[發明專利]一種三自由度微型仿腕關節震顫運動仿真機器人

有效

• 申請號: 201410570777.1
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104409004A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 孫建;常禮;汪步云;馬成學;劉媛;孫玉香;曹會斌;高理富;葛運建
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

1.一種三自由度微型仿腕關節震顫運動仿真機器人，其特征在于：包括手部震顫模擬系統（100）、震顫激勵系統（200）、震顫運動檢測系統（300）、信號處理與控制系統（400）；手部震顫模擬系統（100）包括工作臺（000）、設于工作臺上的假肢手部（14）、手部內/外扭轉機構（11）、手部上/下運動機構（12）和手部旋轉機構（13）；震顫激勵系統（200）包括手部內/外扭轉運動直流電機系統（21），手部上/下運動直流電機系統（22）和手部旋轉運動直流電機系統（23）；震顫運動檢測系統（300）包括手指三維加速度傳感器和手背慣性傳感器單元（301,302），通過柔性連接裝置（306）分別安裝在手指和手背；信號處理與控制系統（400）固定在工作臺（000）上；所述假肢手部（14）通過旋轉軸（113）和手部內外扭轉機構外罩（15）與震顫激勵系統（200）連接；所述手部內/外扭轉運動直流電機系統（21）包括手部內/外扭轉運動直流電機（112）、手部內/外扭轉運動直流電機減速系統（211）以及剛性固定裝置-旋轉電機安裝座（110）；所述手部上/下運動直流電機系統（22）包括俯仰電機安裝座（120）、俯仰軸（121）、俯仰電機安裝法蘭（122）、俯仰驅動電機（123）、減速器（124）和上下運動剛性連接構件（125）；所述手部旋轉直流電機系統（23）包括繞X軸旋轉電機安裝座（130）、偏轉電機安裝法蘭（131）和偏航驅動電機（132）。

2.根據權利要求1所述的三自由度微型仿腕關節震顫運動仿真機器人，其特征在于：所述手部內/外扭轉機構（11）包括剛性固定裝置-旋轉電機安裝座（110），扭轉電機安裝法蘭（111）和手部內/外扭轉運動直流電機（112）；所述手部內/外扭轉運動直流電機（112）通過扭轉電機安裝法蘭（111）和旋轉軸（113）與假肢手部（14）相連接，通過上下運動剛性連接構件（125）與手部上/下運動機構（12）相連接；所述手部上/下運動機構（12）包括俯仰電機安裝座（120）、俯仰軸（121）、俯仰電機安裝法蘭（122）、俯仰運動直流電機（123）、俯仰運動直流電機減速系統（124）和上下運動剛性連接構件（125）；所述俯仰運動直流電機（123）通過俯仰電機安裝法蘭（122）固定在俯仰電機安裝座（120），俯仰電機減速系統（124）通過上下運動剛性連接構件（125）與手部旋轉機構（13）相連接，所述手部旋轉機構（13）包括繞X軸旋轉電機安裝座（130）、偏航運動直流電機安裝法蘭（131）、偏航運動直流電機減速系統（133）和偏航運動直流電機（132）；所述偏航運動直流電機（132）通過偏航運動直流電機安裝法蘭（131）固定在X軸旋轉電機安裝座（130），并最終固定在工作臺（000）上，實現假肢手部的繞水平面X軸的旋轉運動。

3.根據權利要求1所述的三自由度微型仿腕關節震顫運動仿真機器人，其特征在于：所述的震顫運動檢測系統（300）還包括手部內/外扭轉運動直流電機編碼器、手部上/下運動直流電機編碼器和手部旋轉運動直流電機編碼器，分別用于測量手部內/外扭轉運動直流電機（112）、俯仰運動直流電機（123）和偏航運動直流電機（132）的實際轉動位置；所述手部慣性傳感器單元（301，302），由傾角儀、陀螺儀、加速度傳感器組成，通過柔性連接裝置（306）固定在手部后背處，用來獲取：a）手部上下運動的位移、速度和線加速度；b）手部旋內/外運動的角位移、角速度和線加速度；c）手部左右運動的位移、速度和線加速度；所述三維加速度傳感器由手部食指三維加速度傳感器（305）、手部中指三維加速度傳感器（304）和手部無名指三維加速度傳感器（303）構成，分別用于測量食指、中指和無名指的三維加速度值。

4.根據權利要求1所述的三自由度微型仿腕關節震顫運動仿真機器人，其特征在于：所述信號處理與控制系統（400）包括信號處理系統（401）、信號控制系統（402）、執行系統（403）以及PC級計算機控制系統（404）。