緊湊型仿生可屈曲假手腕關節的製作方法

2023-08-02 09:10:36

專利名稱：緊湊型仿生可屈曲假手腕關節的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種假手電動可屈曲腕關節，尤其是一種肌電假手接合實現肌電控制的曲腕裝置。
背景技術：
人體假手有裝飾性假手和功能性假手，裝飾性假手具有美容效果，不能完成任何功能性動作，功能性假手可以完成特定的動作，一般為抓握、屈伸和旋轉。正常的人手有27 個自由度，現在一般的肌電假手可以完成手指伸屈、手腕伸屈、手腕內外旋轉三組動作，自由度少，假手只能靠小臂的移動帶動，假手不能單獨的由腕部的屈伸完成功能性動作。目前國內外具有曲腕功能的假手產品大多採用外置式扇形齒輪傳動設計，安全可靠性不高，且轉動中心在腕關節上部位置，而不能模擬繞腕關節中心轉動。具有曲腕功能的假手更加仿生，而且它能夠由腕部的屈伸完成抓握物品的移動， 這樣可以減少移動整個手臂所帶來的能量損耗。如果能發明一種體積重量小、具有模仿腕關節中心轉動的假手可屈曲腕關節，將對改變現有腕關節功能具有實際意義。

發明內容
本發明是要提供一種緊湊型仿生可屈曲假手腕關節，該假手腕關節結構緊湊、重量輕、能通過肌電控制實現腕部的屈伸動作，更加仿生了殘疾人用假手。為實現上述目的，本發明的技術方案是一種緊湊型仿生可屈曲假手腕關節，包括上基座，下基座，電機模塊，行星減速機構，其特點是
電機模塊由直流電機、一級行星傳動機構、自鎖機構、輸出機構組成，直流電機輸出軸與一級行星傳動機構連接，一級行星傳動機構中的行星傳動盤與輸出機構的輸出齒軸之間通過自鎖機構的兩個自鎖半齒條片相對貼合後與輸出齒軸嚙合連接；輸出齒軸與銅環過盈配合連接，銅環與電機輸出軸外固定圈過盈配合連接；
行星減速機構由二級行星傳動齒輪，三級行星傳動齒輪，行星減速機構傳動盤，行星減速機構輸出盤，行星減速機構內齒圈，行星減速機構外殼和行星減速機構封閉蓋構成，行星減速機構內齒圈與行星減速機構外殼過盈配合連接，行星減速機構輸出盤置於行星減速機構外殼內，並分別與三個三級行星傳動齒輪間隙配合，三個三級行星傳動齒輪與行星減速機構內齒圈嚙合，三個三級行星傳動齒輪與行星減速機構傳動盤嚙合，行星減速機構傳動盤分別與三個二級行星傳動齒輪間隙配合，行星減速機構外殼輸入端上固定連接行星減速機構封閉蓋；行星減速機構由行星減速機構封閉蓋一側插入電機模塊的輸出齒軸，使三個二級行星傳動齒輪與輸出齒軸嚙合；上基座通過三個螺杆與行星減速機構輸出盤連接，並且通過軸承外固定圈與內圈固定在電機外殼上的超薄深溝軸承連接。電機模塊和行星減速機構行星嚙合後，由三個螺杆固定在下基座上。本發明具有以下優點和有益效果
該專利成功的解決了體積、質量和傳動比不適合的弊端，與正常人體解剖肢體的體積和質量相差不大。該專利應用三級行星輪傳動機構，通過電機的轉動實現假肢手腕的屈伸， 能大大的提高了殘肢者的生活質量，也增強了仿生效果、更加人性化。本發明的特點
(1)結構緊湊，體積小
(2)材料適當，質量輕
(3)三級減速，傳動比大
(4)分次裝配，易裝配
(5)裝有超薄深溝軸承，轉動更平滑
(6)減少電量損耗。


圖1是本發明的結構立體總裝圖； 圖2是電機模塊主視圖3是圖2中沿A-A的剖視圖； 圖4是行星減速機構主視圖； 圖5是圖4中沿B-B的剖視圖； 圖6是行星減速機構封閉蓋結構立體圖； 圖7是上、下基座剖面圖8是假手電動可屈曲腕關節與假手、臂筒連接的自然位立體圖； 圖9是假手電動可屈曲腕關節與假手、臂筒連接的曲腕位立體圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作一步說明
如圖1所示，本發明的緊湊型仿生可屈曲假手腕關節由上基座19，下基座18，電機模塊 21，行星減速機構22組成。電機模塊21和行星減速機構22行星嚙合後，由三個螺杆固定在下基座18上。上基座19通過三個螺杆與行星減速機構22輸出盤15連接，並且通過軸承外固定圈20與內圈固定在電機外殼4上的超薄深溝軸承3連接。將上基座19的左側板與行星減速機構22輸出盤15通過三個螺釘連接，上基座19 的右側與深溝軸承3外圈通過開口箍連接。這樣就得到了如圖1所示的完整的假手可屈曲腕關節對。如圖2，3所示，電機模塊21包括直流電機1、一級行星傳動機構，自鎖機構，輸出機構。直流電機1輸出軸與一級行星傳動機構連接。電機模塊21中電機輸出齒軸9與銅環10過盈配合，銅環10與電機輸出軸外固定圈8過盈配合。兩個自鎖半齒條片7相對貼合後與電機輸出齒軸9嚙合，然後將裝有三個行星減速小軸承5的傳動盤6的兩個腳插入自鎖半齒條片7。電機模塊21的裝配是將兩個半齒條片7裝在輸出機構的輸出齒軸9上形成配合， 再將兩個半齒條片7與一級行星傳動機構的行星傳動盤6配合，然後一起裝入電機外殼4 中，插入直流電機1使直流電機1的輸出軸與三個軸承5形成配合，放入深溝軸承3，旋上電機壓蓋2就形成了完整的電機模塊21。如圖4，5所示，行星減速機構22由二級行星傳動齒輪12，三級行星傳動齒輪14， 行星減速機構傳動盤13，行星減速機構輸出盤15，行星減速機構內齒圈16，行星減速機構外殼17和行星減速機構封閉蓋11 (圖6)構成。將行星減速機構輸出盤15與行星減速機構外殼17配合，裝入第三級行星齒輪14， 第三級行星齒輪14的輸入為一個中間行星減速機構傳動盤13，轉入行星減速機構傳動盤 13後再裝入第二級行星齒輪12，旋上行星減速機構封閉蓋11，這樣就完成了電機外行星減速機構的裝配。將行星減速機構由行星減速機構封閉蓋11 一側插入電機模塊21的輸出齒軸9形成齒輪嚙合，再通過經由下基座18的三個固定螺杆固定行星減速機構22的徑向和軸向的
自由度。電機模塊21與下基座18的裝配方法將行星減速機構22作為整體放入直流電機外殼4中，裝入直流電機1使其輸出軸與三個行星減速小軸承5構成配合實現傳動。再將此部分由電機外殼4的尾部，按圖7中的下基座18從右到左插入，使電機外殼4頭部的臺階沉入下基座18的沉孔中，這時將深溝軸承3由電機外殼4的尾部插入，使其內圈頂在下基座18的凸臺上。旋上電機壓蓋2。這樣就完成了電機模塊與下基座18的裝配。圖8是假手可屈曲腕關節M與假手模塊23、臂筒25連接的自然位。可屈曲假手腕關節M上面通過上基座19固定連接假手模塊23，下面通過下基座18與臂筒固定連接。在使用過程中，由肌電信號控制固定在下基座18上的直流電機1輸出軸的轉動， 電機輸出軸的轉動帶動行星減速小軸承5的轉動，行星減速小軸承帶動行星傳動盤6轉動， 行星傳動盤6通過自鎖機構帶動輸出齒軸9轉動，這樣就完成了電機外殼4內部的一級行星減速傳動。輸出齒軸9帶動與它嚙合的行星減速機構的第二級行星齒輪12，第二級行星齒輪 12帶動一個中間行星減速機構傳動盤13，行星減速機構傳動盤13的齒軸帶動與其嚙合的第三級行星齒輪14，第三級行星齒輪14帶動行星減速機構輸出盤15，從而帶動與其連接的上基座19的轉動，實現曲腕的功能(圖9)。
權利要求
1.一種緊湊型仿生可屈曲假手腕關節，包括上基座(19)，下基座(18)，電機模塊(21)， 行星減速機構(22)，其特徵在於所述電機模塊(21)由直流電機(1)、一級行星傳動機構、自鎖機構、輸出機構組成，直流電機(1)輸出軸與一級行星傳動機構連接，一級行星傳動機構中的行星傳動盤(6)與輸出機構的輸出齒軸(9)之間通過自鎖機構的兩個自鎖半齒條片(7)相對貼合後與輸出齒軸 (9)嚙合連接；輸出齒軸(9)與銅環(10)過盈配合連接，銅環(10)與電機輸出軸外固定圈 (8)過盈配合連接；所述行星減速機構(22)由二級行星傳動齒輪(12)，三級行星傳動齒輪(14)，行星減速機構傳動盤(13)，行星減速機構輸出盤(15)，行星減速機構內齒圈(16)，行星減速機構外殼(17)和行星減速機構封閉蓋(11)構成，行星減速機構內齒圈(16)與行星減速機構外殼 (17)過盈配合連接，行星減速機構輸出盤(15)置於行星減速機構外殼(17)內，並分別與三個三級行星傳動齒輪(14)間隙配合，三個三級行星傳動齒輪(14)與行星減速機構內齒圈 (16)嚙合，三個三級行星傳動齒輪(14)與行星減速機構傳動盤(13)嚙合，行星減速機構傳動盤(13)分別與三個二級行星傳動齒輪(12)間隙配合，行星減速機構外殼(17)輸入端上固定連接行星減速機構封閉蓋(11);行星減速機構(22)由行星減速機構封閉蓋(11) 一側插入電機模塊(21)的輸出齒軸(9)，使三個二級行星傳動齒輪(12)與輸出齒軸(9)嚙合; 上基座(19 )通過三個螺杆與行星減速機構輸出盤(15 )連接，並且通過軸承外固定圈(8 )與內圈固定在電機外殼(4 )上的超薄深溝軸承(3 )連接。
2.根據權利要求1所述的緊湊型仿生可屈曲假手腕關節，其特徵在於所述電機模塊 (21)和行星減速機構(22)行星嚙合後，由三個螺杆固定在下基座(18)上。
全文摘要
本發明涉及一種緊湊型仿生可屈曲假手腕關節，包括上基座，下基座，電機模塊，行星減速機構，電機模塊的直流電機輸出軸與一級行星傳動機構連接，一級行星傳動機構中的行星傳動盤與輸出機構的輸出齒軸之間通過自鎖機構的兩個自鎖半齒條片相對貼合後與輸出齒軸嚙合連接；行星減速機構的行星減速機構內齒圈與行星減速機構外殼過盈配合連接，行星減速機構由行星減速機構封閉蓋一側插入電機模塊的輸出齒軸，使三個二級行星傳動齒輪與輸出齒軸嚙合。本發明採用三級行星傳動機構，手頭與手腕的連接採用了一種小徑向尺寸的深溝球軸承作為支承結構，這種新型結構可使手頭繞電機的中心軸的轉動實現假肢手腕的屈伸，提高腕關節的仿生性、可靠性並減小體積。
文檔編號A61F2/72GK102178574SQ20111012050
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者傅丹琦, 喻洪流, 李繼才, 林起彪 申請人:上海理工大學, 丹陽假肢廠有限公司