[发明专利]一种推拿机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种多自由度的新型推拿机器人机械手，结合中医推拿机器人手臂，可以代替推拿师手完成点法、掌击法、掌揉法、捏法、拿法、推法、指揉法等主流手法的按摩手法，属于中医医疗设备现代化的研究领域。

背景技术

中医推拿作为以人疗人的方法，是指医者运用自己的双手作用于病患的体表、受伤的部位、不适的所在、特定的腧穴、疼痛的地方，具体运用推、拿、按、摩、揉、捏、点、拍等形式多样的手法，以期达到疏通经络、推行气血、扶伤止痛、祛邪扶正、调和阴阳的疗效。但是由于中医推拿受中医推拿师的技术经验的影响，加上中医推拿的高劳动强度，使得中医推拿难以大范围推广。

近年来，随着机器人技术的发展，用于中医推拿的按摩机器人也得到了专家学者们的广泛关注。2003年，江苏大学马履中教授、余顺年博士、王劲松博士相继将并联机器人应用于中医推拿，申请了申请号为03132071.6的一类新型中医伤科医用推拿机器人的发明专利。2005年申请了申请号为200510094463.X的一类新型串并联中医推拿机器人的专利。韩国建国大学也于2007年研制出了敲背机器人，通过两个串联机械臂对人背进行按摩。

推拿机器人的研究，大部分局限于对手臂的研制，但是对于直接作用于人体的按摩手部分，基本上采用固定式的按摩头，当需要多种手法按摩时，需要不断的更换按摩头。近年来，基于微小型电机和各式各样的传感器迅猛发展，灵巧手也快速发展起来。如2002年，英国伦敦Shadow公司首次展示了他们设计出的Shadow五指灵巧手，整手有25个关节20个自由度，除拇指外的四个手指前两个关节是耦合的，小拇指、食指和大拇指各有一个向手掌内侧旋转的额外的自由度。2010年，由哈尔滨工业大学承担的国家863计划先进制造领域智能机器人专题课题“五指灵巧手”通过了专家组验收。该灵巧手具有5个相同结构的模块化手指，每个手指有4个关节3个自由度，共15个自由度，末端两个关节耦合运动，具有位置、力/力矩、触觉等多种感知功能。

发明内容

本发明旨在从中医推拿的运动学和动力学的要求出发，结合现代灵巧手的特点，提供一种多自由度的能够实现中医推拿中的点法、掌击法、掌揉法、捏法、拿法、推法、指揉法等主流手法的操作或手形要求的机械手。

本发明采取的技术方案：

一种推拿机械手，包括手掌、大拇指、食指、中指、和无名指，所述食指、中指和无名指设置于手掌的一侧，所述大拇指设置于手掌的另一侧，所述大拇指、食指、中指、和无名指四个手指采用相同的结构，所述四个手指每个手指都分别包括第一指节、第二指节、指掌关节和指指关节；第一指节与手掌之间通过指掌关节连接，第一指节与第二指节之间通过指指关节连接，所有指掌关节和指指关节全部为轴线平行的转动副。

四个手指每个手指的第一指节与第二指节之间的指指关节上都设置一个由机架、曲柄、连杆、摇杆组成的曲柄摇杆机构，机架固定在第一指节上，曲柄通过转动副连接在机架上，所述曲柄依次通过转动副、连杆和转动副与摇杆相连，第二指节固定在摇杆上；曲柄为原动件，采用一个电机驱动，电机驱动曲柄连续转动，通过曲柄摇杆机构使第二指节来回摆动。所述机架与曲柄的连接处到第一指节的距离大于曲柄的长度，保证曲柄在转动过程中，不会与指面干涉。

所述大拇指的指掌关节和大拇指指指关节分别由两个电机单独驱动；无名指指掌关节、中指指掌关节和食指指掌关节由一个电机驱动，使无名指第一指节、中指第一指节和食指第一指节在任意时刻的相位相同；无名指指指关节、中指指指关节和食指指指关节由一个电机驱动，使无名指第二指节、中指第二指节和食指第二指节同步运动。在手掌内部集成红外线、热或磁治疗辅助发生设备。

机械手大拇指的指掌关节和指指关节由两个电机单独驱动，具有2个自由度；食指、中指、无名指三个手指的指掌关节轴线重合，驱动轴联结在一起，采用一个电机驱动，以保证三个手指在任意时刻的相位相同；三个手指的指指关节驱动的主动构件曲柄轴也联结在一起，采用一个电机驱动，以保证第二指节在任意时刻的相位相同。三个手指联动，只有2个自由度，只需两个电机驱动，节约了成本，降低了控制难度。

为了能够使灵巧手在掌揉手法操作中，达到甚至超过人手所能达到的掌揉效果，利用现代反求技术，手掌曲面（掌根、掌面、大鱼际、小鱼际）模拟人手设计，并且在手掌内部集成“红外线”“热”“磁”等现代医学治疗手段辅助推拿治疗，提高推拿机械灵巧手的治疗效果。