CN102499855A

CN102499855A - 一种气动复合式手臂康复机械手

Info

Publication number: CN102499855A
Application number: CN2011103789133A
Authority: CN
Inventors: 张志军
Original assignee: Shenyang Ligong University
Current assignee: Shenyang Ligong University
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: CN102499855B

Abstract

一种气动复合式手臂康复机械手，是依据于人体手臂的仿生而设计的；手掌机构的设计是依据于人体手掌的仿生而设计的；手臂机构和手掌机构是采用气体驱动系统；这二个机构的电器控制分别设置有：开关量控制、遥控和计算机控制，开关量控制和遥控适合于家庭使用；计算机控制适用于医院和康复中心使用。本发明具有具有结构简、使用方便等优点。

Description

一种气动复合式手臂康复机械手

技术领域：

本发明专利属于医疗仪器技术中的康复器械。

背景技术：

针对残疾人手臂和手掌功能上的重建、康复治疗及职业技能训练等，依据于生物力学、生物物理等原理，使用机器人系统来扩展受伤肢体的运动范围，将残疾人的残疾器官置于一个机械装置之上，通过这个机械手来对残疾器官部分或全部运动实现操作。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于残疾人体的手臂和手掌康复治疗用的气动复合式手臂康复机械手。

采用的技术方案

一种气动复合式手臂康复机械手，包括手臂机构、手掌机构、气动控制系统，所述的手臂机构包括，手臂固定机构、手臂摆动机构、手臂伸缩机构、手臂传感器组、永磁铁组、手臂驱动气缸，所述的手臂固定机构通过支座固定在侧板的内侧面上；侧板与一底板固定在一起，底板与支座相连；所述的手臂摆动机构通过二个铰链机构与手臂固定机构相连，手臂摆动机构上装设有支撑销，支撑销通过螺钉固定在手臂摆动机构的下部；所述的手臂伸缩机构安装在手臂摆动机构的内部；所述的手臂传感器组固定在底板上；手臂驱动气缸活塞杆的一端用铰链连接方式固定在手臂摆动机构的下部分的内侧，另一端用铰链连接方式固定在所述的底板上面；永磁铁组是通过磁力固定在手臂摆动机构的下部。所述的手掌机构包括手掌、手掌传感器组、手掌驱动气缸，手掌驱动气缸固定在传感器支架上；传感器支架固定在手臂的伸缩机构的上部；永磁铁组通过自身的磁力固定在永磁铁支架上，永磁铁支架固定在一拨动板上；手掌驱动气缸固定在二个支架上，二个支架固定在手臂的伸缩机构的后面；所述的拨动板的中部固定一摆动杆；曲柄连杆机构的固定端与所述的手掌驱动气缸的活塞杆与一曲柄连杆机构的固定端相连，而曲柄连杆机构的活动端套装在摆动杆上；手掌固定在手掌支架上；手掌支架固定在手臂的伸缩机构外端部的内侧；拨动板的活动端通过拨销与手掌支架相连，而拨动板的固定端固定在手臂伸缩机构的内侧。

手臂机构的设计是依据于人体手臂的仿生而设计的；手掌机构的设计是依据于人体手掌的仿生而设计的；手臂机构和手掌机构是采用气体驱动系统；这二个机构的电器控制分别设置有：开关量控制、遥控和计算机控制，开关量控制和遥控适合于家庭使用；计算机控制适用于医院和康复中心使用。本发明具有具有结构简、使用方便等优点。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2试图1的俯视图。

图3 气动控制系统图。

具体实施方式

一种气动复合式手臂康复机械手，包括手臂机构、手掌机构、气动控制系统，所述的手臂机构包括，手臂固定机构1、手臂摆动机构2、手臂伸缩机构4、手臂传感器组15、手掌传感器组5、永磁铁组20、手臂驱动气缸16，手臂固定机构是利用四个支座和八个内六角螺钉固定在一侧板17的内侧面上；侧板17与一底板18固定在一起，底板18与支座19相连；手臂摆动机构2则通过二个铰链机构与手臂固定机构1相连；；手臂摆动机构2上安装有支撑销3，支撑销3通过螺钉固定在手臂摆动机构2的下部；手臂伸缩机构4安装在手臂摆动机构2的内部；手掌传感器组5用自身的螺纹固定在传感器支架14上；传感器支架14固定在手臂伸缩机构4的上部；永磁铁组6用磁力固定在永磁铁支架13上，永磁铁支架13用圆头螺钉固定在拨动板12；手掌驱动气缸7用四个圆头螺钉固定在二个支架上，这二个支架上用四个圆头螺钉固定在手臂的伸缩机构4的后面；摆动杆8通过沉头螺钉固定在拨动板12的中部；曲柄连杆机构9的固定端与手掌驱动气缸7的活塞杆相连，而活动端套装在摆动杆8上；手掌10用四个圆头螺钉固定在手掌支架11上；手掌支架11用圆柱销固定在手臂的伸缩机构4外端部的内侧；拨动板12的活动端通过拨销与手掌支架11相连，而固定端通过圆柱销固定在手臂的伸缩机构4的内侧；手臂传感器组15用自身的螺纹固定在底板18上；手臂驱动气缸16活塞杆端用铰链连接方式固定在手臂摆动机构2的下部分的内侧，另一端用铰链连接方式固定在底板18上面；永磁铁组20是依靠磁力固定在手臂摆动机构2的下部。

气动控制系统，包括泵21，泵21放置在离气动复合式手臂康复机械手不远的地面上；三联件22用螺钉固定在侧板17的后面，三联件的一端接有管接头，并通过塑料软管与气泵21相接。另一端接有三通，也通过塑料软管与气动电磁单向阀23和28的进气孔相通，气动电磁单向阀23用螺钉固定在侧板17的后面；气动电磁单向阀23的出气孔利用塑料软管与气动电磁换向阀24的进气孔Q腔相通，气动电磁换向阀24用螺钉固定在侧板17的后面；气动电磁换向阀24的上端有A和B二个出气腔，通过塑料软管分别和气体节流阀25和26相通，气动电磁换向阀24的下端有C和的D二个排气腔分别接有消声器27；气体节流阀25和26利用自身的螺纹与手臂驱动气缸16二个腔的进气孔相通；气动电磁单向阀28用螺钉固定在侧板17的后面，它的出气孔用塑料软管与气动电磁换向阀29的进气孔Q腔相通，气动电磁换向阀29用螺钉固定在侧板17的后面；气动电磁换向阀29的上端有A和B二个出气腔，通过塑料软管分别和气体节流阀30和31相通，气动电磁换向阀29的下端有C和的D二个排气腔分别接有消声器32；气体节流阀30和31利用自身的螺纹与手掌驱动气缸7二个腔的进气孔相通。

气泵21通220伏的交流电，使气泵能正常提供8个大气压的高压气体；电磁换向阀24和29及传感器组5和15通24伏的直流电，使之处在正常工作状态下；控制系统通24伏直流电（开关量），控制系统通12伏直流电（遥控），控制系统通10伏的直流电（计算机控制），控制系统处于正常工作状态；气泵正常后，8个大气压的高压气体通过软管进入到三联件22中的空气过滤器中，经过空气过滤器将8个大气压的高压气体过滤后，干净的气体进入到三联件中的减压阀和压力表中，人们可以依据于驱动气缸驱动力的大小调节减压阀来调节进入驱动气缸气体压力的大小，调节后的压力大小可以在压力表中显示出来；调整后的高压气体进入到三联件22中的雾化器中，雾化器滴油量（滴/分）的大小通过自身的节流阀来调节，调节后的油滴被高压气体吹着，并使之雾化；带油雾的高压气动再进入到气动电磁单向阀23和气动电磁单向阀28的进气孔；控制系统动作，使电磁单向阀23的电磁铁通电，带油雾的高压气体经过气体电磁单向阀23从出气孔出来，进入到气动电磁换向阀24的进气孔Q；控制系统动作，使气动电磁换向阀24的右端电磁铁通电，高压气体推动电磁阀右端内部的活塞向左运动，活塞又推动电磁换向阀24的内部阀芯也一起向左运动，使高压气体通过电磁换向阀24自身的通道进入到该阀的B腔，而该阀的A腔通过气体节流阀25与手臂驱动缸16的左端腔口相通；此时高压气体通过B腔进入到气体节流阀26；气体节流阀26的开口量大小可以根据手臂驱动缸16摆动速度的要求来人为的调节；高压气体通过节流阀26进入到手臂驱动缸16的右端腔口，推动手臂驱动缸16的活塞向下运动；手臂驱动缸16的活塞杆与手臂摆动机构2相连，活塞杆带动手臂摆动机构2一起向外摆动；手臂摆动机构2的摆动角大小可以根据患者的实际情况来定，这里可以实现（15°、30°、45°、60°、75°）；当手臂摆动机构2运动到所设定的角度时，安装在手臂摆动机构2下端的永磁铁组20发出信号并由手臂传感器组15的某个位置传感器接收信号，这个信号传给控制系统；控制系统再发出控制信号，控制气体电磁单向阀23的右端电磁铁断电，而左端电磁铁通电；高压气体推动该阀的左端电磁铁内的活塞向右运动，活塞推动阀芯一起向右运动，使该阀的进气腔Q与A腔相通，B腔与回气腔相通；这时手臂驱动缸16的活塞向上运动，活塞杆推动手臂摆动机构2向里摆动；手臂摆动机构2摆动到手臂传感器组15的第一个传感器上端时，永磁铁组20发出信号，第一个传感器接收信号，这个信号再传给控制系统；此时一个动作循环完成。

此后控制系统、气动控制系统和手臂摆动机构进行周而复始的运动，实现患者手臂的康复训练与治疗。手掌运动的机理与手臂运动的机理相类似。

Claims

1.一种气动复合式手臂康复机械手，包括手臂机构、手掌机构、气动控制系统，其特征在于所述的手臂机构包括，手臂固定机构、手臂摆动机构、手臂伸缩机构、手臂传感器组、永磁铁组、手臂驱动气缸，所述的手臂固定机构通过支座固定在侧板的内侧面上；侧板与一底板固定在一起，底板与支座相连；所述的手臂摆动机构通过二个铰链机构与手臂固定机构相连；所述的手臂伸缩机构安装在手臂摆动机构的内部；所述的手臂传感器组固定在底板上；手臂驱动气缸活塞杆的一端用铰链连接方式固定在手臂摆动机构的下部分的内侧，另一端用铰链连接方式固定在所述的底板上面；永磁铁组是通过磁力固定在手臂摆动机构的下部，所述的手掌机构包括手掌、手掌传感器组、手掌驱动气缸，手掌驱动气缸固定在传感器支架上；传感器支架固定在手臂的伸缩机构的上部；永磁铁组通过自身的磁力固定在永磁铁支架上，永磁铁支架固定在一拨动板上；手掌驱动气缸固定在二个支架上，二个支架固定在手臂的伸缩机构的后面；所述的拨动板的中部固定一摆动杆；曲柄连杆机构的固定端与所述的手掌驱动气缸的活塞杆与一曲柄连杆机构的固定端相连，而曲柄连杆机构的活动端套装在摆动杆上；手掌固定在手掌支架上；手掌支架固定在手臂的伸缩机构外端部的内侧；拨动板的活动端通过拨销与手掌支架相连，而拨动板的固定端固定在手臂伸缩机构的内侧。