CN201996802U - 四自由度仿人按摩机器人手臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种四自由度仿人按摩机器人手臂，属于医疗服务机器人。肩部关节和肘部关节通过大臂转动连接，肘部关节和腕部关节通过小臂转动连接，各关节的回转副和摆动副的运动分别由一台伺服电机驱动。本实用新型结构简捷紧凑、体积小、重量轻，各关节连接可靠，拆卸方便，电机线、传感器线内置，传动关系简单明了；手臂具有四自由度的特点，手臂运动范围大、灵活；安全性强、可达性强、双手协调运动灵活，应用范围广；作业手臂能耗低，采用直流24V供电；单个按摩手臂最大抓取重量大。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗服务机器人，特别是指针对老年人腰腿疼痛进行按摩的设备。
背景技术
随着老年人年龄的增长，人体组织器官功能将会发生相应的退化，特别是肌肉组织功能退化，将引发腰腿疼痛和行动不便等老年症状，从而影响了老年人的生活质量。
老年性腰腿痛已经成为骨科门诊中的常见病、多发病，其患者约占就诊总人数的25%。据文献统计，其发病率在60～69岁的老年人中约为41.03%，在70～79岁的老年人中约为32.19%，在80岁以上的老年人中约为26.78%。
我国已进入老龄化社会，且正处于快速老龄化的阶段。2004年底，中国60岁及以上老年人口为1.43亿，目前中国60岁及以上老年人口已经超过1.49亿，占总人口的11%以上。2014年将达到2亿，2020年，中国的老年人口将达到2.48亿人，老龄化水平将达到17.17%。2026年将达到3亿，2037年超过4亿，2051年达到最大值，老龄化水平将超过30%以上，之后一直维持在3亿--4亿的规模。如此巨大的老龄人口，将是对未来社会老年人生活保障与疾病治疗系统的严峻考验，也为服务机器人的发展带来了巨大的机遇。
发明内容
本实用新型提供一种四自由度仿人按摩机器人手臂，该手臂可以模仿人的手臂功能进行各种各样的操作，完成腕部摆动、肘部回转、大臂摆动等动作，并通过双手臂的合作与协调动作实现一定的按摩功能。
本实用新型采取的技术方案是：肩部关节和肘部关节通过大臂转动连接，肘部关节和腕部关节通过小臂转动连接，各关节的回转副和摆动副的运动分别由一台伺服电机驱动。
本实用新型肩部关节的结构是：大臂旋转轴与大臂支架连接，大臂小轴与大臂支架连接，大臂垫圈套在大臂旋转轴上，大臂与大臂旋转轴和大臂小轴连接形成肩部关节的摆动副，大臂旋转轴端盖与大臂旋转轴和大臂固定连接，大臂轴承压盖Ⅰ、大臂轴承压盖Ⅱ都固定在大臂支架上。
本实用新型肘部关节：深沟球轴承套在肘部旋转轴上并安装在大臂里使肘部旋转轴与大臂连接，肘部轴承端部压盖固定在肘部旋转轴上，大臂连接轴压盖固定在大臂上，小臂与肘部旋转轴固定连接，肘部旋转电机支架固定在大臂里，肘部旋转电机安装固定在肘部旋转电机支架上，肘部电机套固定在肘部旋转轴上。
本实用新型腕部关节的结构是：角接触球轴承套在腕部主动齿轮轴上并安装在腕部轴承座里、使腕部主动齿轮轴与腕部轴承座连接，轴套Ⅰ、轴套Ⅱ套在腕部主动齿轮轴上，并通过固定套将腕部主动齿轮轴固定住，腕部轴承调整垫套在腕部轴承座上，腕部轴承座与腕部从动轴支架连接固定，腕部从动齿轮与腕部主动齿轮轴上的齿轮齿合，腕部从动齿轮安装在腕部从动轴隔套上，腕部从动轴隔套固定且套在腕部从动轴上，腕部从动轴安装在腕部从动轴支架上，腕部法兰盘与腕部从动轴连接，腕部轴承盖固定在腕部法兰盘上，腕部挡板、腕部调整垫通过螺栓固定在腕部从动轴上，腕部电机座与腕部轴承座连接固定，腕部电机固定在腕部电机座上、通过键带动腕部从动轴旋转形成腕部关节摆动副，小臂与腕部轴承座固定连接。
本实用新型的肩关节有一个自由度：电机通过键连接带动大臂绕大臂旋转轴摆动，运动范围 
；肘部关有一个自由度：电机通过键连接带动小臂绕手臂纵轴线回转，运动范围
；腕部关节有一个自由度：电机通过齿轮副传动带动腕部绕腕部从动轴摆动，运动范围
。本实用新型可左右对称安装于机器人身体上，其双臂在计算机控制下可协调动作，相互配合。手臂采用四自由度仿人结构，长度与人臂相仿。本实用新型结构简捷紧凑、体积小、重量轻，各关节连接可靠，拆卸方便，电机线、传感器线内置，传动关系简单明了；手臂具有四自由度的特点，手臂运动范围大、灵活；安全性强、可达性强、双手协调运动灵活，应用范围广；作业手臂能耗低，采用直流24V供电；单个按摩手臂最大抓取重量大。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图，
图2是本实用新型肩部关节的结构示意图，
图3是本实用新型肘关节的结构示意图，
图4是本实用新型腕部关节的结构示意图。
具体实施方式：
参阅图1，肩部关节1和肘部关节3通过大臂2转动连接，肘部关节3和腕部关节5通过小臂4转动连接，各关节的回转副和摆动副的运动分别由一台伺服电机驱动。
参阅图2，肩部关节1由大臂支架101、大臂轴承压盖Ⅰ102、大臂旋转轴103、大臂垫圈104、大臂旋转轴端盖105、大臂轴承压盖Ⅱ106、大臂小轴107组成；大臂旋转轴103与大臂支架101连接，大臂小轴107与大臂支架101连接，大臂垫圈104套在大臂旋转轴103上，大臂2与大臂旋转轴103和大臂小轴107连接形成肩部关节1的摆动副，大臂旋转轴端盖105与大臂旋转轴103和大臂2固定连接，大臂轴承压盖Ⅰ102、大臂轴承压盖Ⅱ106都固定在大臂支架101上。
参阅图3，肘部关节3由肘部轴承端部压盖301、深沟球轴承302、大臂连接轴压盖303、肘部旋转轴304、肘部电机套305、肘部旋转电机支架306、肘部旋转电机307组成；深沟球轴承302套在肘部旋转轴304上并安装在大臂2里使肘部旋转轴304与大臂2连接，肘部轴承端部压盖301固定在肘部旋转轴304上，大臂连接轴压盖303固定在大臂2上，小臂4与肘部旋转轴304固定连接，肘部旋转电机支架306固定在大臂2里，肘部旋转电机307安装固定在肘部旋转电机支架306上，通过固定在肘部旋转轴304上的肘部电机套305带动小臂4旋转。
参阅图4腕部关节5由腕部电机座501、腕部轴承座502、腕部主动齿轮轴503、腕部从动轴隔套504、腕部从动轴505、腕部从动轴支架506、腕部从动齿轮507、腕部法兰盘508、腕部轴承盖509、腕部挡板510、螺栓511、腕部调整垫512、腕部轴承调整垫513、轴套Ⅰ514、角接触球轴承515、轴套Ⅱ516、固定套517、腕部电机518组成；角接触球轴承515套在腕部主动齿轮轴503上并安装在腕部轴承座502里使腕部主动齿轮轴503与腕部轴承座502连接，轴套Ⅰ514、轴套Ⅱ516套在腕部主动齿轮轴503上，并通过固定套517将腕部主动齿轮轴503固定住，腕部轴承调整垫513套在腕部轴承座502上，腕部轴承座502与腕部从动轴支架506连接固定，腕部从动齿轮507与腕部主动齿轮轴503上的齿轮齿合，腕部从动齿轮507安装在腕部从动轴隔套504上，腕部从动轴隔套504固定且套在腕部从动轴505上，腕部从动轴505安装在腕部从动轴支架506上，腕部法兰盘508与腕部从动轴505连接，腕部轴承盖509固定在腕部法兰盘508上，腕部挡板510、腕部调整垫512通过螺栓511固定在腕部从动轴505上，腕部电机座501与腕部轴承座502连接固定，腕部电机518固定在腕部电机座501上通过键带动腕部从动轴505旋转形成腕部关节摆动副，小臂4与腕部轴承座502固定连接。
Claims (4)
1.一种四自由度仿人按摩机器人手臂，其特征在于：肩部关节和肘部关节通过大臂转动连接，肘部关节和腕部关节通过小臂转动连接。
2.根据权利要求1所述的四自由度仿人按摩机器人手臂，其特征在于：肩部关节的结构是：大臂旋转轴与大臂支架连接，大臂小轴与大臂支架连接，大臂垫圈套在大臂旋转轴上，大臂与大臂旋转轴和大臂小轴连接形成肩部关节的摆动副，大臂旋转轴端盖与大臂旋转轴和大臂固定连接，大臂轴承压盖Ⅰ、大臂轴承压盖Ⅱ都固定在大臂支架上。
3.根据权利要求1所述的四自由度仿人按摩机器人手臂，其特征在于：深沟球轴承套在肘部旋转轴上并安装在大臂里使肘部旋转轴与大臂连接，肘部轴承端部压盖固定在肘部旋转轴上，大臂连接轴压盖固定在大臂上，小臂与肘部旋转轴固定连接，肘部旋转电机支架固定在大臂里，肘部旋转电机安装固定在肘部旋转电机支架上，肘部电机套固定在肘部旋转轴上。
4.根据权利要求1所述的四自由度仿人按摩机器人手臂，其特征在于：腕部关节的结构是：角接触球轴承套在腕部主动齿轮轴上并安装在腕部轴承座里、使腕部主动齿轮轴与腕部轴承座连接，轴套Ⅰ、轴套Ⅱ套在腕部主动齿轮轴上，并通过固定套将腕部主动齿轮轴固定住，腕部轴承调整垫套在腕部轴承座上，腕部轴承座与腕部从动轴支架连接固定，腕部从动齿轮与腕部主动齿轮轴上的齿轮齿合，腕部从动齿轮安装在腕部从动轴隔套上，腕部从动轴隔套固定且套在腕部从动轴上，腕部从动轴安装在腕部从动轴支架上，腕部法兰盘与腕部从动轴连接，腕部轴承盖固定在腕部法兰盘上，腕部挡板、腕部调整垫通过螺栓固定在腕部从动轴上，腕部电机座与腕部轴承座连接固定，腕部电机固定在腕部电机座上、通过键带动腕部从动轴旋转形成腕部关节摆动副，小臂与腕部轴承座固定连接。
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