一種兩自由度仿人手腕裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于仿人機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種兩自由度仿人手腕機(jī)械裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷應(yīng)用，仿人機(jī)械手已成為機(jī)器人領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)之一。近幾十年來，為了模擬人手的功能，國內(nèi)外許多研宄機(jī)構(gòu)在仿人機(jī)械手的設(shè)計(jì)，分析和控制等方面做出了卓有成效的研宄，仿人機(jī)械手的研宄也被認(rèn)為是最有挑戰(zhàn)性的工作之一。另一方面，隨著人類社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)殘疾人越來越關(guān)注，假肢手的研宄已經(jīng)得到了社會(huì)各界的高度重視。
[0003]仿人手腕是仿人機(jī)械手的一個(gè)重要組成部分。仿人手腕一方面使機(jī)械手具有更擬人化的外形結(jié)構(gòu)，另一方面可增強(qiáng)機(jī)械手的靈活度，增大機(jī)械手的操作空間。目前，一些仿人手腕已被研制出來，其外形尺寸大、質(zhì)量重、自由度少，主要用于工業(yè)機(jī)器人和仿人靈巧手上。市場(chǎng)上現(xiàn)有的假肢手都還沒有腕部結(jié)構(gòu)，大大降低了假肢手的性能，給截肢患者帶來諸多的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的兩自由度仿人手腕裝置，能模擬人手腕內(nèi)外翻轉(zhuǎn)和內(nèi)外旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，可作仿人機(jī)器人手腕使用，也可以安裝在假肢手上。
[0005]本發(fā)明的兩自由度仿人手腕機(jī)械裝置包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括基座、第一動(dòng)力單元、第一傳動(dòng)單元和側(cè)翻平臺(tái)。所述基座用于固定所述第一動(dòng)力單元，所述第一動(dòng)力單元用于提供翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力，所述第一傳動(dòng)單元用于將所述第一動(dòng)力單元產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送至所述側(cè)翻平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)所述裝置的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括第二動(dòng)力單元、第二傳動(dòng)單元和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。所述第二動(dòng)力單元用于提供所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力，所述第二傳動(dòng)單元用于將所述第二動(dòng)力單元產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送至所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)所述裝置的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過所述第二傳動(dòng)單元中的圓孔齒輪連接。
[0006]所述基座包括法蘭部和座部，所述法蘭部用于與仿人假肢手的臂部連接，所述座部用于固定所述第一動(dòng)力單元。所述第一動(dòng)力單元用于提供所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力，包括電機(jī)固定架和第一電機(jī)。所述電機(jī)固定架通過螺絲或鉚釘?shù)确绞焦探佑谒龌稀Ｋ鲭姍C(jī)固定架上固接有所述第一電機(jī)，所述第一電機(jī)為雙向電機(jī)，其輸出軸與第一傳動(dòng)單元連接。所述第一傳動(dòng)單元用于將所述第一動(dòng)力單元產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送至所述側(cè)翻平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)所述裝置的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述第一傳動(dòng)單元包括第一傳動(dòng)齒輪、第一傳動(dòng)軸、第一雙聯(lián)齒輪、第二傳動(dòng)軸、第二雙聯(lián)齒輪、第一連接軸、D孔齒輪和第二連接軸。所述第一傳動(dòng)齒輪套固于所述第一電機(jī)的輸出軸上。所述第一傳動(dòng)軸上套設(shè)有所述第一雙聯(lián)齒輪。所述第二傳動(dòng)軸上套設(shè)有所述第二雙聯(lián)齒輪。所述第一傳動(dòng)齒輪與所述第一雙聯(lián)齒輪的大齒輪嚙合，所述第一雙聯(lián)齒輪的小齒輪與所述第二雙聯(lián)齒輪的大齒輪嚙合。所述電機(jī)固定架通過所述第一連接軸和所述第二連接軸與所述側(cè)翻平臺(tái)形成可樞轉(zhuǎn)的連接。其中，所述第二連接軸的一端套設(shè)在所述電機(jī)固定架上，另一端套固在所述側(cè)翻平臺(tái)上。所述第一連接軸的一端具有圓形截面，套設(shè)在所述電機(jī)固定架上；所述第一連接軸的另一端具有D形截面，套固在所述側(cè)翻平臺(tái)上；所述第一連接軸的中間也具有D形截面，套設(shè)有所述D孔齒輪。所述D孔齒輪與所述第二雙聯(lián)齒輪的小齒輪嚙合。
[0007]所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以模仿人手腕的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的動(dòng)作。當(dāng)所述第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述第一電機(jī)輸出軸帶動(dòng)所述第一傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)所述第一雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一雙聯(lián)齒輪帶動(dòng)所述第二雙聯(lián)齒輪運(yùn)動(dòng)，所述第二雙聯(lián)齒輪帶動(dòng)所述D孔齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于所述D孔齒輪與所述側(cè)翻平臺(tái)固接，所述側(cè)翻平臺(tái)與所述D孔齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括第二動(dòng)力單元、第二傳動(dòng)單元和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。所述第二動(dòng)力單元用于提供所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力，包括第二電機(jī)和手掌連接臺(tái)。所述第二傳動(dòng)單元用于將所述第二動(dòng)力單元產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送至所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)所述裝置的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其包括軸承、圓孔齒輪、第三傳動(dòng)軸、第三雙聯(lián)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪。所述手掌連接臺(tái)用于與仿人假肢手的掌部連接，其上固接有所述第二電機(jī)和第三傳動(dòng)軸。所述第二電機(jī)為雙向電機(jī)，其輸出軸上套固有所述第二傳動(dòng)齒輪。所述手掌連接臺(tái)固接于所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，而所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)通過所述圓孔齒輪與所述側(cè)翻平臺(tái)連接。所述圓孔齒輪具有齒輪部和軸部，所述齒輪部余所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)固接，所述軸部上套設(shè)有所述軸承并穿過位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)底部的孔與所述側(cè)翻平臺(tái)固接，其中所述軸承固接在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上。所述第三傳動(dòng)軸上套設(shè)有所述第三雙聯(lián)齒輪。其中，所述第二傳動(dòng)齒輪與所述第三雙聯(lián)齒輪的大齒輪嚙合；所述第三雙聯(lián)齒輪的小齒輪與所述圓孔齒輪嚙合。
[0009]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以模仿人手腕的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作。當(dāng)所述第二電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述第二電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)所述第二傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)所述第三雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于所述第三雙聯(lián)齒輪與所述圓孔齒輪嚙合，而所述圓孔齒輪與所述側(cè)翻平臺(tái)固接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)與所述手掌連接臺(tái)固接，因此所述第二電機(jī)將驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)與所述手掌連接臺(tái)一起繞所述圓孔齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)的分解示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的裝置內(nèi)外翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的裝置內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過結(jié)合附圖的方式來說明本發(fā)明裝置的具體結(jié)構(gòu)和作用方式。本發(fā)明的兩自由度仿人手)?Μ機(jī)械裝置包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0015]如圖1和2所示，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括:基座1、第一電機(jī)2、第一傳動(dòng)齒輪3、電機(jī)固定架4、第一傳動(dòng)軸5、第一雙聯(lián)齒輪6、第二傳動(dòng)軸7、第二雙聯(lián)齒輪8、第一連接軸9、D孔齒輪10、第二連接軸11和側(cè)翻平臺(tái)12。所述基座I包括法蘭部和座部，所述法蘭部用于與仿人假肢手的臂部連接，所述座部用于固定所述電機(jī)固定架4