專利名稱：多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是指能進(jìn)行按摩的醫(yī)療服務(wù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國(guó)已進(jìn)入老齡化社會(huì)，現(xiàn)在我國(guó)的老年人口已達(dá)到1. 32億，并以年均3. 30%的 速度持續(xù)增長(zhǎng)，不斷增加的老年人口對(duì)醫(yī)療和保健有著巨大的需求，成為我國(guó)面對(duì)的重大 社會(huì)服務(wù)問題。服務(wù)機(jī)器人可有效的緩解醫(yī)務(wù)人員不足的現(xiàn)狀，提高老年人和殘疾人的生 活質(zhì)量，為我國(guó)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展起到積極作用。然而目前缺少能實(shí)現(xiàn)一定按摩功能的按摩 機(jī)器人，在這種按摩機(jī)器人的結(jié)構(gòu)中，按摩機(jī)器人手臂是其中的關(guān)鍵裝置之一，需要它能模 仿人的手臂功能進(jìn)行各種各樣的操作，即完成腕部回轉(zhuǎn)、腕部擺動(dòng)、肘部擺動(dòng)、肘部回轉(zhuǎn)、大 臂擺動(dòng)等動(dòng)作，這些都是需要人們進(jìn)行研制的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，以解決目前缺少能實(shí)現(xiàn)一定按 摩功能的按摩機(jī)器人手臂的問題。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是由具有擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)通過大臂與具有一個(gè)回 轉(zhuǎn)副和一個(gè)擺動(dòng)副的肘關(guān)節(jié)連接、該肘關(guān)節(jié)通過小臂與具有回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的腕部關(guān)節(jié)連 接。本實(shí)用新型肩關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是第一電機(jī)與肩部電機(jī)座固定連接，肩部電機(jī)座與肩 部支架固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸與肩部支架連接，肩部連接軸與肩部支架連接，肩部軸承端蓋 與肩部支架固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋與肩部旋轉(zhuǎn)軸固定，連接形成肩部關(guān)節(jié)的擺動(dòng)副，大 臂支架與肩部旋轉(zhuǎn)軸、肩部連接軸固定連接。本實(shí)用新型肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是大臂支架與肘部俯仰軸承座固定連接，第二電機(jī)通 過端面鍵與主動(dòng)齒輪相連，齒輪軸軸承套在主動(dòng)齒輪軸上，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合，從 動(dòng)齒輪套套在肘部擺動(dòng)軸上通過螺帽固定連接，軸承壓蓋一與肘部擺動(dòng)支架固定連接，螺 釘與肘部擺動(dòng)軸固定連接，軸承壓蓋二與肘部擺動(dòng)支架固定連接，肘部第三電機(jī)通過肘部 電機(jī)螺釘與法蘭盤連接，肘部回轉(zhuǎn)軸承裝在法蘭盤內(nèi)，小臂與肘部旋轉(zhuǎn)軸軸承座固定連接。本實(shí)用新型腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是小臂與腕部軸承座固定連接，第四電機(jī)輸出口與 端面鍵固定相連，端面鍵與主動(dòng)齒輪軸相連帶動(dòng)齒輪軸運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪軸承套在主動(dòng)齒輪 軸上，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合，軸承壓蓋與腕部回轉(zhuǎn)支架固定連接，腕部擺動(dòng)軸承套 在腕部擺動(dòng)軸上，第五電機(jī)與腕部回轉(zhuǎn)支架通過腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)螺釘固定在支架末端，第五 電機(jī)輸出口與按摩手相連。該手臂可以模仿人的手臂功能進(jìn)行各種各樣的操作，完成腕部回轉(zhuǎn)、腕部擺動(dòng)、肘 部擺動(dòng)、肘部回轉(zhuǎn)、大臂擺動(dòng)等動(dòng)作，并通過雙手臂的合作與協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)一定的按摩功 能。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)捷緊湊、體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠并采用模塊化設(shè)計(jì)，拆卸方便，電機(jī)線、傳感器線內(nèi)置，傳動(dòng)關(guān)系簡(jiǎn)單明了 ；手臂具有5自由度的特點(diǎn)，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大、靈活；安全性強(qiáng)、可達(dá)性強(qiáng)、雙手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)靈活，應(yīng)用范圍廣；作業(yè)手 臂能耗低，采用直流24V供電；單個(gè)按摩手臂最大按摩力量》5kg。


圖1是本實(shí)用新型多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型肩部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂的轉(zhuǎn)角示意圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1，由具有擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)1通過大臂2與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)副和一個(gè)擺動(dòng)副的 肘關(guān)節(jié)3連接、該肘關(guān)節(jié)3通過小臂4與具有回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的腕部關(guān)節(jié)5連接。參閱圖2，肩關(guān)節(jié)1的結(jié)構(gòu)是第一電機(jī)103與肩部電機(jī)座102固定連接，肩部電 機(jī)座102與肩部支架101固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸105與肩部支架101連接，肩部連接軸104 與肩部支架101連接，肩部軸承端蓋106與肩部支架101固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋107與 肩部旋轉(zhuǎn)軸105固定，連接形成肩部關(guān)節(jié)1的擺動(dòng)副，大臂支架2與肩部旋轉(zhuǎn)軸105、肩部連 接軸104固定連接。參閱圖3，肘關(guān)節(jié)3的結(jié)構(gòu)是大臂支架2與肘部俯仰軸承座317固定連接，第二電 機(jī)301通過端面鍵304與主動(dòng)齒輪302相連，齒輪軸軸承305套在主動(dòng)齒輪軸306上，主動(dòng) 齒輪302與從動(dòng)齒輪303相嚙合，從動(dòng)齒輪套309套在肘部擺動(dòng)軸312上通過螺帽固定連 接，軸承壓蓋一 307與肘部擺動(dòng)支架310固定連接，螺釘311與肘部擺動(dòng)軸312固定連接，軸 承壓蓋二 308與肘部擺動(dòng)支架310固定連接，肘部第三電機(jī)314通過肘部電機(jī)螺釘315與 法蘭盤連接，肘部回轉(zhuǎn)軸承313裝在法蘭盤內(nèi)，小臂4與肘部旋轉(zhuǎn)軸軸承座316固定連接。參閱圖4，腕部關(guān)節(jié)5的結(jié)構(gòu)是小臂4與腕部軸承座512固定連接，第四電機(jī)501 輸出口與端面鍵502固定相連，端面鍵502與主動(dòng)齒輪軸510相連帶動(dòng)齒輪軸運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)齒 輪軸承501套在主動(dòng)齒輪軸510上，主動(dòng)齒輪503與從動(dòng)齒輪505相嚙合，軸承壓蓋506 與腕部回轉(zhuǎn)支架508固定連接，腕部擺動(dòng)軸承507套在腕部擺動(dòng)軸504上，第五電機(jī)511與 腕部回轉(zhuǎn)支架508通過腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)螺釘509固定在支架末端，第五電機(jī)輸出口與按摩手 相連。各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副分別由一臺(tái)直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該多關(guān)節(jié)仿人按 摩機(jī)器人手臂的肩關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度電機(jī)通過法蘭盤帶動(dòng)大臂繞I軸擺動(dòng)(運(yùn)動(dòng)范 圍-60° -+60° );肘部關(guān)節(jié)分兩段上肘部、下肘部，上肘部有1個(gè)自由度電機(jī)通過齒輪 副傳動(dòng)帶動(dòng)手臂繞手臂縱長(zhǎng)軸線回轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng)范圍180° )，下肘部有1個(gè)自由度電機(jī)通過法 蘭盤帶動(dòng)小臂繞手臂縱軸線回轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng)范圍-90° +90° );腕部關(guān)節(jié)有2個(gè)自由度電機(jī)通 過齒輪副傳動(dòng)帶動(dòng)腕部繞手臂縱長(zhǎng)軸線III軸擺動(dòng)(運(yùn)動(dòng)范圍-90° -+90° )、電機(jī)通過法 蘭盤，帶動(dòng)按摩手繞手臂縱長(zhǎng)軸線回轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng)范圍-90° -+90° )。本新型的多關(guān)節(jié)仿人按 摩機(jī)器人手臂，可左右對(duì)稱安裝于機(jī)器人身體上，其雙臂在計(jì)算機(jī)控制下可協(xié)調(diào)動(dòng)作，相互 配合。手臂采用5 (冗余)自由度仿人結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度與人臂相仿。
權(quán)利要求1.一種多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于由具有擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)通過大臂與 具有一個(gè)回轉(zhuǎn)副和一個(gè)擺動(dòng)副的肘關(guān)節(jié)連接、該肘關(guān)節(jié)通過小臂與具有回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的 腕部關(guān)節(jié)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于肩關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是 第一電機(jī)與肩部電機(jī)座固定連接，肩部電機(jī)座與肩部支架固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸與肩部支 架連接，肩部連接軸與肩部支架連接，肩部軸承端蓋與肩部支架固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋 與肩部旋轉(zhuǎn)軸固定，連接形成肩部關(guān)節(jié)的擺動(dòng)副，大臂支架與肩部旋轉(zhuǎn)軸、肩部連接軸固定 連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是 大臂支架與肘部俯仰軸承座固定連接，第二電機(jī)通過端面鍵與主動(dòng)齒輪相連，齒輪軸軸承 套在主動(dòng)齒輪軸上，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合，從動(dòng)齒輪套套在肘部擺動(dòng)軸上通過螺帽 固定連接，軸承壓蓋一與肘部擺動(dòng)支架固定連接，螺釘與肘部擺動(dòng)軸固定連接，軸承壓蓋二 與肘部擺動(dòng)支架固定連接，肘部第三電機(jī)通過肘部電機(jī)螺釘與法蘭盤連接，肘部回轉(zhuǎn)軸承 裝在法蘭盤內(nèi)，小臂與肘部旋轉(zhuǎn)軸軸承座固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu) 是小臂與腕部軸承座固定連接，第四電機(jī)輸出口與端面鍵固定相連，端面鍵與主動(dòng)齒輪軸 相連帶動(dòng)齒輪軸運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪軸承套在主動(dòng)齒輪軸上，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合，軸 承壓蓋與腕部回轉(zhuǎn)支架固定連接，腕部擺動(dòng)軸承套在腕部擺動(dòng)軸上，第五電機(jī)與腕部回轉(zhuǎn) 支架通過腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)螺釘固定在支架末端，第五電機(jī)輸出口與按摩手相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多關(guān)節(jié)仿人按摩機(jī)器人手臂，屬于服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域。由具有擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)通過大臂與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)副和一個(gè)擺動(dòng)副的肘關(guān)節(jié)連接、該肘關(guān)節(jié)通過小臂與具有回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的腕部關(guān)節(jié)連接。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)捷緊湊、體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠并采用模塊化設(shè)計(jì)，拆卸方便，電機(jī)線、傳感器線內(nèi)置，傳動(dòng)關(guān)系簡(jiǎn)單明了；手臂具有5自由度的特點(diǎn)，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大、靈活；安全性強(qiáng)、可達(dá)性強(qiáng)、雙手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)靈活，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)B25J18/00GK201881383SQ201020627699
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月28日
發(fā)明者呂天山, 姜大偉, 龐在祥, 張邦成, 李靜, 柳虹亮, 毛志陽, 王占禮, 蔡赟, 陳延偉, 韓躍營(yíng) 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)