专利名称：仿人形机器人假肢的手及小臂的制作方法
技术领域：
本实用新型属于仿生机器人领域。尤其涉及一种仿人形机器人假肢的手及小臂。
背景技术：
目前在市场上出售的仿人形假肢产品，其结构一般只由手臂的小臂和手组成，且 只有两个自由度，其控制则采自假肢使用者自身的肌肉微电流脉冲做为控制信号，使用者 必需经过专门的训练才可使用，此种假肢产品的技术相对成熟。由于它自由度少且采用肌 电信号控制，与使用者的大脑思维不直接联系，所以使用不便，在许多场合仅能做为装饰使 用。同时，传统假肢其机械结构自由度少，空间运动受限较多，这也影响了使用的方便性。发明内容针对前述所提及的问题，本实用新型提供一种通过脑电信号控制的仿人形机器人 假肢的手及小臂组成的机械本体部分，该机械本体有三个自由度，可分别完成机器人假肢 小臂的载荷支撑、手腕摆动、手腕转动和手指开闭动作。为解决上述问题，本实用新型主要由手掌机构、手腕机构和小臂机构连接组成，其 中所述的小臂机构主要由小臂固定臂筒和小臂转动臂筒组成，小臂固定臂筒内安装 有手腕转动驱动电机，小臂转动臂筒套在小臂固定臂筒上并由手腕转动驱动电机带动转 动。所述的手掌机构主要由手掌架、手指推杆、四指件和拇指组成，四指件和拇指分别 铰接在手掌前端，并由手指推杆使其张开和闭合，在手掌架内安装有手指驱动电机，手指驱 动电机带动螺旋副运动，螺旋副带动手指推杆来回移动，从而实现手指的开闭动作。所述的手腕机构主要是在小臂转动臂筒内安装有手腕摆动驱动电机和由手腕摆 动驱动电机带动的一对锥形啮合齿轮，被动锥形齿轮带动手掌架摆动。本实用新型的积极效果是整个机构动作灵巧，手指和手腕的运动灵活可靠，通过 对各个电机的自动控制实现三个自由度的动作。通过对人脑电信号的转换来控制电机的运 转实现仿人形机器人的手臂动作，整机结构简洁、紧凑，易于维护，重量轻，制造成本低，便 于使用时推广。
图1是本实用新型的结构原理图的主视图。图2是本实用新型的结构原理图的俯视图。图中1-小臂固定臂筒，2-卡套，3-手腕转动驱动电机，4-手腕转动驱动电机连 接盘，5-转动臂筒支架，6-手腕摆动驱动电机，7-小臂转动臂筒，8-手腕摆动驱动电机连接 盘架，9-手腕摆动齿轮连接盘，10-推杆支架，11-手指推杆，12-手指销轴，13-食指，14-小 指，15-无名指，16-中指，17、18、19-指间套，20-轴间套，21-手指推杆轴，22-手指驱动电 机支架，23-拇指，24-手掌架，25,28-手腕摆动轴，26-手腕摆动齿轮，27-手腕摆动齿轮， 29-手指驱动电机。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图1和附图2做进一步描述。如图所示，本实用新型由手掌机构、手腕机构和小臂机构组成，其中所述的小臂机构主要由小臂固定臂筒1和小臂转动臂筒7组成，小臂固定臂筒1 内安装有手腕转动驱动电机3，小臂转动臂筒7套在小臂固定臂筒1上并由手腕转动驱动电 机3带动转动。具体地说，手腕转动驱动电机3与手腕转动驱动电机连接盘4固定连接，手 腕转动驱动电机连接盘4与小臂固定臂筒1固定连接，转动臂筒支架5固定安装在手腕转 动驱动电机3的输出轴上，小臂转动臂筒7套装在小臂固定臂筒1上，小臂转动臂筒7可以 自由的在小臂固定臂筒1上转动，转动臂筒卡套2固定安装在小臂转动臂筒7上，同时卡套 2的卡爪卡在小臂固定臂筒1上的卡槽内，小臂转动臂筒7在转动时卡套2保证小臂转动臂 筒7的轴向定位。当控制手腕转动驱动电机3的转动及转动方向和转动速度时，小臂转动 臂筒7就可实现仿人形机器人假肢的手腕及小臂的转动以及不同的转动快慢和转动方向。所述的手腕机构主要是在小臂转动臂筒7内安装有手腕摆动驱动电机6和由手腕 摆动驱动电机6带动的一对锥形啮合齿轮，被动锥形齿轮带动手掌架24摆动。具体地说， 手腕摆动驱动电机6连接盘架8与小臂机构中的小臂转动臂筒7固定连接，手腕摆动驱动 电机6与手腕摆动驱动电机连接盘8固定连接，手腕摆动齿轮连接盘9安装在手腕摆动驱 动电机6的输出轴上，手腕摆动主动齿轮27安装在手腕摆动齿轮连接盘9上，手腕摆动主 动齿轮27与手掌机构当中的手腕摆动齿轮26啮合，当控制手腕摆动驱动电机6的转动以 及转动方向和速度，可驱动手腕摆动主动齿轮27与手掌机构当中的手腕摆动齿轮26这一 对齿轮转动，从而驱动手指手掌机构中的五个手指的开闭动作。所述的手掌机构由推杆支架10，两件手指推杆11，四件手指销轴12，食指13，小指 14，无名指15，中指16，指间套17、18和19，轴间套20，两件手指推杆轴21，手指驱动电机支 架22，拇指23，手掌架24，手腕摆动轴25和28，手腕摆动齿轮26以及手指驱动电机29组 成。手掌架24的一侧用手腕摆动轴25穿过手腕机构中的手腕摆动驱动电机连接盘架8上 的轴孔，手腕摆动轴25的内端与手腕摆动齿轮26固定连接，另一端固定在手掌架24上；手 掌架24的另一侧用手腕摆动轴28穿过手腕机构中的手腕摆动驱动电机连接盘架8上的 侧孔，手腕摆动轴28的外端固定在手掌架24上，与手腕机构中的手腕摆动驱动电机连接盘 架8转动连接；手指驱动电机支架22与手掌架24固定连接，手指驱动电机29固定安装在 手指驱动电机支架22上，手指驱动电机29的输出轴为螺杆结构，其上有能够往复移动的螺 母，该螺母与推杆支架10固定连接，推杆支架10的另一端共有两对安装接孔，该两对安装 接孔分别安装固定两件手指推杆轴21，两件手指推杆轴21上分别安装两件手指推杆11，同 时两件手指推杆轴21的两端外伸部分插在手掌架24两侧的导向槽内，当手指驱动电机29 转动驱动输出轴上的螺母往复移动时，手指推杆11与手指推杆轴21相连接的下端可沿着 固定的轨迹做直线运动；手指推杆11的上端通过两件手指销轴12将五个手指分别安装连 接，并可自由转动，五个手指的固定铰接孔用另两件手指销轴12与手掌架24转动安装，当 手指推杆11运动时，可完成五个手指的往复摆动，实现手掌机构中的手指开闭动作；食指 13、小指14、无名指15、中指16以及手指推杆11中的一件通过手指销轴12与手掌架24连 接并可灵活转动。该仿人形机器人假肢的手及小臂可接受手动和接收脑电信号两种控制模式。在手 动控制模式下，使用者可用健康手操作无线遥控器控制其姿态；使用脑电信号模式控制，使
4用者自主意识产生的脑电信号经特定方式以特定形式接受或提取出来，经由控制系统分析 后转换成机电控制信号，再驱动手臂动作。
权利要求一种仿人形机器人假肢的手及小臂，其特征在于，它是由手掌机构、手腕机构和小臂机构连接组成，其中所述的小臂机构主要由小臂固定臂筒和小臂转动臂筒组成，小臂固定臂筒内安装有手腕转动驱动电机，小臂转动臂筒套在小臂固定臂筒上并由手腕转动驱动电机带动转动；所述的手掌机构主要由手掌架、手指推杆、四指件和拇指组成，四指件和拇指分别铰接在手掌前端，并由手指推杆使其张开和闭合，在手掌架内安装有手指驱动电机，手指驱动电机带动螺旋副运动，螺旋副带动手指推杆来回移动，从而实现手指的开闭动作；所述的手腕机构主要是在小臂转动臂筒内安装有手腕摆动驱动电机和由手腕摆动驱动电机带动的一对锥形啮合齿轮，被动锥形齿轮带动手掌架摆动。
专利摘要本实用新型公开了一种仿人形机器人假肢的手及小臂，它是由手掌机构、手腕机构和小臂机构连接组成一机械本体，该机械本体有三个自由度，可分别完成机器人假肢小臂的载荷支撑、手腕摆动、手腕转动和手指开闭动作。本实用新型整个机构动作灵巧，手指和手腕的运动灵活可靠，通过对各个电机的自动控制实现三个自由度的动作。通过对人脑电信号的转换来控制电机的运转实现仿人形机器人的手臂动作，整机结构简洁、紧凑，易于维护，重量轻，制造成本低，便于使用时推广。
文档编号B25J9/08GK201664922SQ20102011363
公开日2010年12月8日 申请日期2010年2月6日 优先权日2010年2月6日
发明者孙爱芹, 张志献, 徐文尚, 樊炳辉, 江浩, 王传江 申请人:山东科技大学