CN106272356A - 一种助残脚控机械手臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种助残脚控机械手臂，包括大臂支套、小臂支套、钳爪；大臂支套的左侧上端、右侧上端分别设置有大支臂、电源装置；电源装置的上端设置有电路板；大支臂的上端设置有肘部驱动电机，用于实现大支臂的上下翻转运动；钳爪的上端设置有钳爪开合驱动电机，用于控制钳爪的张开与闭合，实现对物品的抓放处理；钳爪的右端设置有连接板；连接板的上部设置有钳爪旋转驱动电机，用于带动钳爪进行里外翻转运动，以适应不同角度物品的拿放；小臂支套的左部上端设置有腕部驱动电机，用于实现小臂支套相对于钳爪的上下翻转运动。本发明具有四个自由度的运动变化，能帮助病人解决日常的进餐、饮水等问题，适合双手残疾而双脚健全的人使用。

Description

一种助残脚控机械手臂
技术领域
本发明涉及一种机械手臂，尤其涉及一种助残脚控机械手臂，属于医疗辅助器械技术领域。
背景技术
机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手最先是从美国开始研制的，最初目的是为了帮助人们摆脱繁重的劳动和进行简单的重复性劳动，以及代替人到有辐射等危险环境中进行作业。随着机械手技术的长期实践发展与工艺革新，机械手以其作业的准确性和各种环境中完成作业的突出能力，被广泛应用于国内外的工业制造、军事、娱乐、医疗等技术领域。
虽然机械手技术在近几十年以来得到了的突飞猛进的发展，然而，机械手在助残服务领域的开发应用却较少。目前国内外市场上的助残机械手臂，有的只能够做一种简单动作，有的只能够固定在某一位置上，有的仅仅用来帮助病人进行康复治疗，这些机械手臂都存在一定的局限性，比如不能做多种动作，不能随身携带等；对于“双手残疾、双脚健全”的人，也无法使用现有的设备条件完成日常简单的生活自理问题，如进餐时需依靠护工或家人的帮助才能完成，从而给家庭带来沉重的经济压力与生活负担。因此，急需研制出一套适合“双手残疾、双脚健全”的人使用的助残设备来解决这一社会问题。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种助残脚控机械手臂。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种助残脚控机械手臂，包括大臂支套、小臂支套、钳爪；大臂支套的左侧上端、右侧上端分别设置有大支臂、电源装置；电源装置的上端设置有电路板；大支臂的上端设置有肘部驱动电机；
电路板通过无线信号传输装置与脚踏板相连接；脚踏板上设置有一排限位开关，通过限位开关可对大支臂、小臂支套、钳爪的正反转运动进行控制，实现脚部无线控制；限位开关从左向右依次为大臂正转开关、大臂反转开关、钳爪开开关、钳爪合开关、钳爪翻转开关、钳爪回转开关、腕部反转开关、腕部正转开关；
大支臂的后端设置有滚珠轴承；滚珠轴承设置在固定板的一端，固定板的另一端与小臂支套相连接；肘部驱动电机的后端、固定板的上端均设置有关节轴承，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；滚珠轴承和关节轴承的连接方式，用于实现大支臂的上下翻转运动；
钳爪的上端设置有钳爪开合驱动电机；钳爪开合驱动电机用于控制钳爪的张开与闭合，实现对物品的抓放处理；钳爪的右端设置有座；座的右端设置有连接板；连接板的上部设置有钳爪旋转驱动电机；钳爪旋转驱动电机通过销轴与座相连接；销轴设置于连接板的左侧；钳爪旋转驱动电机通过销轴带动钳爪进行里外翻转运动，用于适应不同角度物品的拿放；
小臂支套的左部上端设置有腕部驱动电机；腕部驱动电机的前端、连接板的下端均与关节轴承相连接，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；
腕部驱动电机与小臂支套之间设置有拉杆；拉杆的左端向左延伸后通过销轴与连接板铰链连接；拉杆和关节轴承在腕部驱动电机的带动下用于实现小臂支套相对于钳爪的上下翻转运动。
钳爪合开关、钳爪翻转开关之间设置有电源指示灯、复位开关、电源开关；电源指示灯、复位开关、电源开关从左向右依次排列。
大臂支套的上方设置有护罩板；电源装置、大支臂、肘部驱动电机、滚珠轴承均设置在护罩板的内部。
肘部驱动电机、腕部驱动电机、钳爪旋转驱动电机、钳爪开合驱动电机分别安装在对应的电机支架上。
本发明可实现手抓张合、腕部翻转、腕部俯仰、腕部偏转、手臂升降、小臂回转、大臂回转等主要运动，能帮助病人解决日常的进餐、饮水等问题；通过无线信号传输装置使脚部控制机械手臂，尤其适合于双手残疾而双脚健全的人使用；机械手臂自带电源装置，无需接入外接电源，具有操作简单、实施方便、方便携带的优点，实用性很强。
附图说明
图1为机械手臂的整体结构示意图。
图2为脚踏板的整体结构示意图。
图中：1、钳爪开合驱动电机；2、钳爪；3、连接板；4、钳爪旋转驱动电机；5、拉杆；6、关节轴承；7、轴承连接套；8、腕部驱动电机；9、小臂支套；10、大支臂；11、滚珠轴承；12、肘部驱动电机；13、电路板；14、电源装置；15、大臂支套；16、护罩板；17、大臂正转开关；18、大臂反转开关；19、钳爪开开关；20、钳爪合开关；21、钳爪翻转开关；22、钳爪回转开关；23、腕部反转开关；24、腕部正转开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本发明包括大臂支套15、小臂支套9、钳爪2；大臂支套15的左侧上端、右侧上端分别设置有大支臂10、电源装置14；机械手臂自带电源装置，无需再接入外接电源，可移动操作；电源装置14的上端设置有电路板13；大支臂10的上端设置有肘部驱动电机12；
电路板13通过无线信号传输装置与脚踏板相连接；脚踏板上设置有一排限位开关，通过限位开关可对大支臂10、小臂支套9、钳爪2的正反转运动进行调节，实现脚部无线控制；限位开关从左向右依次为大臂正转开关17、大臂反转开关18、钳爪开开关19、钳爪合开关20、钳爪翻转开关21、钳爪回转开关22、腕部反转开关23、腕部正转开关24；每两个限位开关实现对一个运动机构的控制，使机械手臂具备4个灵活的自由度，具有动作范围更广、操作更灵巧、适应性更强的优点；
大支臂10的后端设置有滚珠轴承11；滚珠轴承11设置在固定板的一端，固定板的另一端与小臂支套9相连接；肘部驱动电机12的后端、固定板的上端均设置有关节轴承，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；滚珠轴承11和关节轴承的连接方式，用于实现大支臂10的上下翻转运动；
钳爪2的上端设置有钳爪开合驱动电机1；钳爪开合驱动电机1用于控制钳爪2的张开与闭合，实现对物品的抓放处理；钳爪2的右端设置有座；座的右端设置有连接板3；连接板3的上部设置有钳爪旋转驱动电机4；钳爪旋转驱动电机4通过销轴与座相连接；销轴设置于连接板3的左侧；钳爪旋转驱动电机4通过销轴带动钳爪2进行里外翻转运动，用于适应不同角度物品的拿放；
小臂支套9的左部上端设置有腕部驱动电机8；腕部驱动电机8的前端、连接板3的下端均与关节轴承相连接，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；
腕部驱动电机8与小臂支套9之间设置有拉杆5；拉杆5的左端向左延伸后通过销轴与连接板3铰链连接；拉杆5和关节轴承在腕部驱动电机8的带动下用于实现小臂支套9相对于钳爪2的上下翻转运动。
钳爪合开关20、钳爪翻转开关21之间设置有电源指示灯、复位开关、电源开关；电源指示灯、复位开关、电源开关从左向右依次排列。
大臂支套15的上方设置有护罩板16；电源装置14、大支臂10、肘部驱动电机12、滚珠轴承11均设置在护罩板16的内部。
肘部驱动电机12、腕部驱动电机8、钳爪旋转驱动电机4、钳爪开合驱动电机1分别安装在对应的电机支架上。
本发明通过无线信号传输装置能使脚部控制机械手臂，可以解决残疾人没有手部进行机械控制的问题，尤其适合双手残疾而双脚健全的人使用；机械手臂通过4个电机驱动，分别为肘部驱动电机、腕部驱动电机、钳爪旋转驱动电机、钳爪开合驱动电机，提供了四个自由度，灵活方便，可实现手抓张合、腕部翻转、腕部俯仰、腕部偏转、手臂升降、小臂回转、大臂回转等主要运动，解决病人的日常进餐、饮水等问题。本发明具有结构简单、控制方便、尺寸紧凑、实用性强的优点，在后期制作过程中，可以采用碳纤维材料减轻整体重量，将钳爪仿照人手改为五指，在手臂外部加装仿生真人皮肤，使手臂外观更好看，与正常人手臂相似。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种助残脚控机械手臂，其特征在于：它包括大臂支套(15)、小臂支套(9)、钳爪(2)；所述大臂支套(15)的左侧上端、右侧上端分别设置有大支臂(10)、电源装置(14)；所述电源装置(14)的上端设置有电路板(13)；所述大支臂(10)的上端设置有肘部驱动电机(12)；
所述电路板(13)通过无线信号传输装置与脚踏板相连接；所述脚踏板上设置有一排限位开关，通过限位开关可对大支臂(10)、小臂支套(9)、钳爪(2)的正反转运动进行控制，实现脚部无线控制；所述限位开关从左向右依次为大臂正转开关(17)、大臂反转开关(18)、钳爪开开关(19)、钳爪合开关(20)、钳爪翻转开关(21)、钳爪回转开关(22)、腕部反转开关(23)、腕部正转开关(24)；
所述大支臂(10)的后端设置有滚珠轴承(11)；所述滚珠轴承(11)设置在固定板的一端，固定板的另一端与小臂支套(9)相连接；所述肘部驱动电机(12)的后端、固定板的上端均设置有关节轴承，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；滚珠轴承(11)和关节轴承的连接方式，用于实现大支臂(10)的上下翻转运动；
所述钳爪(2)的上端设置有钳爪开合驱动电机(1)；所述钳爪开合驱动电机(1)用于控制钳爪(2)的张开与闭合，实现对物品的抓放处理；所述钳爪(2)的右端设置有座；所述座的右端设置有连接板(3)；所述连接板(3)的上部设置有钳爪旋转驱动电机(4)；所述钳爪旋转驱动电机(4)通过销轴与座相连接；所述销轴设置于连接板(3)的左侧；所述钳爪旋转驱动电机(4)通过销轴带动钳爪(2)进行里外翻转运动，用于适应不同角度物品的拿放；
所述小臂支套(9)的左部上端设置有腕部驱动电机(8)；所述腕部驱动电机(8)的前端、连接板(3)的下端均与关节轴承相连接，两个关节轴承通过轴承连接套相连接；
所述腕部驱动电机(8)与小臂支套(9)之间设置有拉杆(5)；所述拉杆(5)的左端向左延伸后通过销轴与连接板(3)铰链连接；所述拉杆(5)和关节轴承在腕部驱动电机(8)的带动下用于实现小臂支套(9)相对于钳爪(2)的上下翻转运动。
2.根据权利要求1所述的助残脚控机械手臂，其特征在于：所述钳爪合开关(20)、钳爪翻转开关(21)之间设置有电源指示灯、复位开关、电源开关；所述电源指示灯、复位开关、电源开关从左向右依次排列。
3.根据权利要求1所述的助残脚控机械手臂，其特征在于：所述大臂支套(15)的上方设置有护罩板(16)；所述电源装置(14)、大支臂(10)、肘部驱动电机(12)、滚珠轴承(11)均设置在护罩板(16)的内部。
4.根据权利要求1所述的助残脚控机械手臂，其特征在于：所述肘部驱动电机(12)、腕部驱动电机(8)、钳爪旋转驱动电机(4)、钳爪开合驱动电机(1)分别安装在对应的电机支架上。
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