仿生假手和其他假手的特短电动二自由度腕关节制造技术

一种可用于各种假手，短而轻的电动屈腕、转腕组合关节，屈腕关节有蜗轮蜗杆和丝杆加连杆两种结构，屈腕电机安装在手掌内不占腕部空间。转腕关节有一个中轴管，通往手指电机和通往屈腕电机的软性电线，都在中轴管内通过，转腕时电线可在中轴管内扭转，省去了电刷结构所占的空间和重量。转腕关节的一种结构是转腕电机安装在不动的腕座上，另一种结构是转腕电机安装在腕转动部位，屈腕轴线与转腕轴残相交于一点，使腕部动作具有仿生效果。

【技术实现步骤摘要】
仿生假手和其他假手的特短电动二自由度腕关节
本专利技术涉及假肢
，特别涉及电动假肢
，具体是指一种上肢假肢的屈腕、转腕组合关节。
技术介绍
目前国内外的各种电动假手产品，例如肌电控制假手或每个手指都能独立活动的仿生假，腕部只有电动转腕关节或电动屈腕关节，而且大部份只有靠健侧手扳动的被动腕关节，没有同时具有电动转腕和电动屈腕的肌电控制假手和仿生假手，原因是长度太长，重量太重。截肢者日常生活中，非常需要同时具有这两种功能的假手，双手截肢者更加迫切。为了克服现有技术的上述不足，满足残疾人的迫切要求，需要技术突破，研制成一种创新的结构，解决上述问题。
技术实现思路
一种可用于各种假手，短而轻，具有电动屈腕和电动转腕功能的组件结构，此结构包括二个模块：屈腕关节和转腕关节。屈腕关节的主要部件有屈腕电机、屈腕减速器、支架，转腕关节的主要部件有转板、转腕电机、转腕减速器、中轴管、腕壳、腕座。屈腕电机安装在手掌内不占腕部空间，根据手掌内结构的不同，屈腕电机可选择安装在手背、虎口、手掌腹面或其他位置。连接手掌内各个电机的软性电线，在靠近屈腕轴的附近弯曲，省去了电刷结构所占的空间和重量。一种屈腕关节是蜗轮蜗杆结构，见图1。将蜗轮轴置于腕关节位置，蜗轮固定在支架上，不能转动，蜗杆在屈腕电机驱动下绕蜗轮转动，安装蜗杆和屈腕电机的手掌，便和蜗杆一起绕蜗轮转动，做屈腕和伸腕动作，蜗轮轴线就是腕关节转动轴线。另一种屈腕关节是丝杆加连杆结构，见图2。屈腕电机和丝杆安装在手掌内，连杆上端轴装在丝杆的螺母上，连杆下端轴装在支撑屈腕轴的支架上，按常规丝杆减速器结构，螺母在导轨限制下不能转动，当屈腕电机驱动丝杆转动，带动螺母沿导轨上下运动，就会推拉连杆，使手掌绕屈腕轴转动，做腕关节伸屈动作。转腕关节有一个中轴管，通往手指电机和通往屈腕电机的软性电线，都在中轴管内通过，连接到控制电路，转腕时这些电线可在中轴管内扭转，省去了电刷结构所占的空间和重量。转腕电机在腕中轴管的外面，平行于中轴管放置，在中轴管和腕壳之间的柱形环状空间内，转腕电机输出齿轮和转腕齿轮，构成转腕减速器。图1和图2中，转腕关节都是同一种结构，中轴管、转腕电机、腕壳、控制电路都安装在不动的腕座上，腕座固定在假肢前臂筒的端部。转板与转腕齿轮是固定在一起的，转腕电机的输出齿轮与中轴线上的转腕齿轮啮合，在转腕电机驱动下，转腕齿轮转动，使安装在转板上面的屈腕关节和手掌一起旋转，另一种电动转腕关节见图3，也是将转腕电机安装在腕中轴管外面，在中轴管和腕壳之间的柱形环状空间内，平行于中轴管放置，但转腕电机和转板固定在一起，一起旋转，因此转腕电机尾部可伸到转板上面的可利用空间，缩短了转腕关节的长度。转腕齿轮与中轴管同轴线安装在中轴管上，转腕齿轮与转腕电机的输出齿轮啮合，构成转腕减速器。中轴管、转腕齿轮、腕壳、控制电路都安装在不动的腕座上，腕座固定在假肢前臂筒的端部。转腕电机输出齿轮转动时，只能绕转腕齿轮滚动，使转腕电机、转板、屈腕关节和手掌一同旋转。图3的转腕关节可以分别与图1或图2中的电动屈腕关节组合，构成图1和图2以外的另外两种组合电动腕关节。这两种转腕关节，如果需要更大减速比，可在上述柱形环状空间内增加减速级数。上述各种组合电动腕关节，转腕齿轮的轴线就是转腕轴线，也是中轴管的轴线，屈腕和转腕的轴线都垂直相交于一点，使腕部动作具有仿生效果。腕关节旋转范围和屈腕范围，按人腕关节运动范围限位。此假手电动屈腕和电动转腕关节可用于各种假手，例如用于一自由度肌电控制或电动假手，可以实现短而轻，具有抓握、屈腕、转腕功能的三自由度肌电控制或电动假手，用于掌部有6个自由度的仿生手，则成为腕部有电动二自由度的8自由度仿生手。根据需要，可以只安装电动屈腕关节或电动转腕关节。现有具有电刷结构的各种转腕关节，可用电线从中轴通过的方法，省去电刷结构，可减少长度和重量。如果只安装转腕关节，转腕电机可以放在掌部减少假手长度，中轴管可缩短为一个中轴孔。附图说明图1为第一种组合电动腕关节原理图图2为第二种组合电动腕关节原理图图3为另一种电动旋腕关节原理图为了使传动原理清楚，图1、图2和图3都省略了支撑和轴承结构。图中标号说明如下：1.屈腕关节2.旋腕关节3.屈腕电机4.蜗杆5.蜗轮6.支架7.转板8.转腕齿轮9.转腕电机输出齿轮10.转腕电机11.中轴管12.腕壳13.腕座14.连接屈腕电机的电线15.手指电机16.连接手指电机的电线17.手掌18.连接转腕电机的电线19.控制电路20.丝杆21.螺母22.连杆23.连杆上端轴24.连杆下端轴25.屈腕轴26.屈腕电机输出齿轮27.丝杆齿轮具体实施方式一种电动屈腕关节见图1，是蜗轮蜗杆结构。屈腕关节（1）由屈腕电机（3）、蜗杆（4）、蜗轮（5）、支架（6）组成，屈腕电机（3）和蜗杆（4）安装在手掌（17）内，不占腕部空间，蜗轮（5）安装在支架（6）上，支架（6）安装在转板（7）上，蜗轮（5）、支架（6）、转板（7）都固定在一起，所以蜗轮（5）不能转动，蜗轮（5）处于腕关节位置，屈腕电机（3）驱动蜗杆（4）转动时，蜗杆（4）和整个手掌（17）一起绕蜗轮（5）滚动，做屈腕和伸腕动作。另一种电动屈腕关节见图2，是丝杆加连杆结构。屈腕电机（3）和丝杆（20）安装在手掌（17）内，连杆上端轴（23）装在丝杆（20）的螺母（21）上，连杆下端轴（24）装在支撑屈腕轴（25）的支架（6）上，按常规丝杆结构，螺母（21）不能转动，当屈腕电机输出齿轮（26）驱动丝杆齿轮（27），使丝杆（20）转动，带动螺母（21）上下运动，就会推拉连杆（22），使手掌（17）绕屈腕轴（25）转动，做腕关节伸屈动作。一种电动转腕关节见图1或见图2，由转板（7）、转腕齿轮（8）、输出齿轮（9）、转腕电机（10）、中轴管（11）、腕壳（12）、腕座（13）组成。连接屈腕电机的电线（14）和连接手指电机的电线（16）在中轴管（11）内通过，连接到控制电路（19），转腕时这些电线可在中轴管（11）内扭转，省去了电刷结构所占的空间长度和重量。转腕电机（10）在中轴管（11）的外面，外壳（12）和中轴管（11）之间的圆环状空间内，平行于中轴管（11）放置，中轴管（11）、腕壳（12）、转腕电机（10）、控制电路（19）都与腕座（13）固定在一起，腕座（13）固定在假肢前臂端部。转腕齿轮（8）与转板（7）固定在一起，转腕电机输出齿轮（9）与中轴线上的转腕齿轮（8）啮合，带动转腕齿轮（8）和固定在转腕齿轮（8）上的转板（7）一起转动，使装在转板（7）上的屈腕关节（1）和上面的手掌（17）旋转。另一种电动转腕关节见图3，转腕电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生假手和其他假手的特短电动二自由度腕关节，其特征在于：屈腕关节的主要部件有屈腕电机、屈腕减速器、支架，转腕关节的主要部件有转腕电机、转板、转腕减速器、中轴管、腕壳、腕座，屈腕关节有蜗轮蜗杆和丝杆加连杆两种结构，屈腕电机安装在手掌内不占腕部空间，转腕关节有一个中轴管，通往手指电机和通往屈腕电机的软性电线，都在中轴管内通过，转腕时这些电线可在中轴管内扭转，省去了电刷结构所占的空间和重量，转腕电机在腕中轴管的外面，平行于中轴管放置，腕关节旋转范围和屈腕范围，按人腕关节运动范围限位，一种转腕关节的转腕电机固定在不动的腕座上，另一种转腕关节的转腕电机固定在转板上，与手掌一起旋转，屈腕轴线与旋腕轴残相交于一点，使腕部动作具有仿生效果。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生假手和其他假手的特短电动二自由度腕关节，其特征在于：屈腕关节的主要部件有屈腕电机、屈腕减速器、支架，转腕关节的主要部件有转腕电机、转板、转腕减速器、中轴管、腕壳、腕座，屈腕关节有蜗轮蜗杆和丝杆加连杆两种结构，屈腕电机安装在手掌内不占腕部空间，转腕关节有一个中轴管，通往手指电机和通往屈腕电机的软性电线，都在中轴管内通过，转腕时这些电线可在中轴管内扭转，省去了电刷结构所占的空间和重量，转腕电机在腕中轴管的外面，平行于中轴管放置，腕关节旋转范围和屈腕范围，按人腕关节运动范围限位，一种转腕关节的转腕电机固定在不动的腕座上，另一种转腕关节的转腕电机固定在转板上，与手掌一起旋转，屈腕轴线与旋腕轴残相交于一点，使腕部动作具有仿生效果。


2.根据权利要求1的电动屈腕、转腕组合关节，其特征在于：一种屈腕减速器是蜗轮蜗杆结构，将蜗轮轴置于腕关节位置，蜗轮固定在支架上不能转动，蜗杆在屈腕电机驱动下和手掌一起绕蜗轮转动，做屈腕和伸腕动作，蜗轮轴线就是腕关节转动轴线。


3.根据权利要求1的电动屈腕、转腕组合关节，其特征在于：另一种屈腕减速器是丝杆结构，屈腕电机和丝杆安装在手掌内，由装在丝杆上的螺母推拉连杆，带动腕关节伸屈。


4.根据权利要求1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚峰，罗永昭，
申请(专利权)人：上海科生假肢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31