铰接在所述食指机构上的连接块铰接，第三直线驱动机构的输出端与铰接在所述中指机构上的连接块铰接，第四直线驱动机构与铰接在所述小指机构上的连接块铰接，旋转驱动机构的输出端与所述第二掌指关节座固连；印制电路板安装在所述壳体内，印制电路板上集成有主控制器模块、驱动模块和数据通信模块，数据通信模块用于接收云端上位机识别的手势动作识别结果，主控器模块用于根据手势动作识别结果发送控制信号给驱动模块，驱动模块用于根据主控器模块发送的控制信号分别控制旋转驱动机构和四个直线驱动机构运动，使长指部和拇指部做出手势动作。...

【技术特征摘要】
1.一种支持云端融合的假手感知机构，其特征在于：所述支持云端融合的假手感知机构包括长指部、拇指部、四个连接块、手掌部和印制电路板；长指部包括四个长指机构，分别为食指机构、中指机构、无名指机构和小指机构，每个长指机构均包括近指节、中指-远指节、第一掌指关节座和第一连接件，近指节包括两个相对设置的长指侧板及连接两个长指侧板的长指背板，两个长指侧板与中指-远指节铰接，两个长指侧板还与第一掌指关节座铰接，第一连接件的一端与中指-远指节铰接，另一端与第一掌指关节座铰接，第一连接件和两个长指侧板交叉，每个长指机构的第一掌指关节座均安装在手掌部上；拇指部包括拇指近指节、拇指远指节、第二掌指关节座和第二连接件，拇指近指节包括两个相对设置的拇指侧板及连接两个拇指侧板的连接板，两个拇指侧板与拇指远指节铰接，两个拇指侧板还与第二掌指关节座铰接，第二连接件的一端拇指远指节铰接，另一端与第二掌指关节座铰接，第二连接件和两个拇指侧板交叉，第二掌指关节座安装在手掌部上；每个长指机构的近指节各与一个所述连接块铰接，其中，所述连接块铰接在近指节的两个长指侧板之间，小指机构的两个长指侧板与该两个长指侧板之间的连接块通过一个销轴铰接，该销轴同时与无名指机构的两个长指侧板之间的连接块铰接；手掌部包括壳体和安装在壳体内的旋转驱动机构和四个直线驱动机构，四个直线驱动机构分别为第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、第三直线驱动机构和第四直线驱动机构，第一直线驱动机构的输出端与所述拇指远指节铰接，第二直线驱动机构的输出端与铰接在所述食指机构上的连接块铰接，第三直线驱动机构的输出端与铰接在所述中指机构上的连接块铰接，第四直线驱动机构与铰接在所述小指机构上的连接块铰接，旋转驱动机构的输出端与所述第二掌指关节座固连；印制电路板安装在所述壳体内，印制电路板上集成有主控制器模块、驱动模块和数据通信模块，数据通信模块用于接收云端上位机识别的手势动作识别结果，主控器模块用于根据手势动作识别结果发送控制信号给驱动模块，驱动模块用于根据主控器模块发送的控制信号分别控制旋转驱动机构和四个直线驱动机构运动，使长指部和拇指部做出手势动作。2.根据权利要求1所述的支持云端融合的假手感知机构，其特征在于：每个所述长指机构的中指-远指节均包括一个仿形手指壳，仿形手指壳的左右两侧伸出两个对称的远指节连接耳，两个对称的远指节连接耳上设有两对连接轴孔，接近仿形手指壳指肚一侧的一对连接轴孔为第一对连接轴孔，远离仿形手指壳指肚一侧的一对连接轴孔为第二对连接轴孔；其中，每个长指机构的第一连接件的一端与该长指机构的第一对连接轴孔通过第一短销铰接，每个长指机构的第一连接件位于该长指机构的两个远指节连接耳之间，每个长指机构的两个长指侧板前端与该长指机构的第二对连接轴孔通过第二短销铰接，每个长指机构的两个长指侧板位于该长指机构的两个远指节连接耳的外侧。3.根据权利要求2所述的支持云端融合的假手感知机构，其特征在于：每个所述长指机构的第一掌指关节座均包括基座本体、设置在基座本体顶部的第一对基座连接耳，设置基座本体侧面的第二对基座连接耳，第一对基座连接耳上设有一对连接轴孔，为第三对连接轴孔，第二对基座连接耳上也设有一对连接轴孔，为第四对连接轴孔；其中，每个长指机构的第一连接件的另一端与该长指机构的第三对连接轴孔通过第三短销铰接，每个长指机构的第一连接件位于该长指机构的第一对基座连接耳之间，每个长指机构的两个长指侧板末端与该长指机构的第四对连接轴孔通过第四短销铰接，每个长指机构的两个长指侧板位于该长指机构的第二对基座连接耳的外侧。4.根据权利要求3所述的支持云端融合的假手感知机构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爱国，胡旭晖，曾洪，徐宝国，李会军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32