一種耦合性自適應欠驅動手指機構的函數綜合分析

2015-08-04 06:10:17鄒海洋張洪梅孫振興金晗

科技與創新 2015年15期

鄒海洋　張洪梅　孫振興　金晗

摘要：耦合性自適應欠驅動手指機構是最常見的假肢手指機構之一，因此，對其進行函數綜合分析尤為重要，以期為有關單位的研究提供理論上的借鑒。

關鍵詞：自適應欠驅動手指機構；假肢；連桿；扭轉彈簧

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.119

文章編號：2095-6835（2015）15-0119-01

常見的假肢手指機構有耦合性單自由度手指機構、欠驅動自適應手指機構和耦合性自適應欠驅動手指機構。其中，耦合性自適應欠驅動手指機構綜合了其余兩種手指機構的優點，是今后假肢手指機構的發展趨勢。本文旨在對所設計的一種功能性手指假肢的手指機構進行函數綜合分析。

1 手指結構機構簡圖

與傳統的手指假肢相比，功能性手指假肢需要具有運動能力和較大的抓握力。根據耦合自適應欠驅動手指機構的工作原理設計出的手指結構為：以殘肢基指節為機架，連桿AB為主動件，動力由殘缺手指的相鄰手指提供，通過1個雙搖桿機構將運動傳遞到彈性連桿，彈性連桿再通過1個雙曲柄機構將運動傳遞到假肢中指節和連桿CD，并通過在連桿CD與假肢遠指節間加入扭轉彈簧使2桿處于不穩定平衡狀態。當假肢不受外力作用時，假肢遠指節與連桿CD可視為相對靜止，假肢中指節與連桿CD的位置處于耦合性關系。當假肢抓取物體時，受外力作用，彈性連桿將改變長度，扭轉彈簧將改變扭轉角度，使假肢根據物體外表面自適應。設計手指結構的機構簡圖如圖1所示。

2 手指結構函數綜合的分析計算

在每一個連桿機構中，根據完好手指可自身運動的特點，基指節、中指節形成的角度與中指節、遠指節形成的角度具有一定的耦合關系，為已知條件。此外，連桿AB的運動函數也已確定。設計中，根據便利性，確定中指節得長度為23 mm。

在手指假肢完全伸直的狀態下，假肢中指節與殘指基指節、

假肢中指節與連桿CD的角度均為90°。連桿CD為5.049 mm，連桿BUC為2.734 mm，由此可求得其他連桿的長度。

可任意選取手指原點位置，通過作圖法進行兩離散位置的函數綜合。任取B點，將三角形ABD固結并繞D點旋轉，旋轉角度為角∠F1DF2，連接B2B1′，并做B2B1′的垂直平分線，交DF2于C2點。

2.1 手指機構雙搖桿機構的位置綜合

手指機構雙搖桿機構的位置綜合如圖1所示。

由圖2可知，連桿AB長為25.872 mm。

2.2 手指機構雙曲柄機構的位置綜合

手指機構雙曲柄機構的位置綜合如圖2所示。

由圖3可知，連桿AB長為23.576 mm。

3 結束語