CN108836582B - 一种三自由度串并混联假手腕关节 - Google Patents
一种三自由度串并混联假手腕关节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108836582B CN108836582B CN201810340146.9A CN201810340146A CN108836582B CN 108836582 B CN108836582 B CN 108836582B CN 201810340146 A CN201810340146 A CN 201810340146A CN 108836582 B CN108836582 B CN 108836582B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- branched chain
- connecting rod
- rod
- fixed seat
- type linear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 210000003857 wrist joint Anatomy 0.000 title claims abstract description 25
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 3
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 208000012260 Accidental injury Diseases 0.000 description 1
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
- A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
- A61F2/583—Hands; Wrist joints
- A61F2/585—Wrist joints
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种三自由度并联假手腕关节，该装置采用串—并联的结构形式，具有三个主动自由度，可实现假手腕关节的旋内旋外、屈伸和侧偏运动。该装置由基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链和动平台等组成。旋转台与电机通过键连接，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动；第一主动支链和第二主动支链的伸缩，使得动平台绕着约束支链中虎克副的两条轴线转动，实现屈伸和侧偏运动。本发明具有刚度高、承载能力强、精度高、仿生性和功能性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种假手腕关节，具体涉及一种三自由度并联假手腕关节。
背景技术
随着工业交通事业的迅速发展，交通事故及意外伤害频繁发生，每年产生大量的截肢患者。这类特殊群体因为肢体的残缺，给生活、工作和学习带来了诸多不便，同时造成心理上的严重打击。这些截肢者的社会能力因截肢部位不同而有所差异，上肢截肢患者的社交能力远低于下肢截肢患者。
目前对于上肢假肢的研究多集中于假手，对于腕部关节的研究较少，为了充分满足上肢假肢用户的正常需求，不仅需要解决手部的灵巧性和抓握能力问题，更需要解决腕部关节的功能实现问题。传统假手腕关节多是采用串联机构来实现手腕功能，结构复杂，重量较大，且仅实现手腕旋内旋外、屈伸和侧偏三个自由度中的部分自由度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三自由度并联假手腕关节，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、侧偏以及旋内旋外三个运动自由度。
一种三自由度并联假手腕关节，其特征在于采用串—并联的结构形式，包括基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链、动平台；
所述旋转台依次穿过端盖、第一轴承、轴承隔套、第二轴承、C形卡圈后与电机传动轴通过平键连接，电机通过减速器与基座固定连接，旋转台上装有轴承隔套和C形卡圈，轴承隔套放置在两个滚动轴承中间，C形卡圈放置在第二滚动轴承靠近电机的那一侧。
所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，U为虎克副，P为移动副，S为球副，所述旋转台上固连有第一固定座和第二固定座，所述动平台上固连有第三固定座、第四固定座和第五固定座；
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，第一内杆与第一外杆连接，构成移动副；所述第一上连杆一端与动平台上的第四固定座连接，构成球副，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旋转台上的第一固定座连接，构成虎克副；
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，第二内杆与第二外杆连接，构成移动副；所述第二上连杆一端与动平台上的第五固定座连接，构成球副，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旋转台上的第二固定座连接，构成虎克副；
所述约束支链包括中间连杆和第三十字连接件，所述中间连杆一端与旋转台垂直固连，另一端通过第三十字连接件与动平台上的第三固定座连接，构成虎克副；
通过电机带动旋转台转动，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动，通过第一主动支链和第二主动支链中推杆式线性驱动器的驱动，动平台可绕约束支链上虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。
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、侧偏以及旋内旋外三个运动自由度，功能性更强。
附图说明
图1为本发明一种三自由度并联假手腕关节的总体结构示意图；
图2为本发明一种三自由度并联假手腕关节的并联部分结构示意图；
图3为本发明一种三自由度并联假手腕关节的支链与旋转台连接示意图；
图4为本发明一种三自由度并联假手腕关节的支链与动平台连接示意图；
图5为本发明一种三自由度并联假手腕关节的基座内部零件示意图；
图6为本发明一种三自由度并联假手腕关节的基座内部零件爆炸图；
图1-6中：1—旋转台；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—第三十字连接件；12—中间连杆；13-端盖；14-第一轴承；15-轴承隔套；16-第二轴承；17-C形卡圈；18-平键；19-减速器；20-电机；21-基座。
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6所示，本实施例提供了一种三自由度并联假手腕关节，包括基座(21)、旋转台(1)、第一主动支链、第二主动支链、约束支链、动平台(9)。
所述旋转台(1)依次穿过端盖(13)、第一轴承(14)、轴承隔套(15)、第二轴承(16)、C形卡圈(17)后与电机(20)输出轴通过平键(18)连接，电机(20)通过减速器(19)与基座(21)固定连接，旋转台(1)上装有轴承隔套(15)和C形卡圈(17)，轴承隔套(15)放置在两个滚动轴承(14和16)中间，C形卡圈(17)放置在第二滚动轴承(16)靠近电机(20)的那一侧。
所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，U为虎克副，P为移动副，S为球副，所述旋转台(1)上固连有第一固定座(2-1)和第二固定座(2-2)，所述动平台(9)上固连有第三固定座(10)、第四固定座(8-1)和第五固定座(8-2)；
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和第一下连杆(4-1)，所述第一推杆式线性驱动器包括第一内杆(6-1)和第一外杆(5-1)，第一内杆(6-1)与第一外杆(5-1)连接，构成移动副；所述第一上连杆(7-1)一端与动平台(9)上的第四固定座(8-1)连接，构成球副，另一端与第一推杆式线性驱动器第一内杆(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第一外杆(5-1)固连，另一端通过第一十字连接件(3-1)与旋转台(1)上的第一固定座(2-1)连接，构成虎克副；
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和第二下连杆(4-2)，所述第二推杆式线性驱动器包括第二内杆(6-2)和第二外杆(5-2)，第二内杆(6-2)与第二外杆(5-2)连接，构成移动副；所述第二上连杆(7-2)一端与动平台(9)上的第五固定座(8-2)连接，构成球副，另一端与第二推杆式线性驱动器第二内杆(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第二外杆(5-2)固连，另一端通过第二十字连接件(3-2)与旋转台(1)上的第二固定座(2-2)连接，构成虎克副；
所述约束支链包括中间连杆(12)和第三十字件(11)，所述中间连杆(12)一端与旋转台(1)垂直固连，另一端通过第三十字连接件(11)与动平台(9)上的第三固定座(10)连接，构成虎克副；
通过电机(20)带动旋转台(1)转动，可以实现假手腕关节的旋内旋外运动，通过第一主动支链和第二主动支链的推杆式线性驱动器的驱动，动平台(9)可绕约束支链上虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。
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。
Claims (1)
1.一种三自由度并联假手腕关节，其特征在于：采用串—并联的结构形式，包括基座、旋转台、第一主动支链、第二主动支链、约束支链和动平台；
串联结构：
电机通过减速器与所述基座固定连接，所述旋转台依次穿过端盖、第一轴承、轴承隔套、第二轴承、C形卡圈后与电机轴通过键连接，实现假手腕关节的旋内旋外运动；旋转台上装有轴承隔套和C形卡圈，轴承隔套放置在第一轴承和第二轴承中间，C形卡圈放置在第二轴承靠近电机的那一侧；
并联结构：
所述第一主动支链和第二主动支链为并列的UPS支链，U为虎克副，P为移动副，S为球副，所述旋转台上固连有第一固定座和第二固定座，所述动平台上固连有第三固定座、第四固定座和第五固定座；
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，第一内杆与第一外杆连接，构成移动副；所述第一上连杆一端与动平台上的第四固定座连接，构成球副，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旋转台上的第一固定座连接，构成虎克副；
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，第二内杆与第二外杆连接，构成移动副；所述第二上连杆一端与动平台上的第五固定座连接，构成球副，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旋转台上的第二固定座连接，构成虎克副；
所述约束支链包括中间连杆和第三十字连接件，所述中间连杆一端与旋转台垂直固连，另一端通过第三十字连接件与动平台上的第三固定座连接，构成虎克副；
通过第一主动支链和第二主动支链中推杆式线性驱动器的驱动，动平台可绕约束支链虎克副的两个轴线转动，实现假手腕关节的屈伸和侧偏运动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810340146.9A CN108836582B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种三自由度串并混联假手腕关节 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810340146.9A CN108836582B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种三自由度串并混联假手腕关节 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108836582A CN108836582A (zh) | 2018-11-20 |
| CN108836582B true CN108836582B (zh) | 2020-04-17 |
Family
ID=64211966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810340146.9A Expired - Fee Related CN108836582B (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种三自由度串并混联假手腕关节 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108836582B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111631846A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-08 | 苏州通和景润康复科技有限公司 | 一种两自由度假肢手腕 |
| CN113635291A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-11-12 | 中南大学 | 一种三自由度混联拟人手腕装置 |
| CN113305807B (zh) * | 2021-05-17 | 2022-07-19 | 华中科技大学 | 一种基于非对称3-rrr并联机构的仿生腕关节 |
| CN113908015A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-11 | 复旦大学 | 一种上肢单臂七自由度的康复训练装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4850863B2 (ja) * | 2008-04-10 | 2012-01-11 | 村田機械株式会社 | パラレルメカニズム |
| EP2512758B1 (en) * | 2009-12-14 | 2017-09-13 | HDT Expeditionary Systems, Inc. | One motor finger mechanism |
| CN102528817B (zh) * | 2012-01-13 | 2014-01-22 | 燕山大学 | 一种三自由度并联机械手腕 |
| CN104227698A (zh) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 上海瀚创机器人技术有限公司 | 两自由度并联变位机构 |
| CN103552089B (zh) * | 2013-10-22 | 2015-08-12 | 北京航空航天大学 | 一种串并联球关节装置 |
| CN104708616B (zh) * | 2015-02-28 | 2017-08-25 | 天津大学 | 三自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 |
| CN104827462B (zh) * | 2015-05-07 | 2016-05-25 | 上海交通大学 | 具有被动支链的三自由度球面并联机构 |
| CN105082172A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-11-25 | 北京交通大学 | 一种基于串联弹性驱动器的并联三自由度柔顺机械手腕 |
| CN106109165B (zh) * | 2016-06-21 | 2018-03-13 | 北京工业大学 | 一种六自由度自适应腕关节康复装置 |
-
2018
- 2018-04-16 CN CN201810340146.9A patent/CN108836582B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108836582A (zh) | 2018-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108836582B (zh) | 一种三自由度串并混联假手腕关节 | |
| CN105252522B (zh) | 一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人 | |
| CN110588833B (zh) | 一种适用于电动足式机器人的高负载三段式腿结构 | |
| CN101121424B (zh) | 多自由度的双足机器人下肢机构 | |
| CN104842345B (zh) | 一种基于多种人工肌肉混合驱动的仿人机械臂 | |
| CN102068367A (zh) | 下肢多训练模式康复机器人 | |
| CN109124984B (zh) | 用于上肢康复训练机器人的关节模块 | |
| CN105616110B (zh) | 一种凸轮式三自由度脚踝康复器 | |
| CN103393524A (zh) | 腰背部及两臂牵引康复机 | |
| CN104385295A (zh) | 基于并联差分驱动关节的七自由度仿人机械臂 | |
| Xiao et al. | Design of a wearable cable-driven upper limb exoskeleton based on epicyclic gear trains structure | |
| CN108138833A (zh) | 万向联轴器以及机器人的关节结构 | |
| CN204248906U (zh) | 一种工业机器人手腕传动结构 | |
| CN102133150A (zh) | 一种脚踏式下肢康复训练装置 | |
| CN107035820B (zh) | 一种多自由度节圆内啮合环型移动传动装置 | |
| CN113288530A (zh) | 一种全耦合假肢手臂 | |
| CN108420575A (zh) | 用于辅助蹲座的穿戴假肢及使用方法 | |
| RU2727893C1 (ru) | Палец протеза со спироидным редуктором и модульная конструкция протеза верхней конечности | |
| CN208592864U (zh) | 柔性仿生关节和机器人 | |
| CN214818582U (zh) | 一种三自由度混联可变刚度的仿生机器人关节 | |
| CN108095869A (zh) | 一种医用多功能假肢 | |
| CN116098789A (zh) | 一种助稳式下肢外骨骼康复装备 | |
| CN109464227A (zh) | 一种多自由度的假肢手臂关节 | |
| CN110253600A (zh) | 一种老年服务型机器人 | |
| CN109969286A (zh) | 机器人的可伸缩四肢机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200417 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |