[發明專利]一種航天員艙外活動手部助力外骨骼

有效

• 申請號: 202011405107.6
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112589771B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 朱愛斌;黃虎;鄒佳峻;屠堯;宋紀元
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J9/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種航天員艙外活動手部助力外骨骼，其特征在于，包括手套模塊(1)、套索模塊(2)和動力模塊(3)；手套模塊(1)分為手套掌心側和手套掌背側，手套模塊(1)通過套索模塊(2)連接到動力模塊(3)的輸出端；

所述手套模塊(1)包括遠端固定環，中端固定環和近端固定環，分別位于除小拇指外的其余四手指，在手指的三個固定環上方掌心側設置薄膜壓力傳感器，分別為遠端薄膜壓力傳感器，中端薄膜壓力傳感器和近端薄膜壓力傳感器，所述薄膜壓力傳感器用于測量人手抓握物體時，手指與物體的接觸力，位于手套的掌心偏上位置固定了一個手掌固定環(110)，通過高強度紡織線縫制在手套相應位置并且圍繞在手掌一周，手套的掌心位置固定了一個引導裝置(109)，引導裝置(109)用于改變鋼絲繩的驅動方向，在手套掌心側和手套掌背側的手腕處，分別固定了掌心側集線器(107)和掌背側集線器(115)，掌心側的四個手指，包括拇指、食指、中指和無名指通過掌心側鋼絲繩(108)驅動，掌背側的四個手指連接了掌背側鋼絲繩(114)，用于感知手指的彎曲意圖；

所述動力模塊(3)包括殼體(310)，殼體(310)通過M2螺栓與底板(305)連接，殼體(310)和底板(305)都是通過3D打印得到，底板(305)左右方向有兩個吊耳，吊耳用于穿過綁帶，底板(305)上安裝有四個動力子模塊，分別為動力子模塊一(306)、動力子模塊二(307)、動力子模塊三(308)和動力子模塊四(309)，動力子模塊一(306)與動力子模塊二(307)對稱分布并安裝在底板(305)上，動力子模塊三(308)與動力子模塊四(309)對稱分布并安裝在底板(305)上，所述動力子模塊三(308)與動力子模塊四(309)往前偏置一段距離，殼體(310)頂部安裝有按鈕開關(304)、電動推桿驅動板(303)、降壓模塊(302)、控制板(301)和薄膜壓力傳感器電壓轉換模塊(311)；

所述的動力子模塊一(306)包括電動推桿(312)，電動推桿(312)左邊安裝有左側板(335)，右邊安裝有右側板(334)，左側板(335)和右側板(334)都是通過3D打印得到，左側板(335)和右側板(334)之間通過螺柱(313)連接，角度傳感器一(314)和角度傳感器二(323)安裝在左側板(335)的圓孔槽中，并用螺栓緊固，角度傳感器一(314)的輸出軸連接被動輪(315)，被動輪(315)連接階梯軸一(318)，階梯軸一(318)穿過軸承一(319)并安裝到右側板(334)的孔槽中，角度傳感器二(323)的輸出軸連接傳感輪(324)，傳感輪(324)連接階梯軸二(328)，階梯軸二(328)穿過軸承二(329)并安裝到右側板(334)的孔槽中，軸承三(321)安裝到左側板(335)的孔槽中，并穿過階梯軸四(322)，階梯軸四(322)穿過主動輪(325)，主動輪(325)連接階梯軸三(331)，階梯軸三(331)穿過軸承四(332)并安裝到右側板(334)的相應孔槽中，電動推桿(312)的推桿部分連接單向頭(333)，并插入圓柱銷(330)緊固，被動輪(315)與主動輪(325)通過皮帶輪二(317)連接，同時單向頭(333)與皮帶輪二(317)固定并可以帶動皮帶輪二(317)轉動，被動輪(315)與傳感輪(324)通過皮帶輪一(316)連接，皮帶輪一(316)下方連接一段彈簧(320)，掌心側套索接入端(327)和掌背側套索接入端(326)通過左右的圓柱插頭插入左側板(335)和右側板(334)的孔中實現定位。

2.根據權利要求1所述的一種航天員艙外活動手部助力外骨骼，其特征在于，所述的固定環包括手指不銹鋼環(118)、手指導線槽(117)和聚四氟乙烯管(116)，所述手指不銹鋼環(118)通過0.3mm厚的不銹鋼薄板彎曲成環狀，其直徑小大根據實際穿戴者手指的直徑進行調節，所述不銹鋼薄板彎曲后的接口處打有直徑2mm的孔，通過M2螺栓和螺母連接到手指導線槽(117)上，手指導線槽(117)通過3D打印得到，手指導線槽(117)中間位置有一段直徑1.6mm的通孔，一段內直徑為0.8mm，外直徑為1.6mm的聚四氟乙烯管(116)固定在通孔中，所述小拇指不安裝固定環，不進行驅動，而是保持自由狀態。