[其他]假手自动换速增力机构

说明书

一种用于外动力式假手驱动手指运动的控制传动装置，它包括由定轴齿轮传动、行星齿轮传动和两层双向超越离合器组成的可以自动变速增力的传动机构，可使手指以较快的速度接近物体，手指一但接触物体便自动换成低速，以较大的握力握紧物体。该传动装置还具有可靠的反向自锁功能。

本发明涉及一种外动力式假手控制传动装置。

假手机构中的手指，既要求有与健康人相近的运动速度，又要求有足够的握力，以满足仿生要求。现有的外动力式假手机构是由微型电机、定传动比的传动系统和手指机构组成，全部机构要安装在手掌心内，微型电机功率很小，在传动比不变的情况下，满足手指的正常运动速度时，握力很小;按满足较大握力设计时，手指速度过慢。有的假手采用变传动比传动，如美国专利US-4364593所报导的，采用一个齿轮上有两段直径不同的不完全齿齿轮齿条传动以改变传动比实现换速增力，但由于齿数是固定的，只能在确定位置上实现增力作用。

本发明的任务是解决手指机构的速度与握力之间的矛盾，采用简单的结构方案实现变传动比传动，达到在任意位置上都能实现自动换速增力的目的。

本发明的传动方案是：设置在微型电机和手指机构之间的手指控制传动装置，是由前级齿轮传动和后级行星齿轮传动组成的变动传比的传动系统，传动比的变换是通过装在行星齿轮传动和手指机构之间的两层相互串联的双向超越离合器来实现的。当手指无阻碍自由运动时，运动由微型电机经前级齿轮传动通过一个弹性元件和两级超越离合器传至手指机构，手指快速接近物体。当手指接触物体时，第一层超越离合器自动切断，运动由微型电机经前级齿轮传动和后级行星齿轮传动传至手指机构，手指低速运动。握力增大。上述两条传动路线的切换是根据手指受力状态自动进行的。

本发明的传动装置示意图如图1所示。由四个定轴齿轮〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕组成前级齿轮传动，由中心轮〔6〕、行星轮〔16〕、内齿轮〔17〕和杯型系杆〔14〕组成后级行星齿轮传动，由第一层超越离合器的内环〔9〕、滚子〔10〕、外环〔11〕和第二层超越离合器内环〔12〕、滚子〔13〕、杯型系杆〔14〕组成两层相互串联的双向超越离合器。弹性元件〔8〕为片簧或压缩弹簧，〔15〕是固定在拨盘〔7〕上伸入两相邻滚子〔10〕之间的拨爪，拨爪〔15〕与滚子〔10〕之间保持一定的间隙使得空载时拨爪〔15〕可在此间隙内作少量移动而不接触滚子〔10〕以保持第一层超越离合器处于接合状态。来自微型电机的运动由中心轮〔6〕分解为传动比不同的两条路线传递：当手指自由运动时，运动中心轮〔6〕经拨盘〔7〕、弹性元件〔8〕、第一层超越离合器内环〔9〕、滚子〔10〕、外环〔11〕、第二层超越离合器内环〔12〕传至手指机构。这条路线的传动比为i＝15～19。当手指接触物体时，两层超越离合器的内环〔9〕和〔12〕受阻，弹性元件〔8〕产生较大变形，拨爪〔15〕将滚子〔10〕推开，使第一层超越离合器处于分离状态，切断第一条传动路线，运动沿第二条路线传递，即由中心轮〔6〕经行星齿轮传动降速，再经杯形系杆〔14〕、滚子〔13〕、内环〔12〕传至手指机构。第二条路线的传动比为i＝115～143。当运动沿第一条路线传递时，第二条路线也在运动，但由于杯型系杆〔14〕的速度低于内环〔12〕的速度，第二层超越离合器处于分离状态，因此第二条传动路线不起作用。

当手指握着物体，切断电机电源后，在被握物体反弹力作用下，两条路线同时接通，按差动原理向中心轮〔6〕反向传动。由于两条路线速度不同，运动将自锁，从而实现了一套传动装置完成两种功能的要求。

利用本发明装配的外动力式假手，换速增力和自锁性能稳定可靠，传动效率高，反弹率低。