[发明专利]一种六自由度五指机械手

说明书

本发明涉及一种六自由度五指机械手，该机械手包括手掌壳体以及分别设置在手掌壳体上的大拇指壳体、食指壳体、中指壳体、无名指壳体、小拇指壳体，手掌壳体与大拇指壳体之间设有大拇指旋转机构及大拇指屈伸机构，手掌壳体与食指壳体、中指壳体、无名指壳体、小拇指壳体之间分别设有食指屈伸机构、中指屈伸机构、无名指屈伸机构、小拇指屈伸机构。与现有技术相比，本发明机械手包括五根手指，且每根手指都可以通过电机独立控制，能够允许各个手指单独移动，并且能够做出标准的抓握姿势，以便用来模拟真实假体的效果，具有多自由度、功能代偿性高等优点。

技术领域

本发明属于机械手技术领域，涉及一种六自由度五指机械手。

背景技术

在人类进化发展的历程中，人类的手掌从最初的猿人时代的支撑着地的作用一直到如今，已经经过了不断的进化，现如今人类的手掌十分灵巧敏捷，并且可以帮助人们完成很多复杂的工作，成为人体最为重要的一部分。而针对于一些患者手部功能的缺失，机械手的研发设计成为当下的热门话题之一，同时人手的灵巧特性也成为了很多机械手所想要达成的最终目标。由于五指机械手整体结构和人手一样都是由5个手指和手心手背所组成的，因此相对于一般的机械手而言，它具有更好的功能性以及实用性，如今五指机械手已经完全可以代替人类手掌完成多种场合下的复杂作业，或者作为假肢手代替人手对一些日常作业进行辅助。因此，在医疗领域中，仿人手五指机械手的研发和应用，对于重建人体运动系统的功能方面和提升那些手部功能缺失的患者的生活水平方面具有着重要的意义。

如今，意外事故、中风、神经和肌肉骨骼系统的病变等问题都是造成人手功能丧失的重要原因。研究表明，截止2006年中国肢体残缺的残疾人数已增加至2412万，在中国总人口数的比例中高达1.83％，在这一类人群中截肢的患者达到了226万人次。而在当前的科学技术水平下还不足以实现断肢重生，所以这也就使得人们对于假肢相关技术的发展更为重视。基于工程学和人因工程学的假肢设计可以做到尽量满足人体日常活动并可以安装在残肢上，最终实现了对于人体手部缺失的功能的替代作用和其运动功能系统的重建。

对五指机械手的研究还可以补充中国高端医疗装备的缺失，目前中国康复和假肢市场被国外的一些知名公司所占据，例如Ottobock，Endolite，Protero等相关产品，虽然这些产品相对于国内自主研发的产品而言功能性较强，但是他们的产品价格较为昂贵，一般的家庭根本消受不起，限制了其进一步应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种六自由度五指机械手，本发明是在康复医疗学、机械设计和机器人技术学科的基础上，结合人因工程学理论，设计的一款六自由度机械手。首先，这款六自由度机械手的研发对象为人体的手部，基于仿生学理论进行设计，在人体功能需求方面做到实现原本人体手的基本生活需求；其次，本发明所设计的六自由度机械手其主要特点是廉价且能够保证基本生活需求，具有多自由度、功能代偿性高等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种六自由度五指机械手，该机械手包括手掌壳体以及分别设置在手掌壳体上的大拇指壳体、食指壳体、中指壳体、无名指壳体、小拇指壳体，所述的手掌壳体与大拇指壳体之间设有大拇指旋转机构及大拇指屈伸机构，所述的手掌壳体与食指壳体、中指壳体、无名指壳体、小拇指壳体之间分别设有食指屈伸机构、中指屈伸机构、无名指屈伸机构、小拇指屈伸机构。

进一步地，所述的手掌壳体包括相对设置的手掌外壳及手背外壳。

进一步地，所述的大拇指壳体包括与手掌壳体铰接的拇指连接壳、与拇指连接壳铰接的拇指手指壳以及设置在拇指连接壳上的限位壳。

进一步地，所述的大拇指旋转机构包括设置在手掌壳体内部的拇指旋转电机以及分别设置在手掌壳体上的第一拇指旋转轴及第二拇指旋转轴，所述的拇指连接壳设置在第二拇指旋转轴上，并通过第二拇指旋转轴与手掌壳体铰接。