[发明专利]一种两自由度仿人手腕装置

说明书

技术领域

本发明属于仿人机器人领域，特别涉及一种两自由度仿人手腕机械装置。

背景技术

随着机器人技术的不断应用，仿人机械手已成为机器人领域的研究热点之一。近几十年来，为了模拟人手的功能，国内外许多研究机构在仿人机械手的设计，分析和控制等方面做出了卓有成效的研究，仿人机械手的研究也被认为是最有挑战性的工作之一。另一方面，随着人类社会物质财富的增长，社会对残疾人越来越关注，假肢手的研究已经得到了社会各界的高度重视。

仿人手腕是仿人机械手的一个重要组成部分。仿人手腕一方面使机械手具有更拟人化的外形结构，另一方面可增强机械手的灵活度，增大机械手的操作空间。目前，一些仿人手腕已被研制出来，其外形尺寸大、质量重、自由度少，主要用于工业机器人和仿人灵巧手上。市场上现有的假肢手都还没有腕部结构，大大降低了假肢手的性能，给截肢患者带来诸多的不便。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、质量轻的两自由度仿人手腕装置，能模拟人手腕内外翻转和内外旋转的动作，可作仿人机器人手腕使用，也可以安装在假肢手上。

本发明的两自由度仿人手腕机械装置包括翻转机构及旋转机构；所述翻转机构可以实现内外翻转运动，所述旋转机构可以实现内外旋转运动。所述翻转机构包括基座、第一动力单元、第一传动单元和侧翻平台。所述基座用于固定所述第一动力单元，所述第一动力单元用于提供翻转机构进行翻转运动所需的驱动力，所述第一传动单元用于将所述第一动力单元产生的驱动力传送至所述侧翻平台以实现所述装置的内外翻转运动。所述旋转机构包括第二动力单元、第二传动单元和转动平台。所述第二动力单元用于提供所述旋转机构进行内外旋转运动所需的驱动力，所述第二传动单元用于将所述第二动力单元产生的驱动力传送至所述转动平台以实现所述装置的内外旋转运动。所述翻转机构与所述旋转机构通过所述第二传动单元中的圆孔齿轮连接。

所述基座包括法兰部和座部，所述法兰部用于与仿人假肢手的臂部连接，所述座部用于固定所述第一动力单元。所述第一动力单元用于提供所述翻转机构进行翻转运动所需的驱动力，包括电机固定架和第一电机。所述电机固定架通过螺丝或铆钉等方式固接于所述基座上。所述电机固定架上固接有所述第一电机，所述第一电机为双向电机，其输出轴与第一传动单元连接。所述第一传动单元用于将所述第一动力单元产生的驱动力传送至所述侧翻平台，从而实现所述装置的内外翻转运动。所述第一传动单元包括第一传动齿轮、第一传动轴、第一双联齿轮、第二传动轴、第二双联齿轮、第一连接轴、D孔齿轮和第二连接轴。所述第一传动齿轮套固于所述第一电机的输出轴上。所述第一传动轴上套设有所述第一双联齿轮。所述第二传动轴上套设有所述第二双联齿轮。所述第一传动齿轮与所述第一双联齿轮的大齿轮啮合，所述第一双联齿轮的小齿轮与所述第二双联齿轮的大齿轮啮合。所述电机固定架通过所述第一连接轴和所述第二连接轴与所述侧翻平台形成可枢转的连接。其中，所述第二连接轴的一端套设在所述电机固定架上，另一端套固在所述侧翻平台上。所述第一连接轴的一端具有圆形截面，套设在所述电机固定架上；所述第一连接轴的另一端具有D形截面，套固在所述侧翻平台上；所述第一连接轴的中间也具有D形截面，套设有所述D孔齿轮。所述D孔齿轮与所述第二双联齿轮的小齿轮啮合。

所述翻转机构可以实现内外翻转运动，以模仿人手腕的内外翻转的动作。当所述第一电机转动时，所述第一电机输出轴带动所述第一传动齿轮转动，所述第一传动齿轮驱动所述第一双联齿轮转动，所述第一双联齿轮带动所述第二双联齿轮运动，所述第二双联齿轮带动所述D孔齿轮转动，由于所述D孔齿轮与所述侧翻平台固接，所述侧翻平台与所述D孔齿轮一起转动，从而实现了内外翻转运动。