申请/专利权人：南京航空航天大学;南京工业职业技术学院

申请日：2019-05-28

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110169849B

主分类号：A61F2/58

分类号：A61F2/58

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.09.20#实质审查的生效;2019.08.27#公开

摘要：本发明公开了一种刚度可控的仿生假手手指，包括手指外壳，所述手指外壳上部为柔性材料，所述手指外壳下部为刚性材料，所述手指外壳内安装有可沿手指外壳上下伸缩用于支撑手指外壳的伸缩机构。伸缩机构包括底座、安装在底座上的电机、与电机的转轴通过联轴器连接的丝杆、套设在丝杆上可沿丝杆上下移动的传动件。还包括与手指外壳连接用于带动手指外壳转动的转动机构。本发明的刚度可控的仿生假手手指通过简单的伸缩机构在手指外壳内的伸缩调节来支撑不同硬度的手指外壳对外出力，实现手指刚度可调节并且仿生。

主权项：1.一种刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，包括手指外壳（11），所述手指外壳上部13为柔性材料，所述手指外壳下部12为刚性材料，所述手指外壳（11）内安装有可沿手指外壳（11）上下伸缩用于支撑手指外壳（11）的伸缩机构；当伸缩机构在手指外壳的指根处，抓取物体主要依靠由硬度小的材料组成的上半段手指外壳通过弯曲产生的力；当伸缩机构在手指外壳的指尖处，抓取物体主要依靠刚度大的伸缩机构对手指外壳的支撑力来夹起物品；所述伸缩机构包括底座2、安装在底座2上的电机3、与电机3的转轴4通过联轴器5连接的丝杆6、套设在丝杆6上可沿丝杆（6）上下移动的传动件8；所述传动件8外壁带有平健（7），所述手指外壳11内壁设有与所述平健（7）相配合的凹槽10，所述传动件8通过平健（7）可沿凹槽10上下移动。

全文数据：一种刚度可控的仿生假手手指技术领域本发明涉及一种手指机构，尤其涉及一种刚度可控的仿生假手手指。背景技术仿人型假手是一种直接安装于人体上的器械，用来代偿人体失去的功能，弥补残肢者形体上的缺陷，仿人假手的外观和运动方式可以提高残疾人的自信心、改善残疾人的生活质量，有利于我国残疾人保障事业的发展，具有重大的社会意义。从目前国内外的研究情况来看，拿起不同硬度的物体时，假手的手指刚度通常无法改变，而手指刚度不足或过剩都不利于实现对物体稳定的抓取，难以保证手指既可以较大出力，还可以拿捏易碎、易形变的物品。因此，研制一种刚度可控的仿生假手手指可以提升假手的使用效果和适用范围，具有重要的应用价值和实际紧迫性。发明内容发明目的：本发明的目的在于提供一种手指刚度可调的刚度可控的仿生假手手指。技术方案：本发明的刚度可控的仿生假手手指包括手指外壳，所述手指外壳上部为柔性材料，所述手指外壳下部为刚性材料，所述手指外壳内安装有可沿手指外壳上下伸缩用于支撑手指外壳的伸缩机构。优选地，所述伸缩机构包括底座、安装在底座上的电机、与电机的转轴通过联轴器连接的丝杆、套设在丝杆上可沿丝杆上下移动的传动件。优选地，所述传动件外壁带有平健，所述手指外壳内壁设有与所述平健相配合的凹槽，所述传动件通过平键可沿凹槽上下移动。优选地，还包括与手指外壳连接用于带动手指外壳转动的转动机构。优选地，所述柔性材料为橡胶。优选地，所述刚性材料为金属材料。工作原理：将本发明安装在仿人型假手机构上，依据被抓取物体的硬度和易碎程度等性质，控制伸缩机构在手指外壳内上下伸缩。抓取物体主要依靠的是手指的上半部分，而手指根部一般起支撑作用，当伸缩机构在手指外壳的指根处，抓取物体主要依靠由硬度小的材料组成的上半段手指外壳通过弯曲产生的力，此时手指刚度较小，可以在手指出力较大的情况下抓取易碎物品；当伸缩机构在手指外壳的指尖处，抓取物体主要依靠刚度大的伸缩机构对手指外壳的支撑力来夹起物品，此时手指刚度较大，可以抓取刚性较大的重物，而指根处由金属材料组成的手指外壳在整个过程中始终可以起到支撑作用，保证抓取不同物体时手指拥有较大的支撑力，而通过控制电机转动可改变手指外壳的位置，从而稳定地抓取不同物品。有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、通过简单的伸缩机构在手指外壳内的伸缩调节来支撑不同硬度的手指外壳对外出力，实现手指刚度可调节并且仿生。2、对于一些易发生不可逆形变的物品，为了防止其被抓取时因形变而脱落，传统的假手机构在抓取时需要进一步夹紧物体，而本发明可以通过伸缩机构的位置，使原本弯曲的前半段手指变直来夹紧物体，达到自校正的效果。3、本发明可便捷地安装在仿生型假手机构上，提升假手机构的使用效果和适用范围。4、在拇指刚度可调的情况下，本发明的手指机构指根处始终可以提供较大的支撑力抓取物体。5、手指转动机构可以使手指在YZ平面灵活转动。附图说明图1是本发明的手指机构的结构示意图；图2是本发明的伸缩机构的结构示意图；图3是本发明的传动件的剖视图；图4是本发明的手指外壳的结构示意图；图5是本发明的手指外壳的剖视图；图6是本发明的手指机构安装于假手机构上的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。实施例如图1所述，其中：1、转动机构；2、直流电机底座；3、直流电机；4、直流电机的转轴；5、联轴器；6、丝杆；7、平健；8、传动件；9、内螺纹；10、凹槽；11、手指外壳；12手指外壳下部；13、手指外壳上部。本发明的刚度可控的仿生假手手指包括手指外壳11，手指外壳上部13为柔性材料，本实施例为橡胶，手指外壳下部12为刚性材料，优选为金属材料，本实施例为钢制材料，手指外壳11的示意图如图4所示。所述手指外壳11内安装有可沿手指外壳11上下伸缩用于支撑手指外壳11的伸缩机构，如图2所示，本发明的伸缩机构包括底座2、安装在底座2上的直流电机3、与电机3的转轴4通过联轴器5连接的丝杆6、套设在丝杆6上可沿丝杆6上下移动的传动件8，传动件8内部带有与丝杆6相配合的内螺纹9，如图3所示。传动件8外壁带有平健7，所述手指外壳11内壁设有与所述平健7相配合的凹槽10，所述传动件8通过平健7可沿凹槽10上下移动，如图5所示。为了实现手指的转动功能，还包括转动机构1，直流电机底座2安装在转动机构1上。将本发明的刚度可控的仿生假手手指安装在假手机构上，如图6所示。工作过程：当需要抓取重物或者易变形的物体时，控制直流电机3的转轴4转动，在丝杆6的传动作用下，传动件8在手指外壳内沿着丝杆6向上移动，同时传动件8通过平健7沿着凹槽10向上移动，到达手指外壳上部13，此时，依靠刚度大的传动件8对手指外壳上部13的支撑力来夹起物品；当需要抓取质量轻或者易碎物体时，控制直流电机3的转轴4转动，在丝杆6的传动作用下，传动件8在手指外壳内沿着丝杆6向下移动，同时传动件8通过平健7沿着凹槽10向下移动，到达手指外壳下部12，依靠由柔性材料组成的手指外壳上部12抓取物体，此时手指外壳上部是柔性的，既可以加大出力加紧易碎物体，又能够避免导致易碎物体破裂；手指外壳下部13由金属材料组成，在整个过程中始终可以起到支撑作用；转动机构1可以使手指外壳在YZ平面灵活转动。因此，控制直流电机3的转轴4转动便可改变传动件8的位置，从而可以调整手指机构的刚度，稳定地抓取不同物品。

权利要求：1.一种刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，包括手指外壳11，所述手指外壳上部13为柔性材料，所述手指外壳下部12为刚性材料，所述手指外壳11内安装有可沿手指外壳11上下伸缩用于支撑手指外壳11的伸缩机构。2.根据权利要求1所述的刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，所述伸缩机构包括底座2、安装在底座2上的电机3、与电机3的转轴4通过联轴器5连接的丝杆6、套设在丝杆6上可沿丝杆6上下移动的传动件8。3.根据权利要求2所述的刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，所述传动件8外壁带有平健7，所述手指外壳11内壁设有与所述平健7相配合的凹槽10，所述传动件8通过平健7可沿凹槽10上下移动。4.根据权利要求1所述的刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，还包括与手指外壳11连接用于带动手指外壳11转动的转动机构1。5.根据权利要求1所述的刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，所述柔性材料为橡胶。6.根据权利要求1所述的刚度可控的仿生假手手指，其特征在于，所述刚性材料为金属材料。

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