[发明专利]机械手拇指关节构件、关节支承件以及关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手拇指关节，具体而言，涉及一种机械手拇指指骨与掌骨之间的鞍形连接关节。

背景技术

随着科技的发展，机械手的应用越来越广泛。为了使机械手更灵活，更准确地模仿人手的动作，有必要对人手的结构和动作机理进行研究。

研究发现，人手的动作主要由骨骼、关节和骨骼肌实现。骨骼之间由关节连接，通过附着于骨骼的骨骼肌的收缩和舒张使骨骼运动，从而实现人手的各种动作。

引证文件1～2对人手进行了研究，结果发现，人手骨骼可以分为腕骨、掌骨和指骨。掌骨和指骨之间，以及指骨各节之间，通过关节连接。这些关节可以分为三类：鞍形连接（saddle joint），如图1（a）所示；髁状连接（condyloid joint），如图1（b）所示；以及铰链连接（hinge joint），如图1（c）所示。指骨各节之间，使用的是铰链连接。除拇指之外的其余四指指骨与掌骨之间，使用的是髁状连接。拇指指骨与掌骨之间，使用的是鞍形连接。

在此基础上，引证文件1～2提出了一种机械手，在掌骨和指骨之间以及指骨各节之间使用上述关节，并且使细线穿过各关节上的通孔固定在各骨骼上，以模仿骨骼肌。通过电机旋转双向拉伸细线，来模仿骨骼肌收缩和舒张。

其中，如图2所示，拇指的鞍形连接关节构件10的周面呈越靠近中间越朝着轴线凹的曲面，即，越靠近中间，直径越小。因此，鞍形连接关节构件10既可以绕着轴线在方向X上自由转动，又可以在方向Y上自由转动，两个方向上的运动均不受限制。

然而，在方向Y上不受限制的运动既与实际的人手不符，又不容易控制。此外，因为中间处的直径小，导致中间处的强度低，而在中间处具有用于使细线穿过的通孔，因此，容易损坏。

引证文件1：Markus Grebenstein，Maxime Chalon，GerdHirzinger and Roland Siegwart，Antagonistically DrivenFinger Design for the Anthropomorphic DLR Hand Arm System，2010 IEEE-RAS International Conference on HumanoidRobots，Nashville，TN，USA，December6-8，2010

引证文件2：Markus Grebenstein and Patrick van derSmagt，Antagonism for a Highly Anthropomorphic Hand-ArmSystem，Advanced Robotics 22(2008)39-55

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种机械手拇指关节，既更加符合实际的人手，容易控制，又具有高强度，不容易损坏。

为了实现上述目的，本发明提供一种机械手拇指的关节构件，包括：在轴线方向上的两个端面；连接两个所述端面的外轮廓面；以及通孔，其贯穿所述外轮廓面，当垂直于所述轴线横剖所述关节构件时，所述关节构件的每个横剖面均呈圆形，并且各所述横剖面的圆心相同。

为了实现上述目的，本发明还提供一种机械手拇指的关节支承件，呈柱状，包括：支承面，用于与机械手拇指的关节构件相接触；以及非支承面，所述支承面具有与所述关节构件的外轮廓面相对应的形状。

为了实现上述目的，本发明提供还一种机械手拇指关节，包括：上述关节构件；以及上述关节支承件。

附图说明

图1示出指骨关节的分类，其中，（a）是铰链连接，（b）是髁状连接，（c）是鞍形连接。

图2示出拇指的鞍形连接关节。

图3是根据本发明一个实施方式的机械手拇指关节构件的立体图。

图4是图3所示的机械手拇指关节构件的剖面图。

图5是与图3所示的机械手拇指关节构件相配合的机械手拇指关节支承件的剖面图。

具体实施方式

根据本发明一个实施方式的机械手拇指关节由关节构件（图3、4）和关节支承件（图5）两部分构成。

如图3所示，关节构件大致呈沙漏状，由两边高、中间低的曲线绕着轴线旋转而成。即，当垂直于轴线剖时，关节构件的每个剖面均呈同心的圆形。而且，关节构件关于与轴线垂直的平面对称。

图4是关节构件的剖面图，示出关节构件周面的外轮廓（即，上述两边高、中间低的曲线）。如图4所示，外轮廓由两边到中间依次包括：倾斜部20、第一凹部30、凸部40、第二凹部50。