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Word版说明书1份，共40页，约14000字

 

CAD版本图纸，共12张

 

 

摘  要

本文目的是设计一种体积小、重量轻、运动稳定以及操作灵活的多自由度残疾人假手手指。本文将耦合原理引入到假手手指的机构设计中，解决了体积小和灵活性高之间的矛盾。在体积小、重量轻的基础上，假手手指也足够的灵活。同时在外观和运动形式上，与人手手指十分相似。

本文首先综述国内外假手的发展状况，分析了假手的发展趋势，在此基础上采用了基于耦合原理的设计方案。设计出一种新型仿生的多自由度假手的手指（食指），使之在外形、功能、体积等方面尽可能模仿人手手指。

根据人手的形态结构及骨骼特点，采用连杆机构实现手指的耦合。设计了手指结构，并进行手指的运动学分析，使手指在运动过程中近指节与中指节、中指节与指尖的转角实现近似 1:1 传动。利用虚位移原理及坐标变换理论进行了静力学分析，求出了远指节出力与基关节输入转矩关系的表达式。并绘制了一套二维图纸。

设计了基关节力矩传感器，同时还设计了关节绝对位置传感器。分别提供假手手指的基关节力矩和基关节绝对位置信息。提高假手手指的智能化水平。

 

关键词：假手；耦合；四杆机构；力矩传感器

 

目  录

摘  要 I

Abstract II

1  绪  论 1

1.1 课题的背景及研究意义 1

1.2 假手的国内外研究状况和分析 2

1.2.1 德国 Otto Bock 假手 2

1.2.2美国 IOWA 州立大学研制的假手 2

1.2.3 英国 TB 手 3

1.2.4 多伦多假手 3

1.2.5 意大利假手 4

1.2.6清华 TH-1 假手 5

1.2.7 HIT 仿人型假手 5

1.3 本文的主要研究内容 6

1.3.1 研究的理论依据 6

1.3.2主要研究内容 7

2  假手手指的结构设计 8

2.1引言 8

2.2总体方案设计 8

2.3 驱动及减速系统设计 9

2.3.1 电动机与减速器的选择 9

2.3.2圆锥齿轮转动设计 11

2.4 耦合连杆设计 13

2.4.1 连杆长度参数设计 13

2.4.2 连杆截面积设计 14

2.4.3 压杆稳压校核 15

2.5 轴系设计 16

2.5.1 基关节轴系设计 16

2.5.2 中关节轴系设计 19

2.5.3 远关节轴系设计 20

2.6 假手手指整体结构设计 20

2.7 本章小结 20

3  假手手指运动学与静力学分析 21

3.1 引言 21

3.2 运动学分析 21

3.3 静力学分析 22

3.4 本章小结 25

4  假手手指传感器设计 26

4.1 引言 26

4.2 基关节力矩传感器设计 26

4.3 位置传感器的设计 27

4.3.1 测量原理 27

4.3.2 测量装置设计 28

4.4 本章小结 29

结  论 30

致  谢 31

参考文献 32