專利名稱：仿人形機(jī)器人假肢的手及小臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于仿生機(jī)器人領(lǐng)域。尤其涉及一種仿人形機(jī)器人假肢的手及小臂。
背景技術(shù)：
目前在市場(chǎng)上出售的仿人形假肢產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)一般只由手臂的小臂和手組成，且 只有兩個(gè)自由度，其控制則采自假肢使用者自身的肌肉微電流脈沖做為控制信號(hào)，使用者 必需經(jīng)過專門的訓(xùn)練才可使用，此種假肢產(chǎn)品的技術(shù)相對(duì)成熟。由于它自由度少且采用肌 電信號(hào)控制，與使用者的大腦思維不直接聯(lián)系，所以使用不便，在許多場(chǎng)合僅能做為裝飾使 用。同時(shí)，傳統(tǒng)假肢其機(jī)械結(jié)構(gòu)自由度少，空間運(yùn)動(dòng)受限較多，這也影響了使用的方便性。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)前述所提及的問題，本實(shí)用新型提供一種通過腦電信號(hào)控制的仿人形機(jī)器人 假肢的手及小臂組成的機(jī)械本體部分，該機(jī)械本體有三個(gè)自由度，可分別完成機(jī)器人假肢 小臂的載荷支撐、手腕擺動(dòng)、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)和手指開閉動(dòng)作。為解決上述問題，本實(shí)用新型主要由手掌機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)和小臂機(jī)構(gòu)連接組成，其 中所述的小臂機(jī)構(gòu)主要由小臂固定臂筒和小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒組成，小臂固定臂筒內(nèi)安裝 有手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒套在小臂固定臂筒上并由手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn) 動(dòng)。所述的手掌機(jī)構(gòu)主要由手掌架、手指推桿、四指件和拇指組成，四指件和拇指分別 鉸接在手掌前端，并由手指推桿使其張開和閉合，在手掌架內(nèi)安裝有手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)，手指驅(qū) 動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)螺旋副運(yùn)動(dòng)，螺旋副帶動(dòng)手指推桿來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手指的開閉動(dòng)作。所述的手腕機(jī)構(gòu)主要是在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒內(nèi)安裝有手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和由手腕擺 動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的一對(duì)錐形嚙合齒輪，被動(dòng)錐形齒輪帶動(dòng)手掌架擺動(dòng)。本實(shí)用新型的積極效果是整個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈巧，手指和手腕的運(yùn)動(dòng)靈活可靠，通過 對(duì)各個(gè)電機(jī)的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的動(dòng)作。通過對(duì)人腦電信號(hào)的轉(zhuǎn)換來控制電機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)仿人形機(jī)器人的手臂動(dòng)作，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊，易于維護(hù)，重量輕，制造成本低，便 于使用時(shí)推廣。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖的主視圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖的俯視圖。圖中1-小臂固定臂筒，2-卡套，3-手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，4-手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連 接盤，5-轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒支架，6-手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，7-小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒，8-手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接 盤架，9-手腕擺動(dòng)齒輪連接盤，10-推桿支架，11-手指推桿，12-手指銷軸，13-食指，14-小 指，15-無名指，16-中指，17、18、19-指間套，20-軸間套，21-手指推桿軸，22-手指驅(qū)動(dòng)電 機(jī)支架，23-拇指，24-手掌架，25,28-手腕擺動(dòng)軸，26-手腕擺動(dòng)齒輪，27-手腕擺動(dòng)齒輪， 29-手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
[0016]下面將結(jié)合附圖1和附圖2做進(jìn)一步描述。如圖所示，本實(shí)用新型由手掌機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)和小臂機(jī)構(gòu)組成，其中所述的小臂機(jī)構(gòu)主要由小臂固定臂筒1和小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7組成，小臂固定臂筒1 內(nèi)安裝有手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7套在小臂固定臂筒1上并由手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電 機(jī)3帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體地說，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤4固定連接，手 腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤4與小臂固定臂筒1固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒支架5固定安裝在手腕轉(zhuǎn) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸上，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7套裝在小臂固定臂筒1上，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7可以 自由的在小臂固定臂筒1上轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒卡套2固定安裝在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7上，同時(shí)卡套 2的卡爪卡在小臂固定臂筒1上的卡槽內(nèi)，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡套2保證小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂 筒7的軸向定位。當(dāng)控制手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，小臂轉(zhuǎn)動(dòng) 臂筒7就可實(shí)現(xiàn)仿人形機(jī)器人假肢的手腕及小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)以及不同的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。所述的手腕機(jī)構(gòu)主要是在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7內(nèi)安裝有手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)6和由手腕 擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)6帶動(dòng)的一對(duì)錐形嚙合齒輪，被動(dòng)錐形齒輪帶動(dòng)手掌架24擺動(dòng)。具體地說， 手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)6連接盤架8與小臂機(jī)構(gòu)中的小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒7固定連接，手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)6與手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤8固定連接，手腕擺動(dòng)齒輪連接盤9安裝在手腕擺動(dòng)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)6的輸出軸上，手腕擺動(dòng)主動(dòng)齒輪27安裝在手腕擺動(dòng)齒輪連接盤9上，手腕擺動(dòng)主 動(dòng)齒輪27與手掌機(jī)構(gòu)當(dāng)中的手腕擺動(dòng)齒輪26嚙合，當(dāng)控制手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)以 及轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，可驅(qū)動(dòng)手腕擺動(dòng)主動(dòng)齒輪27與手掌機(jī)構(gòu)當(dāng)中的手腕擺動(dòng)齒輪26這一 對(duì)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)手指手掌機(jī)構(gòu)中的五個(gè)手指的開閉動(dòng)作。所述的手掌機(jī)構(gòu)由推桿支架10，兩件手指推桿11，四件手指銷軸12，食指13，小指 14，無名指15，中指16，指間套17、18和19，軸間套20，兩件手指推桿軸21，手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)支 架22，拇指23，手掌架24，手腕擺動(dòng)軸25和28，手腕擺動(dòng)齒輪26以及手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)29組 成。手掌架24的一側(cè)用手腕擺動(dòng)軸25穿過手腕機(jī)構(gòu)中的手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤架8上 的軸孔，手腕擺動(dòng)軸25的內(nèi)端與手腕擺動(dòng)齒輪26固定連接，另一端固定在手掌架24上；手 掌架24的另一側(cè)用手腕擺動(dòng)軸28穿過手腕機(jī)構(gòu)中的手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤架8上的 側(cè)孔，手腕擺動(dòng)軸28的外端固定在手掌架24上，與手腕機(jī)構(gòu)中的手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接盤 架8轉(zhuǎn)動(dòng)連接；手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22與手掌架24固定連接，手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)29固定安裝在 手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22上，手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)29的輸出軸為螺桿結(jié)構(gòu)，其上有能夠往復(fù)移動(dòng)的螺 母，該螺母與推桿支架10固定連接，推桿支架10的另一端共有兩對(duì)安裝接孔，該兩對(duì)安裝 接孔分別安裝固定兩件手指推桿軸21，兩件手指推桿軸21上分別安裝兩件手指推桿11，同 時(shí)兩件手指推桿軸21的兩端外伸部分插在手掌架24兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)，當(dāng)手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)29 轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出軸上的螺母往復(fù)移動(dòng)時(shí)，手指推桿11與手指推桿軸21相連接的下端可沿著 固定的軌跡做直線運(yùn)動(dòng)；手指推桿11的上端通過兩件手指銷軸12將五個(gè)手指分別安裝連 接，并可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，五個(gè)手指的固定鉸接孔用另兩件手指銷軸12與手掌架24轉(zhuǎn)動(dòng)安裝，當(dāng) 手指推桿11運(yùn)動(dòng)時(shí)，可完成五個(gè)手指的往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手掌機(jī)構(gòu)中的手指開閉動(dòng)作；食指 13、小指14、無名指15、中指16以及手指推桿11中的一件通過手指銷軸12與手掌架24連 接并可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。該仿人形機(jī)器人假肢的手及小臂可接受手動(dòng)和接收腦電信號(hào)兩種控制模式。在手 動(dòng)控制模式下，使用者可用健康手操作無線遙控器控制其姿態(tài)；使用腦電信號(hào)模式控制，使
4用者自主意識(shí)產(chǎn)生的腦電信號(hào)經(jīng)特定方式以特定形式接受或提取出來，經(jīng)由控制系統(tǒng)分析 后轉(zhuǎn)換成機(jī)電控制信號(hào)，再驅(qū)動(dòng)手臂動(dòng)作。
權(quán)利要求一種仿人形機(jī)器人假肢的手及小臂，其特征在于，它是由手掌機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)和小臂機(jī)構(gòu)連接組成，其中所述的小臂機(jī)構(gòu)主要由小臂固定臂筒和小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒組成，小臂固定臂筒內(nèi)安裝有手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒套在小臂固定臂筒上并由手腕轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的手掌機(jī)構(gòu)主要由手掌架、手指推桿、四指件和拇指組成，四指件和拇指分別鉸接在手掌前端，并由手指推桿使其張開和閉合，在手掌架內(nèi)安裝有手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)，手指驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)螺旋副運(yùn)動(dòng)，螺旋副帶動(dòng)手指推桿來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手指的開閉動(dòng)作；所述的手腕機(jī)構(gòu)主要是在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)臂筒內(nèi)安裝有手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和由手腕擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的一對(duì)錐形嚙合齒輪，被動(dòng)錐形齒輪帶動(dòng)手掌架擺動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種仿人形機(jī)器人假肢的手及小臂，它是由手掌機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)和小臂機(jī)構(gòu)連接組成一機(jī)械本體，該機(jī)械本體有三個(gè)自由度，可分別完成機(jī)器人假肢小臂的載荷支撐、手腕擺動(dòng)、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)和手指開閉動(dòng)作。本實(shí)用新型整個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈巧，手指和手腕的運(yùn)動(dòng)靈活可靠，通過對(duì)各個(gè)電機(jī)的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的動(dòng)作。通過對(duì)人腦電信號(hào)的轉(zhuǎn)換來控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)仿人形機(jī)器人的手臂動(dòng)作，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊，易于維護(hù)，重量輕，制造成本低，便于使用時(shí)推廣。
文檔編號(hào)B25J9/08GK201664922SQ20102011363
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月6日
發(fā)明者孫愛芹, 張志獻(xiàn), 徐文尚, 樊炳輝, 江浩, 王傳江 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)