一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节制造技术

本实用新型专利技术公开了一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，涉及假肢领域，包括驱动电机、传动系统、滑移齿轮、直线伺服电机、拨叉连接机构。当大臂腔和小臂腔成180度且肘关节仍接收到大臂腔中持续伸的肌电信号时，直线伺服电机驱动拨叉连接机构带动滑移齿轮脱离与传动系统的啮合，进入自由摆动状态；在自由摆动状态，当肘关节接收到大臂腔中持续屈的肌电信号时，直线伺服电机驱动拨叉连接机构带动滑移齿轮与传动系统啮合，进入电动屈伸状态。本实用新型专利技术自动实现肌电假肢肘关节在电动屈伸和自由摆动之间切换，具有及时响应、稳定可靠、方便易用的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节
本技术涉及假肢领域，尤其涉及一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节。
技术介绍
肢残患者是社会上具有特殊困难的弱势群体。由于工伤事故、交通事故、自然灾害、疾病病变和先天性缺陷等各种因素，不可避免产生数量不少的上肢缺失者，其中有一部分是肘离断或上臂截肢患者。如何提高这些肢残患者的生活质量和工作质量，尤其是提高那些截肢者的生活质量，是全社会的责任。发展康复事业、服务残障者是社会进步的体现，也是我国民生科技的一个重要组成部分。假肢技术经过长期的发展，具有电动肘关节的肌电控制上臂假肢已广泛使用。目前国内外上肢假肢肘关节的设计，大多都是由多级齿轮减速实现关节驱动，以便患者在需要时电动抬起或放下前臂。但若患者正常步行时，肘关节需要自由屈伸以实现前臂自由摆动。而这种肘关节由于无离合装置，不能像正常人手臂那样随意摆动，使得患者在形象上显得僵硬，不自然。为此，市场上出现了带有被动切换离合器的电动肘关节，通过操纵离合器切换电动肘关节工作状态，由于是被动切换，因此在使用上不便于患者操作。因此，本领域的技术人员致力于开发一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，实现肘关节状态的自由切换。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是能够实现肘关节的伸屈功能，又能在不需要伸屈时，使前臂能像正常人一样自由摆动，而不需要被动切换。为实现上述目的，本技术提供了一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，包括顶盖、驱动电机、传动系统、直线伺服电机、拨叉连接机构、滑移齿轮、输出轴、肘关节外壳，驱动电机经传动系统驱动滑移齿轮，带动输出轴和小臂腔转动，直线伺服电机根据肌电信号和肘关节的状态，经拨叉连接机构驱动滑移齿轮轴向运动，与传动系统啮合或脱离，肘关节相应进入电动屈伸或自由摆动状态。进一步地，传动系统为双联齿轮传动，驱动电机的涡轮与双联齿轮齿一啮合，组成一级齿轮传动，双联齿轮齿二与滑移齿轮啮合，组成二级齿轮传动。进一步地，滑移齿轮通过键槽固定在输出轴上。进一步地，输出轴通过舵盘与小臂腔装配。进一步地，输出轴由两端的角接触球轴承实现轴向与径向定位。进一步地，肘关节处于电动屈伸状态时，当小臂腔达到向下伸展的极限位置且肘关节仍接收到大臂腔中持续伸的肌电信号时，直线伺服电机驱动拨叉连接机构带动滑移齿轮与传动系统脱离，肘关节进入自由摆动状态。进一步地，向下伸展的极限位置为小臂腔和大臂腔成180度。进一步地，输出轴上安装有凸轮，肘关节上安装有微动开关，当小臂腔和大臂腔成180度时，凸轮触动微动开关。进一步地，肘关节处于自由摆动状态时，当肘关节接收到大臂腔中持续屈的肌电信号时，直线伺服电机驱动拨叉连接机构带动滑移齿轮与传动系统啮合，肘关节进入电动屈伸状态。进一步地，直线伺服电机、U形连接件、拨叉、滑块、滑移齿轮依次连接，当直线伺服电机直线运动时，带动拨叉转动，带动滑块沿滑移齿轮的轴向运动。进一步地，拨叉可绕U形连接件转动。进一步地，拨叉的上端通过插销与U形连接件连接。进一步地，拨叉可绕滑块转动。进一步地，滑块包括连接头，连接头插入拨叉下端的连接孔中，使拨叉可绕连接头转动。本技术的一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，与现有技术相比，采用一个电机驱动，一个电机进行状态控制，可实现小臂电动屈伸和自由摆动状态的主动切换，使患者行走时姿态更自然，平衡感与舒适感更强，结构简单可靠，易于控制，特别适合用于肌电仿人假肢手臂。以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本技术较佳实施例的内部结构示意图；图2是本技术较佳实施例的顶盖示意图；图3是本技术较佳实施例的驱动电机示意图；图4是本技术较佳实施例的双联齿轮示意图；图5是本技术较佳实施例的输出轴示意图；图6是本技术较佳实施例的滑移齿轮示意图；图7是本技术较佳实施例的二级齿轮传动系统示意图；图8是本技术较佳实施例的拨叉连接机构示意图；图9是本技术较佳实施例的轴承透盖示意图；图10是本技术直线伺服电机示意图；图11是本技术较佳实施例的滑移齿轮脱离示意图；图12是本技术较佳实施例的微动开关示意图；图13是本技术较佳实施例的肘关节外壳示意图；图14是本技术微动开关位置示意图；图15是本技术较佳实施例的舵盘示意图；图16是本技术较佳实施例的大臂腔示意图；图17是本技术较佳实施例的小臂腔示意图；图18本技术较佳实施例的总装(90度)示意图；图19是本技术转动极限位置1(45度)示意图；图20是本技术转动极限位置2(180度)示意图。其中，1—顶盖，1-1—电机定位孔，1-2—顶盖弧形槽，1-3—齿轮定位孔，1-4—顶盖方形槽，1-51—顶盖出线孔一，1-52—顶盖出线孔二，1-6—顶盖安装孔；2—驱动电机，2-1—驱动电机圆周面，2-2—电机蜗杆，2-3—驱动电机定位孔；3—双联齿轮，3-1—双联齿轮齿一，3-2—双联齿轮齿二；4—挡圈；5—输出轴，5-1—导向键，5-2—D形轴端，5-3—凸轮；6—滑移齿轮，6-1—外圆面，6-2—导向槽；7—滑块，7-1—连接头，7-2—弧形面；8—角接触球轴承；9—轴承透盖，9-1—轴承盖安装孔；10—拨叉，10-1—连接孔一，10-2—连接孔二；11—U形连接件，11-1—直线电机连接孔，11-2—拨叉连接孔；12—直线伺服电机；13-1—插销一，13-2—插销二；14—微动开关，14-1—拨动片，14-2—开关安装孔；15—肘关节外壳，15-1—轴承安装孔，15-2—开关固定孔，15-3—轴承盖固定孔，15-4—出线孔，15-5—顶盖固定孔，15-6—大臂连接孔；16—舵盘，16-1—D形孔，16-2—小臂连接孔；17—大臂腔，17-1—大臂安装孔；18—小臂腔，18-1—小臂安装孔。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。如图1内部结构示意图所示，肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，包括顶盖1，驱动电机2，双联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，包括顶盖、驱动电机、传动系统、直线伺服电机、拨叉连接机构、滑移齿轮、输出轴、肘关节外壳，所述驱动电机经所述传动系统驱动所述滑移齿轮，带动所述输出轴和小臂腔转动，所述直线伺服电机根据肌电信号和所述肘关节的状态，经所述拨叉连接机构驱动所述滑移齿轮轴向运动，与所述传动系统啮合或脱离，所述肘关节相应进入电动屈伸或自由摆动状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，包括顶盖、驱动电机、传动系统、直线伺服电机、拨叉连接机构、滑移齿轮、输出轴、肘关节外壳，所述驱动电机经所述传动系统驱动所述滑移齿轮，带动所述输出轴和小臂腔转动，所述直线伺服电机根据肌电信号和所述肘关节的状态，经所述拨叉连接机构驱动所述滑移齿轮轴向运动，与所述传动系统啮合或脱离，所述肘关节相应进入电动屈伸或自由摆动状态。


2.如权利要求1所述的肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，所述传动系统为双联齿轮传动，所述双联齿轮包括双联齿轮齿一、双联齿轮齿二，所述驱动电机的涡轮与所述双联齿轮齿一啮合，组成一级齿轮传动，所述双联齿轮齿二与所述滑移齿轮啮合，组成二级齿轮传动。


3.如权利要求2所述的肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，所述滑移齿轮通过键槽固定在所述输出轴上。


4.如权利要求2所述的肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，所述输出轴通过舵盘与所述小臂腔装配。


5.如权利要求4所述的肌电信号控制的单自由度假肢肘关节，其特征在于，所述输出轴由两端的角接触球轴承实现轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟超，刘依琳，李钦，冯亚岗，
申请(专利权)人：苏州通和景润康复科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32