專利名稱：自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械臂的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種輔助進(jìn)行艾灸治療的機器人。
背景技術(shù)：
艾灸治療是中醫(yī)傳統(tǒng)治療方法。在進(jìn)行艾灸治療的時候，醫(yī)護(hù)人員需要手持燃燒的艾條，讓艾條的燃燒端停留在治療對象的穴位附近，并長時間保持在同一位置。如此一來，不僅使醫(yī)護(hù)人員感覺勞累，而且極為耗費人力。此外，不慎之下，還可能燙傷治療對象。為此，若能夠用機器人自動完成艾條的握持與持續(xù)進(jìn)給，則不僅解除了對醫(yī)護(hù)人員的束縛，還能夠避免意外燙傷。為此，本申請的申請人曾設(shè)計一種采用波珠定位結(jié)構(gòu)的機械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，然而，上述采用波珠定位結(jié)構(gòu)的機械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，還不是特別理想。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，不僅用機器人替代人力工作，減輕工作負(fù)擔(dān)，還能夠降低生產(chǎn)成本。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于機械臂結(jié)構(gòu)的第一肢與第二肢之間，其特征在于該自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)具有一個樞接于第一肢的第一轉(zhuǎn)軸，在該第一轉(zhuǎn)軸上穿套有一個與該第一轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的第一限位輪；該第一限位輪的周緣上設(shè)有一圈第一限位槽， 該第一肢上對應(yīng)于其中一個第一限位槽的一側(cè)設(shè)有一個第一限位銷，該第一限位銷連接有復(fù)位動力機構(gòu)，該第一限位銷在常態(tài)下卡設(shè)在該第一限位槽中，使得該第一限位輪在常態(tài)下不能相對該第一肢發(fā)生轉(zhuǎn)動；該第一限位輪還帶動一個上結(jié)合部作同步旋轉(zhuǎn)，該上結(jié)合部固定連接或者一體連接有一個下結(jié)合部，該下結(jié)合部內(nèi)穿設(shè)有一根第二轉(zhuǎn)軸，該第二轉(zhuǎn)軸的軸對稱中心線與該第一轉(zhuǎn)軸的軸對稱中心線相垂直，該第二肢樞接在該第二轉(zhuǎn)軸上；在該下結(jié)合部上穿套有一個與該下結(jié)合部同步旋轉(zhuǎn)的第二限位輪，該第二限位輪的周緣上設(shè)有一圈第二限位槽， 該第二肢上對應(yīng)于其中一個第二限位槽的一側(cè)設(shè)有一個第二限位銷，該第二限位銷連接有另一個復(fù)位動力機構(gòu)，該第二限位銷在常態(tài)下卡設(shè)在該第二限位槽中，并使得該第二限位輪在常態(tài)下不能相對該第二肢發(fā)生轉(zhuǎn)動。在一個較佳的技術(shù)方案中，該第一限位銷與該第一肢相結(jié)合處的橫截面形狀均為非圓形，使得該第一限位銷不能相對該第一肢發(fā)生轉(zhuǎn)動，該第一限位銷的一端伸出該第一
3肢外，另一端固定連接有一個限位塊，該限位塊向一側(cè)延伸有一個呈上寬下窄形狀的限位齒，在該第一限位銷上還穿套有所述的復(fù)位動力機構(gòu)，使該第一限位銷帶動該限位塊以及該限位齒在常態(tài)下卡合在該第一限位槽中。在一個較佳的技術(shù)方案中，各第一限位槽從周向剖切方向來看均呈上寬下窄的形狀，該限位齒的形狀與該第一限位槽的形狀相吻合。在一個較佳的技術(shù)方案中，該第二限位銷與該第二肢相結(jié)合處的橫截面形狀均為非圓形，使得該第二限位銷不能相對該第二肢發(fā)生轉(zhuǎn)動，該第二限位銷的一端伸出該第二肢外，另一端固定連接有一個限位塊，該限位塊向一側(cè)延伸有一個呈上寬下窄形狀的限位齒，在該第二限位銷上還穿套有所述的另一個復(fù)位動力機構(gòu)，使該第二限位銷帶動該限位塊以及該限位齒在常態(tài)下卡合在該第二限位槽中。在一個較佳的技術(shù)方案中，各第二限位槽從周向剖切方向來看均呈上寬下窄的形狀，該限位齒的形狀與該第二限位槽的形狀相吻合。在一個較佳的技術(shù)方案中，所述的復(fù)位動力機構(gòu)是壓縮彈簧或者電磁鐵開關(guān)。在一個較佳的技術(shù)方案中，該第一限位輪與該第一轉(zhuǎn)軸相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形，使得該第一限位輪與該第一轉(zhuǎn)軸能夠同步旋轉(zhuǎn)。在一個較佳的技術(shù)方案中，該下結(jié)合部與該第二限位輪相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形，使得該下結(jié)合部與該第二限位輪能夠同步旋轉(zhuǎn)。在一個較佳的技術(shù)方案中，所述的非圓形是多邊形、橢圓形、星形或齒輪形。在一個較佳的技術(shù)方案中，該第一限位槽以及第二限位槽均為圓孔形狀，該第一限位銷以及第二限位銷與該第一限位槽以及第二限位槽相配合的一端端部均為柱狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用上述技術(shù)方案的本實用新型具有的優(yōu)點在于該自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)能夠完全模仿人體手臂的所有姿勢，并且制造成本低。

圖1是本實用新型提供的一種艾灸機器人的后視圖；圖2是艾灸機器人的一條機械臂的剖視圖；圖3是圖2的局部放大示意圖；圖4是自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的立體剖視圖；圖5是第一限位輪的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是限位塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
首先，請參閱圖1，本實用新型提供的艾灸機器人包括一個座體10，作為整個艾灸機器人的受力支點。在本實施例中，該座體10包括腳輪11、通過該腳輪11在地面上移動的基座12、連接在該基座12上的腰部13、連接在腰部 13上的肩部14、以及連接在該肩部14上的握把15。該基座12、腰部13與肩部14依次固定連接，構(gòu)成類似于人體站立形態(tài)，增加了本實用新型的美感。當(dāng)然，該座體10也可以是懸空吊掛形式，只要能夠作為受力支點即可。數(shù)個機械臂20，其一端連接在該座體10上，另一端設(shè)有一個艾灸槍30，用于將該艾灸槍30定位在空間某個位置，滿足艾灸治療的需要。在本實施例中，兩個機械臂20分別連接在上述肩部14的兩側(cè)，每個機械臂20還依次包括上臂21和下臂22，構(gòu)成類似于人體手臂結(jié)構(gòu)的形式，增加了本實用新型的美感。而實際上，該機械臂20的數(shù)量，可以依據(jù)使用需要作增減，可以是一個、三個、四個甚至更多個。該機械臂20的肩部14與上臂21之間、上臂21與下臂22之間、以及下臂22與艾灸槍30之間，分別用一個自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)Y予以連接。由于各自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)Y的結(jié)構(gòu)形式完全相同，以下僅以上臂21與下臂22之間的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)Y為例，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2、圖3、圖4所示該自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)Y具有一個樞接于上臂21的第一轉(zhuǎn)軸41，該第一轉(zhuǎn)軸41的軸對稱中心線Yl與該上臂21的軸對稱中心線相重合；在該第一轉(zhuǎn)軸41上穿套有一個第一限位輪42，該第一限位輪42與該第一轉(zhuǎn)軸41 相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形(如方形、三角形、六邊形、橢圓形、星形、齒輪形等)，使得該第一限位輪42與第一轉(zhuǎn)軸41能夠同步旋轉(zhuǎn)；該第一限位輪42的周緣上設(shè)有一圈呈開放狀的第一限位槽421 (如圖5所示)，該第一限位槽421的數(shù)目不限(本申請以18個為例予以說明)，各第一限位槽421從周向剖切方向來看均呈上寬下窄的形狀；該上臂21上對應(yīng)于任一第一限位槽421的一側(cè)(即限位槽較窄一側(cè))插設(shè)有一個第一限位銷422，該第一限位銷422與該上臂21相結(jié)合處的橫截面形狀均為非圓形(可為多邊形、星形或跑道形)，使得該第一限位銷422不能相對該上臂21發(fā)生轉(zhuǎn)動，該第一限位銷422的一端伸出該上臂21外，另一端固定連接有一個限位塊423(如圖6所示)，該限位塊423向一側(cè)延伸有一個呈上寬下窄形狀的限位齒4231，該限位齒4231的形狀并與該第一限位槽421的形狀相吻合，在該第一限位銷422上還穿套有一個壓縮彈簧424，該壓縮彈簧424的兩端分別與該第一限位銷422以及該上臂21相抵接，使第一限位銷422帶動該限位塊423以及該限位齒4231在常態(tài)下卡合在該第一限位槽421中，使得該第一限位輪42 在常態(tài)下不能相對該上臂21發(fā)生轉(zhuǎn)動；該自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)Y還包括一個上結(jié)合部431與一個下結(jié)合部432，該上結(jié)合部 431與該第一限位輪42固定連接，從而與該第一限位輪42同步轉(zhuǎn)動，該下結(jié)合部432與該上結(jié)合部431固定連接或者一體成型，從而與該上結(jié)合部431同步轉(zhuǎn)動；該下結(jié)合部432內(nèi)穿設(shè)有一根第二轉(zhuǎn)軸44，該第二轉(zhuǎn)軸44的軸對稱中心線Y2與該第一轉(zhuǎn)軸41的軸對稱中心線Yl相垂直，該下臂22樞接在該第二轉(zhuǎn)軸44上，使得該下臂22能夠以第二轉(zhuǎn)軸44為軸相對該下結(jié)合部432作旋轉(zhuǎn)；在該下結(jié)合部432上穿套有一個第二限位輪45，該第二限位輪45與該第二結(jié)合部432相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形(如方形、三角形、六邊形、橢圓形、星形、齒輪形等)，使得該第二限位輪45與第二結(jié)合部432能夠同步旋轉(zhuǎn)；該第二限位輪45的結(jié)構(gòu)與第一限位輪42的結(jié)構(gòu)相同，在此不予贅述；該下臂22上對應(yīng)于該第二限位輪45的限位槽的一側(cè)位置穿設(shè)有一個不能相對該上臂轉(zhuǎn)動的第二限位銷452，該第二限位銷452及其設(shè)置的限位塊、限位齒以及壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系與位置關(guān)系，均與上臂21上所設(shè)置的第一限位銷42、限位塊423、限位齒4231、壓縮彈簧4 相同，在此也不予贅述。初始狀態(tài)下，第一限位銷422與第二限位銷452分別在壓縮彈簧的作用下，憑借限位齒卡設(shè)在該第一限位輪42與第二限位輪45的限位槽中，使得該上結(jié)合部431不能相對該上臂21發(fā)生轉(zhuǎn)動，該下結(jié)合部432也不能相對該下臂22發(fā)生轉(zhuǎn)動；需要改變下臂22相對上臂22角度的時候，用手指按壓該第一限位銷422的伸出端，使得該壓縮彈簧似4被壓縮，而且該限位塊423及其限位齒4231上頂，脫離該限位槽421，于是，該上結(jié)合部431即可以第一轉(zhuǎn)軸41為軸，相對該上臂21發(fā)生旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)到預(yù)期位置后，松開該第一限位銷422， 該第一限位銷422將在壓縮彈簧424的彈力作用下，帶動該限位塊423以及限位齒4231下落，并卡合在該第一限位輪42的限位槽421中形成定位，由于限位槽421與限位齒4231的性質(zhì)為上寬下窄，有利于限位齒4231在未完全對齊限位槽421的情況下找正定位，也能夠防止限位齒4231從限位槽421中意外脫出。該下臂22以該第二轉(zhuǎn)軸44為軸，相對該下結(jié)合部432旋轉(zhuǎn)的過程類似，在此不予贅述了。本實用新型還能夠設(shè)置于機械臂20的肩部14與上臂21之間、下臂22與艾灸槍 30之間，以及其他機械臂結(jié)構(gòu)的第一肢與第二肢之間，并使得第一肢與第二肢之間的相對位置調(diào)整非常方便，能夠在三維空間中任意彎折與固定。當(dāng)然，在上述實施例的基礎(chǔ)上，還可以作出很多等效變換，例如第一、第二限位銷均可以使用電磁鐵開關(guān)作為復(fù)位動力機構(gòu)，而替代使用壓縮彈簧作為復(fù)位動力機構(gòu)的技術(shù)方案；限位槽與限位齒的形狀、構(gòu)造也有很多種替代方式，例如，用圓孔形狀的限位槽配合端部為柱狀的限位銷，也能實現(xiàn)關(guān)節(jié)定位，需要關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的時候，拉動限位銷，使限位銷從圓孔形狀的限位槽中脫離，旋轉(zhuǎn)到位后，讓限位銷在復(fù)位動力機構(gòu)(壓縮彈簧或者電磁鐵開關(guān))的作用下插入該限位槽中定位，也屬于本實用新型的衍生實施例。以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，這些等效實施方式均應(yīng)當(dāng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于機械臂結(jié)構(gòu)的第一肢與第二肢之間，其特征在于該自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)具有一個樞接于第一肢的第一轉(zhuǎn)軸，在該第一轉(zhuǎn)軸上穿套有一個與該第一轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的第一限位輪；該第一限位輪的周緣上設(shè)有一圈第一限位槽，該第一肢上對應(yīng)于其中一個第一限位槽的一側(cè)設(shè)有一個第一限位銷，該第一限位銷連接有復(fù)位動力機構(gòu)，該第一限位銷在常態(tài)下卡設(shè)在該第一限位槽中，使得該第一限位輪在常態(tài)下不能相對該第一肢發(fā)生轉(zhuǎn)動；該第一限位輪還帶動一個上結(jié)合部作同步旋轉(zhuǎn)，該上結(jié)合部固定連接或者一體連接有一個下結(jié)合部，該下結(jié)合部內(nèi)穿設(shè)有一根第二轉(zhuǎn)軸，該第二轉(zhuǎn)軸的軸對稱中心線與該第一轉(zhuǎn)軸的軸對稱中心線相垂直，該第二肢樞接在該第二轉(zhuǎn)軸上；在該下結(jié)合部上穿套有一個與該下結(jié)合部同步旋轉(zhuǎn)的第二限位輪，該第二限位輪的周緣上設(shè)有一圈第二限位槽，該第二肢上對應(yīng)于其中一個第二限位槽的一側(cè)設(shè)有一個第二限位銷，該第二限位銷連接有另一個復(fù)位動力機構(gòu)，該第二限位銷在常態(tài)下卡設(shè)在該第二限位槽中，并使得該第二限位輪在常態(tài)下不能相對該第二肢發(fā)生轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一限位銷與該第一肢相結(jié)合處的橫截面形狀均為非圓形，使得該第一限位銷不能相對該第一肢發(fā)生轉(zhuǎn)動，該第一限位銷的一端伸出該第一肢外，另一端固定連接有一個限位塊，該限位塊向一側(cè)延伸有一個呈上寬下窄形狀的限位齒，在該第一限位銷上還穿套有所述的復(fù)位動力機構(gòu)，使該第一限位銷帶動該限位塊以及該限位齒在常態(tài)下卡合在該第一限位槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于各第一限位槽從周向剖切方向來看均呈上寬下窄的形狀，該限位齒的形狀與該第一限位槽的形狀相吻合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于該第二限位銷與該第二肢相結(jié)合處的橫截面形狀均為非圓形，使得該第二限位銷不能相對該第二肢發(fā)生轉(zhuǎn)動，該第二限位銷的一端伸出該第二肢外，另一端固定連接有一個限位塊，該限位塊向一側(cè)延伸有一個呈上寬下窄形狀的限位齒，在該第二限位銷上還穿套有所述的另一個復(fù)位動力機構(gòu)， 使該第二限位銷帶動該限位塊以及該限位齒在常態(tài)下卡合在該第二限位槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于各第二限位槽從周向剖切方向來看均呈上寬下窄的形狀，該限位齒的形狀與該第二限位槽的形狀相吻合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的復(fù)位動力機構(gòu)是壓縮彈簧或者電磁鐵開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一限位輪與該第一轉(zhuǎn)軸相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形，使得該第一限位輪與該第一轉(zhuǎn)軸能夠同步旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于該下結(jié)合部與該第二限位輪相結(jié)合的部分的截面形狀為非圓形，使得該下結(jié)合部與該第二限位輪能夠同步旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的非圓形是多邊形、橢圓形、星形或齒輪形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一限位槽以及第二限位槽均為圓孔形狀，該第一限位銷以及第二限位銷與該第一限位槽以及第二限位槽相配合的一端端部均為柱狀。
專利摘要本實用新型是一種自由定位關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于機械臂結(jié)構(gòu)的第一肢與第二肢之間，其具有一個樞接于第一肢的第一轉(zhuǎn)軸，在該第一轉(zhuǎn)軸上穿套有一個同步旋轉(zhuǎn)的第一限位輪；該第一限位輪的周緣上設(shè)有一圈第一限位槽，該第一肢上設(shè)有一個第一限位銷，該第一限位銷連接有復(fù)位動力機構(gòu)，使得該第一限位輪在常態(tài)下不能轉(zhuǎn)動；該第一限位輪還帶動一個上結(jié)合部作同步旋轉(zhuǎn)，該上結(jié)合部固定連接或者一體連接有一個下結(jié)合部，該下結(jié)合部內(nèi)穿設(shè)有一根第二轉(zhuǎn)軸，該第二肢樞接在該第二轉(zhuǎn)軸上；在該下結(jié)合部上穿套有一個與該下結(jié)合部同步旋轉(zhuǎn)的第二限位輪，一個第二限位銷在常態(tài)下限制該第二限位輪發(fā)生轉(zhuǎn)動。使用本實用新型，機械臂結(jié)構(gòu)能夠完全模仿人體手臂的所有姿勢。
文檔編號A61H39/04GK202236246SQ20112027035
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者韓志偉 申請人:韓志偉