Привод протеза руки

Оп ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик 825064(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 редукторомтягу 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 сосредоточен 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 опера 1 о тор при ориентации звеньев по одному неможет точно оценить положение промежуточных звеньев для ориентации конечного звена, что приводит к значительным затратам времени и способствует увеличению энер гозатрат. Кроме того, использование в устройствеодного электродвигателя для переключения функций и для привода исполнительных механизмов приводит к нерациональному рас 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.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 каж. дой половине и двумя электродвигателями, в приводе установлены управляемые механизмы самоторможения, соединенные с выходными валами редуктора исполнительных механизмов; каждый из механизмов самотор. можения имеет входной вал с диском, имеющим клиновые пазы, и выполнен в виде муфты обгона двустороннего действия с наружной обоймой, зафиксированной в корпусе, звездочкой с клиновыми пазами и вилкой с возможностью перемещения в осевом направлении, имеющей с двух стороя 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 исполнительных 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. 4то же, вид сбоку.Привод протеза руки содержит корпус 1, электродвигатели 2. В 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 1 О 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 5 О 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 0 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 последовательности. 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 на копирных 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 кли510 15 Формула изобретения 20 25 30 35 40 45 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 на 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 помощью 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 и8 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 2 К - Н, каждая из которых имеет КПД колеблющийся от 0,97 до 0,99 в зависимости от их передаточного отношения (1,14 - 8), Причем КГ 1 Д 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; каждь 1 й 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, 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,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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 614793, кл. А 61 Г 1/06, 1977, 825064ставителед А. Бож 687 едактор,Л. Филаказ 2394/39 арственно зобретени Ж - 35, Р т, г. Уж ВНИИПИ Госуд по делам 1 3035, Москва,нлиал ППП Патен. Соловьевас о екто Г. Решетник ьЛйк К ррПодписноего комитета СССРи и открытийаушская наб., д. 4/5город, ул. Проектная, 4