本發明專利涉及仿生假肢技術領域，屬于一種仿生機械手臂。
背景技術：
假肢是為恢復人體的形態和功能，以補償截肢造成的缺損而制作和裝配的人工肢體，安裝假肢是截肢者康復、回歸社會的重要手段。仿生機械手臂的結構設計更是假肢設計中的關鍵組成部分。仿生機械臂的體積、重量、外觀，以及可運動的自由度等等，都由機械臂的結構設計決定。仿生機械臂要求體積小、重量輕、外形美觀、盡可能多的完成人們先要實現的動作。但是若要求體積小、重量輕，則會限制其運動功能。若要求運動功能較強，又會增加機械臂的體積和重量。于是設計一種新的機械結構成為解決這個問題的方法。
《裝備制造技術》期刊在2013年3期發表的一篇文章《一種7自由度機械假肢運動學研究》中的假肢結構主要采用鏈傳動來進行運動和力的傳遞。鏈傳動雖然能較好的傳動力，但對機械臂的體積和重量影響較大，且鏈傳動有沖擊和噪聲，并不是最適合做機械假肢的傳動機構。專利申請號為cn201510608817.1，名稱為《假肢機械手臂和機器人及其控制方法》的中國專利，使用三角柱鉸鏈和扭力夾緊彈簧等多個機構進行傳動。動力源為氣壓或液壓。雖然可以實現較多功能，但結構過于復雜，不易于維護，并且造價過高。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種空間利用率高、結構緊湊、外形美觀、易于控制且位姿精度高、連接方便的仿生機械手臂，該機械手臂結構上采用了尼龍滾輪和鋼絲，減小了傳動系統的體積和重量，傳動聲音小，價格較低，并保證了運動所需要的自由度。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：
一種仿生機械手臂，它包括有第一肩關節軸、第二肩關節軸、第一肘關節軸、第二肘關節軸，其特征在于：在第一肩關節軸的下部連接有水平轉動的第一肩關節軸尼龍滾輪，在第一肩關節軸尼龍滾輪兩側設有向下運動的第一導向輪，在第一導向輪下部設有第二肩關節軸，該第二肩關節軸上設有兩個豎直第二肩關節軸尼龍滾輪，在第一肩關節軸尼龍滾輪、第一導向輪和第二肩關節軸尼龍滾輪之間連接有第一肩關節軸鋼絲；
在第二肩關節軸的下部并排設有豎直轉動的第一電機和第二電機，在第一電機和第二電機上端分別連接有水平第二肩關節軸尼龍滾輪，在水平第二肩關節軸尼龍滾輪的外側設有第二導向輪，在水平第二肩關節軸尼龍滾輪、第二導向輪和豎直第二肩關節軸尼龍滾輪之間連接有第二肩關節軸鋼絲；
在第一電機和第二電機的底端連接有大臂外殼，在大臂外殼上設有豎直轉動的第三電機，在第三電機下端連接有第一肘關節軸，在第一肘關節軸的下部設有第二肘關節軸，在第二肘關節軸上連接有豎直第二肘關節軸尼龍滾輪，在第二肘關節軸下部設有小臂外殼，在該小臂外殼內設有豎直轉動的第四電機，在該第四電機的上端連接有水平第二肘關節軸尼龍滾輪，在水平第二肘關節軸尼龍滾輪的側邊設有第三導向輪，在豎直第二肘關節軸尼龍滾輪、第三導向輪和水平第二肘關節軸尼龍滾輪之間連接有第三肩關節軸鋼絲。
本發明的仿生機械手臂，包括肩關節的2個自由度與肘關節的2個自由度，肩關節與肘關節之間為大臂，肘關節下為小臂。為了使結構緊湊、外形美觀，各關節的驅動和傳動系統應該布置在大臂和小臂的腔體內。同時考慮到要使末端負載盡可能大，驅動系統應該布置在靠近身體的近身端，使仿生手臂的重心靠近肩關節。動力源采用四個電機，傳動鏈主要采用尼龍滾輪和鋼絲組合傳動，大臂部分由兩個電機進行驅動，電機輸出通過兩個尼龍滾輪與鋼絲傳遞到與人體相連的固定底座，從而實現電機相對于固定底座的旋轉運動。大臂中的第三個電機通過鋼絲傳動帶動小臂運動，實現小臂的旋轉運動。而小臂部分由一個電機驅動，通過尼龍滾輪和鋼絲完成小臂繞肘關節旋轉運動。從而完成假肢的四個自由度運動。
本發明的有益效果是：
1、空間利用率高，體積小，重量輕。
此機械臂完全根據正常人手臂尺寸進行設計，由于尼龍滾輪和鋼絲的使用，極大地減小了整個機械臂的體積和質量，空間利用率高。
2、拆裝和檢修方便。
本結構原理簡單可靠，使用的零部件安裝容易，檢修和維護十分方便。
3、成本低。
主要成本僅為電機和相應控制部分，機械結構部分均使用簡單易得的零部件，且加工裝配容易，成本較低。
4、可完成正常人手臂的動作
本機械臂完全按照正常人手臂運動規律設計，其四個自由度可以完全滿足人體正常手臂的運動需求。
附圖說明
圖1是本發明的結構原理示意圖。
具體實施方式
參見圖1所示：一種仿生機械手臂，它包括有第一肩關節軸1、第二肩關節軸6、第一肘關節軸12、第二肘關節軸13，在第一肩關節軸1的下部連接有水平轉動的第一肩關節軸尼龍滾輪2，在第一肩關節軸尼龍滾輪2兩側設有向下運動的第一導向輪3，在第一導向輪3下部設有第二肩關節軸6，該第二肩關節軸6上設有兩個豎直第二肩關節軸尼龍滾輪5，在第一肩關節軸尼龍滾輪2、第一導向輪3和第二肩關節軸尼龍滾輪5之間連接有第一肩關節軸鋼絲4；
在第二肩關節軸6的下部并排設有豎直轉動的第一電機21和第二電機10，在第一電機21和第二電機10上端分別連接有水平第二肩關節軸尼龍滾輪9，在水平第二肩關節軸尼龍滾輪9的外側設有第二導向輪8，在水平第二肩關節軸尼龍滾輪9、第二導向輪8和豎直第二肩關節軸尼龍滾輪5之間連接有第二肩關節軸鋼絲7；
在第一電機21和第二電機10的底端連接有大臂外殼20，在大臂外殼20上設有豎直轉動的第三電機11，在第三電機11下端連接有第一肘關節軸12，在第一肘關節軸12的下部設有第二肘關節軸13，在第二肘關節軸13上連接有豎直第二肘關節軸尼龍滾輪14，在第二肘關節軸13下部設有小臂外殼15，在該小臂外殼15內設有豎直轉動的第四電機19，在該第四電機19的上端連接有水平第二肘關節軸尼龍滾輪18，在水平第二肘關節軸尼龍滾輪18的側邊設有第三導向輪17，在豎直第二肘關節軸尼龍滾輪14、第三導向輪17和水平第二肘關節軸尼龍滾輪18之間連接有第三肩關節軸鋼絲16。
以上所述是本發明的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，任何基于本發明技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發明保護范圍之內。