[其他]假手自動換速增力機構

在審

• 申請號: 101985000000043
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100043B
• 公開（公告）日: 1985-09-10
• 發明（設計）人: 張濟川;張偉成;黃靖遠;王興信
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 付尚新

一種用于外動力式假手驅動手指運動的控制傳動裝置，它包括由定軸齒輪傳動、行星齒輪傳動和兩層雙向超越離合器組成的可以自動變速增力的傳動機構，可使手指以較快的速度接近物體，手指一但接觸物體便自動換成低速，以較大的握力握緊物體。該傳動裝置還具有可靠的反向自鎖功能。

本發明涉及一種外動力式假手控制傳動裝置。

假手機構中的手指，既要求有與健康人相近的運動速度，又要求有足夠的握力，以滿足仿生要求。現有的外動力式假手機構是由微型電機、定傳動比的傳動系統和手指機構組成，全部機構要安裝在手掌心內，微型電機功率很小，在傳動比不變的情況下，滿足手指的正常運動速度時，握力很小;按滿足較大握力設計時，手指速度過慢。有的假手采用變傳動比傳動，如美國專利US-4364593所報導的，采用一個齒輪上有兩段直徑不同的不完全齒齒輪齒條傳動以改變傳動比實現換速增力，但由于齒數是固定的，只能在確定位置上實現增力作用。

本發明的任務是解決手指機構的速度與握力之間的矛盾，采用簡單的結構方案實現變傳動比傳動，達到在任意位置上都能實現自動換速增力的目的。

本發明的傳動方案是：設置在微型電機和手指機構之間的手指控制傳動裝置，是由前級齒輪傳動和后級行星齒輪傳動組成的變動傳比的傳動系統，傳動比的變換是通過裝在行星齒輪傳動和手指機構之間的兩層相互串聯的雙向超越離合器來實現的。當手指無阻礙自由運動時，運動由微型電機經前級齒輪傳動通過一個彈性元件和兩級超越離合器傳至手指機構，手指快速接近物體。當手指接觸物體時，第一層超越離合器自動切斷，運動由微型電機經前級齒輪傳動和后級行星齒輪傳動傳至手指機構，手指低速運動。握力增大。上述兩條傳動路線的切換是根據手指受力狀態自動進行的。

本發明的傳動裝置示意圖如圖1所示。由四個定軸齒輪〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕組成前級齒輪傳動，由中心輪〔6〕、行星輪〔16〕、內齒輪〔17〕和杯型系桿〔14〕組成后級行星齒輪傳動，由第一層超越離合器的內環〔9〕、滾子〔10〕、外環〔11〕和第二層超越離合器內環〔12〕、滾子〔13〕、杯型系桿〔14〕組成兩層相互串聯的雙向超越離合器。彈性元件〔8〕為片簧或壓縮彈簧，〔15〕是固定在撥盤〔7〕上伸入兩相鄰滾子〔10〕之間的撥爪，撥爪〔15〕與滾子〔10〕之間保持一定的間隙使得空載時撥爪〔15〕可在此間隙內作少量移動而不接觸滾子〔10〕以保持第一層超越離合器處于接合狀態。來自微型電機的運動由中心輪〔6〕分解為傳動比不同的兩條路線傳遞：當手指自由運動時，運動中心輪〔6〕經撥盤〔7〕、彈性元件〔8〕、第一層超越離合器內環〔9〕、滾子〔10〕、外環〔11〕、第二層超越離合器內環〔12〕傳至手指機構。這條路線的傳動比為i＝15～19。當手指接觸物體時，兩層超越離合器的內環〔9〕和〔12〕受阻，彈性元件〔8〕產生較大變形，撥爪〔15〕將滾子〔10〕推開，使第一層超越離合器處于分離狀態，切斷第一條傳動路線，運動沿第二條路線傳遞，即由中心輪〔6〕經行星齒輪傳動降速，再經杯形系桿〔14〕、滾子〔13〕、內環〔12〕傳至手指機構。第二條路線的傳動比為i＝115～143。當運動沿第一條路線傳遞時，第二條路線也在運動，但由于杯型系桿〔14〕的速度低于內環〔12〕的速度，第二層超越離合器處于分離狀態，因此第二條傳動路線不起作用。

當手指握著物體，切斷電機電源后，在被握物體反彈力作用下，兩條路線同時接通，按差動原理向中心輪〔6〕反向傳動。由于兩條路線速度不同，運動將自鎖，從而實現了一套傳動裝置完成兩種功能的要求。

利用本發明裝配的外動力式假手，換速增力和自鎖性能穩定可靠，傳動效率高，反彈率低。