專(zhuān)利名稱(chēng):假肢電動(dòng)肘關(guān)節(jié)的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種為上臂截肢者所配制的假肢肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。
目前假肢的肘關(guān)節(jié)大多采用諧波傳動(dòng)或一般定軸齒輪、行星齒輪傳動(dòng)，如美國(guó)專(zhuān)利3883900的電動(dòng)肘關(guān)節(jié)采用一級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)和一級(jí)諧波傳動(dòng)；美國(guó)專(zhuān)利3987498的電動(dòng)肘關(guān)節(jié)采用一級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)。諧波機(jī)構(gòu)傳動(dòng)速比大，效率高，反向間隙小，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，成本高。此外，采用諧波傳動(dòng)，一般還需設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的自鎖機(jī)構(gòu)以保證可靠的自鎖，但要達(dá)到較好的自鎖性能也是不容易的，許多采用諧波傳動(dòng)的肘關(guān)節(jié)在由曲肘狀態(tài)放下重物時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。如果采用一般定軸輪系或行星輪系傳動(dòng)，外加自鎖機(jī)構(gòu)，由于肘關(guān)節(jié)在工作時(shí)承受的力很大，當(dāng)采用小模數(shù)齒輪時(shí)，機(jī)構(gòu)的承載能力和使用壽命將是很大問(wèn)題，尤其在手臂運(yùn)動(dòng)的沖擊力作用下，將產(chǎn)生較大的反向間隙，這種傳動(dòng)方式也常常存在上述的抖動(dòng)現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的目的旨在增加假肢肘關(guān)節(jié)的耐沖擊性，減小反向間隙，使自鎖平穩(wěn)、可靠。同時(shí)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配，重量輕，效率高。
本實(shí)用新型的基本機(jī)構(gòu)為一擺動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，外部動(dòng)力采用直流微型伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
圖1為本肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為傳動(dòng)路線圖。
如圖1所示，A、B、C三點(diǎn)為機(jī)構(gòu)的鉸鏈，上臂〔12〕聯(lián)在鉸鏈A、B上，假肢的前臂〔9〕聯(lián)在鉸鏈B、C上。電機(jī)〔1〕直接與齒輪〔2〕相聯(lián)接，齒輪〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕組成的定軸輪系作為整個(gè)機(jī)構(gòu)的第一級(jí)減速器(速比為10.7)，齒輪〔5〕直接聯(lián)在輸出軸〔6〕上，輸出軸〔6〕與絲杠〔10〕通過(guò)浮動(dòng)盤(pán)〔7〕相聯(lián)接，組成一個(gè)十字滑塊聯(lián)軸器。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定軸輪系使絲杠〔10〕轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠〔10〕帶動(dòng)組合螺母〔8〕沿S方向或Z方向在絲杠〔10〕上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前臂〔9〕的屈或伸動(dòng)作，當(dāng)組合螺母〔8〕沿S方向移動(dòng)時(shí)為屈臂，沿Z方向移動(dòng)時(shí)為伸臂。前臂的運(yùn)動(dòng)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(lián)接到固定套〔8b〕上，通過(guò)調(diào)節(jié)〔8a〕、〔8c〕的相對(duì)旋動(dòng)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)絲杠〔10〕與組合螺母〔8〕之間反向間隙值的調(diào)節(jié)，從而控制前臂運(yùn)動(dòng)的反向間隙。
本擺動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)的各運(yùn)動(dòng)尺寸是采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法確定的，使得當(dāng)前臂在0～130°范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率最高，負(fù)載轉(zhuǎn)化到螺母上的阻力矩最小，同時(shí)滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)的最佳傳動(dòng)角條件。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)桿長(zhǎng)BC進(jìn)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(yùn)動(dòng)間隙轉(zhuǎn)化到BC桿(即前臂)的角度變化上就較小。機(jī)構(gòu)的總平均傳動(dòng)比為i＝930。該機(jī)構(gòu)利用螺旋機(jī)構(gòu)的自鎖性能實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的自鎖功能，由于采用了螺旋機(jī)構(gòu)，使得自鎖性能可靠，同時(shí)，螺旋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，耐沖擊性能好。
利用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的假肢關(guān)節(jié)，具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，自鎖性能好，耐沖擊性能強(qiáng)，反向間隙小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。本肘關(guān)節(jié)可做為假肢的通用肘關(guān)節(jié)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(lián)接。此外，該肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)除了做為假肢的肘關(guān)節(jié)使用以外，也可做為一般電動(dòng)操作機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)單元使用。
權(quán)利要求
1.一種假肢電動(dòng)肘關(guān)節(jié)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分[1]，運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)及前臂[11]、上臂[12]等組成，其特征在于，運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)采用能夠擺動(dòng)的絲杠[10]組合螺母[8]并通過(guò)輸出軸[6]、浮動(dòng)滑塊[7]、定軸輪系(由齒輪[2]、[3]、[4]、[5]組成)相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)前臂[11]的屈伸動(dòng)作，屈伸角度范圍為0～130°。
2.據(jù)權(quán)利要求
1所述的假肢電動(dòng)肘關(guān)節(jié)，其特征在于輸出軸〔6〕到絲杠〔10〕的運(yùn)動(dòng)傳遞是通過(guò)輸出軸〔6〕、絲杠〔10〕和浮動(dòng)盤(pán)〔7〕所組成的十字滑塊聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)的。
3.據(jù)權(quán)利要求
1所述的假肢電動(dòng)肘關(guān)節(jié)，其特征在于組合螺母〔8〕由螺母〔8a〕和〔8c〕及固定套〔8b〕組成，調(diào)節(jié)〔8a〕和〔8c〕的相對(duì)旋動(dòng)來(lái)控制前臂的反向運(yùn)動(dòng)間隙，并且利用螺旋機(jī)構(gòu)的自鎖性能實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的反向自鎖功能。
專(zhuān)利摘要
一種假肢電動(dòng)肘關(guān)節(jié)，屬康復(fù)機(jī)械裝置領(lǐng)域。利用擺動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)作為肘關(guān)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由微型直流伺服電機(jī)通過(guò)定軸輪系一級(jí)減速，帶動(dòng)擺動(dòng)絲杠和螺母，實(shí)現(xiàn)前臂伸屈運(yùn)動(dòng)。利用擺動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)可使整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，耐沖擊性強(qiáng)，反向自鎖性能好，運(yùn)動(dòng)間隙小，并且通過(guò)采用雙螺母結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)間隙的調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)A61F2/50GK86202865SQ86202865
公開(kāi)日1987年8月19日 申請(qǐng)日期1986年5月9日
發(fā)明者孫臨湘, 張濟(jì)川, 方嘉秋 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan