[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于行星齒輪系的欠驅(qū)動(dòng)假肢手系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310643657.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103690279A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐凱;劉歡;杜宇恒;趙江然;劉國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61F2/54
• 分類(lèi)號(hào): A61F2/54
• 代理公司: 上海一平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 蔡繼清;翁霞

1.一種基于行星齒輪系的欠驅(qū)動(dòng)假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述假肢手系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械手，其中

所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)及行星齒輪箱，所述行星齒輪箱包括輸入軸與輸出軸，所述步進(jìn)電機(jī)與所述行星齒輪箱的輸入軸相連；

所述機(jī)械手包括手掌和五個(gè)手指，所述手指上設(shè)有可活動(dòng)的關(guān)節(jié)；以及

所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括軟軸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述軟軸一端與所述輸出軸相連，所述軟軸的另一端經(jīng)由所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述機(jī)械手的各個(gè)關(guān)節(jié)相連；其中，

所述行星齒輪箱能夠?qū)⑺霾竭M(jìn)電機(jī)的輸入通過(guò)協(xié)同作用的方式轉(zhuǎn)化為所述輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)所述傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給所述機(jī)械手從而協(xié)同控制所述機(jī)械手上各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪箱還包括行星齒輪系、普通齒輪系、惰輪軸和隔板，每組齒輪系均包括輸入齒輪和輸出齒輪，部分齒輪系還包括惰輪，每組齒輪系位于相鄰的兩塊隔板之間，所述輸入軸、輸出軸和惰輪軸均貫穿隔板且通過(guò)緊定裝置分別與各組齒輪系的輸入齒輪、輸出齒輪和惰輪固定連接。

3.如權(quán)利要求2所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪系包括太陽(yáng)輪、周輪、行星輪、惰輪和驅(qū)動(dòng)齒輪，所述太陽(yáng)輪、周輪、行星輪中的兩種齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)由兩根輸入軸控制，另一種齒輪與這兩種齒輪配合而發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給輸出軸；所述普通齒輪系將每根輸入軸的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。

4.如權(quán)利要求3所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪箱包括七組行星齒輪系、一組普通齒輪系、兩根輸入軸、十三根輸出軸、六根惰輪軸和九塊隔板，所述七組行星齒輪系將所述兩根輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入共合成并轉(zhuǎn)化為十一種轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，一組普通齒輪系將兩個(gè)輸入軸的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn)化為兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，從而使得所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共有十三種輸出；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括十三根軟軸，每根軟軸的一端通過(guò)聯(lián)軸器與所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一根輸出軸固定連接。

5.如權(quán)利要求4所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括蝸輪蝸桿和連桿，所述機(jī)械手的五個(gè)手指包含大拇指，所述大拇指包括第一指節(jié)、第二指節(jié)和第三指節(jié)，相鄰指節(jié)之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)而具有指間關(guān)節(jié)和掌指關(guān)節(jié)，大拇指的根部還具有末端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和外展關(guān)節(jié)，其中，

所述末端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與一根軟軸相連；

所述外展關(guān)節(jié)處連接有蝸輪，與所述蝸輪配合的蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器與一根軟軸相連；

所述掌指關(guān)節(jié)通過(guò)蝸輪蝸桿與一根軟軸相連；以及

所述指間關(guān)節(jié)通過(guò)連桿以及蝸輪蝸桿與一根軟軸相連。

6.如權(quán)利要求5所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述大拇指的末端旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處連接有小型減速齒輪器，所述小型減速齒輪器通過(guò)聯(lián)軸器與一根軟軸固定連接。

7.如權(quán)利要求5所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述掌指關(guān)節(jié)處還設(shè)有一組與相應(yīng)的蝸輪嚙合的數(shù)個(gè)相互嚙合的齒輪，其中一個(gè)齒輪與大拇指第二指節(jié)固定相連，所述蝸輪可旋轉(zhuǎn)地連接于大拇指第三指節(jié)，相應(yīng)的蝸桿與該蝸輪嚙合并通過(guò)聯(lián)軸器與一根軟軸固定連接；

所述連桿的一端與大拇指第一指節(jié)固定連接，在大拇指的第三指節(jié)上可旋轉(zhuǎn)地連接有數(shù)個(gè)相互嚙合的齒輪和蝸輪，其中一個(gè)齒輪與大拇指第二指節(jié)及所述連桿的另一端固定相連，與所述蝸輪嚙合的蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器與另一根軟軸固定連接，所述連桿直接控制所述指間關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

8.如權(quán)利要求4所述的假肢手系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括蝸輪蝸桿和連桿，所述機(jī)械手的除了大拇指之外的四根手指包括食指、中指、無(wú)名指和小拇指，這四根手指具有相似的尺寸且均通過(guò)手指基座與手掌連接，每根手指均包括第一指節(jié)、第二指節(jié)、第三指節(jié)以及近端指間關(guān)節(jié)、遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)和掌指關(guān)節(jié)，相鄰指節(jié)之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)手指的第三指節(jié)與手指基座可旋轉(zhuǎn)地連接，其中，

一個(gè)蝸輪與第三指節(jié)固定連接，與所述蝸輪嚙合的蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器與一根軟軸固定連接；

另一個(gè)蝸輪與手指基座可旋轉(zhuǎn)地連接，第一根連桿的兩端分別與該蝸輪和第二指節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二根連桿的兩端分別與食指第二指節(jié)和第一指節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)相連，與該蝸輪嚙合的蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器與另一根軟軸固定連接。