一种多功能助残机械手.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103932828 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103932828 A (21)申请号 201410137155.X (22)申请日 2014.04.04 A61F 4/00(2006.01) A61G 5/10(2006.01) (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路 3 号巷 11 号 (72)发明人 朱立达 曾灿灿 罗桂斌 (74)专利代理机构 沈阳东大知识产权代理有限 公司 21109 代理人 梁焱 (54) 发明名称 一种多功能助残机械手 (57) 摘要 一种多功能助残机械手， 属于机械手技术领 域。本。

2、发明的手爪包括基板、 舵机及夹持指， 基板 上设置有滑道， 夹持指下部连接有滑块， 夹持指通 过滑块及滑道与基板滑动配合， 舵机安装在基板 上， 舵机与滑块之间通过曲柄连杆机构相连接 ； 曲柄连杆机构包括曲柄和连杆， 曲柄的杆体中心 与舵机的动力输出轴相连接， 曲柄一端与连杆一 端相铰接， 连杆另一端铰接在滑块上 ； 在滑块上 也设置有滑道， 夹持指下部设置有滑槽， 夹持指通 过滑槽及滑道与滑块相连接 ； 在滑块与夹持指之 间设置有弹簧 ； 在夹持指夹持面上设置有弹性橡 胶垫 ； 手爪配装有工具连接柄， 工具连接柄与手 爪相配合， 工具连接柄端部连接有工具 ； 在夹持 指的夹持面上设置有凹槽，。

3、 凹槽与工具连接柄相 对应。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103932828 A CN 103932828 A 1/1 页 2 1. 一种多功能助残机械手， 包括支撑盘、 大臂、 小臂、 手腕及手爪， 所述大臂一端与支撑 盘相连， 大臂另一端与小臂一端相连， 小臂另一端与手腕相连， 手腕与手爪相连 ； 其特征在 于 ： 所述手爪包括基板、 舵机、 第一夹持指及第二夹持指， 在所述基板的一侧设置有第一滑 道， 在所述第一夹持指下。

4、部连接有第一滑块， 在第二夹持指下部连接有第二滑块， 第一夹持 指通过第一滑块及第一滑道与基板滑动配合， 第二夹持指通过第二滑块及第一滑道与基板 滑动配合 ； 所述舵机安装在基板上， 舵机与第一滑块及第二滑块之间通过曲柄连杆机构相 连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种多功能助残机械手， 其特征在于 ： 在所述第一滑块上设 置有第二滑道， 在第一夹持指下部设置有第一滑槽， 第一夹持指通过第一滑槽及第二滑道 与第一滑块相连接 ； 在所述第二滑块上设置有第三滑道， 在第二夹持指下部设置有第二滑 槽， 第二夹持指通过第三滑道及第二滑槽与第二滑块相连接 ； 在所述第一滑块与第一夹持 指之间、 第二。

5、滑块与第二夹持指之间均设置有弹簧。 3. 根据权利要求 1 所述的一种多功能助残机械手， 其特征在于 ： 在所述第一夹持指及 第二夹持指的夹持面上均设置有弹性橡胶垫。 4. 根据权利要求 1 所述的一种多功能助残机械手， 其特征在于 ： 所述曲柄连杆机构包 括曲柄、 第一连杆及第二连杆， 所述曲柄的杆体中心与舵机的动力输出轴相连接， 曲柄一端 与第一连杆一端相铰接， 第一连杆另一端铰接在第一滑块上 ； 所述曲柄另一端与第二连杆 一端相铰接， 第二连杆另一端铰接在第二滑块上。 5. 根据权利要求 1 所述的一种多功能助残机械手， 其特征在于 ： 所述手爪配装有工具 连接柄， 工具连接柄与手爪相配。

6、合， 工具连接柄端部连接有工具。 6. 根据权利要求 5 所述的一种多功能助残机械手， 其特征在于 ： 在所述第一夹持指及 第二夹持指的夹持面上均设置有凹槽， 凹槽与工具连接柄相对应。 权 利 要 求 书 CN 103932828 A 2 1/3 页 3 一种多功能助残机械手 技术领域 0001 本发明属于机械手技术领域， 特别是涉及一种多功能助残机械手。 背景技术 0002 目前， 面对诸多行动不便的老年人及上肢残障人士， 能够帮助他们实现抓取物体 和日常进餐的机械手， 是重拾他们 “自食其力” 信心的重要工具， 但是现阶段作为辅助工具 的助残机械手发展的还很不完善， 现有的助残机械手不但价。

7、格昂贵， 而且功能单一， 虽能完 成一定的夹取动作， 但是夹取物体的适用范围小， 作为机械手重要组成部分的手爪部分， 对 夹取的物体限制非常大， 能够夹取矩形类物体的手爪， 想要很好的夹取圆柱形类物体就非 常困难， 反之亦然。 而且现有的手爪大都没有设置过载保护功能， 手爪的夹持力全部由传感 器控制， 导致手爪部分的成本极高， 且夹持可靠性又很低。 发明内容 0003 针对现有技术存在的问题， 本发明提供一种多功能助残机械手， 其手爪部分对于 所夹取物体的形状适用范围大， 几乎不受所夹取物体形状的限制， 能够同时满足对矩形物 体和圆柱形物体的夹取工作 ； 本发明的手爪部分采用的是滑道式平行夹取。

8、结构， 并能够实 现机械式过载保护， 不但降低了手爪部分的制造成本， 还极大的提高了夹持可靠性。 0004 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种多功能助残机械手， 包括支撑 盘、 大臂、 小臂、 手腕及手爪， 所述大臂一端与支撑盘相连， 大臂另一端与小臂一端相连， 小 臂另一端与手腕相连， 手腕与手爪相连 ； 所述手爪包括基板、 舵机、 第一夹持指及第二夹持 指， 在所述基板的一侧设置有第一滑道， 在所述第一夹持指下部连接有第一滑块， 在第二夹 持指下部连接有第二滑块， 第一夹持指通过第一滑块及第一滑道与基板滑动配合， 第二夹 持指通过第二滑块及第一滑道与基板滑动配合 ； 所述。

9、舵机安装在基板上， 舵机与第一滑块 及第二滑块之间通过曲柄连杆机构相连接。 0005 在所述第一滑块上设置有第二滑道， 在第一夹持指下部设置有第一滑槽， 第一夹 持指通过第一滑槽及第二滑道与第一滑块相连接 ； 在所述第二滑块上设置有第三滑道， 在 第二夹持指下部设置有第二滑槽， 第二夹持指通过第三滑道及第二滑槽与第二滑块相连 接 ； 在所述第一滑块与第一夹持指之间、 第二滑块与第二夹持指之间均设置有弹簧。 0006 在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有弹性橡胶垫。 0007 所述曲柄连杆机构包括曲柄、 第一连杆及第二连杆， 所述曲柄的杆体中心与舵机 的动力输出轴相连接， 曲柄一端与第。

10、一连杆一端相铰接， 第一连杆另一端铰接在第一滑块 上 ； 所述曲柄另一端与第二连杆一端相铰接， 第二连杆另一端铰接在第二滑块上。 0008 所述手爪配装有工具连接柄， 工具连接柄与手爪相配合， 工具连接柄端部连接有 工具。 0009 在所述第一夹持指及第二夹持指的夹持面上均设置有凹槽， 凹槽与工具连接柄相 对应。 说 明 书 CN 103932828 A 3 2/3 页 4 0010 本发明的有益效果 ： 0011 本发明与现有技术相比， 所夹取物体的形状适用范围大， 几乎不受所夹取物体形 状的限制， 能够同时满足对矩形物体和圆柱形物体的夹取工作 ； 本发明的手爪部分采用的 是滑道式平行夹取结。

11、构， 并能够实现机械式过载保护， 不但降低了手爪部分的制造成本， 还 极大的提高了夹持可靠性。 附图说明 0012 图 1 为本发明的一种多功能助残机械手结构示意图 ； 0013 图 2 为图 1 中手爪结构示意图 ； 0014 图 3 为图 2 的侧视图 ； 0015 图 4 为本发明与轮椅结合安装效果图 ； 0016 图中， 1支撑盘， 2大臂， 3小臂， 4手腕， 5手爪， 6基板， 7舵机， 8第 一夹持指， 9第二夹持指， 10曲柄， 11第一连杆， 12第二连杆， 13第一滑块， 14第 二滑块， 15弹簧， 16弹性橡胶垫。 具体实施方式 0017 下面结合附图和具体实施例对本发。

12、明做进一步的详细说明。 0018 如图 1、 2、 3 所示， 一种多功能助残机械手， 包括支撑盘 1、 大臂 2、 小臂 3、 手腕 4 及 手爪 5， 所述大臂 2 一端与支撑盘 1 相连， 大臂 2 另一端与小臂 3 一端相连， 小臂 3 另一端 与手腕 4 相连， 手腕 4 与手爪 5 相连 ； 所述手爪 5 包括基板 6、 舵机 7、 第一夹持指 8 及第二 夹持指 9， 在所述基板 6 的一侧设置有第一滑道， 在所述第一夹持指 8 下部连接有第一滑块 13， 在第二夹持指 9 下部连接有第二滑块 14， 第一夹持指 8 通过第一滑块 13 及第一滑道与 基板 6 滑动配合， 第二夹。

13、持指 9 通过第二滑块 14 及第一滑道与基板 6 滑动配合 ； 所述舵机 7 安装在基板 6 上， 舵机 7 与第一滑块 13 及第二滑块 14 之间通过曲柄连杆机构相连接。 0019 在所述第一滑块 13 上设置有第二滑道， 在第一夹持指 8 下部设置有第一滑槽， 第 一夹持指 8 通过第一滑槽及第二滑道与第一滑块 13 相连接 ； 在所述第二滑块 14 上设置有 第三滑道， 在第二夹持指9下部设置有第二滑槽， 第二夹持指9通过第三滑道及第二滑槽与 第二滑块 14 相连接 ； 在所述第一滑块 13 与第一夹持指 8 之间、 第二滑块 14 与第二夹持指 9 之间均设置有弹簧 15。当第一、。

14、 第二夹持指之间的夹持力大于弹簧 15 弹性变形力时， 弹 簧 15 会被压缩， 而通过弹簧压缩实现过载保护， 防止了夹持力的过大损坏被夹持物。 0020 在所述第一夹持指 8 及第二夹持指 9 的夹持面上均设置有弹性橡胶垫 16， 当夹持 物为圆柱形物体时， 弹性橡胶垫 16 会通过弹性变形使其表面更好的贴合在夹持物的圆柱 面上， 使夹持物的夹持稳定性更高。 0021 所述曲柄连杆机构包括曲柄 10、 第一连杆 11 及第二连杆 12， 所述曲柄 10 的杆体 中心与舵机 7 的动力输出轴相连接， 曲柄 10 一端与第一连杆 11 一端相铰接， 第一连杆 11 另一端铰接在第一滑块 13 上。

15、 ； 所述曲柄 10 另一端与第二连杆 12 一端相铰接， 第二连杆 12 另一端铰接在第二滑块 14 上。 0022 所述手爪5配装有工具连接柄， 工具连接柄与手爪5相配合， 工具连接柄端部连接 有工具， 工具包括汤匙、 餐叉、 翻书用橡胶杆等。 说 明 书 CN 103932828 A 4 3/3 页 5 0023 在所述第一夹持指 8 及第二夹持指 9 的夹持面上均设置有凹槽， 凹槽与工具连接 柄相对应， 当手爪 5 夹持工具连接柄时， 令工具连接柄位于凹槽内， 能够保证舵机 7 只需输 出较小的扭转力， 就可实现对工具连接柄的夹紧， 进而通过更换不同的工具实现相应的功 能。 0024 。

16、下面结合附图说明本发明的一次使用过程 ： 0025 如图 4 所示， 本实施例中将本发明的一种多功能助残机械手安装到轮椅上， 与轮 椅相结合， 以帮助使用者实现用餐及看书的目的。 为了尽可能的降低机械手的整机重量， 机 械手的骨架部分采用塑料材质， 并通过 3D 打印技术制造。 0026 舵机 7 反向转动， 直到手爪 5 处于最大张开位置， 选定一个抓取目标， 本实施例中 以水杯为例， 移动机械手靠近水杯， 令水杯位于处于第一夹持指 8 与第二夹持指 9 之间， 此 时舵机 7 正向转动， 进而使第一夹持指 8 与第二夹持指 9 相互靠近， 直到水杯被夹住， 舵机 7 继续正向转动， 夹持力。

17、不断增大， 此时弹性橡胶垫 16 会缓慢变形， 直到充分与水杯的圆 柱外表面相贴合， 此时水杯被完全夹紧， 这时机械手向上移动， 水杯在手爪 5 夹持作用下抬 起， 并缓慢靠近使用者嘴边， 实现饮水的目的。 0027 即使夹持力没有控制好， 导致夹持力过大， 水杯也不会因为过载而碎裂， 因为当夹 持力超过弹簧15弹性变形力时， 弹簧15会迅速被压缩， 此时第一夹持指8、 第二夹持指9会 分别沿着第一滑块13上的第二滑道、 第二滑块14上的第三滑道反向滑动， 使夹持力无法继 续增大， 从而保证了夹持力的相对稳定， 实现了过载保护的目的。 说 明 书 CN 103932828 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103932828 A 6 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103932828 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103932828 A 8 。