一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，包括手臂、手掌、与手掌连接的大拇指、食指、中指、无名指、小指，假肢手还包括用于驱动大拇指、食指、中指、无名指、小指动作的双输出缠绕绳组件。本实用新型专利技术结构紧凑体积小，质量轻，便于实现灵巧手或假肢手的小型化设计；由于该驱动器采用的是单电机双输出的驱动方式，使得控制难度大大降低，并可降低控制系统的开发和生产成本；通过调整双输出的绳索的预缠绕的圈数可以实现对手指的刚度的调整，从而将外界冲击载荷作用下手指零部件的损伤降低到最小程度；同时也可以减小假肢手在抓取物体时对物体造成的损伤；由于手指的回复运动不需要弹簧的辅助作用，从而使得手指的最大指尖力得以提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手
本技术涉及机械人
，尤其是一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手。
技术介绍
近年来，随着经济的快速发展，机器人也得到了快速发展，并广泛运用于各个领域，机械手是机器人工作的最终执行机构，其性能直接决定了机器人的工作能力。与人类相似，具有高度通用性与灵巧性的机械手的开发十分必要。目前，在机器人灵巧手以及医疗假肢手的设计中，手指的驱动方案大体上可以分为以下几种：1、电机、减速器以及齿轮相组合所形成的刚性驱动方案；2、气压缸或液压缸以及与之相匹配的能源供应装置所形成的气、液驱动方案；3、采用形状记忆合金、形状记忆聚合物作为驱动器，电机、减速器、牵引绳索相组合作为驱动器以及气动肌腱和与之相匹配的气源系统作为驱动器的类肌腱柔性驱动方案。然而，对于第一类驱动方案来说尽管可以通过电机的正反方向的转动而实现手指绕关节的两个方向的转动，但是受到驱动以及动力传递系统自身特性的影响，在任意状态下整个手指表现出刚性特性，这使得当外界较大的冲击载荷作用于手指时会导致传手指零部件的损坏。对于气、液驱动方案来说，其气压源或液压源的安置问题仍然是限制其在机器人灵巧手，尤其是医疗假肢手领域应用的一个关键性制约因素。对于类肌腱柔性驱动方案来说，目前为了实现手指绕关节双向运动主要采用两种方法。第一种是两个驱动器采取拮抗式的布置方法，但是驱动器数量的增加使得整体的质量以及体积难以减小，并且增加了控制难度使得控制系统更加复杂。第二种是采用单个类肌腱驱动器与复位弹簧相结合的方法，由类肌腱驱动器实现手指的向内弯曲运动，而手指的反向复位运动则由复位弹簧实现。但是由于复位弹簧的存在驱动器的输出力一部分将会用于克服弹簧的反向拉力，从而导致了驱动器的有效作用力的减小，进一步导致指尖力的减小。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，本技术的假肢手可以在相同的条件下提高手指指尖的有效输出力，实现指尖力的最大化，并且由于本技术采用的缠绕绳本身的刚度系数是有限的，并且绳索的刚度可以通过调整其预缠绕的圈数来改变，这使得在受到冲击载荷作用时缠绕绳所具有的弹性能够起到一定的缓冲作用，从而在一定程度上实现了对手指的保护作用。本技术的技术方案为：一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，包括手臂、手掌、与手掌连接的大拇指、食指、中指、无名指、小指，所述的假肢手还包括用于驱动大拇指、食指、中指、无名指、小指动作的双输出缠绕绳组件。优选的，所述的手臂包括手臂壳体、手臂连接座，所述的手臂连接座设置在手臂壳体一端，并且所述的手臂壳体内具有一用于安装双输出缠绕绳组件的腔室。优选的，所述的双输出缠绕绳组件包括多个缠绕绳驱动器和多对输出缠绕绳，输出端绳座、双输出绳连接座，多个缠绕绳驱动器均设置在手臂壳体的腔室内，所述的输出端绳座、双输出绳连接座安装在手臂壳体内侧壁上，多对输出缠绕绳的一端分别与相应的缠绕绳驱动器连接，然后分别穿过输出端绳座、双输出绳连接座与大拇指、食指、中指、无名指、小指连接。优选的，所述的缠绕绳驱动器的两端的一对输出缠绕绳进行相应圈数的预缠绕，并且两根输出缠绕绳的缠绕方向相反，所述的缠绕绳驱动器动作时，绕绳驱动器其中一个输出端的输出缠绕绳的长度由于缠绕圈数的不断增加而缩短，而另一个输出端的输出缠绕绳的长度由于缠绕的圈数不断的减少而增长。优选的，多个所述的缠绕绳驱动器包括大拇指缠绕绳驱动器、食指缠绕绳驱动器、中指缠绕绳驱动器、无名指缠绕绳驱动器；多对所述的输出缠绕绳包括大拇指双驱动绳、食指双驱动绳、中指双驱动绳、无名指双驱动绳。优选的，所述的大拇指缠绕绳驱动器、大拇指双驱动绳用于驱动大拇指动作，所述的食指缠绕绳驱动器、食指双驱动绳用于驱动食指动作，中指缠绕绳驱动器、中指双驱动绳用于驱动中指动作，无名指缠绕绳驱动器、无名指双驱动绳用于驱动无名指、小指动作。优选的，所述的大拇指包括大拇指第一指节、大拇指第二指节、大拇指驱动电机、大拇指电机座、大拇指主转轴，所述的大拇指电机座设置在手掌上，所述的大拇指驱动电机设置在大拇指电机座内，所述大拇指驱动电机的电机轴输出端上设置有一蜗杆，所述的大拇指主转轴通过大拇指轴承a和大拇指轴承b设置在手掌上，并且所述的大拇指主转轴上设置有大拇指摆臂和涡轮，所述的大拇指第二指节通过大拇指连接轴可转动的设置在大拇指摆臂上，所述的涡轮与蜗杆齿合；所述的大拇指第一指节通过大拇指连接轴设置在大拇指第二指节上，并且所述的大拇指第一指节与大拇指和大拇指摆臂上还设置有大拇指连架杆，所述的大拇指第一指节还与大拇指双驱动绳。优选的，所述的大拇指第二指节上还设置有大拇指绳座，所述大拇指绳座上设置有相应的通孔，所述的通孔与大拇指绳索导管连通，所述的大拇指绳索导管的另一端与输出端绳座连通，所述的大拇指绳索导管内设置有大拇指输出缠绕绳，所述的大拇指双驱动绳一端穿过大拇指绳座与大拇指第一指节连接，所述大拇指双驱动绳的另一端与大拇指缠绕绳驱动器连接。优选的，所述的大拇指轴承a和大拇指轴承b通过拇指轴承座a和拇指轴承座b设置在手掌上。优选的，所述的大拇指连接轴的两端上还设置有E型卡簧，通过所述的E型卡簧防止大拇指连接轴松动。优选的，所述的食指包括食指第一指节、食指第二指节、食指基座、食指连架杆，所述的食指基座安装在手掌上，所述的食指第二指节通过食指转轴可转动的设置在食指基座上，所述的食指第一指节通过食指转轴与食指第二指节连接，所述的食指第一指节与食指基座之间还设置有食指连架杆，所述的食指第二指节还与食指双驱动绳连接。优选的，所述的食指基座上还设置有食指导管座、两个食指驱动绳导管，所述的食指导管座通过螺钉安装在食指基座上，两个所述的食指驱动绳导管的一端安装在食指导管座的通孔内，两个所述的食指驱动绳导管的另一端安装在输出端绳座的两个圆孔之内，所述的食指双驱动绳设置在两个所述的食指驱动绳导管内，并且所述的食指双驱动绳穿过食指导管座上的通孔分别连接在食指第二指节上，所述的食指双驱动绳另一端与食指缠绕绳驱动器连接。优选的，所述的中指、无名指、小指的结构与食指结构相似。本技术的有益效果为：1、本技术采用了全新的双输出缠绕绳驱动器作为驱动源，该驱动器结构紧凑体积小，质量轻，便于实现灵巧手或假肢手的小型化设计；2、本技术由于该驱动器采用的是单电机双输出的驱动方式，所以使得控制方面的难度得以大大的降低，并可降低控制系统的开发和生产成本；3、本技术通过调整双输出的绳索的预缠绕的圈数可以实现对手指的刚度的调整，从而将外界冲击载荷作用下手指零部件的损伤降低到最小程度；同时也可以减小假肢手在抓取物体时对物体造成的损伤；4、本技术由于手指的回复运动不需要弹簧的辅助作用，相对于采用弹簧作为反向复位驱动装置来说使得同等情况下手指的指尖力得以提升；5、本技术通过结构上的创新设计最大限度地减小了实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，包括手臂、手掌、与手掌连接的大拇指、食指、中指、无名指、小指，其特征在于：所述的假肢手还包括用于驱动大拇指、食指、中指、无名指、小指动作的双输出缠绕绳组件；/n所述的双输出缠绕绳组件包括多个缠绕绳驱动器和多对输出缠绕绳，输出端绳座、双输出绳连接座，多对输出缠绕绳的一端分别与相应的缠绕绳驱动器连接，然后分别穿过输出端绳座、双输出绳连接座与大拇指、食指、中指、无名指、小指连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，包括手臂、手掌、与手掌连接的大拇指、食指、中指、无名指、小指，其特征在于：所述的假肢手还包括用于驱动大拇指、食指、中指、无名指、小指动作的双输出缠绕绳组件；
所述的双输出缠绕绳组件包括多个缠绕绳驱动器和多对输出缠绕绳，输出端绳座、双输出绳连接座，多对输出缠绕绳的一端分别与相应的缠绕绳驱动器连接，然后分别穿过输出端绳座、双输出绳连接座与大拇指、食指、中指、无名指、小指连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，其特征在于：所述的手臂包括手臂壳体、手臂连接座，所述的手臂连接座设置在手臂壳体一端，并且所述的手臂壳体内具有一用于安装双输出缠绕绳组件的腔室。


3.根据权利要求1所述的一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，其特征在于：多个缠绕绳驱动器均设置在手臂壳体的腔室内，所述的输出端绳座、双输出绳连接座安装在手臂壳体内侧壁上。


4.根据权利要求3所述的一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，其特征在于：所述的缠绕绳驱动器的两端的一对输出缠绕绳进行相应圈数的预缠绕，并且两根输出缠绕绳的缠绕方向相反，所述的缠绕绳驱动器动作时，绕绳驱动器其中一个输出端的输出缠绕绳的长度由于缠绕圈数的不断增加而缩短，而另一个输出端的输出缠绕绳的长度由于缠绕的圈数不断的减少而增长。


5.根据权利要求3所述的一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，其特征在于：多个所述的缠绕绳驱动器包括大拇指缠绕绳驱动器、食指缠绕绳驱动器、中指缠绕绳驱动器、无名指缠绕绳驱动器；
多对所述的输出缠绕绳包括大拇指双驱动绳、食指双驱动绳、中指双驱动绳、无名指双驱动绳；
所述的大拇指缠绕绳驱动器、大拇指双驱动绳用于驱动大拇指动作，所述的食指缠绕绳驱动器、食指双驱动绳用于驱动食指动作，中指缠绕绳驱动器、中指双驱动绳用于驱动中指动作，无名指缠绕绳驱动器、无名指双驱动绳用于驱动无名指、小指动作。


6.根据权利要求1所述的一种基于双输出缠绕绳驱动器的假肢手，其特征在于：所述的大拇指包括大拇指第一指节、大拇指第二指节、大拇指驱动电机、大拇指电机座、大拇指主转轴，所述的大拇指...

【专利技术属性】
技术研发人员：江励，唐黎明，熊达明，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：新型
国别省市：广东;44