一种仿生运动功能上肢制造技术

本申请公开种仿生运动功能上肢，包括假肢手头、腕关节、小臂，腕关节两端分别与假肢手头、小臂连接，所述的假肢手头包括食指、中指、无名指、小指、拇指、手掌，所述的食指、中指、无名指、小指、安装在手掌上，所述的手掌包括手支撑板，拇指转动电机减速机固定在手支撑板上，拇指转动电机减速机的输出轴固定丝杠，丝杠旋合螺母，螺母与手支撑板上的导向轨沿着上下方向滑动连接，螺母上设置的固定销在滑动槽内滑动，拇指转台向下方、前方伸出有驱动梁，驱动梁上设置有滑动槽，滑动槽沿着左右方向水平设置，手支撑板上设置有拇指转台的转动支撑，所述的拇指转台上安装拇指，实现拇指的位置调整，与健康人拇指运动功能相近。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生运动功能上肢
本专利技术涉及一种仿生上肢，尤其涉及一种仿生运动功能上肢。
技术介绍
我国是人口大国，上肢或者手部缺失的患者达数千万，这部分人群迫切需要安装假肢来提高生活质量，另外，某些环境中，对人体的伤害很大或者无法承受，例如核反应、外太空、高温高热的生产中，需要使用仿生手或手臂进行作业。目前的仿生手的拇指不能旋转，或者仅有一个自由度，跟人类的手功能相差甚远，不能满足假肢手或者生产工程中的仿生手功能的使用要求，正常的拇指不仅具有掌指关节、远端指关节，其拇指与手掌连接部也具有一个自由度，即拇指位置姿态的调整。多数的仿生上肢价格昂贵，主要依赖进口，而且仿生上肢的手指通常采用两个运动关节，不能想健康手指那样抓握物体，现有的仿生上肢通常采用电机驱动拉线，拉线牵引实现手指关节的运动，由于手指关节之间需要设置复位弹簧，拉线要克服弹簧的阻力进行牵引运动，浪费驱动电机的功率，并且由于拉线在牵引过程中反复受到交变应力的作用，容易松弛和疲劳断裂，可靠性差。有一些仿生手指关节采用连杆驱动，由于连杆的效率与连杆间的夹角存在关系，对电机的运转的平稳性造成影响，影响电机的寿命，并且连杆之间的角度变化使连杆之间的转动速度也在非线性变化，连杆的运动速度不平稳，抓握物体的效果差。本申请的技术方案中，拇指具有位置调整转动功能，与健康人手指运动功能非常接近；拇指的位置调整转动功能采用一个电机驱动丝杠转动，丝杠上旋合螺母，螺母上的固定销推动拇指转动；采用单电机带动锥齿轮机构、以及固定在手掌架上的带轮带传动机构，实现掌指关节和近端指关节的同向运动；采用锥齿轮与三个后滑杆滑动连接，后滑杆通过滑杆销与前滑杆铰接，且前滑杆与滑杆套滑动连接，滑杆套与转动盘转动连接，滑杆套上设置有传动杆，传动杆与传动盘连接，实现后滑杆始终平动；采用传动杆与偏心的传动盘和转动盘连接，实现滑杆套只能平移运动，保证了前滑杆与后滑杆在传动过程中的弯曲过程中效率；拇指采用锥齿轮传动机构和带传动机构实现拇指掌指节和近端指节的仿生运动。采用了齿轮传动机构，实现四指和拇指关节运动的平稳性和协调性。四指和拇指的结构中，除电机外，其余零件可采用非金属材料制成，减轻仿生运动功能上肢的重量。滑杆机构采用了平动的铰链连接，而不采用万向联轴节连接，提高了传动效率和传动的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种拇指位置能够旋转调整、四指采用电机与齿轮驱动机构实现三自由度运动、拇指采用电机齿轮机构实现两自由度运动，以及腕关节电机驱动摆动的仿生运动功能上肢。本专利技术的目的是这样实现的：一种仿生运动功能上肢，包括假肢手头、腕关节22、小臂33，所述的腕关节22两端分别与假肢手头、小臂连接，并且实现假肢手头、小臂之间的摆动，所述的假肢手头包括食指1、中指2、无名指3、小指4、拇指5、手掌11，所述的食指1、中指2、无名指3、小指4、安装在手掌11上；所述的手掌11包括：手支撑板1105、拇指转台1108、拇指转动电机减速机1109、螺母1110、拇指转动电机架1111、丝杠1112、导向轨1113、轴承轴承座1115、固定销1116、拇指转轴1118，拇指转动电机减速机1109固定在拇指转动电机架1111上，拇指转动电机架1111固定在手支撑板1105上，拇指转动电机减速机1109的输出轴固定丝杠1112的下端，丝杠1112的上部旋合螺母1110，螺母1110的前后侧均设置有上下方向贯穿的长槽，螺母1110前后侧的长槽分别与一个导向轨1113滑动连接，导向轨1113固定在手支撑板1105上，实现螺母1110沿着导向轨1113上下滑动，螺母1110设置有向后伸出的螺母梁1117，螺母梁1117固定固定销1116的左端，固定销1116的右端在滑动槽1114内滑动，所述的拇指转台1108向下方、前方伸出有驱动梁，驱动梁上设置有滑动槽1114，滑动槽1114沿着左右方向水平设置，所述的拇指转台1108下端固定拇指转轴1118的左端，拇指转轴1118的右部安装在轴承轴承座1115的内孔中，轴承轴承座1115固定在手支撑板1105上；所述的拇指转台1108上安装拇指5。所述的腕关节22包括腕轴2201、腕锥齿轮一2202、腕锥齿轮二2203、齿轮转轴2204、腕部电机减速机2205、腕部电机架2206、腕部转轴支撑2207，所述的手支撑板1105后端设置两个向后伸出的腕关节连接板1106，所述的腕轴2201的上、下部分别固定两个腕关节连接板1106，腕轴2201固定腕锥齿轮二2203，腕锥齿轮二2203与腕锥齿轮一2202啮合，腕轴2201的上、下端分别固定连接小臂前端，所述的腕锥齿轮一2202固定在齿轮转轴2204的前端，齿轮转轴2204的中部转动安装在腕部转轴支撑2207上，腕部转轴支撑2207上、下端分别固定在小臂上，齿轮转轴2204后端设置的轴孔固定连接腕部电机减速机2205的输出轴，腕部电机减速机2205固定在腕部电机架2206上，腕部电机架2206固定在小臂上。所述的小臂33包括：上小臂架3301、小臂连接板3302、下小臂架3303，腕轴2201的上、下端分别固定上小臂架3301、下小臂架3303的前端，腕部转轴支撑2207上、下端分别固定在上小臂架3301、下小臂架3303上，腕部电机架2206的上、下端分别固定在上小臂架3301、下小臂架3303上，上小臂架3301与下小臂架3303的左右两侧分别通过一个小臂连接板3302固定连接。所述的手支撑板1105的前端从上至下依次设置有食指安装台1101、中指安装台1104、无名指安装台1103、小指安装台1102，分别安装食指、中指、无名指、小指。所述的拇指5包括：拇指连接轴501、拇指带轮一510、拇指双联轮511、拇指锥齿轮一513、拇指电机减速机514、拇指电机架515、拇指锥齿轮二516，所述的拇指连接轴501的后、前端分别转动连接拇指上掌指板502、拇指下掌指板507的下端，拇指连接轴501固定拇指带轮一510，拇指电机减速机514通过拇指电机架515固定在拇指上掌指板502上，拇指电机减速机514的输出轴固定拇指锥齿轮一513，拇指锥齿轮一513同时与拇指锥齿轮二516、拇指双联轮511后端设置的拇指锥齿轮三啮合，所述的拇指锥齿轮二516的小端与拇指锥齿轮三的小端相对设置，所述的拇指锥齿轮二516固定在拇指上近端销503上，拇指上近端销503的上固定拇指上远端板504的下端，拇指上近端销503转动连接拇指上掌指板502的上端，所述的拇指双联轮511前端设置的拇指带轮二通过拇指同步带509与拇指带轮一510形成带传动连接，所述的拇指双联轮511活套在拇指下近端销512上，拇指下近端销512与拇指下远端板506的下端和拇指下掌指板507的上端转动连接；拇指转台1108上设置的拇指安装孔固定拇指连接轴501，所述的拇指上掌指板502与拇指下掌指板507的前后侧分别通过一个拇指掌指连接板508固定连接，所述的拇指上远端板504与拇指下远端板506前后侧分别通过一个拇指远端连接板505固定连接。食指1的结构与中指2、无名指3、小指4的结构相同，食指1包括食指连接轴101、带轮一110、手指电机减速机111、锥齿轮一113、锥齿轮二1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生运动功能上肢，包括假肢手头、腕关节(22)、小臂(33)，所述的腕关节(22)两端分别与假肢手头、小臂连接，并且实现假肢手头、小臂之间的摆动，所述的假肢手头包括食指(1)、中指(2)、无名指(3)、小指(4)、拇指(5)、手掌(11)，所述的食指(1)、中指(2)、无名指(3)、小指(4)、安装在手掌(11)上；所述的手掌(11)包括：手支撑板(1105)、拇指转台(1108)、拇指转动电机减速机(1109)、螺母(1110)、拇指转动电机架(1111)、丝杠(1112)、导向轨(1113)、轴承轴承座(1115)、固定销(1116)、拇指转轴(1118)，拇指转动电机减速机(1109)固定在拇指转动电机架(1111)上，拇指转动电机架(1111)固定在手支撑板(1105)上，拇指转动电机减速机(1109)的输出轴固定丝杠(1112)的下端，丝杠(1112)的上部旋合螺母(1110)，螺母(1110)的前后侧均设置有上下方向贯穿的长槽，螺母(1110)前后侧的长槽分别与一个导向轨(1113)滑动连接，导向轨(1113)固定在手支撑板(1105)上，实现螺母(1110)沿着导向轨(1113)上下滑动，螺母(1110)设置有向后伸出的螺母梁(1117)，螺母梁(1117)固定固定销(1116)的左端，固定销(1116)的右端在滑动槽(1114)内滑动，所述的拇指转台(1108)向下方、前方伸出有驱动梁，驱动梁上设置有滑动槽(1114)，滑动槽(1114)沿着左右方向水平设置，所述的拇指转台(1108)下端固定拇指转轴(1118)的左端，拇指转轴(1118)的右部安装在轴承轴承座(1115)的内孔中，轴承轴承座(1115)固定在手支撑板(1105)上；所述的拇指转台(1108)上安装拇指(5)。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生运动功能上肢，包括假肢手头、腕关节(22)、小臂(33)，所述的腕关节(22)两端分别与假肢手头、小臂连接，并且实现假肢手头、小臂之间的摆动，所述的假肢手头包括食指(1)、中指(2)、无名指(3)、小指(4)、拇指(5)、手掌(11)，所述的食指(1)、中指(2)、无名指(3)、小指(4)、安装在手掌(11)上；所述的手掌(11)包括：手支撑板(1105)、拇指转台(1108)、拇指转动电机减速机(1109)、螺母(1110)、拇指转动电机架(1111)、丝杠(1112)、导向轨(1113)、轴承轴承座(1115)、固定销(1116)、拇指转轴(1118)，拇指转动电机减速机(1109)固定在拇指转动电机架(1111)上，拇指转动电机架(1111)固定在手支撑板(1105)上，拇指转动电机减速机(1109)的输出轴固定丝杠(1112)的下端，丝杠(1112)的上部旋合螺母(1110)，螺母(1110)的前后侧均设置有上下方向贯穿的长槽，螺母(1110)前后侧的长槽分别与一个导向轨(1113)滑动连接，导向轨(1113)固定在手支撑板(1105)上，实现螺母(1110)沿着导向轨(1113)上下滑动，螺母(1110)设置有向后伸出的螺母梁(1117)，螺母梁(1117)固定固定销(1116)的左端，固定销(1116)的右端在滑动槽(1114)内滑动，所述的拇指转台(1108)向下方、前方伸出有驱动梁，驱动梁上设置有滑动槽(1114)，滑动槽(1114)沿着左右方向水平设置，所述的拇指转台(1108)下端固定拇指转轴(1118)的左端，拇指转轴(1118)的右部安装在轴承轴承座(1115)的内孔中，轴承轴承座(1115)固定在手支撑板(1105)上；所述的拇指转台(1108)上安装拇指(5)。2.根据权利要求1所述的仿生运动功能上肢，其特征在于：所述的腕关节(22)包括腕轴(2201)、腕锥齿轮一(2202)、腕锥齿轮二(2203)、齿轮转轴(2204)、腕部电机减速机(2205)、腕部电机架(2206)、腕部转轴支撑(2207)，所述的手支撑板(1105)后端设置两个向后伸出的腕关节连接板(1106)，所述的腕轴(2201)的上、下部分别转动安装腕关节连接板(1106)，腕轴(2201)固定腕锥齿轮二(2203)，腕锥齿轮二(2203)与腕锥齿轮一(2202)啮合，腕轴(2201)的上、下端分别固定连接小臂前端，所述的腕锥齿轮一(2202)固定在齿轮转轴(2204)的前端，齿轮转轴(2204)的中部转动安装在腕部转轴支撑(2207)上，腕部转轴支撑(2207)上、下端分别固定在小臂上，齿轮转轴(2204)后端设置的轴孔固定连接腕部电机减速机(2205)的输出轴，腕部电机减速机(2205)固定在腕部电机架(2206)上，腕部电机架(2206)固定在小臂上。3.根据权利要求2所述的仿生运动功能上肢，其特征在于：所述的小臂(33)包括：上小臂架(3301)、小臂连接板(3302)、下小臂架(3303)，腕轴(2201)的上、下端分别固定上小臂架(3301)、下小臂架(3303)的前端，腕部转轴支撑(2207)上、下端分别固定在上小臂架(3301)、下小臂架(3303)上，腕部电机架(2206)的上、下端分别固定在上小臂架(3301)、下小臂架(3303)上，上小臂架(3301)与下小臂架(3303)的左右两侧分别通过一个小臂连接板(3302)固定连接。4.根据权利要求1所述的仿生运动功能上肢，其特征在于：所述的手支撑板(1105)的前端从上至下依次设置有食指安装台(1101)、中指安装台(1104)、无名指安装台(1103)、小指安装台(1102)，分别安装食指、中指、无名指、小指。5.根据权利要求1所述的仿生运动功能上肢，其特征在于：所述的拇指(5)包括：拇指连接轴(501)、拇指带轮一(510)、拇指双联轮(511)、拇指锥齿轮一(513)、拇指电机减速机(514)、拇指电机架(515)、拇指锥齿轮二(516)，所述的拇指连接轴(501)的后、前端分别转动连接拇指上掌指板(502)、拇指下掌指板(507)的下端，拇指连接轴(501)固定拇指带轮一(510)，拇指电机减速机(514)通过拇指电机架(515)固定在拇指上掌指板(502)上，拇指电机减速机(514)的输出轴固定拇指锥齿轮一(513)，拇指锥齿轮一(513)同时与拇指锥齿轮二(516)、拇指双联轮(511)后端设置的拇指锥齿轮三啮合，所述的拇指锥齿轮二(516)的小端与拇指锥齿轮三的小端相对设置，所述的拇指锥齿轮二(516)固定在拇指上近端销(503)上，拇指上近端销(503)的上固定拇指上远端板(504)的下端，拇指上近端销(503)转动连接拇指上掌指板(502)的上端，所述的拇指双联轮(511)前端设置的拇指带轮二通过拇指同步带(509)与拇指带轮一(510)形成带传动连接，所述的拇指双联轮(511)活套在拇指下近端销(512)上，拇指下近端销(512)与拇指下远端板(506)的下端和拇指下掌指板(507)的上端转动连接；拇指转台(1108)上设置的拇指安装孔固定拇指连接轴(501)，所述的拇指上掌指板(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，李晓堂，马龙祥，杨章振，
申请(专利权)人：安阳市翔宇医疗设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41