一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指制造技术

本发明专利技术公开了一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其包括掌骨、近指节、中指节、远指节、摩擦离合器、主动绳、被动绳和弹性组件。摩擦离合器可滑动地安装于掌骨，主动绳绕过摩擦离合器，且主动绳的一端与近指节相连，另一端与中指节相连，被动绳的两端分别连接于近指节和远指节，弹性组件设在掌骨和近指节、近指节及中指节以及中指节和远指节之间。该假手手指通过掌骨中安装的摩擦离合器，将接近相和抓握相的功能相结合，实现了手指从接近物体到稳定抓握住物体整个运动过程的仿生性，提高了手部截肢患者的操作体验。提高了手部截肢患者的操作体验。提高了手部截肢患者的操作体验。

【技术实现步骤摘要】
一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指。

技术介绍

[0002]人手的四指在接近目标抓取物体时(接近相)，各个关节会以相近的角速度呈现出屈曲效果，而在抓握住目标物体后(抓握相)，又会顺应物体外形而产生适应性抓取的效果。现有的假手手指均只关注了抓握相的功能，并未考虑接近相功能的重要性。作为假手来说，具备运动的仿生性且符合截肢者的操作习惯是最为重要的。换言之，只有同时具备这两种功能的假手手指才会更符合人手的操作习惯，即从锁定要抓取的目标物体开始，当手指在接近物体的过程中，各个关节就已经逐渐开始同时屈曲，待与物体相接触后，又会随着物体形状实施适应性抓取。除此之外，在接近相中，假手手指在空间中的位姿变化是随机且任意的，故还需考虑抵消空间中各个关节重力矩的时刻变化所造成对运动轨迹的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，该假手手指通过掌骨中安装的摩擦离合器，将接近相和抓握相的功能相结合，使得假手手指在空间任意位姿下，在接近目标物体的接近相时，手指各个关节可以按相同角速度同时屈曲；在与物体相接触的抓握相时，手指可以吻合物体外形实现适应性抓取。同时，利用摩擦离合器的摩擦力和各个关节伸展侧的弹性组件，来实时自动抵消了空间不同位姿下重力矩变化对手指运动轨迹的影响。最终实现了手指从接近物体到稳定抓握住物体整个运动过程的仿生性，提高了手部截肢患者的操作体验。
[0004]为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0005]本专利技术公开了一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，包括依次转动连接的掌骨、近指节、中指节和远指节；摩擦离合器，所述摩擦离合器可滑动地安装于所述掌骨；主动绳，所述主动绳绕过所述摩擦离合器，且所述主动绳的一端与所述近指节相连，另一端与所述中指节相连；被动绳，所述被动绳的两端分别连接于所述近指节和所述远指节；弹性组件，所述弹性组件设在所述掌骨和所述近指节、所述近指节及所述中指节以及所述中指节和所述远指节之间；其中：所述摩擦离合器在外部驱动装置的作用下能够带动所述近指节及所述中指节屈曲，所述弹性组件用于驱动屈曲状态的所述近指节、所述中指节以及所述远指节伸展。
[0006]在一些实施例中，所述摩擦离合器的一端设有驱动绳，所述驱动绳与所述外部驱动装置相连。
[0007]在一些具体的实施例中，所述掌骨上设有导向槽，所述驱动绳配合于所述导向槽。
[0008]在一些实施例中，所述弹性组件包括第一弹簧、第二弹簧以及第三弹簧，所述第一弹簧的一端固定连接于所述掌骨，另一端与所述近指节相连，所述第二弹簧的一端固定连
接于所述近指节，另一端与所述中指节相连，所述第三弹簧的一端固定连接于所述中指节，另一端连接于所述远指节。
[0009]在一些具体的实施例中，所述弹性组件还包括第一连接绳、第二连接绳以及第三连接绳，所述第一连接绳的一端与所述第一弹簧相连，另一端固定连接于所述近指节，所述第二连接绳的一端与所述第二弹簧相连，另一端固定连接于所述中指节，所述第三连接绳的一端与所述第三弹簧相连，另一端固定连接于所述远指节。
[0010]在一些实施例中，所述弹性组件包括第一扭簧、第二扭簧以及第三扭簧，所述第一扭簧两个扭力端分别连接于所述掌骨及所述近指节，所述第二扭簧的两个扭力端分别连接于所述近指节和所述中指节，所述第三扭簧的两个扭力段分别连接于所述中指节和所述远指节。
[0011]在一些实施例中，所述掌骨的一端设有第一转动凸起，所述近指节的两端均设有第二转动凸起，所述中指节的两端均设有第三转动凸起，所述远指节的一端设有第四转动凸起，其中：第一转动轴穿设于所述第一转动凸起及一个所述第二转动凸起；第二转动轴穿设于另一个所述第二转动凸起及一个所述第三转动凸起；第三转动轴穿设于另一个所述第三转动凸起及第四转动凸起。
[0012]在一些实施例中，所述掌骨朝向所述近指节的一端具有第一斜面，所述近指节的两端设有第二斜面，所述中指节的两端设有第三斜面，所述远指节朝向所述中指节的一端设有第四斜面；其中：在所述近指节、所述中指节及所述远指节的屈曲过程中，所述第二斜面能够止抵于所述第一斜面及所述第三斜面，所述第三斜面能够止抵于所述第四斜面以限制所述近指节、所述中指节及所述远指节的最大屈曲角度。
[0013]在一些实施例中，所述掌骨上设有安装槽，所述摩擦离合器配合于所述安装槽。
[0014]在一些实施例中，所述近指节、所述中指节及所述远指节上均设有减重槽。
[0015]本专利技术实施例的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指的有益效果：通过掌骨中安装的摩擦离合器，将接近相和抓握相的功能相结合，使得假手手指在空间任意位姿下，在接近目标物体的接近相时，手指各个关节可以按相同角速度同时屈曲；在与物体相接触的抓握相时，手指可以吻合物体外形实现适应性抓取。同时，利用摩擦离合器的摩擦力和各个关节伸展侧的弹性组件，来实时自动抵消了空间不同位姿下重力矩变化对手指运动轨迹的影响。最终实现了手指从接近物体到稳定抓握住物体整个运动过程的仿生性，提高了手部截肢患者的操作体验。
[0016]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指的结构示意图。
[0018]图2是本专利技术实施例的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指的另一方方向的结构示意图。
[0019]附图标记：
[0020]100、掌骨；101、导向槽；102、第一转动凸起；103、第一斜面；104、安装槽；
[0021]200、近指节；201、第二转动凸起；202、第二斜面；
[0022]300、中指节；301、第三转动凸起；302、第三斜面；
[0023]400、远指节；401、第四转动凸起；402、第四斜面；
[0024]500、摩擦离合器；600、主动绳；700、被动绳；800、驱动绳；
[0025]901、第一弹簧；902、第二弹簧；903、第三弹簧；904、第一连接绳；905、第二连接绳；906、第三连接绳。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其特征在于，包括依次转动连接的掌骨(100)、近指节(200)、中指节(300)和远指节(400)；摩擦离合器(500)，所述摩擦离合器(500)可滑动地安装于所述掌骨(100)；主动绳(600)，所述主动绳(600)绕过所述摩擦离合器(500)，且所述主动绳(600)的一端与所述近指节(200)相连，另一端与所述中指节(300)相连；被动绳(700)，所述被动绳(700)的两端分别连接于所述近指节(200)和所述远指节(400)；弹性组件，所述弹性组件设在所述掌骨(100)和所述近指节(200)、所述近指节(200)及所述中指节(300)以及所述中指节(300)和所述远指节(400)之间；其中：所述摩擦离合器(500)在外部驱动装置的作用下能够带动所述近指节(200)及所述中指节(300)屈曲，所述弹性组件用于驱动屈曲状态的所述近指节(200)、所述中指节(300)以及所述远指节(400)伸展。2.根据权利要求1所述的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其特征在于，所述摩擦离合器(500)的一端设有驱动绳(800)，所述驱动绳(800)与所述外部驱动装置相连。3.根据权利要求2所述的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其特征在于，所述掌骨(100)上设有导向槽(101)，所述驱动绳(800)配合于所述导向槽(101)。4.根据权利要求1所述的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其特征在于，所述弹性组件包括第一弹簧(901)、第二弹簧(902)以及第三弹簧(903)，所述第一弹簧(901)的一端固定连接于所述掌骨(100)，另一端与所述近指节(200)相连，所述第二弹簧(902)的一端固定连接于所述近指节(200)，另一端与所述中指节(300)相连，所述第三弹簧(903)的一端固定连接于所述中指节(300)，另一端连接于所述远指节(400)。5.根据权利要求4所述的复现人手接近相和抓握相功能的假手手指，其特征在于，所述弹性组件还包括第一连接绳(904)、第二连接绳(905)以及第三连接绳(906)，所述第一连接绳(904)的一端与所述第一弹簧(901)相连，另一端固定连接于所述近指节(200)，所述第二连接绳(905)的一端与所述第二弹簧(902)相连，另一端固定连接于所述中指节(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍旭，景晓蓓，朱珊珊，孙振羽，横井浩史，李光林，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：