一种单自由度康复机械手驱动装置，它涉及一种机械手驱动装置。本发明专利技术解决现有康复手指驱动装置采用了绳索驱动，绳索驱动存在绳索摩擦、变形等带来的绳索张紧问题。驱动电机的输出轴穿过第一节连杆的一端与第一关节轴固接，同步带安装在第一同步带轮和第二同步带轮上；齿轮通过第一凸形套筒固装在所述第一节连杆另一端上，第二节连杆的上部与所述第一节连杆的另一端通过第二关节轴转动连接，第三关节轴安装在第二节连杆的下部，半齿轮固套在第三关节轴上，齿轮与半齿轮相互啮合，第二凸形套筒和第三节连杆的上端均套装在第三关节轴上，锁紧卡槽位于通过轴销与第三节连杆转动连接，驱动杆的一端穿过固定块穿装在所述通孔内。本发明专利技术用于驱动机械手。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机械手驱动装置，具体涉及一种外骨骼手指关节的驱动装置，属于医疗机器人领域。
技术介绍
作为机器人技术在医学领域中的又一种应用，康复机器人是康复理论和机器人技术紧密结合的产物，目前它已经成为机器人领域中的一个研究热点。康复机械手是康复机器人的一个重要分支，其主要任务是对手外伤患者进行辅助康复训练，它可以出色的完成传统理疗师繁复的工作，帮助患者更快的恢复其创伤手指的正常运动功能。手指驱动装置是康复机械手结构设计的重要组成部分。为了避免在康复过程中对创伤手指造成额外的伤害，必须保证在康复过程中手指的被动运动要尽量地贴合人手指的自然运动，也即手指的驱动机构的运动轨迹要尽可能地与人手指的自然运动轨迹相吻合。研究表明，人的手指在自然运动时，手指三个关节的运动具有确定的关系。因而，只要为三个关节之间的运动选择合适的传动比，就可以用单自由度的机构来模拟人手指的自然运动情况。目前，已有一些康复手指的驱动装置被研制出来，这些装置大都采用了绳索驱动，然而绳索驱动必然伴随着由绳索摩擦、变形等带来的绳索张紧问题。综上，现有的康复手指驱动装置采用了绳索驱动，绳索驱动存在绳索摩擦、变形等带来的绳索张紧问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的康复手指驱动装置采用了绳索驱动，绳索驱动存在绳索摩擦、变形等带来的绳索张紧问题，进而提供一种单自由度康复机械手驱动装置。本专利技术的单自由度康复机械手驱动装置充分模拟了人的手指自然运动的情况，避免了在康复过程中对创伤手指造成额外的伤害，解决了绳索驱动产生的张紧问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：本专利技术的单自由度康复机械手驱动装置包括驱动装置1，第一节连杆2、第二节连杆3、第三节连杆5、锁紧卡槽4和驱动杆7；驱动装置1包括驱动电机9和电机座10，电机座10固装在接触基础8上，驱动电机9安装在电机座10上，第一节连杆2上设置有同步齿形带机构，同步齿形带机构包括第一关节轴11、第二关节轴15、第一同步带轮12、第二同步带轮16和同步带14，所述第一节连杆2一端与电机座10固接，驱动电机9的输出轴穿过第一节连杆2的一端与第一关节轴11固接，第一同步带轮12固套在第一关节轴11上，第二关节轴15安装在第一节连杆2的另一端，第二同步带轮16固套在第二关节轴15上，同步带14安装在第一同步带轮12和第二同步带轮16上；第二节连杆3上设置有行星齿轮耦合机构，行星齿轮耦合机构包括第一凸形套筒17、齿轮18、半齿轮19、第三关节轴20和第二凸形套筒22，齿轮18通过第一凸形套筒17固装在所述第一节连杆2另一端上，第二节连杆3的上部与所述第一节连杆2的另一端通过第二关节轴15转动连接，第三关节轴20安装在第二节连杆3的下部，半齿轮19固套在第三关节轴20上，齿轮18与半齿轮19相互啮合，第二凸形套筒22和第三节连杆5的上端均套装在第三关节轴20上，第三节连杆5沿其长度方向加工有凹槽，锁紧卡槽4位于通过轴销21与第三节连杆5转动连接，锁紧卡槽4锁紧时位于第三节连杆5的凹槽内，第三节连杆5的下部沿其长度方向依次加工有多个通孔，固定块24固定在第三节连杆5的下部，驱动杆7的一端穿过固定块24穿装在所述通孔内，驱动杆7的另一端依次穿设在指套装置6上。进一步地，接触基础8的底端面设置有柔软、富有延展性的海绵材料。进一步地，驱动杆7为S形驱动杆。进一步地，指套装置6包括指滑28、指背29和指腹30，指腹30通过螺钉与指背29固接且二者形成指环，指滑28通过螺钉固定在指背29的上端面上。进一步地，指滑28的下部为悬臂结构，悬臂的下端面粘贴有应变片。进一步地，固定块24为L形固定块。进一步地，同步齿形带机构还包括张紧装置13，张紧装置13包括扇形板25、圆柱套筒26和锁紧螺钉27，扇形板25近心端加工有圆形通孔，扇形板25远心端加工有沿扇面加工有条形孔，扇形板25的近心端通过螺钉固定在第一节连杆2的侧壁上，扇形板25绕近心端确定位置后通过锁紧螺钉27定位固定在第一节连杆2上，圆柱套筒26固定在扇形板25的一侧面上。进一步地，驱动装置1、第一节连杆2和第二节连杆3上均设置有壳体。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术的单自由度康复机械手驱动装置为刚性传动，有效克服了绳索驱动产生的张紧问题，并提高了传输效率；充分模拟了人的手指自然运动的状态，避免了在康复过程中对创伤手指造成额外的伤害；只需要使用一个电机，使整体装置重量大大减轻；第三节连杆上开设了一系列的插孔，可以调整驱动杆的位置来适应不同手指的长度；空间S形驱动杆带动手指作屈曲/伸展运动的同时还能够进行内收/外展运动；指滑由应变原理可以对驱动杆作用在指尖的作用力进行测量，同时可以为康复手的进行力控制提供依据；接触基础底面采用柔软、富有延展性的海绵材料以适应不同患者的手的大小，增加了康复过程的舒适性。附图说明图1是本专利技术的单自由度康复机械手驱动装置的整体结构示意图；图2是本专利技术的单自由度康复机械手驱动装置的内部结构示意图；图3是本专利技术具体实施方式七中张紧装置13的结构图；图4是本专利技术具体实施方式四中指套装置6的结构图；图5是本专利技术具体实施方式四中指滑28应变片的受力分析图；图6是本专利技术具体实施方式一中齿轮18的主视图；图7是图6的剖视图。具体实施方式具体实施方式一：如图1～7所示，本实施方式的单自由度康复机械手驱动装置包括驱动装置1，第一节连杆2、第二节连杆3、第三节连杆5、锁紧卡槽4和驱动杆7；驱动装置1包括驱动电机9和电机座10，电机座10固装在接触基础8上，驱动电机9安装在电机座10上，第一节连杆2上设置有同步齿形带机构，同步齿形带机构包括第一关节轴11、第二关节轴15、第一同步带轮12、第二同步带轮16和同步带14，所述第一节连杆2一端与电机座10固接，驱动电机9的输出轴穿过第一节连杆2的一端与第一关节轴11固接，第一同步带轮12固套在第一关节轴11上，第二关节轴15安装在第一节连杆2的另一端，第二同步带轮16固套在第二关节轴15上，同步带14安装在第一同步带轮12和第二同步带轮16上；第二节连杆3上设置有行星齿轮耦合机构，行星齿轮耦合机构包括第一凸形套筒17、齿轮18、半齿轮19、第三关节轴20和第二凸形套筒22，齿轮18通过第一凸形套筒17固装在所述第一节连杆2另一端上，第二节连杆3的上部与所述第一节连杆2的另一端通过第二关节轴15转动连接，第三关节轴20安装在第二节连杆3的下部，半齿轮19固套在第三关节轴20上，齿轮18与半齿轮19相互啮合，第二凸形套筒22和第三节连杆5的上端均套装在第三关节轴20上，第三节连杆5沿其长度方向加工有凹槽，锁紧卡槽4位于通过轴销21与第三节连杆5转动连接，锁紧卡槽4锁紧时位于第三节连杆5的凹槽内，第三节连杆5的下部沿其长度方向依次加工有多个通孔，固定块24固定在第三节连杆5的下部，驱动杆7的一端穿过固定块24穿装在所述通孔内，驱动杆7的另一端依次穿设在指套装置6上。具体实施方式二：如图2所示，本实施方式接触基础8的底端面设置有柔软、富有延展性的海绵材料。如此设计，可以适应不同患者手的大小。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：如图1和图2所示，本实施方式驱动杆7为S形驱动杆。如此设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单自由度康复机械手驱动装置，所述机械手驱动装置包括驱动装置(1)，第一节连杆(2)、第二节连杆(3)、第三节连杆(5)、锁紧卡槽(4)和驱动杆(7)；其特征在于：驱动装置(1)包括驱动电机(9)和电机座(10)，电机座(10)固装在接触基础(8)上，驱动电机(9)安装在电机座(10)上，第一节连杆(2)上设置有同步齿形带机构，同步齿形带机构包括第一关节轴(11)、第二关节轴(15)、第一同步带轮(12)、第二同步带轮(16)和同步带(14)，所述第一节连杆(2)一端与电机座(10)固接，驱动电机(9)的输出轴穿过第一节连杆(2)的一端与第一关节轴(11)固接，第一同步带轮(12)固套在第一关节轴(11)上，第二关节轴(15)安装在第一节连杆(2)的另一端，第二同步带轮(16)固套在第二关节轴(15)上，同步带(14)安装在第一同步带轮(12)和第二同步带轮(16)上；第二节连杆(3)上设置有行星齿轮耦合机构，行星齿轮耦合机构包括第一凸形套筒(17)、齿轮(18)、半齿轮(19)、第三关节轴(20)和第二凸形套筒(22)，齿轮(18)通过第一凸形套筒(17)固装在所述第一节连杆(2)另一端上，第二节连杆(3)的上部与所述第一节连杆(2)的另一端通过第二关节轴(15)转动连接，第三关节轴(20)安装在第二节连杆(3)的下部，半齿轮(19)固套在第三关节轴(20)上，齿轮(18)与半齿轮(19)相互啮合，第二凸形套筒(22)和第三节连杆(5)的上端均套装在第三关节轴(20)上，第三节连杆(5)沿其长度方向加工有凹槽，锁紧卡槽(4)位于通过轴销(21)与第三节连杆(5)转动连接，锁紧卡槽(4)锁紧时位于第三节连杆(5)的凹槽内，第三节连杆(5)的下部沿其长度方向依次加工有多个通孔，固定块(24)固定在第三节连杆(5)的下部，驱动杆(7)的一端穿过固定块(24)穿装在所述通孔内，驱动杆(7)的另一端依次穿设在指套装置(6)上。...
【技术特征摘要】
1.一种单自由度康复机械手驱动装置，所述机械手驱动装置包括驱动装置(1)，第一节连杆(2)、第二节连杆(3)、第三节连杆(5)、锁紧卡槽(4)和驱动杆(7)；其特征在于：驱动装置(1)包括驱动电机(9)和电机座(10)，电机座(10)固装在接触基础(8)上，驱动电机(9)安装在电机座(10)上，第一节连杆(2)上设置有同步齿形带机构，同步齿形带机构包括第一关节轴(11)、第二关节轴(15)、第一同步带轮(12)、第二同步带轮(16)和同步带(14)，所述第一节连杆(2)一端与电机座(10)固接，驱动电机(9)的输出轴穿过第一节连杆(2)的一端与第一关节轴(11)固接，第一同步带轮(12)固套在第一关节轴(11)上，第二关节轴(15)安装在第一节连杆(2)的另一端，第二同步带轮(16)固套在第二关节轴(15)上，同步带(14)安装在第一同步带轮(12)和第二同步带轮(16)上；第二节连杆(3)上设置有行星齿轮耦合机构，行星齿轮耦合机构包括第一凸形套筒(17)、齿轮(18)、半齿轮(19)、第三关节轴(20)和第二凸形套筒(22)，齿轮(18)通过第一凸形套筒(17)固装在所述第一节连杆(2)另一端上，第二节连杆(3)的上部与所述第一节连杆(2)的另一端通过第二关节轴(15)转动连接，第三关节轴(20)安装在第二节连杆(3)的下部，半齿轮(19)固套在第三关节轴(20)上，齿轮(18)与半齿轮(19)相互啮合，第二凸形套筒(22)和第三节连杆(5)的上端均套装在第三关节轴(20)上，第三节连杆(5)沿其长度方向加工有凹槽，锁紧卡槽(4)位于通过轴销(21)与第三节连杆(5)转动连接，锁紧卡槽(4)锁紧时位于第三节连杆(5)的凹槽内，第...
【专利技术属性】
技术研发人员：付宜利，张福海，牟洋，杨磊，王鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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