專利名稱：四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，特別是指針對(duì)老年人腰腿疼痛進(jìn)行按摩的設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著老年人年齡的增長(zhǎng)，人體組織器官功能將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的退化，特別是肌肉組織功能退化，將引發(fā)腰腿疼痛和行動(dòng)不便等老年癥狀，從而影響了老年人的生活質(zhì)量。老年性腰腿痛已經(jīng)成為骨科門診中的常見病、多發(fā)病，其患者約占就診總?cè)藬?shù)的 25%。據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，其發(fā)病率在60 69歲的老年人中約為41. 03%，在70 79歲的老年人中約為32. 19%，在80歲以上的老年人中約為26. 78%。我國(guó)已進(jìn)入老齡化社會(huì)，且正處于快速老齡化的階段。2004年底，中國(guó)60歲及以上老年人口為1.43億，目前中國(guó)60歲及以上老年人口已經(jīng)超過1.49億，占總?cè)丝诘?1% 以上。2014年將達(dá)到2億，2020年，中國(guó)的老年人口將達(dá)到2. 48億人，老齡化水平將達(dá)到 17. 17%。2026年將達(dá)到3億，2037年超過4億，2051年達(dá)到最大值，老齡化水平將超過30% 以上，之后一直維持在3億一4億的規(guī)模。如此巨大的老齡人口，將是對(duì)未來(lái)社會(huì)老年人生活保障與疾病治療系統(tǒng)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，也為服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，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)用新型采取的技術(shù)方案是肩部關(guān)節(jié)和肘部關(guān)節(jié)通過大臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，肘部關(guān)節(jié)和腕部關(guān)節(jié)通過小臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)分別由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型肩部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是大臂旋轉(zhuǎn)軸與大臂支架連接，大臂小軸與大臂支架連接，大臂墊圈套在大臂旋轉(zhuǎn)軸上，大臂與大臂旋轉(zhuǎn)軸和大臂小軸連接形成肩部關(guān)節(jié)的擺動(dòng)副，大臂旋轉(zhuǎn)軸端蓋與大臂旋轉(zhuǎn)軸和大臂固定連接，大臂軸承壓蓋I、大臂軸承壓蓋II 都固定在大臂支架上。本實(shí)用新型肘部關(guān)節(jié)深溝球軸承套在肘部旋轉(zhuǎn)軸上并安裝在大臂里使肘部旋轉(zhuǎn)軸與大臂連接，肘部軸承端部壓蓋固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸上，大臂連接軸壓蓋固定在大臂上，小臂與肘部旋轉(zhuǎn)軸固定連接，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架固定在大臂里，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝固定在肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架上，肘部電機(jī)套固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸上。本實(shí)用新型腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是角接觸球軸承套在腕部主動(dòng)齒輪軸上并安裝在腕部軸承座里、使腕部主動(dòng)齒輪軸與腕部軸承座連接，軸套I、軸套II套在腕部主動(dòng)齒輪軸上，并通過固定套將腕部主動(dòng)齒輪軸固定住，腕部軸承調(diào)整墊套在腕部軸承座上，腕部軸承座與腕部從動(dòng)軸支架連接固定，腕部從動(dòng)齒輪與腕部主動(dòng)齒輪軸上的齒輪齒合，腕部從動(dòng)齒輪安裝在腕部從動(dòng)軸隔套上，腕部從動(dòng)軸隔套固定且套在腕部從動(dòng)軸上，腕部從動(dòng)軸安裝在腕部從動(dòng)軸支架上，腕部法蘭盤與腕部從動(dòng)軸連接，腕部軸承蓋固定在腕部法蘭盤上， 腕部擋板、腕部調(diào)整墊通過螺栓固定在腕部從動(dòng)軸上，腕部電機(jī)座與腕部軸承座連接固定， 腕部電機(jī)固定在腕部電機(jī)座上、通過鍵帶動(dòng)腕部從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)形成腕部關(guān)節(jié)擺動(dòng)副，小臂與腕部軸承座固定連接。本實(shí)用新型的肩關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度電機(jī)通過鍵連接帶動(dòng)大臂繞大臂旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍-60°~+60。；肘部關(guān)有一個(gè)自由度電機(jī)通過鍵連接帶動(dòng)小臂繞手臂縱軸線回轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)范圍-9CP~+90’〕； 腕部關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度電機(jī)通過齒輪副傳動(dòng)帶動(dòng)腕部繞腕部從動(dòng)軸擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍 -90°~+90°。本實(shí)用新型可左右對(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。手臂采用四自由度仿人結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度與人臂相仿。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊、 體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠，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 ；手臂具有四自由度的特點(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)按摩手臂最大抓取重量大。


圖1是本實(shí)用新型的結(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。
具體實(shí)施方式
參閱圖1，肩部關(guān)節(jié)1和肘部關(guān)節(jié)3通過大臂2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，肘部關(guān)節(jié)3和腕部關(guān)節(jié) 5通過小臂4轉(zhuǎn)動(dòng)連接，各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)分別由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。參閱圖2，肩部關(guān)節(jié)1由大臂支架101、大臂軸承壓蓋I 102、大臂旋轉(zhuǎn)軸103、大臂墊圈104、大臂旋轉(zhuǎn)軸端蓋105、大臂軸承壓蓋II 106、大臂小軸107組成；大臂旋轉(zhuǎn)軸103與大臂支架101連接，大臂小軸107與大臂支架101連接，大臂墊圈104套在大臂旋轉(zhuǎn)軸103 上，大臂2與大臂旋轉(zhuǎn)軸103和大臂小軸107連接形成肩部關(guān)節(jié)1的擺動(dòng)副，大臂旋轉(zhuǎn)軸端蓋105與大臂旋轉(zhuǎn)軸103和大臂2固定連接，大臂軸承壓蓋I 102、大臂軸承壓蓋II 106都固定在大臂支架101上。參閱圖3，肘部關(guān)節(jié)3由肘部軸承端部壓蓋301、深溝球軸承302、大臂連接軸壓蓋 303、肘部旋轉(zhuǎn)軸304、肘部電機(jī)套305、肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架306、肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)307組成；深溝球軸承302套在肘部旋轉(zhuǎn)軸304上并安裝在大臂2里使肘部旋轉(zhuǎn)軸304與大臂2連接，肘部軸承端部壓蓋301固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸304上，大臂連接軸壓蓋303固定在大臂2上，小臂 4與肘部旋轉(zhuǎn)軸304固定連接，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架306固定在大臂2里，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)307 安裝固定在肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架306上，通過固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸304上的肘部電機(jī)套305帶動(dòng)小臂4旋轉(zhuǎn)。參閱圖4腕部關(guān)節(jié)5由腕部電機(jī)座501、腕部軸承座502、腕部主動(dòng)齒輪軸503、腕部從動(dòng)軸隔套504、腕部從動(dòng)軸505、腕部從動(dòng)軸支架506、腕部從動(dòng)齒輪507、腕部法蘭盤 508、腕部軸承蓋509、腕部擋板510、螺栓511、腕部調(diào)整墊512、腕部軸承調(diào)整墊513、軸套 I 514、角接觸球軸承515、軸套II 516、固定套517、腕部電機(jī)518組成；角接觸球軸承515套在腕部主動(dòng)齒輪軸503上并安裝在腕部軸承座502里使腕部主動(dòng)齒輪軸503與腕部軸承座502連接，軸套I 514、軸套II 516套在腕部主動(dòng)齒輪軸503上，并通過固定套517將腕部主動(dòng)齒輪軸503固定住，腕部軸承調(diào)整墊513套在腕部軸承座502上，腕部軸承座502與腕部從動(dòng)軸支架506連接固定，腕部從動(dòng)齒輪507與腕部主動(dòng)齒輪軸503上的齒輪齒合，腕部從動(dòng)齒輪507安裝在腕部從動(dòng)軸隔套504上，腕部從動(dòng)軸隔套504固定且套在腕部從動(dòng)軸 505上，腕部從動(dòng)軸505安裝在腕部從動(dòng)軸支架506上，腕部法蘭盤508與腕部從動(dòng)軸505 連接，腕部軸承蓋509固定在腕部法蘭盤508上，腕部擋板510、腕部調(diào)整墊512通過螺栓 511固定在腕部從動(dòng)軸505上，腕部電機(jī)座501與腕部軸承座502連接固定，腕部電機(jī)518 固定在腕部電機(jī)座501上通過鍵帶動(dòng)腕部從動(dòng)軸505旋轉(zhuǎn)形成腕部關(guān)節(jié)擺動(dòng)副，小臂4與腕部軸承座502固定連接。
權(quán)利要求1.一種四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于肩部關(guān)節(jié)和肘部關(guān)節(jié)通過大臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，肘部關(guān)節(jié)和腕部關(guān)節(jié)通過小臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于肩部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是大臂旋轉(zhuǎn)軸與大臂支架連接，大臂小軸與大臂支架連接，大臂墊圈套在大臂旋轉(zhuǎn)軸上，大臂與大臂旋轉(zhuǎn)軸和大臂小軸連接形成肩部關(guān)節(jié)的擺動(dòng)副，大臂旋轉(zhuǎn)軸端蓋與大臂旋轉(zhuǎn)軸和大臂固定連接，大臂軸承壓蓋I、大臂軸承壓蓋II都固定在大臂支架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于深溝球軸承套在肘部旋轉(zhuǎn)軸上并安裝在大臂里使肘部旋轉(zhuǎn)軸與大臂連接，肘部軸承端部壓蓋固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸上，大臂連接軸壓蓋固定在大臂上，小臂與肘部旋轉(zhuǎn)軸固定連接，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架固定在大臂里，肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝固定在肘部旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架上，肘部電機(jī)套固定在肘部旋轉(zhuǎn)軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，其特征在于腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)是角接觸球軸承套在腕部主動(dòng)齒輪軸上并安裝在腕部軸承座里、使腕部主動(dòng)齒輪軸與腕部軸承座連接，軸套I、軸套II套在腕部主動(dòng)齒輪軸上，并通過固定套將腕部主動(dòng)齒輪軸固定住，腕部軸承調(diào)整墊套在腕部軸承座上，腕部軸承座與腕部從動(dòng)軸支架連接固定，腕部從動(dòng)齒輪與腕部主動(dòng)齒輪軸上的齒輪齒合，腕部從動(dòng)齒輪安裝在腕部從動(dòng)軸隔套上，腕部從動(dòng)軸隔套固定且套在腕部從動(dòng)軸上，腕部從動(dòng)軸安裝在腕部從動(dòng)軸支架上，腕部法蘭盤與腕部從動(dòng)軸連接，腕部軸承蓋固定在腕部法蘭盤上，腕部擋板、腕部調(diào)整墊通過螺栓固定在腕部從動(dòng)軸上，腕部電機(jī)座與腕部軸承座連接固定，腕部電機(jī)固定在腕部電機(jī)座上、通過鍵帶動(dòng)腕部從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)形成腕部關(guān)節(jié)擺動(dòng)副，小臂與腕部軸承座固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種四自由度仿人按摩機(jī)器人手臂，屬于醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人。肩部關(guān)節(jié)和肘部關(guān)節(jié)通過大臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，肘部關(guān)節(jié)和腕部關(guān)節(jié)通過小臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)分別由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊、體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠，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；手臂具有四自由度的特點(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)按摩手臂最大抓取重量大。
文檔編號(hào)A61H7/00GK201996802SQ20112005581
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月6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(yáng), 王南, 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)