一种可实现环转运动的并联假手腕关节的制作方法

本发明涉及一种假手腕关节，具体涉及一种可实现环转运动的并联假手腕关节。

背景技术

一直以来，上肢假肢用户逐步提高了他们对假肢功能性、机动性、控制易度的要求，而配备主动手腕的假肢往往是被假肢设计人员忽视的层面。

人民军医出版社出版的《骨关节功能解剖学》(第六版第四章152页)认为人体腕关节不仅可以实现屈伸、侧偏和旋内旋外运动，还可以实现环转运动，即屈伸和旋内旋外的复合运动，而手腕环转运动在生活中起着重要作用。中国专利cn02178574a提出一种假手腕关节，通过齿轮传动可实现手腕屈曲。中国专利cn204800661u提出一种仿人手腕装置，采用串联机构实现手腕的屈伸和旋内旋外。

传统假手腕关节都是采用串联机构组成关节实现手腕多个自由度的运动，导致手腕重量大、精度低、承载能力小。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可实现环转运动的并联假手腕关节，该假手腕关节重量轻、刚度大、精度高、承载能力强，可实现手腕的屈伸、旋内旋外以及环转运动，功能性更强。

一种可实现环转运动的并联假手腕关节，其特征在于：包括基座、动平台，约束支链，第一主动支链和第二主动支链。

所述基座上固连有对称分布的第一固定座和第二固定座。

所述动平台上固连有呈等边三角形分布的第三固定座、第四固定座和第五固定座。

所述约束支链包括中间连杆和中间连接件，所述中间连杆一端与基座垂直固连，另一端通过第一转动副与中间连接件连接，中间连接件另一端通过第二转动副与动平台上的第三固定座连接。

所述第一主动支链包括第一上连杆、第一推杆式线性驱动器和第一下连杆，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆和第一外杆，第一内杆通过第一移动副与第一外杆连接，所述第一上连杆一端通过第一球副与动平台上的第四固定座连接，另一端与第一推杆式线性驱动器第一内杆固连，所述第一下连杆一端与第一推杆式线性驱动器第一外杆固连，另一端通过第一十字连接件与基座上的第一固定座转动连接，所述第一十字连接件包括第三转动副和第四转动副。

所述第二主动支链包括第二上连杆、第二推杆式线性驱动器和第二下连杆，所述第二推杆式线性驱动器包括第二内杆和第二外杆，第二内杆通过第二移动副与第二外杆连接，所述第二上连杆一端通过第二球副与动平台上的第五固定座连接，另一端与第二推杆式线性驱动器第二内杆固连，所述第二下连杆一端与第二推杆式线性驱动器第二外杆固连，另一端通过第二十字连接件与基座上的第二固定座转动连接，所述第二十字连接件包括第五转动副和第六转动副。

所述第一转动副轴线与所述第二转动副轴线垂直相交，且第一转动副轴线与基座垂直，第二转动副轴线与基座平行，所述第三转动副轴线与第四转动副轴线垂直相交，且第三转动副轴线与基座平行，第四转动副轴线与所述第一移动副轴线垂直相交，所述第五转动副轴线与所述第六转动副轴线垂直相交，且第五转动副轴线与基座平行，第六转动副轴线与第二移动副轴线垂直相交。

所述第一移动副和所述第二移动副分别被驱动，所述第一主动支链和所述第二主动支链共同控制所述动平台的位置和姿态，实现两个转动自由度，两转动自由度转轴分别与所述第一转动副轴线和所述第二转动副轴线重合。

与现有发明比本发明的有益效果是：重量轻、刚度大、精度高、承载能力强，可实现手腕的屈伸、旋内旋外以及环转运动，功能性更强。

附图说明

图1为本发明一种可实现环转运动的并联假手腕关节的总体结构示意图；

图2为本发明一种可实现环转运动的并联假手腕关节的支链与动平台连接示意图；

图3为本发明一种可实现环转运动的并联假手腕关节的支链与基座连接示意图。

图1-3中：1—基座；2-1—第一固定座；3-1—第一十字连接件；4-1—第一下连杆；5-1—第一外杆；6-1—第一内杆；7-1—第一上连杆；8-1—第四固定座；2-2—第二固定座；3-2—第二十字连接件；4-2—第二下连杆；5-2—第二外杆；6-2—第二内杆；7-2—第二上连杆；8-2—第五固定座；9—动平台；10—第三固定座；11—中间连接件；12—中间连杆；d1—第一推杆式线性驱动器；d2—第二推杆式线性驱动器；s1—第一球副；s2—第二球副；p1—第一移动副；p2—第二移动副；f1—第一转动副；f2—第二转动副；f3—第三转动副；f4—第四转动副；f5—第五转动副；f6—第六转动副。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种可实现环转运动的并联假手腕关节，包括基座、动平台，约束支链，第一主动支链和第二主动支链。

所述基座(1)上固连有对称分布的第一固定座(2-1)和第二固定座(2-2)。

所述动平台(9)上固连有呈等边三角形分布的第三固定座(10)、第四固定座(8-1)和第五固定座(8-2)。

所述约束支链包括中间连杆(12)和中间连接件(11)，所述中间连杆(12)一端与基座(1)垂直固连，另一端通过第一转动副(f1)与中间连接件(11)连接，中间连接件(11)另一端通过第二转动副(f2)与动平台(9)上的第三固定座(10)连接。

所述第一主动支链包括第一上连杆(7-1)、第一推杆式线性驱动器(d1)和第一下连杆(4-1)，所述第一推杆式线性驱动器(d1)包括第一内杆(6-1)和第一外杆(5-1)，第一内杆(6-1)通过第一移动副(p1)与第一外杆(5-1)连接，所述第一上连杆(7-1)一端通过第一球副(s1)与动平台(9)上的第四固定座(8-1)连接，另一端与第一推杆式线性驱动器(d1)第一内杆(6-1)固连，所述第一下连杆(4-1)一端与第一推杆式线性驱动器(d1)的第一外杆(5-1)固连，另一端通过第一十字连接件(3-1)与基座(1)上的第一固定座(2-1)转动连接，所述第一十字连接件(3-1)包括第三转动副(f3)和第四转动副(f4)。

所述第二主动支链包括第二上连杆(7-2)、第二推杆式线性驱动器(d2)和第二下连杆(4-2)，所述第二推杆式线性驱动器(d2)包括第二内杆(6-2)和第二外杆(5-2)，第二内杆(6-2)通过第二移动副(p2)与第二外杆(5-2)连接，所述第二上连杆(7-2)一端通过第二球副(s2)与动平台(9)上的第五固定座(8-2)连接，另一端与第二推杆式线性驱动器(d2)第二内杆(6-2)固连，所述第二下连杆(4-2)一端与第二推杆式线性驱动器(d2)的第二外杆(5-2)固连，另一端通过第二十字连接件(3-2)与基座(1)上的第二固定座(2-2)转动连接，所述第二十字连接件(3-2)包括第五转动副(f5)和第六转动副(f6)。

所述第一转动副(f1)轴线与所述第二转动副(f2)轴线垂直相交，且第一转动副(f1)轴线与基座(1)垂直，第二转动副(f2)轴线与基座(1)平行，所述第三转动副(f3)轴线与第四转动副(f4)轴线垂直相交，且第三转动副(f3)轴线与基座(1)平行，第四转动副(f4)轴线与所述第一移动副(p1)轴线垂直相交，所述第五转动副(f5)轴线与所述第六转动副(f6)轴线垂直相交，且第五转动副(f5)轴线与基座(1)平行，第六转动副(f6)轴线与第二移动副(p2)轴线垂直相交。

所述第一移动副(f6)和所述第二移动副(f6)分别被驱动，所述第一主动支链和所述第二主动支链共同控制所述动平台(f6)的位置和姿态，实现假手腕关节屈伸和选内旋外两个转动自由度，两转动自由度转轴分别为所述第一转动副(f1)轴线和所述第二转动副(f2)轴线，当两转动同时发生，即为假手腕关节的环转运动。

以上所述详细说明是针对本发明有效可行实施实例的具体说明，并非用以对本发明作任何形式上的限定。应当指出的是，本领域技术人员可以在未脱离本发明技术原理下做出若干改进、变更或有效实施，这些改进、变更或有效实施均应包含于本发明的保护范围。