[實(shí)用新型]仿人形機(jī)械手上臂

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020113636.4
• 申請(qǐng)日: 2010-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN201631460U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志獻(xiàn);樊炳輝;江浩;王傳江;孫愛芹;徐文尚;孫高祚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F5/56
• 分類號(hào): A61F5/56;A61F2/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種仿人形機(jī)械手的手臂。

背景技術(shù)

目前，仿人形義肢在市場(chǎng)上已有產(chǎn)品出售，但綜觀這些國內(nèi)外產(chǎn)品，對(duì)于人的上肢，它們都只有小臂和手部組成，且大都采用肌電信號(hào)控制，使用者還需經(jīng)過專門的訓(xùn)練后尚可基本使用。另外，尤其是這些義肢價(jià)格非常昂貴，非平民們所能涉及。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種仿人形機(jī)械手的上臂，該上臂通過肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和大臂三部分有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的動(dòng)作，可分別完成大臂繞肩部的轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)，以及肘部繞大臂的擺動(dòng)動(dòng)作。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)解決方案是：

一種仿人形機(jī)械手的上臂，它包括肩關(guān)節(jié)、機(jī)械大臂和肘部關(guān)節(jié)；所述的肩關(guān)節(jié)具有大臂繞肩部轉(zhuǎn)動(dòng)和大臂繞肩部擺動(dòng)兩個(gè)自由度，通過直流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)大臂繞肩部轉(zhuǎn)動(dòng)，通過直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)大臂繞肩部擺動(dòng)；所述的肘部關(guān)節(jié)采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)肘部繞大臂的擺動(dòng)動(dòng)作，且擺動(dòng)方向始終與大臂繞肩部擺動(dòng)的方向相垂直。

為實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)自由度，所述的肩關(guān)節(jié)、機(jī)械大臂和肘部關(guān)節(jié)可以采用以下結(jié)構(gòu)，其中：

所述的肩關(guān)節(jié)，包括一個(gè)肩膀件、肩部接盤、直流伺服電機(jī)座和軸承座，所述的肩部接盤的外側(cè)設(shè)有上突起支架和下突起支架；所述的軸承座內(nèi)側(cè)固定在義肢的機(jī)架上，軸承座內(nèi)安裝軸承；所述的直流伺服電機(jī)座安裝在軸承的內(nèi)孔中，直流伺服電機(jī)座上安裝有直流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)軸上連接輸出法蘭，輸出法蘭與肩部接盤連接；所述的肩膀件鉸接在肩部接盤的上突起支架上，直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械大臂完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在所述的機(jī)械大臂的內(nèi)腔中安裝有驅(qū)動(dòng)大臂擺動(dòng)的直線電機(jī)，直線電機(jī)的絲杠上裝有可直線移動(dòng)的絲母座，絲母座上鉸接有擺桿，擺桿另一端與肩部接盤上的下突起支架用軸連接，直線電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械大臂完成擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

所述的機(jī)械大臂呈圓管狀，機(jī)械大臂上端與肩關(guān)節(jié)上的肩膀件連接，下部與肘關(guān)節(jié)連接座安裝在一起；機(jī)械大臂的內(nèi)腔中安裝有上、下兩個(gè)支座，分別用來固定肩關(guān)節(jié)的直線電機(jī)和直線電機(jī)的絲杠；

所述的肘部關(guān)節(jié)，它連接于小臂與大臂之間，它由小臂連接座、大臂連接座和直線電機(jī)組成；小臂連接座上設(shè)有與小臂連接的接口，大臂連接座與大臂的下端連接，大臂連接座內(nèi)設(shè)有電機(jī)座，電機(jī)座的兩側(cè)通過轉(zhuǎn)軸與大臂連接座連接；電機(jī)座上安裝有直線電機(jī)，直線電機(jī)的絲杠末端連接一個(gè)接頭，小臂連接座內(nèi)設(shè)有上支架和下支架，接頭活動(dòng)連接在小臂連接座的上支架上；大臂連接座通過轉(zhuǎn)軸與小臂連接座的下支架連接；上述的轉(zhuǎn)軸兩端固定在大臂連接座的兩個(gè)伸出的耳柄孔中，并通過軸承與小臂連接座的下支架連接；接頭在電機(jī)絲杠的驅(qū)動(dòng)下，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊推動(dòng)小臂連接座運(yùn)動(dòng)，小臂連接座帶動(dòng)小臂完成小臂的伸曲運(yùn)動(dòng)。

為有效降低直流伺服電機(jī)的功率，機(jī)械大臂的下部還設(shè)有支桿彈簧，支桿彈簧的上端安裝在位于腋部的彈簧支架上，下端安裝在位于大臂下端的支座上。

本實(shí)用新型的有益效果是：該臂具有三個(gè)自由度，并分別采用直線電機(jī)和直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，制造成本低，易于產(chǎn)品化推廣。另外，它還可作為仿人形機(jī)器人的手臂，且易于控制，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)原理主視圖。

圖2為圖1的A向局部結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了肘部關(guān)節(jié)部分。

圖3為圖1的B向剖切局部結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了肩關(guān)節(jié)部分。

圖4為圖1的D向剖切局部結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了擺動(dòng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。

圖5為圖2的E向剖切局部結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了肘部關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。

圖中：1-支座，2-軸承壓蓋，3-軸承，4-下支座，5-氣動(dòng)支桿彈簧，6-擺桿，7-絲母座，8-機(jī)械大臂，9-上支座，10-直線電機(jī)，11-法蘭盤，12-軸承座，13-機(jī)架，14-軸承壓蓋，15-軸承，16-直流伺服電機(jī)，17-伺服電機(jī)座，18-彈簧支架，19-小臂連接座，20-上支架，21-接頭，22-直線電機(jī)，23-大臂連接座，24-下支架，25-軸，26-肩部接盤，27-軸套，28-軸承，29-肩膀件，30-軸，31-電位器，32-壓蓋，33-轉(zhuǎn)軸，34-軸，35-電機(jī)座，36-轉(zhuǎn)軸，37-電位器，38-電位器座，39-轉(zhuǎn)軸，40-軸承，41-軸套，42-壓蓋。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，本實(shí)用新型的仿人形機(jī)械手的上臂，其包括：肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和機(jī)械大臂，其中：