[實用新型]一種三關節手指機構

有效

• 申請號: 201820316387.5
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN208100400U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 吳常鋮;楊德華;費飛;陸熊;祝佳航
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本實用新型公開了一種三關節手指機構，包括手指遠節、手指中節、手指近節和手指基座，上述各手指關節部件通過連接件形成活動連接，所述手指遠節、手指中節和手指近節上均設有壓力傳感器；本實用新型能夠適應不同被抓取對象的外形，提高手指與物體間的接觸面積，增加抓取的穩定性；手指的軟硬程度可控制，使用時可以根據被抓物體的特性改變手指與物體接觸面的軟硬程度，在保護被抓取物體的不受損壞的同時提高抓取的穩定性；手指各關節的彎曲角度可測量、測量元件與手指一體化設計，保證了假手靈巧操作控制的需求；作用力方向明確，測量準確；手指各關節上設有的扭力彈簧提供關節扭力，使驅動原件(如電機)不工作時手指能夠自如地恢復到初始狀態。

技術領域

本實用新型涉及機械傳感仿生手，尤其涉及一種三關節手指機構。

背景技術

假手是輔助手部殘疾人患者完成抓取物品的重要工具，傳統手爪形式的假手其手指只有一個自由度，不能使用不規則物體的外形，抓取物體時手指與物體間的接觸面較小，不利于物體的穩定抓取，同時由于手指與物體的接觸面積較小，手爪的夾持力主要集中在較小的面積上，容易造成物體的損壞/變形，尤其不利于抓取柔軟、易碎的物體。傳統的多關節靈巧假手手指多采用連桿隨動結構，通過一個電機驅動手指的三個關節同步運動，手指三個關節的運動相互關聯且存在固定的關系，這種手指結構在抓取特定外形(如柱狀)的物體時能夠使得手指與物體間有較大的接觸面積，然而對于不規則的物體，這種手指仍然存在缺陷，因為生活中需要抓取物體大多都是不規則的。其次，傳統的假手手指缺乏關節運動信息的測量，不利于假手的靈巧操作控制，因為關節運動信息多采用編碼盤或電位器來測量，對于假手而言，一方面由于需要在手指的關節處安裝編碼盤或電位器，增大了假手手指的體積，另一方面由于編碼盤通常安裝在轉動軸的端部，相鄰的兩根手指之間需要存在足夠大的空隙才能保證手指的靈活運動，否則運動過程中相鄰的兩根手指會因為編碼盤的存在而產生碰撞、阻礙。此外，現階段的假手手指是直接將測力傳感器安裝在手指的表面來進行物體與手指間接觸力的測量，由于被抓取的物體大多是不規則的或存在棱角，物體與手指間的接觸多也為點接觸或線接觸，這使得物體與傳感器間的作用力方向不確定，造成測量不準確。因此，研制一種能夠適應不規則物體、各指關節運動信息可測量、各指節與物體間接觸力可測量的仿生靈巧假手手指具有重要的應用價值和實際的緊迫性。

實用新型內容

實用新型目的：為了解決現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種能夠適應不同物體、各指關節運動信息可測量、各指節與物體間接觸力可測量的三關節手指機構，為假手的靈巧操作控制提供必要的關節運動信息和力信息，以提高假手的抓取穩定性。

技術方案：一種三關節手指機構，包括手指遠節、手指中節、手指近節和手指基座，上述各手指關節部件通過連接件形成活動連接，所述手指遠節、手指中節和手指近節上均設有壓力傳感器。

進一步的，所述手指遠節包括依次連接的第一遠節指骨、第二遠節指骨和第一氣囊；所述手指中節包括依次連接的第一中節指骨、第二中節指骨和第二氣囊；所述手指近節包括依次連接的第一近節指骨、第二近節指骨和第三氣囊。

更進一步的，所述第一遠節指骨上設有第一壓力傳感器，所述第二遠節指骨的表面設有第一薄膜壓力傳感器，第一氣囊設于該第一薄膜壓力傳感器上；所述第一中節指骨上設有第二壓力傳感器，所述第二中節指骨的表面設有第二薄膜壓力傳感器，第二氣囊設于該第二薄膜壓力傳感器上；所述第一近節指骨上設有第三壓力傳感器，所述第二近節指骨的表面設有第三薄膜壓力傳感器，第三氣囊設于該第三薄膜壓力傳感器上。所述第一遠節指骨、第一中節指骨、第一近節指骨上分別設有凹槽，用于測量關節角度的第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器分別內置于各第一指骨的凹槽內，壓力傳感器的表面和指骨的表面齊平。