舵機驅動式肩離斷型上假肢的製作方法

2023-12-04 15:16:56 2

專利名稱：舵機驅動式肩離斷型上假肢的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及人體假肢，特別涉及包括肩部有兩個自由度運動關節的肩離斷型上假肢。
背景技術：
目前的人體肩離斷型上假肢產品多數屬於裝飾性美容假肢，少量具有部分操作功能。具有操作功能的假肢一般有索控假肢與肌電控制假肢等。索控假肢是靠繩索的機械牽引操作假肢各個關節的動作，肌電控制假肢是靠肌電信號發出的控制指令來操作由電機驅動的假肢各個關節的動作，這類離斷型上假肢一般是由上臂、肘關節、前臂、腕關節和機械手等連接組成。現有的具有操作功能的產品仍然存在以下實際問題ー是上假肢的動作自 由度一般都不足4個(包括手部開合動作)，只有極少數的肩離斷型上假肢產品具有能活動的肩關節，而且有活動肩關節的也只有I個肩關節自由度，這樣就嚴重影響到上假肢的靈活性和實用性；ニ是索控假肢各個關節的活動完全靠機械裝置來驅動，其操作性和各個關節間活動的協調性難以保證；再就是肌電控制的假肢往往採用直流電機與減速器配合的方式來驅動假肢各個關節的運動，而且對關節運動的位置和速度往往不具備實時檢測的功能，這就不利於機器人技術向上假肢技術上的移植；特別是，若要在肩關節處採用具有仿人功能的具有兩個自由度的肩關節形式，直流電機加減速器的結構方式會使得假肢肩部的外形與正常人的肩部外形很不相像，很不自然。怎樣更靈活地控制肩離斷型上假肢的操作性能？怎樣更好地將機器人技術移植到上假肢技術中來？怎樣使得上假肢的肩部具有更多的自由度又使其結構緊湊？這是亟待解決的問題。
發明內容本實用新型的任務在於解決現有肩離斷型上假肢所存在的上述問題，提供ー種舵機驅動式肩離斷型上假肢。其技術解決方案是一種舵機驅動式肩離斷型上假肢，是由肩關節、上臂、肘關節、前臂、腕關節和機械手連接組成；其特徵在於所述的肩關節、肘關節、前臂的旋轉動作以及腕關節均採用舵機機構；所述的肩關節是由用於前擺的和外擺的兩個舵機機構組成，兩個舵機機構的輸出法蘭上分別固定有U型架，兩個U型架在同時固定在一個位於肩部的舵機架連接板上，前擺舵機機構再通過它的舵機座固定在假肢支撐架上，外擺舵機機構再通過它的舵機座與上臂頂端連接，從而實現上臂的前擺和外擺動作；所述的肘關節的舵機機構通過它的舵機座與上臂下端相連接，它的輸出法蘭的兩端固定有U型架，通過該U型架與前臂的舵機機構連接，從而實現前臂的擺動動作；所述的前臂的舵機機構通過ー個L型座連接在肘關節的U型架上，L型座的底端設有前臂支撐架，前臂支撐架上裝配有自潤滑軸套，前臂的上端穿過自潤滑軸套再連接在它的舵機機構的輸出軸上，從而實現前臂的左右轉動動作； 所述的腕關節的舵機機構通過它的舵機座固定在前臂下端，該舵機機構的舵機輸出法蘭的兩端固定有U型架，該U型架再與機械手連接，從而實現腕部關節的擺動動作；上述的所有舵機機構是具有位置反饋、速度反饋，溫度反饋功能的舵機機構。本實用新型具有以下有益技術效果本實用新型由於採用了舵機機構，輕便靈活，操作方便，可以將肩離斷型上假肢的運動自由度數量増加，方便將機器人技術移植到上假肢技術中來，尤其是使得肩離斷型上假肢的肩部具有仿人功能的兩個自由度結構，而且體積緊湊，易使得上假肢的外形自然，能更好地滿足佩戴者的使用要求。
以下結合附圖
與具體實施方式
對本實用新型作進ー步說明圖I為本實用新型一種實施方式的整體結構示意圖。圖2為圖I的左視圖。圖3為圖I的A向結構圖。圖4為圖I的B-B剖視圖。圖5為圖I的C-C剖視圖。圖6為上述實施方式的D-D剖視圖。圖7為圖I的E向結構圖。圖8為圖I的F-F剖視圖。圖例說明101-肩部舵機架，102-肩關節外擺舵機U型架，103-鎖緊法蘭，104-鎖緊螺母，105-上臂管，106-上臂法蘭，107-肘關節舵機座，108-肘關節舵機，109-肘關節舵機U型架，110-前臂轉動舵機，111-前臂法蘭，112-腕關節舵機座，113-腕關節舵機，114-腕關節舵機U型架，115-機械手，116-肩關節前擺舵機U型架，117-肩關節前擺舵機，118-肩關節前擺舵機座，119-前臂轉動舵機L型座，201-肩關節外擺舵機，202-肩關節外擺舵機座，203-前臂轉動舵機輸出軸，204-彈性聯軸器，205-前臂支撐架，206-自潤滑軸套，207-擋圈，208-前臂管。
具體實施方式
以下結合附圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8對本實用新型的實施例進
ー步說明。如圖I和圖2所示，一種舵機驅動式肩離斷型上假肢，是由肩關節、上臂、肘關節、前臂、腕關節和機械手連接組成；其中所述的肩關節、肘關節、前臂的旋轉動作以及腕關節均採用舵機機構；所述的肩關節是由用於前擺的和外擺的兩個舵機機構組成，兩個舵機機構同時固定在ー個肩部舵機架101上(如圖3所示)；上述肩關節前擺舵機機構中，肩關節前擺舵機座118固定在假肢支撐架(未畫出)上，肩關節前擺舵機117通過螺釘固定到肩關節前擺舵機座118上，肩關節前擺舵機U型架116通過螺釘一方面和肩關節前擺舵機117兩端的輸出法蘭連接(如圖4)，一方面固定在肩部舵機架101上，肩關節前擺舵機117轉動時可以帶動肩關節前擺舵機U型架116轉動，實現肩部關節前後擺動，從而帶動手臂的其它部分跟著一起前後擺動；上述肩關節外擺舵機機構中，肩關節外擺舵機U型架102通過螺釘一方面固定到肩部舵機架101上，一方面和肩關節外擺舵機201兩端的輸出法蘭連接，肩關節外擺舵機座202通過螺釘固定到肩關節外擺舵機201上。當肩關節外擺舵機201動作吋，由於肩關節外擺舵機U型架102相對肩部舵機架101是固定的，所以肩關節外擺舵機201的機身會相對肩關節外擺舵機U型架102向外進行擺動，從而帶動肩關節外擺舵機座202及其以下的假肢部件向外擺動，實現肩部關節的外擺 運動；上述的上臂部分中，鎖緊法蘭103通過螺釘固定到肩關節外擺舵機座202上，上臂管105安裝在鎖緊法蘭103的安裝孔內，鎖緊螺母104和鎖緊法蘭103通過錐螺紋連接，緊固鎖緊螺母104可以將上臂管105固定在鎖緊法蘭103的安裝孔內，鬆開鎖緊螺母104吋，可調節上臂管105在鎖緊法蘭103中的上下位置或轉角位置，實現對上臂管105的局部調節，上臂法蘭106通過緊定螺釘固定到上臂管105上(如圖5)；上述肘關節舵機機構中，肘關節舵機座107通過螺釘固定到上臂法蘭106上，肘關節舵機108通過螺釘固定到肘關節舵機座107上，肘關節舵機U型架109通過螺釘一方面和肘關節舵機108兩端的輸出法蘭連接(如圖6)，一方面和前臂轉動舵機座119連接，當肘關節舵機108動作時，會帶動肘關節舵機U型架109轉動，從而帶動前臂轉動舵機L型座119及與其相連的前臂等假肢部分進行擺動，實現肘部關節的擺動運動。上述前臂旋轉舵機機構中，前臂轉動舵機L型座119通過螺釘固定到肘關節舵機U型架109上，前臂轉動舵機110通過螺釘固定到前臂轉動舵機L型座119上(如圖7)，前臂支撐架205通過螺釘固定到前臂轉動舵機L型座119上，自潤滑軸套206和前臂支撐架205過盈裝配在一起，前臂轉動舵機輸出軸203 —面通過螺釘和前臂轉動舵機110輸出法蘭連接，一面通過彈性聯軸器204和前臂管208固定連接(如圖8)，前臂管208和自潤滑軸套206間隙配合連接，並通過擋圈207進行軸向定位，前臂法蘭111和前臂管208通過過盈配合連接，前臂轉動舵機Iio動作時帶動前臂轉動舵機輸出軸203轉動，進而通過彈性聯軸器204帶動前臂管208及其前端的前臂法蘭111轉動，實現前臂的左右轉動運動；上述腕關節舵機機構中，腕關節舵機座112通過螺釘固定到前臂法蘭111上，腕關節舵機113通過螺釘固定到腕關節舵機座112上，腕關節舵機U型架114通過螺釘和腕關節舵機113兩端輸送法蘭連接，機械手115通過螺釘固定到腕關節舵機U型架114上，腕關節舵機113動作時帶動腕關節舵機U型架114擺動，進而帶動機械手115擺動，實現腕部關節的擺動運動。機械手115能夠在其自帶的電機驅動下實現開合運動。所有的舵機機構都具有位置反饋、速度反饋，溫度反饋的功能。
權利要求1 一種舵機驅動式肩離斷型上假肢，其特徵在於，是由肩關節、上臂、肘關節、前臂、腕關節和機械手連接組成；其特徵在於 所述的肩關節、肘關節、前臂的旋轉動作以及腕關節均採用舵機機構； 所述的肩關節是由用於前擺的和外擺的兩個舵機機構組成，兩個舵機機構的輸出法蘭上分別固定有U型架，兩個U型架在同時固定在一個位於肩部的舵機架連接板上，前擺舵機機構再通過它的舵機座固定在假肢支撐架上，外擺舵機機構再通過它的舵機座與上臂頂端連接，從而實現上臂的前擺和外擺動作； 所述的肘關節的舵機機構通過它的舵機座與上臂下端相連接，它的輸出法蘭的兩端固定有U型架，通過該U型架與前臂的舵機機構連接，從而實現前臂的擺動動作； 所述的前臂的舵機機構通過ー個L型座連接在肘關節的U型架上，L型座的底端設有前臂支撐架，前臂支撐架上裝配有自潤滑軸套，前臂的上端穿過自潤滑軸套再連接在它的舵機機構的輸出軸上，從而實現前臂的左右轉動動作； 所述的腕關節的舵機機構通過它的舵機座固定在前臂下端，該舵機機構的舵機輸出法蘭的兩端固定有U型架，該U型架再與機械手連接，從而實現腕部關節的擺動動作； 上述的所有舵機機構是具有位置反饋、速度反饋和溫度反饋功能的舵機機構。
專利摘要本實用新型公開了一種舵機驅動式肩離斷型上假肢，它是由肩關節、上臂、肘關節、前臂、腕關節和機械手連接組成；所述的肩關節、肘關節、前臂的旋轉動作以及腕關節均採用舵機機構；所有舵機機構是具有位置反饋、速度反饋和溫度反饋功能的舵機機構。由於採用了舵機機構，輕便靈活，操作方便，可以將肩離斷型上假肢的運動自由度數量增加，方便將機器人技術移植到上假肢技術中來，尤其是使得肩離斷型上假肢的肩部具有仿人功能的兩個自由度結構，而且體積緊湊，易使得上假肢的外形自然，能更好地滿足佩戴者的使用要求。
文檔編號A61F2/54GK202426689SQ20122003454
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者劉寶軍, 樊東哲, 樊炳輝, 袁呈芝, 趙建建, 閔鳳 申請人:山東科技大學