CN106377344B - 一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，提供小臂旋转，腕关节内收外展，腕关节上伸下屈共3个自由度，包括小臂假肢，腕关节内收外展假肢，腕关节上伸下屈假肢。本发明小臂假肢旋转结构采用止推轴承，沿小臂方向能承受较大的力；腕关节假肢结构采用十字轴式圆柱槽摩擦轮，通过力调节装置可调整主从动摩擦轮之间的压力，当摩擦轮发生磨损时可自动补偿磨损间隙，保证主从动摩擦轮正常工作。该结构具有轴间距小、结构对称紧凑、刚性好、运动平稳、自锁等优点。本发明通过小臂的回转，腕关节内收外展，腕关节上伸下屈，结合反馈系统，模仿真实手臂动作姿态，帮助患者准确地完成生活中相应的动作，具备广泛的市场应用前景。

Description

一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节
技术领域
本发明涉及的是一种医疗康复器械领域的装置，具体是一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节。
背景技术
随着各种自然灾害、事故的增加，肢体残疾人的数量也在逐年增加。现有的一类假肢手臂关节结构简单、自由度少，难以满足患者需求，另一类当增加关节自由度时结构臃肿、自重大、结构复杂，所占空间较大，控制繁琐，因此设计结构要简单紧凑、刚性好、运动平稳、能够实现自锁、模块化等优点，模块化使关节紧凑，便于更换。
发明内容
为了克服上述现在有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，该3自由度假肢手臂腕关节结构简单，通过止推轴承实现小臂假肢旋转，通过十字轴式圆柱槽摩擦轮实现腕部结构的内收外展、上伸下屈2自由度。该结构简单紧凑、刚性好、运动平稳、能够实现自锁、模块化等优点。能过通过患者的肌电信号预测患者的运动意图，通过假肢的运动完成患者所需要完成的动作。
本发明是通过一下技术方案实现的：一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，提供小臂旋转，腕关节内收外展，腕关节上伸下屈，共3个自由度，其特征在于：包括小臂假肢、腕关节内收外展假肢、腕关节上伸下屈假肢，所述小臂假肢穿戴于患者肘部，腕关节内收外展假肢通过驱动电机与小臂假肢活动相连，实现腕关节的内收外展运动，腕关节上伸下屈假肢通过驱动电机与腕关节活动相连，实现腕关节的上伸下屈运动。
进一步地，所述小臂假肢包括小臂外壳、连接套、旋转小臂、止推轴承、小臂减速机、小臂旋转电机，所述小臂旋转电机的输出端与小臂减速机的输入端连接，小臂旋转电机的外壳端面与小臂减速机的外壳固定相连，小臂减速机的输出端与旋转小臂的输入端相连，止推轴承的前端面通过旋转小臂的台阶定位，止推轴承的后端面通过连接套的前端面压紧，小臂减速电机和连接套通过螺钉固定连接在小臂外壳上，实现旋转小臂的旋转。
进一步地，所述腕关节内收外展假肢包括盖板、调节螺母、弹簧、滑台、腕关节内收外展电机、蜗杆蜗轮减速机、主动圆柱槽摩擦轮、从动十字轴式圆柱槽摩擦轮，所述腕关节内收外展电机通过螺钉与滑台固定连接，腕关节内收外展电机的输出端与蜗杆蜗轮减速机的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机通过螺钉与滑台固定连接，主动圆柱槽摩擦轮与蜗杆蜗轮减速机的输出端连接，滑台与盖板上的导轨连接，弹簧一端与盖板滑台凸台连接，一端与调节螺母连接，调节螺母与盖板的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮的凹槽相连接，通过调整螺母调节主动圆柱槽摩擦轮和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮间的压力，当发生磨损时可补偿磨损间隙，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮十字轴上下两端通过螺钉与旋转小臂活动连接，实现腕关节假肢的内收外展运动。
进一步地：所述腕关节上伸下屈假肢包括盖板、调节螺母、弹簧、滑台、腕关节上伸下屈电机、蜗杆蜗轮减速机、主动圆柱槽摩擦轮、手腕臂，所述腕关节上伸下屈电机通过螺钉与滑台固定连接，腕关节上伸下屈电机的输出端与蜗杆蜗轮减速机的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机通过螺钉与滑台固定连接，主动圆柱槽摩擦轮与蜗杆蜗轮减速机的输出端连接，滑台与盖板上的导轨连接，弹簧一端与盖板滑台凸台连接，一端与调节螺母连接，调节螺母与盖板的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮的凹槽相连接，通过调节螺母调节主动圆柱槽摩擦轮和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮间的压力，当发生磨损时进而可以弥补磨损间隙，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮十字轴内外两端通过螺钉与手腕臂活动连接，实现腕关节假肢的上伸下屈运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种3自由度手臂腕关节结构，通过止推轴承实现小臂旋转，沿小臂方向承载力强，主动圆柱槽摩擦轮与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮实现腕关节的内收外展、上伸下屈2个自由度，结构简单，模块化，通过盖板和滑台间的调整螺母和弹簧可以调节主动圆柱槽摩擦轮与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮间的力，当发生磨损时可以自动补偿。整个小臂和腕部结构简单，横向结构尺寸和纵向结构尺寸小，重量轻，且安装简便，维护也方便。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图。
图2为本发明实施例的小臂假肢结构示意图。
图3为本发明实施例的腕关节内收外展假肢结构示意图。
图4为本发明实施例的腕关节上伸下屈假肢结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，提供小臂旋转，腕关节内收外展，腕关节上伸下屈，共3个自由度，其特征在于：包括依活动连接的小臂假肢1、腕关节内收外展假肢2、腕关节上伸下屈假肢3，所述小臂假肢1穿戴于患者肘部或根据患者具体情况增加其它关节，腕关节内收外展假肢2通过驱动电机与小臂假肢1活动相连，腕关节上伸下屈假肢3通过驱动电机与腕关节内收外展假肢2相连实现各种运动。
如图2所示，所述小臂假肢1包括小臂外壳4、连接套5、旋转小臂6、止推轴承7、小臂减速机8、小臂旋转电机9，所述小臂旋转电机9的输出端与小臂减速机8的输入端连接，小臂旋转电机9的外壳端面与小臂减速机8的外壳固定相连，小臂减速机8的输入端与旋转小臂6的输入端相连，止推轴承7的前端面通过旋转小臂6的台阶定位，止推轴承7的后端面通过连接套5的前端面压紧，小臂减速电机8和连接套5通过螺钉固定连接在小臂外壳4上，实现旋转小臂6的旋转。
如图3所示，所述腕关节内收外展假肢2包括盖板10、调节螺母11、弹簧12、滑台13、腕关节内收外展电机14、蜗杆蜗轮减速机15、主动圆柱槽摩擦轮16、从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17，所述腕关节内收外展电机14通过螺钉与滑台13固定连接，腕关节内收外展电机14的输出端与蜗杆蜗轮减速机15的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机15通过螺钉与滑台13固定连接，主动圆柱槽摩擦轮16与蜗杆蜗轮减速机15的输出端连接，滑台13与盖板10上的导轨连接，弹簧12一端与滑台13凸台连接，一端与调节螺母11连接，调节螺母11与盖板10的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮16的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17的凹槽相连接，通过调整螺母11调节主动圆柱槽摩擦轮16和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17间的压力，当发生磨损时进而可以弥补磨损间隙，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17十字轴上下两端通过螺钉与旋转小臂6活动连接，实现腕关节假肢的内收外展运动。
如图4所示，所述腕关节上伸下屈假肢3包括盖板18、调节螺母19、弹簧20、滑台21、腕关节上伸下屈电机22、蜗杆蜗轮减速机23、主动圆柱槽摩擦轮24、手腕臂25，所述腕关节上伸下屈电机22通过螺钉与滑台21固定连接，腕关节上伸下屈电机22的输出端与蜗杆蜗轮减速机23的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机23通过螺钉与滑台21固定连接，主动圆柱槽摩擦轮24与蜗杆蜗轮减速机23的输出端连接，滑台21与盖板18上的导轨连接，弹簧20一端与滑台凸台连接，一端与调节螺母19连接，调节螺母19与盖板18的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮24的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17的凹槽相连接，通过调整螺母19调节主动圆柱槽摩擦轮24和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17间的压力，当发生磨损时进而可以弥补磨损间隙，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮17十字轴内外两端通过螺钉与手腕臂25活动连接，实现腕关节假肢上伸下屈运动。
本发明的上述实施例是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，提供小臂旋转，腕关节内收外展，腕关节上伸下屈，共3个自由度，其特征在于：包括小臂假肢（1）、腕关节内收外展假肢（2）、腕关节上伸下屈假肢（3），所述小臂假肢（1）穿戴于患者肘部，腕关节内收外展假肢（2）通过驱动电机与小臂假肢（1）活动相连，实现腕关节内收外展动作，腕关节上伸下屈假肢（3）通过驱动电机与腕关节内收外展假肢（2）活动相连，实现腕关节上伸下屈动作，所述小臂假肢（1）包括小臂外壳（4）、连接套（5）、旋转小臂（6）、止推轴承（7）、小臂减速机（8）、小臂旋转电机（9），所述小臂旋转电机（9）的输出端与小臂减速机（8）的输入端连接，小臂旋转电机（9）的外壳端面与小臂减速机（8）的外壳固定相连，小臂减速机（8）的输出端与旋转小臂（6）的输入端相连，止推轴承（7）的前端面通过旋转小臂（6）的台阶定位，止推轴承（7）的后端面通过连接套（5）的前端面压紧，小臂减速电机（8）和连接套（5）通过螺钉固定连接在小臂外壳（4）上，实现旋转小臂的旋转。
2.根据权利要求1所述的由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，其特征在于：所述腕关节内收外展假肢（2）包括盖板（10）、调节螺母（11）、弹簧（12）、滑台（13）、腕关节内收外展电机（14）、蜗杆蜗轮减速机（15）、主动圆柱槽摩擦轮（16）、从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17），所述腕关节内收外展电机（14）通过螺钉与滑台（13）固定连接，腕关节内收外展电机（14）的输出端与蜗杆蜗轮减速机（15）的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机（15）通过螺钉与滑台（13）固定连接，主动圆柱槽摩擦轮（16）与蜗杆蜗轮减速机（15）的输出端连接，滑台（13）的卡槽与盖板（10）上的导轨滑动连接，弹簧（12）一端与滑台（13）凸台连接，一端与调节螺母（11）连接，调节螺母（11）与盖板（10）的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮（16）的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）的凹槽相连接，通过调节螺母（11）调节主动圆柱槽摩擦轮（16）和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）间的压力，当发生磨损时可补偿磨损间隙 ，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）十字轴上下两端通过螺钉与旋转小臂（6）活动连接，实现腕关节假肢的内收外展运动。
3.根据权利要求1所述的由肌电信号控制的3自由度假肢手臂腕关节，其特征在于：所述腕关节上伸下屈假肢（3）包括盖板（18）、调节螺母（19）、弹簧（20）、滑台（21）、腕关节上伸下屈电机（22）、蜗杆蜗轮减速机（23）、主动圆柱槽摩擦轮（24）、手腕臂（25），所述腕关节上伸下屈电机（22）通过螺钉与滑台（21）固定连接，腕关节上伸下屈电机（22）的输出端与蜗杆蜗轮减速机（23）的输入端连接，蜗杆蜗轮减速机（23）通过螺钉与滑台（21）固定连接，主动圆柱槽摩擦轮（24）与蜗杆蜗轮减速机（23）的输出端连接，滑台（21）与盖板（18）上的导轨连接，弹簧（20）一端与滑台（18）凸台连接，一端与调节螺母（19）连接，调节螺母（19）与盖板（18）的凸台螺纹连接，主动圆柱槽摩擦轮（24）的凸缘与从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）的凹槽相连接，通过调节螺母（19）调节主动圆柱槽摩擦轮（24）和从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）间的力，当发生磨损时可补偿磨损间隙，从动十字轴式圆柱槽摩擦轮（17）十字轴内外两端通过螺钉与手腕臂（25）活动连接，实现腕关节假肢的上伸下屈运动。
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