Привод протеза руки

Привод протеза руки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик („) 825064 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.06.79 (21) 2808726/28-13 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

А 61 F 1/06

Гееудерстеенкмк кемитет (23) Приоритет—

СССР (53) УДК 615 477 .21:616-089.28 (088.8) по делам кзебретевнй и еткрыткй

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 05.05.81

I /;, Р. Н. Буров и О. В. Цюпак i

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРИВОД ПРОТЕЗА РУКИ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к активным протезам верхних конечностей.

Известен привод протеза руки, который содержит корпус, электродвигатель, исполнительные механизмы с входными шестернями и редуктором„тягу и рычаг управления, систему микропереключателей управления и предназначен для обеспечения поочередной работы по одному более двух активных шарниров.

В приводе установлен управляющий механизм с редуктором и винтовой передачей, гайка которой несет промежуточную шестерню, на выходе редуктора исполнительных механизмов на подвижной шпонке размещена ведущая шестерня с буртиками, связанная с промежуточной шестерней управляющего механизма, а электродвигатель установлен в корпусе подвижно, подпружинен, соединен с тягой управления через кулисный механизм и имеет два выходных конца, соединенных фрикционными муфтами со входами редукторов управляющего и исполнительного механизмов (1) .

Однако возможность включения активных шарниров в работу только поочередно, по одному увеличивает напряженность в работе оператора при управлении многофункциональным устройством, имеющим, например, 4 — 8 активных шарниров, и требует от оператора обременительной сосредоточен5 ности в процессе работы, связанной с запоминанием позиций включения и воспроизведением их в произвольном порядке. Движения звеньев устройства неэкономичны, так как .требуют от оператора постоянных корректировок их положения, поскольку опера1о тор при ориентации звеньев по одному не может точно оценить положение промежуточных звеньев для ориентации конечного звена, что приводит к значительным затратам времени и способствует увеличению энер15 rosa pax

Кроме того, использование в устройстве одного электродвигателя для переключения функций и для привода исполнительных механизмов приводит к нерациональному рас2о ходу электроэнергии в процессе переключения функций. При этом двигатель подвижен и воспринимает динамические осевые нагрузки при включении фрикционных муфт, что снижает его долговечность и надежность.

825064

Цель изобретения — обеспечение управления протезом без напряжения инвалида и снижение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что редуктор исполнительных механизмов выполнен двойным, планетарным, с количеством выходных валов не менее двух в каждой половине и двумя электродвигателями, в приводе установлены управляемые механизмы самоторможения, соединенные с выходными валами редуктора исполнительных механизмов; каждый из механизмов самоторможения имеет входной вал с диском, имеющим клиновые пазы, и выполнен в виде муфты обгона двустороннего действия с наружной обоймой, зафиксированной в корпу.се, звездочкой с клиновыми пазами и вилкой с возможностью перемещения в осевом направлении, имеющей с двух стори я конические штифты, размещенные в клиновых пазах звездочки и диска, причем управляющий механизм оснащен автономным электродвигателем и распределительным поворотным устройством в виде копирных барабанов с двуплечими рычагами, соединенными с вилками механизмов самоторможения.

Кроме того, блоки центральных колес выходных ступеней планетарного редуктора исполHèòå»üíûх механизмов выполнены безопорными, а сателлиты этих ступеней установлены.в сферических подшипниках.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема привода протеза руки; на фиг. 2 управляемый механизм самоторможения, сечение, вид спереди; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 --- то же, вид сбоку.

Привод протеза руки содержит корпус 1, электродвигатели 2. B корпусе 1 размещены многоступенчатые планетарные редукторы 3 исполнительных механизмов,каждый из которых имеет, например, три входных вала

4 — 6, выполненные заодно с дисками входных валов управляемых тормозных механизмов. На дисках имеются радиальные клиновые пазы.

В клиновые пазы каждого диска входят неподвижные установленные в вилке 7 конические штифты 8. Вилки 7 управляемых механизмов самоторможения, являющиеся составной частью муфт 9 обгона двустороннего действия, установлены в них с возможностью осевого перемещения и соединены посредством конических штифтов 8 с клиновыми радиальными пазами звездочек 10 муфт. Причем наружная обойма муфты обгона зафиксирована в корпусе.

Звездочки 10 являются одновременно выходными валами привода и приводят в движение исполнительные механизмы. С вилками 7 подвижно посредством двуплечих рычагов 11 вилок соединены распределительные поворотные устройства в виде установленных на одной оси копирных барабанов 12 управляющего механизма, приводимые во

1О

1S

25 зо зз

55 вращение автономным приводом, состоящим из электродвигателя 13 и редуктора 14.

В процессе поворота барабаны 12 имеют возможность в необходимой последовательности своими упорами 15, установленными на разных углах поворота, воздействовать на микропереключатели 16, связанные электрически с электронной системой управления.

Кроме того, блоки центральных колес 17 и 18 выходных ступеней планетарных редукторов 3 исполнительных механизмов выполнены безопарными, а сателлиты 19 — 21 этих ступеней установлены на сферических подшипниках.

Привод работает следующим образом.

Движение от электродвигателя 2 передается на редукторы 3, в которых заторможено по два выходных вала, например 4 и 5.

Два вала 6 при этом могут вращаться одновременно и независимо, приводя в движение соответствующие выходные валы привода.

При необходимости включения другой пары исполнительных механизмов, например, валы 5 растормаживают, а валы 6 затормаживают. Валы 5 получают возможность одновременного и независимого вращения совместно с соответствующими валами, которыми являются звездочки 10. Включение валов 4 осуществляется в той же последовательности, при этом также заторможено две пары выходных валов, а одна пара имеет возможность одновременного и независимого вращения. Торможение элементов планетарных рядов может производиться попарно в любом сочетании и в любой необходимости в любом сочетании и в любой необходимой

;юследовательности. При этом привод управляющего механизма приводит во вращение барабаны 12, воздействующие своими пазами на рычаги 11, которые, поворачиваясь, перемещают в осевом направлении вилки 7 управляемых механизмов самоторможения. Последовательность включения и выключения требуемых пар выходных валов обеспечивается формой и расположением пазов íà KQIIHpHblx барабанах 12, а своевременная остановка управляющего механизма осуществляется в момент нажатия упоров 15 на один из микропереключателей

16 электронной системы управления. Управляемые механизмы самоторможения, устанавливаемые между выходными валами 4, 5 или 6 редуктора и выходными валами (звездочки 10) привода, осуществляют бесступенчатое торможение и растормаживание выходных валов, а также обеспечивают необходимость передач при их растормаживании.

Управляемый механизм самоторможения работает следующим образом (фиг. 2).

Когда вилка 7 с помощью рычага 11 передвинута в крайнее положение, например в направлении к выходному валу 6 редуктора, штифты 8 входят без зазора в кли825064

10

Формула изобретения

50 новые пазы диска механизма, связанного с этим валом. При этом вилка 7 может поворачиваться совместно с валом 6 в пределах зазора между штифтами 8, установленными с другой стороны вилки 7, и клиновыми пазами звездочки 10 муфты обгона двустороннего действия. Этот зазор обеспечивает поворот вилки настолько, чтобы расклинить ролики муфты 9 и обеспечить вращение выходного вала привода. Движение свободно передается от .вала 6 редуктора через штифты 8 звездочке 10, а следовательно, выходному валу привода. При выключении электродвигателя муфта обгона двустороннего действия обеспечивает необратимость передачи. После перемещения вилки 7 в направлении к звездочке 10, выбирается зазор между штифтами и клиновыми пазами звездочки (фиг. 2, при этом выходной вал 6, воздействуя;а вилку 7, не может ее повернуть, так как она связана без зазора со звездочкой 10, которая заклинена с помощью роликов на наружную обойму муфты 9, причем обойма неподвижно закреплена в корпусе 1 привода. Выходной вал редуктора оказывается заторможенным, а следовательно, осуществляется торможение элементов планетарного ряда, причем выходной вал привода также 3 заторможен с помошью муфты 9.

Переключение управляемого механизма самоторможения происходит без участия внешней нагрузки. Вилка 7 в процессе осевого перемещения разворачивается в пределах зазора между штифтами 8 и клиновыми пазами диска вала 6 или звездочки 10 в зависимости от исходного положения вилки, что обеспечивает надежное и точное переключение.

Для уменьшения размеров редукторов в приводе применено выравнивание нагрузки на сателлитах 19 — 21 выходных ступеней.

Для этого блоки центральных колес 17 и 8 выполнены плавающими, устанавливаемыми на сателлитах 19 — 21 соответственно, которые в свою очередь установлены на сферических опорах. В зацеплении каждого выходного вала в этом случае участвует одновременно несколько зубчатых колес, что обеспечивает величину коэффициента неравномерностей нагрузки на сателлитах близкой к единице. Модуль зацепления может быть существенно, понижен, а весогабаритные характеристики уменьшены.

Технико-экономическая эффективность устройства заключается в том, что оно обеспечивает одновременную и независимую работу пар исполнительных механизмов без увеличения напряженности в работе оператора.

Коэффициент полезного действия привода имеет высокое значение, так как он состоит из передачи типа 2К вЂ” Н, каждая из которых имеет КПД колеблющийся от 0,97 до 0,99 в зависимости от их передаточного отношения (1,14 — 8) . Причем КПД муфты обгона двустороннего действия достигает величины не ниже 0,97. Все это способствует снижению энергопотребления привода в целом.

Использование планетарных передач обеспечивает снижение веса привода в 2—

6 раз, причем планетарные передачи позволяют повысить погрузочную способность зацеплений, что.невозможно или нерационально в обычных пределах.

1. Привод протеза руки, содержащий корпус, электродвигатель, редуктор исполнительных механизмов, управляющий механизм с редуктором и микропереключателями, отличающийся тем, что с целью обеспечения управления протезом без напряжения инвалида и снижения энергопотребления, редуктор исполнительных механизмов выполнен двойным, планетарным, с количеством выходных валов не менее двух в каждой половине и двумя электродвигателями, в приводе установлены управляемые механизмы самоторможения, соединенные с выходными валами редуктора исполнительных механизмов; каждый из механизмов самоторможения имеет входной вал с диском, имеющим клиновые пазы, и выполнен в виде муфты обгона двухстороннего действия с наружной обоймой, зафиксированной в корпусе, звездочкой с клиновыми пазами и вилкой с возможностью перемещения в осевом направлении, имеющей с двух сторон конические штифты, размешенные в клиновых пазах звездочки и диска, причем управляющий механизм оснащен автономным электродвигателем и распределительным поворотным устройством в виде копирных барабанов с двуплечими рычагами, соединенными с вилками механизмов самоторможения.

2. Привод протеза руки по и. 1, отличающийся тем, что блоки центральных колес выходных ступеней планетарного редуктора исполнительных механизмов выполнены безопорными, а сателлиты этих ступеней установлены на сферических подшипниках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 614793, кл. А 61 F1/06,,1977.

825064

Редактор,Л. Филь

Заказ 2394/39

Составитель Л. Соловьев

Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетняк

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4