[发明专利]一种具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置

摘要

具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，它涉及一种残疾人假肢手上的仿人手指装置。本发明采用电机和微驱动器联合驱动主、次两套运动机构，次运动具备快速反射运动功能，解决了已有假肢手仿人手指存在抓取不稳定等问题。本发明所述的主运动机构由传动齿轮、传动连杆、耦合弹性连杆和弹性限位元件构成，采用电机驱动，可实现三关节仿人手指拟人化的耦合抓取过程与欠驱动自适应抓取过程融为一体的功能；本发明特别涉及的次运动机构由加装微驱动器的连杆机构构成，其中微驱动器安装于第一传动连杆和第二传动连杆中，当主运动机构完成对物体的包络抓取后、若安装于指尖的滑动传感器检测到物体与手指之间有相对滑动时，微驱动器可产生快速响应，联合主运动连杆机构实现对物体的稳定抓取，防止物体滑落。该手指装置结构简单、制造成本低，可输出力大，在外观与动作上都具有拟人特性，特别适合应用在残疾人假肢手上。

主权项

一种具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，包括主、次两套运动机构，所述的主运动机构包括基座1、电机2、减速器3、小伞齿轮22、大伞齿轮23、近指节19、中指节20和远指节21；所述的次运动机构由传动连杆加装微驱动器7构成。其特征在于：所述的电机2与基座1固接，电机1的输出轴与所述的减速器3的输入轴相连接，所述的减速器3的输出轴与小伞齿轮22连接，所述的小伞齿轮22与大伞齿轮23啮合，所述的大伞齿轮22与近关节轴4采用键连接，所述的近指节19与基座1通过近关节轴4转动连接，中指节20与近指节19通过中关节轴11转动连接，中指节20与远指节21通过远关节轴17转动连接，所述的近关节轴4、中关节轴11和元关节轴17的轴线相互平行；该具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其主运动机构还包括第一传动连杆6、近关节连杆8、第一连杆轴5、第一耦合弹性连杆10、第一耦合弹性连杆轴9、第二连杆轴12、第二传动连杆13、中关节连杆14、第二耦合弹性连杆16、第二耦合弹性连杆轴15、第三连杆轴18、近关节扭簧24、中关节扭簧25；所述的近关节连杆8一端与近关节轴4固接，近关节连杆8的另一端通过第一连杆轴5与所述的第一传动连杆6的一端转动连接，第一传动连杆6的另一端通过第二连杆轴12与所述的中关节连杆14一端转动连接，中关节连杆14的另一端与所述的中关节轴11转动连接，所述的第一耦合弹性连杆16一端与基座通过第一耦合弹性连杆轴15转动连接，第一耦合弹性连杆10的另一端与中关节连杆14通过第二连杆轴12转动连接；所述的第二传动连杆13一端与中关节连杆14通过第二连杆轴12转动连接，第二传动连杆13的另一端与远指节21通过第三连杆轴18转动连接，所述的第二耦合弹性连杆16一端与近指节通过第二耦合弹性连杆轴15转动连接，第二耦合弹性连杆16的另一端与远指节20通过第三连杆轴18转动连接；所述的近关节扭簧24的两端分别连接近指节19和近关节连杆8，所述的中关节扭簧25的两端分别连接中指节20和中关节连杆14；所述的近关节轴4、中关节轴11、、远关节轴17、第一连杆轴5、第二连杆轴12、第一耦合弹性连杆轴9，第二耦合弹性连杆轴15与第三连杆轴18的轴线相互平行，且满足如下的位置关系：设近关节轴4轴线与中关节轴11轴线所在平面为A，中关节轴11轴线与远关节轴17轴线所在平面为B，则第一连杆轴5和第二连杆轴12在平面A的同侧，第一耦合弹性连杆轴15位于平面A的另一侧；第二连杆轴12和第三连杆轴18位于平面B同侧，第二耦合弹性连杆轴15位于平面B的另一侧；所述的第一耦合弹性连杆10、第二耦合弹性连杆16，由普通连杆和弹性元件组成，具有弹性拉伸与收缩功能的连杆，实现前级指节接触物体28后，后级其余指节对被抓物体28的进一步自适应包络抓取；所述的近关节扭簧24、中关节扭簧25的刚度较小，用以维持手指动作前各指节的初始形态；所述的第一耦合弹性连杆10、第二耦合弹性连杆16压簧的刚度比近关节扭簧24、中关节扭簧25的刚度稍大。