一种新型肌腱-连杆双模态灵巧手指的设计与分析*

方开心，石萍，汪志航，王晴晴，喻洪流

(上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093)

1 引 言

手的高度灵活性使人们能够完成各种复杂的动作，其功能的缺失给患者带来诸多不便。为提高截肢患者的生活质量，国内外一直致力于研究仿生手的机械设计[1-3]。国外的典型代表为Michelangelo、i-Limb、Bebionic假手[4]。Michelangdlo假手使用两个肌电传感器捕获前臂肌电信号进行假手控制，特殊的手指对齐方式配合拇指能实现七种抓握模式，腕部屈伸功能可锁定在八个不同位置角度[5]；i-Limb假手使用两个电极进行控制信号的采集，每个手指由驱动器进行控制，可实现五指单独的屈曲伸展运动[6]；Bebionic假手中采用直流电机丝杆并结合连杆实现四指的传动控制，拇指采用电机齿轮传动实现假手6自由度11关节的运动[7]。上海交通大学研制的一种五指仿生假手采用连续体差速机构，可实现简单的手指弯曲伸展以及联合运动[8]，华中科技大学采用欠驱动方式，使用4个电机控制五根手指完成简单的抓握功能[9]，哈尔滨工业大学研制了四代假手[10-11]，其中的第三代假手采用欠驱动连杆传动方式，具备大拇指和食指的自适应抓取功能，第四代假手的手指可进行单独驱动并使用特殊的连杆机构实现五指的耦合运动。

上述仿生假手能够实现手部的抓握功能，但均未充分考虑设计手指的内收外展功能，且刚性结构造成假手柔顺性不足[12]。本研究依照仿生学并结合人手特点，设计了一种新型欠驱动仿生灵巧手，它不仅能实现常规的包络抓取，而且能够实现指尖抓取和指侧间抓取，具有高度的仿生性以及灵活性。……