可穿戴式仿生联动机械手指结构设计

这款可穿戴式仿生联动机械手，主要面向手部功能辅助、科教演示、创意交互装置三大应用场景打造，在康复辅具领域可作为手部肌力训练的载体，帮助存在手部活动障碍的人群完成被动屈伸训练，在科教场景中可作为机械传动教学的具象演示载体，直观展示连杆联动的运动逻辑，在创意交互领域还可适配体感交互装置，拓展机械结构的互动体验边界。设备实际使用时可穿戴于人体前臂与手背位置，通过腕部与指部的联动传动，将腕部的摆动动作转化为五根机械手指的同步屈伸动作，无需额外动力输入即可实现类人手的抓握姿态模拟，单指可独立传递对应位置的动作输入，完成不同曲率物体的包覆抓持动作。产品功能特性上，整体采用多组平行四边形连杆机构组成传动链路，每根手指设置三段指节结构，指节间通过铰接销轴连接，关节处设置限位结构避免运动超程，指端采用弧形接触面设计，抓持物体时可更好贴合物体表面轮廓，腕部固定区域采用贴合人体前臂弧度的承托结构，穿戴时可通过绑带固定适配不同臂围的使用者，整体传动过程无冗余自由度，动作传递延迟极低，腕部小角度摆动即可带动手指完成全行程屈伸。设计思路上，整体以人体手部骨骼运动轨迹为核心参考，首先复刻人手抓握时的指节运动比例，将每段指节的长度比例、关节转动角度范围与人手自然活动范围对齐，传动链路采用对称式连杆布局，保证五根手指的动作同步性，同时在拇指位置设置独立的偏转连杆结构，模拟人手拇指的对掌运动，提升整体抓握的适配性，结构上全部采用杆件铰接形式，无复杂齿轮或柔性传动部件，降低装配与维护难度，所有铰接点均采用同轴销轴定位，保证运动过程中无卡滞、无虚位。外形尺寸与安装边界方面，整体穿戴后总长度从前臂固定端到最长指端约320mm，手背区域最大宽度约140mm，手指完全伸直状态下总厚度约85mm，前臂固定区域适配直径70mm-110mm的臂围，所有运动杆件的活动范围内无突出尖锐结构，指端最大开合距离可达180mm，可抓持直径30mm-160mm的规则物体，安装时仅需将前臂承托结构贴合小臂、手背承托结构贴合手背即可完成固定，无需额外安装基座，整体活动范围与人体手部自然活动范围完全匹配，穿戴后不会对使用者腕部的正常活动造成额外干涉。