[發明專利]機械手拇指關節構件、關節支承件以及關節

有效

• 申請號: 201210590197.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103009400A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李實
• 申請（專利權）人: 李實
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 北京航忱知識產權代理事務所(普通合伙) 11377
• 代理人: 陳立航

技術領域

本發明涉及一種機械手拇指關節，具體而言，涉及一種機械手拇指指骨與掌骨之間的鞍形連接關節。

背景技術

隨著科技的發展，機械手的應用越來越廣泛。為了使機械手更靈活，更準確地模仿人手的動作，有必要對人手的結構和動作機理進行研究。

研究發現，人手的動作主要由骨骼、關節和骨骼肌實現。骨骼之間由關節連接，通過附著于骨骼的骨骼肌的收縮和舒張使骨骼運動，從而實現人手的各種動作。

引證文件1～2對人手進行了研究，結果發現，人手骨骼可以分為腕骨、掌骨和指骨。掌骨和指骨之間，以及指骨各節之間，通過關節連接。這些關節可以分為三類：鞍形連接（saddle?joint），如圖1（a）所示；髁狀連接（condyloid?joint），如圖1（b）所示；以及鉸鏈連接（hinge?joint），如圖1（c）所示。指骨各節之間，使用的是鉸鏈連接。除拇指之外的其余四指指骨與掌骨之間，使用的是髁狀連接。拇指指骨與掌骨之間，使用的是鞍形連接。

在此基礎上，引證文件1～2提出了一種機械手，在掌骨和指骨之間以及指骨各節之間使用上述關節，并且使細線穿過各關節上的通孔固定在各骨骼上，以模仿骨骼肌。通過電機旋轉雙向拉伸細線，來模仿骨骼肌收縮和舒張。

其中，如圖2所示，拇指的鞍形連接關節構件10的周面呈越靠近中間越朝著軸線凹的曲面，即，越靠近中間，直徑越小。因此，鞍形連接關節構件10既可以繞著軸線在方向X上自由轉動，又可以在方向Y上自由轉動，兩個方向上的運動均不受限制。

然而，在方向Y上不受限制的運動既與實際的人手不符，又不容易控制。此外，因為中間處的直徑小，導致中間處的強度低，而在中間處具有用于使細線穿過的通孔，因此，容易損壞。

引證文件1：Markus?Grebenstein，Maxime?Chalon，GerdHirzinger?and?Roland?Siegwart，Antagonistically?DrivenFinger?Design?for?the?Anthropomorphic?DLR?Hand?Arm?System，2010?IEEE-RAS?International?Conference?on?HumanoidRobots，Nashville，TN，USA，December6-8，2010

引證文件2：Markus?Grebenstein?and?Patrick?van?derSmagt，Antagonism?for?a?Highly?Anthropomorphic?Hand-ArmSystem，Advanced?Robotics?22(2008)39-55

發明內容

有鑒于此，本發明的一個目的在于提供一種機械手拇指關節，既更加符合實際的人手，容易控制，又具有高強度，不容易損壞。

為了實現上述目的，本發明提供一種機械手拇指的關節構件，包括：在軸線方向上的兩個端面；連接兩個所述端面的外輪廓面；以及通孔，其貫穿所述外輪廓面，當垂直于所述軸線橫剖所述關節構件時，所述關節構件的每個橫剖面均呈圓形，并且各所述橫剖面的圓心相同。

為了實現上述目的，本發明還提供一種機械手拇指的關節支承件，呈柱狀，包括：支承面，用于與機械手拇指的關節構件相接觸；以及非支承面，所述支承面具有與所述關節構件的外輪廓面相對應的形狀。

為了實現上述目的，本發明提供還一種機械手拇指關節，包括：上述關節構件；以及上述關節支承件。

附圖說明

圖1示出指骨關節的分類，其中，（a）是鉸鏈連接，（b）是髁狀連接，（c）是鞍形連接。

圖2示出拇指的鞍形連接關節。

圖3是根據本發明一個實施方式的機械手拇指關節構件的立體圖。

圖4是圖3所示的機械手拇指關節構件的剖面圖。

圖5是與圖3所示的機械手拇指關節構件相配合的機械手拇指關節支承件的剖面圖。

具體實施方式

根據本發明一個實施方式的機械手拇指關節由關節構件（圖3、4）和關節支承件（圖5）兩部分構成。

如圖3所示，關節構件大致呈沙漏狀，由兩邊高、中間低的曲線繞著軸線旋轉而成。即，當垂直于軸線剖時，關節構件的每個剖面均呈同心的圓形。而且，關節構件關于與軸線垂直的平面對稱。

圖4是關節構件的剖面圖，示出關節構件周面的外輪廓（即，上述兩邊高、中間低的曲線）。如圖4所示，外輪廓由兩邊到中間依次包括：傾斜部20、第一凹部30、凸部40、第二凹部50。