[其他]假肢電動肘關節

無效

• 申請號: 86202865
• 申請日: 1986-05-09
• 公開（公告）號: CN86202865U
• 公開（公告）日: 1987-08-19
• 發明（設計）人: 孫臨湘;張濟川;方嘉秋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61F2/58
• 分類號: A61F2/58
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 付尚新

本實用新型涉及一種為上臂截肢者所配制的假肢肘關節機構。

目前假肢的肘關節大多采用諧波傳動或一般定軸齒輪、行星齒輪傳動，如美國專利3883900的電動肘關節采用一級行星齒輪機構和一級諧波傳動；美國專利3987498的電動肘關節采用一級諧波齒輪傳動。諧波機構傳動速比大，效率高，反向間隙小，但其結構和制造工藝復雜，成本高。此外，采用諧波傳動，一般還需設計專門的自鎖機構以保證可靠的自鎖，但要達到較好的自鎖性能也是不容易的，許多采用諧波傳動的肘關節在由曲肘狀態放下重物時產生抖動現象。如果采用一般定軸輪系或行星輪系傳動，外加自鎖機構，由于肘關節在工作時承受的力很大，當采用小模數齒輪時，機構的承載能力和使用壽命將是很大問題，尤其在手臂運動的沖擊力作用下，將產生較大的反向間隙，這種傳動方式也常常存在上述的抖動現象。

本實用新型的目的旨在增加假肢肘關節的耐沖擊性，減小反向間隙，使自鎖平穩、可靠。同時力求結構簡單，易于裝配，重量輕，效率高。

本實用新型的基本機構為一擺動螺旋機構，外部動力采用直流微型伺服電機驅動。

圖1為本肘關節的結構圖。

圖2為傳動路線圖。

如圖1所示，A、B、C三點為機構的鉸鏈，上臂〔12〕聯在鉸鏈A、B上，假肢的前臂〔9〕聯在鉸鏈B、C上。電機〔1〕直接與齒輪〔2〕相聯接，齒輪〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕組成的定軸輪系作為整個機構的第一級減速器（速比為10.7），齒輪〔5〕直接聯在輸出軸〔6〕上，輸出軸〔6〕與絲杠〔10〕通過浮動盤〔7〕相聯接，組成一個十字滑塊聯軸器。當電機旋轉時，通過定軸輪系使絲杠〔10〕轉動，絲杠〔10〕帶動組合螺母〔8〕沿S方向或Z方向在絲杠〔10〕上移動，從而實現前臂〔9〕的屈或伸動作，當組合螺母〔8〕沿S方向移動時為屈臂，沿Z方向移動時為伸臂。前臂的運動范圍為0～130°。組合螺母〔8〕由〔8a〕、〔8b〕、〔8c〕三部分組成，〔8a〕和〔8c〕均為螺母，它們用螺釘聯接到固定套〔8b〕上，通過調節〔8a〕、〔8c〕的相對旋動，能夠方便地實現對絲杠〔10〕與組合螺母〔8〕之間反向間隙值的調節，從而控制前臂運動的反向間隙。

本擺動螺旋機構的各運動尺寸是采用優化設計方法確定的，使得當前臂在0～130°范圍內運動時，機構的傳動效率最高，負載轉化到螺母上的阻力矩最小，同時滿足機構的最佳傳動角條件。在優化設計中，對桿長BC進行了限制，使其大于一定值（＞25mm），這使得絲杠〔10〕與組合螺母〔8〕之間的反向運動間隙轉化到BC桿（即前臂）的角度變化上就較小。機構的總平均傳動比為i＝930。該機構利用螺旋機構的自鎖性能實現肘關節的自鎖功能，由于采用了螺旋機構，使得自鎖性能可靠，同時，螺旋機構運動平穩，耐沖擊性能好。

利用本實用新型設計的假肢關節，具有運動平穩，自鎖性能好，耐沖擊性能強，反向間隙小，結構簡單，重量輕等優點。本肘關節可做為假肢的通用肘關節模塊，利用上臂接口〔12〕，前臂接口〔11〕可方便地與上臂筒和前臂筒聯接。此外，該肘關節機構除了做為假肢的肘關節使用以外，也可做為一般電動操作機械臂的旋轉單元使用。