一种三自由度串并混联假手腕关节制造技术

本发明专利技术涉及一种三自由度串并混联假手腕关节，该装置采用串—并联的结构形式，具有三个主动自由度，可实现假手腕关节的旋内旋外、屈伸和侧偏运动。该装置由基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链和动平台等组成。旋转台与电机通过键连接，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动；第一主动支链和第二主动支链的伸缩，使得动平台绕着约束支链中虎克副的两条轴线转动，实现屈伸和侧偏运动。本发明专利技术具有刚度高、承载能力强、精度高、仿生性和功能性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度串并混联假手腕关节
本专利技术涉及一种假手腕关节，具体涉及一种三自由度并联假手腕关节。
技术介绍
随着工业交通事业的迅速发展，交通事故及意外伤害频繁发生，每年产生大量的截肢患者。这类特殊群体因为肢体的残缺，给生活、工作和学习带来了诸多不便，同时造成心理上的严重打击。这些截肢者的社会能力因截肢部位不同而有所差异，上肢截肢患者的社交能力远低于下肢截肢患者。目前对于上肢假肢的研究多集中于假手，对于腕部关节的研究较少，为了充分满足上肢假肢用户的正常需求，不仅需要解决手部的灵巧性和抓握能力问题，更需要解决腕部关节的功能实现问题。传统假手腕关节多是采用串联机构来实现手腕功能，结构复杂，重量较大，且仅实现手腕旋内旋外、屈伸和侧偏三个自由度中的部分自由度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三自由度并联假手腕关节，该假手腕关节重量轻、刚度大、精度高、承载能力强，可实现手腕的屈伸、侧偏以及旋内旋外三个运动自由度。一种三自由度并联假手腕关节，其特征在于采用串—并联的结构形式，包括基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链、动平台；所述旋转台依次穿过端盖、第一轴承、轴承隔套、第二轴承、C形卡圈后与电机传动轴通过平键连接，电机通过减速器与基座固定连接，旋转台上装有轴承隔套和C形卡圈，轴承隔套放置在两个滚动轴承中间，C形卡圈放置在第二滚动轴承一侧。所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，所述旋转台上固连有第一固定座和第二固定座，所述动平台上固连有第三固定座、第四固定座和第五固定座；所述第一主动支链包括第一上连杆、第一推杆式线性驱动器和第一下连杆，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆和第一外杆，第一内杆与第一外杆连接，构成移动副；所述第一上连杆一端与动平台上的第四固定座连接，构成球副，另一端与第一推杆式线性驱动器第一内杆固连；所述第一下连杆一端与第一推杆式线性驱动器第一外杆固连，另一端通过第一十字连接件与旋转台上的第一固定座连接，构成虎克副；所述第二主动支链包括第二上连杆、第二推杆式线性驱动器和第二下连杆，所述第二推杆式线性驱动器包括第二内杆和第二外杆，第二内杆与第二外杆连接，构成移动副；所述第二上连杆一端与动平台上的第五固定座连接，构成球副，另一端与第二推杆式线性驱动器第二内杆固连；所述第二下连杆一端与第二推杆式线性驱动器第二外杆固连，另一端通过第二十字连接件与旋转台上的第二固定座连接，构成虎克副；所述约束支链包括中间连杆和第三十字连接件，所述中间连杆一端与旋转台垂直固连，另一端通过第三十字连接件与动平台上的第三固定座连接，构成虎克副；通过电机带动旋转台转动，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动，通过第一主动支链和第二主动支链中推杆式线性驱动器的驱动，动平台可绕约束支链上虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。与现有专利技术比本专利技术的有益效果是：重量轻、刚度大、精度高、承载能力强，可实现手腕的屈伸、侧偏以及旋内旋外三个运动自由度，功能性更强。附图说明图1为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的总体结构示意图；图2为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的并联部分结构示意图；图3为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的支链与旋转台连接示意图；图4为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的支链与动平台连接示意图；图5为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的基座内部零件示意图；图6为本专利技术一种三自由度并联假手腕关节的基座内部零件爆炸图；图1-6中：1—旋转台；2-1—第一固定座；3-1—第一十字连接件；4-1—第一下连杆；5-1—第一外杆；6-1—第一内杆；7-1—第一上连杆；8-1—第四固定座；2-2—第二固定座；3-2—第二十字连接件；4-2—第二下连杆；5-2—第二外杆；6-2—第二内杆；7-2—第二上连杆；8-2—第五固定座；9—动平台；10—第三固定座；11—第三十字连接件；12—中间连杆；13-端盖；14-第一轴承；15-轴承隔套；16-第二轴承；17-C形卡圈；18-平键；19-减速器；20-电机；21-基座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。如图1至图6所示，本实施例提供了一种三自由度并联假手腕关节，包括基座(21)、旋转台(1)、第一主动支链、第二主动支链、约束支链、动平台(9)。所述旋转台(1)依次穿过端盖(13)、第一轴承(14)、轴承隔套(15)、第二轴承(16)、C形卡圈(17)后与电机(20)输出轴通过平键(18)连接，电机(20)通过减速器(19)与基座(21)固定连接，旋转台(1)上装有轴承隔套(15)和C形卡圈(17)，轴承隔套(15)放置在两个滚动轴承(14和16)中间，C形卡圈(17)放置在第二滚动轴承(16)一侧。所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，所述旋转台(1)上固连有第一固定座(2-1)和第二固定座(2-2)，所述动平台(9)上固连有第三固定座(10)、第四固定座(8-1)和第五固定座(8-2)；所述第一主动支链包括第一上连杆(7-1)、第一推杆式线性驱动器和第一下连杆(4-1)，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆(6-1)和第一外杆(5-1)，第一内杆(6-1)与第一外杆(5-1)连接，构成移动副；所述第一上连杆(7-1)一端与动平台(9)上的第四固定座(8-1)连接，构成球副，另一端与第一推杆式线性驱动器第一内杆(6-1)固连；所述第一下连杆(4-1)一端与第一推杆式线性驱动器第一外杆(5-1)固连，另一端通过第一十字连接件(3-1)与旋转台(1)上的第一固定座(2-1)连接，构成虎克副；所述第二主动支链包括第二上连杆(7-2)、第二推杆式线性驱动器和第二下连杆(4-2)，所述第二推杆式线性驱动器包括第二内杆(6-2)和第二外杆(5-2)，第二内杆(5-2)与第二外杆(6-2)连接，构成移动副；所述第二上连杆(7-2)一端与动平台(9)上的第五固定座(8-2)连接，构成球副，另一端与第二推杆式线性驱动器第二内杆(6-2)固连；所述第二下连杆(4-2)一端与第二推杆式线性驱动器第二外杆(5-2)固连，另一端通过第二十字连接件(3-2)与旋转台(1)上的第二固定座(2-2)连接，构成虎克副；所述约束支链包括中间连杆(12)和第三十字件(11)，所述中间连杆(12)一端与旋转台(1)垂直固连，另一端通过第三十字连接件(11)与动平台(9)上的第三固定座(10)连接，构成虎克副；通过电机(20)带动旋转台(1)转动，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动，通过第一主动支链和第二主动支链的推杆式线性驱动器的驱动，动平台(9)可绕约束支链上虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。以上所述详细说明是针对本专利技术有效可行实施实例的具体说明，并非用以对本专利技术作任何形式上的限定。应当指出的是，本领域技术人员可以在未脱离本专利技术技术原理下做出若干改进、变更或有效实施，这些改进、变更或有效实施均应包含于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度并联假手腕关节，其特征在于：采用串—并联的结构形式，包括基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链和动平台；串联结构：电机通过减速器与所述基座固定连接，所述旋转台依次穿过端盖、第一轴承、轴承隔套、第二轴承、C形卡圈后与电机轴通过键连接，实现假手腕关节的旋内旋外运动；电机通过减速器与基座固定连接，旋转台上装有轴承隔套和C形卡圈，轴承隔套放置在第一轴承和第二轴承中间，C形卡圈放置在第二轴承一侧；并联结构：所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，所述旋转台上固连有第一固定座和第二固定座，所述动平台上固连有第三固定座、第四固定座和第五固定座；所述第一主动支链包括第一上连杆、第一推杆式线性驱动器和第一下连杆，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆和第一外杆，第一内杆与第一外杆连接，构成移动副；所述第一上连杆一端与动平台上的第四固定座连接，构成球副，另一端与第一推杆式线性驱动器第一内杆固连；所述第一下连杆一端与第一推杆式线性驱动器第一外杆固连，另一端通过第一十字连接件与旋转台上的第一固定座连接，构成虎克副；所述第二主动支链包括第二上连杆、第二推杆式线性驱动器和第二下连杆，所述第二推杆式线性驱动器包括第二内杆和第二外杆，第二内杆与第二外杆连接，构成移动副；所述第二上连杆一端与动平台上的第五固定座连接，构成球副，另一端与第二推杆式线性驱动器第二内杆固连；所述第二下连杆一端与第二推杆式线性驱动器第二外杆固连，另一端通过第二十字连接件与旋转台上的第二固定座连接，构成虎克副；所述约束支链包括中间连杆和第三十字连接件，所述中间连杆一端与旋转台垂直固连，另一端通过第三十字连接件与动平台上的第三固定座连接，构成虎克副；通过第一主动支链和第二主动支链中推杆式线性驱动器的驱动，动平台可绕约束支链虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。...

【技术特征摘要】
1.一种三自由度并联假手腕关节，其特征在于：采用串—并联的结构形式，包括基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链和动平台；串联结构：电机通过减速器与所述基座固定连接，所述旋转台依次穿过端盖、第一轴承、轴承隔套、第二轴承、C形卡圈后与电机轴通过键连接，实现假手腕关节的旋内旋外运动；电机通过减速器与基座固定连接，旋转台上装有轴承隔套和C形卡圈，轴承隔套放置在第一轴承和第二轴承中间，C形卡圈放置在第二轴承一侧；并联结构：所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，所述旋转台上固连有第一固定座和第二固定座，所述动平台上固连有第三固定座、第四固定座和第五固定座；所述第一主动支链包括第一上连杆、第一推杆式线性驱动器和第一下连杆，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆和第一外杆，第一内杆与第一外杆连接，构成移动副；所述第一上连杆一端与动平台上的第四固定座连接，构成球副，另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑锋，周帅锋，张凯，陈莹，张子康，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11