[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)雙向自由度的手指假肢

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410425006.3
• 申請(qǐng)日: 2014-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN104146799A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇偉;李忠新;王露萱;蘇江舟;柯志芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F2/54
• 分類號(hào): A61F2/54
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)型手指假肢領(lǐng)域，具體涉及一種單指實(shí)現(xiàn)兩向自由度的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)型手指假肢(機(jī)械控制或電控)，多為單自由度形式，即僅能夠?qū)崿F(xiàn)單指的內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣雖然能夠?qū)崿F(xiàn)大多手指運(yùn)動(dòng)，但是無法實(shí)現(xiàn)需要單指?jìng)?cè)轉(zhuǎn)(如：夾取)的運(yùn)動(dòng)。因此，實(shí)現(xiàn)單指的內(nèi)、側(cè)兩向偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步提高手指假肢的實(shí)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，為了解決運(yùn)動(dòng)型手指假肢自由度不足的問題，提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙向自由度的手指假肢。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種實(shí)現(xiàn)雙向自由度的手指假肢，它包括：側(cè)轉(zhuǎn)感受器、內(nèi)轉(zhuǎn)感受器、錐齒輪組、凹槽凸輪A、凹槽凸輪B、雙向鉸接軸、近指節(jié)、指架；

其中，所述雙向鉸接軸為具有側(cè)轉(zhuǎn)軸和內(nèi)轉(zhuǎn)軸的構(gòu)件；

所述側(cè)轉(zhuǎn)感受器由側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊、膜片彈簧A、連桿A、滾珠組成；

所述內(nèi)轉(zhuǎn)感受器由內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊、膜片彈簧B、連桿B、滾珠組成；

所述錐齒輪組由大錐齒輪A、大錐齒輪B及一個(gè)換向小錐齒輪組成；

其連接關(guān)系如下：側(cè)轉(zhuǎn)感受器、內(nèi)轉(zhuǎn)感受器均固定在指架內(nèi)表面上，雙向鉸接軸的側(cè)轉(zhuǎn)軸與指架上的支撐座活動(dòng)連接，且雙向鉸接軸的側(cè)轉(zhuǎn)軸與凹槽凸輪A固定連接，側(cè)轉(zhuǎn)感受器上的連桿A與凹槽凸輪A滑動(dòng)配合連接；凹槽凸輪B與指架上的支撐座活動(dòng)連接，且凹槽凸輪B與雙向鉸接軸的內(nèi)轉(zhuǎn)軸位于同一個(gè)軸線上，近指節(jié)底部的圓柱結(jié)構(gòu)套裝在雙向鉸接軸的內(nèi)轉(zhuǎn)軸上，大錐齒輪B與近指節(jié)底部的圓柱結(jié)構(gòu)固連，大錐齒輪A與凹槽凸輪固連，換向小錐齒輪與指架外殼活動(dòng)連接，同時(shí)，換向小錐齒輪分別與兩側(cè)的大錐齒輪A和大錐齒輪B嚙合，內(nèi)轉(zhuǎn)感受器上的連桿B與凹槽凸輪B滑動(dòng)配合連接；

進(jìn)一步的，所述雙向鉸接軸的側(cè)轉(zhuǎn)軸為其軸線垂直于構(gòu)件基體平面的帶有鍵的軸，內(nèi)轉(zhuǎn)軸為其軸線平行于構(gòu)件基體平面的軸，其中，側(cè)轉(zhuǎn)軸的軸線與內(nèi)轉(zhuǎn)軸的軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)；

所述指架為殼體，殼體的外表面上有兩個(gè)支撐座，其中一個(gè)支撐座帶有圓孔，另一個(gè)支撐座帶有定軸，并且，圓孔和定軸的軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)；

所述側(cè)轉(zhuǎn)感受器中的側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊為圓形的蓋狀結(jié)構(gòu)，膜片彈簧A套裝在側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊上，且膜片彈簧A的外圓錐面與側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊的內(nèi)圓周面緊密貼合，連桿A的一端固定在膜片彈簧A的中心位置，另一端與滾珠活動(dòng)連接；所述內(nèi)轉(zhuǎn)感受器中的內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊為圓形的蓋狀結(jié)構(gòu)，膜片彈簧B套裝在內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊上，且膜片彈簧B的外圓錐面與內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊的內(nèi)圓周面緊密貼合，連桿B的一端固定在膜片彈簧B的中心位置，另一端與滾珠活動(dòng)連接；其中，膜片彈簧A和膜片彈簧B的軸線相互垂直；

所述連桿A使側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊所在平面與凹槽凸輪A所在平面互相垂直；所述連桿B使內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊所在平面與凹槽凸輪B所在平面互相垂直。

工作原理：作為運(yùn)動(dòng)源的殘余斷指擠壓側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊時(shí)，側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊內(nèi)的膜片彈簧A受到壓縮，通過連桿A帶滾珠的一端與凹槽凸輪A的滑動(dòng)連接，使凹槽凸輪A繞側(cè)轉(zhuǎn)軸發(fā)生定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)雙向鉸接軸及裝配在雙向鉸接軸上的近指節(jié)一起側(cè)轉(zhuǎn)；當(dāng)殘余斷指擠壓力消失時(shí)，側(cè)轉(zhuǎn)感受器墊內(nèi)的膜片彈簧A恢復(fù)原長，通過連桿A帶滾珠的一端與凹槽凸輪A的滑動(dòng)連接，使凹槽凸輪A繞側(cè)轉(zhuǎn)軸發(fā)生逆向的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)雙向鉸接軸及裝配在雙向鉸接軸上的近指節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)歸回原位；當(dāng)殘余斷指擠壓內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊的時(shí)候，內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊內(nèi)的膜片彈簧B受到壓縮，通過連桿B帶滾珠的一端與凹槽凸輪B的滑動(dòng)連接，使凹槽凸輪B繞內(nèi)轉(zhuǎn)軸發(fā)生定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)凹槽凸輪B側(cè)的大椎齒輪A繞定軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過換向小錐齒輪，帶動(dòng)固連在近指節(jié)上的大錐齒輪B繞雙向鉸接軸的內(nèi)轉(zhuǎn)軸方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即近指節(jié)發(fā)生內(nèi)轉(zhuǎn)；當(dāng)殘余斷指擠壓力消失時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊內(nèi)的膜片彈簧B恢復(fù)原長，通過連桿B帶滾珠的一端與凹槽凸輪B的滑動(dòng)連接，使凹槽凸輪B繞內(nèi)轉(zhuǎn)軸發(fā)生逆向的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過錐齒輪組帶動(dòng)近指節(jié)回歸原位；

其中，錐齒輪組的作用為：當(dāng)近指節(jié)發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn)時(shí)，凹槽凸輪B和換向小錐齒輪位置保持不變，近指節(jié)與凹槽凸輪B、換向小錐齒輪發(fā)生分離，從而防止近指節(jié)與凹槽凸輪B發(fā)生干涉，同時(shí)，通過大錐齒輪A、大錐齒輪B的換向保持了內(nèi)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)向與擠壓內(nèi)轉(zhuǎn)感受器墊的方向一致，因此，設(shè)側(cè)轉(zhuǎn)軸線與內(nèi)轉(zhuǎn)軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)為O點(diǎn)，大錐齒輪B和換向小錐齒輪的軸線的相交點(diǎn)為A點(diǎn)，大錐齒輪B和換向小錐齒輪的最小接觸圓與錐齒輪組軸線構(gòu)成的平面相交點(diǎn)為B點(diǎn)，當(dāng)滿足∠ABO≦90°時(shí)，大錐齒輪B隨近指節(jié)繞O點(diǎn)發(fā)生側(cè)轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)和換向小錐齒輪發(fā)生根切。

本發(fā)明的有益效果是：