CN104706502A - 康复机器手 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种康复机器手，通过两组肌电电极，滤波放大，实现肌电生物反馈信号放大，准确获取患者有意向运动的信号，由控制中心数据分析与处理、驱动马达驱动实现四指、拇指、手腕三大模块部分或整体训练。

Description

康复机器手

技术领域

本发明涉及一种医疗康复器械，具体地说，是关于恢复手功能障碍患者手功能的康复机器手。

背景技术

中国现有脑卒中患者约900 万人，每年新发病在150 万人以上，大约75％脑卒中者在发病后会留下不同程度的后遗症，在众多的后遗症中，以偏瘫发生率最高，在偏瘫的康复中，又以手功能的康复最为困难。

目前行业内所使用的康复机械手主要是利用表面肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练实现患者四指、拇指、手腕三部分单独地运动；然而，手功能恢复中四指、拇指、手腕三部分共同作用直接影响手的肌力、手的屈伸，所以本发明康复机器手准确获取患者有意向运动的信号，实现四指、拇指、手腕三部分同步或异步的运动。

发明内容

本发明是提供一种康复机器手，通过两组肌电电极，滤波放大，实现肌电生物反馈信号放大，准确获取患者有意向运动的信号，由控制中心数据分析与处理、驱动马达驱动实现四指、拇指、手腕三大模块部分或整体训练。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种康复机器手，包括佩戴在患者手上的手背贴合面板，四指驱动机构，拇指驱动机构，手腕驱动机构，其特点是：手背贴合面板上分别连接拇指驱动机构、四指驱动机构、手腕驱动机构。

四指驱动机构包括手指后关节支架，手指后关节传动件，驱动马达，连杆一，连杆二，手指前关节支架，手指前关节传动件，手指捆绑固定件一，传动连杆三，手指捆绑固定件二；手指前关节支架与手指前关节传动件、手指后关节支架与手指后关节传动件分别有三个轴承连接，其中手指前关节支架与手指后关节支架分别有两个半弧形的镂空；驱动马达分别与手指后关节传动件、连杆一连接；手指后关节传动件与手指前关节支架焊接连接；连杆一与连杆二、连杆三、手指前关节传动件分别按顺序轴连接；手指捆绑固定件一、手指捆绑固定件二分别与手指前关节传动件、手指后关节传动件连接；四个手指后关节传动件分别与四个驱动马达相连，四个手指后关节支架与手背贴合面板相连。

拇指驱动机构包括拇指关节传动件 ,拇指关节支架，手指捆绑固定件 ,固定螺丝钉 ,驱动马达 ;拇指关节支架双弧线镂空与拇指关节传动件轴承链接，拇指关节支架与与手背贴合面板相连。

手腕驱动机构包括手臂托，驱动马达支座，驱动马达，连杆传动固定座，连杆一，连杆二，连杆固定件，手撑外托，手撑内托，手腕旋转前固定件，手腕旋转后固定件；其中，手臂托与驱动马达支座连接，驱动马达支座与驱动马达、连杆传动固定座、连杆一、连杆二、连杆固定件、手撑外托按顺序连接；手臂托与手腕旋转后固定件、手腕旋转前固定件、手撑内托通过螺丝按顺序连接；传动连杆包括有连杆传动固定件、连杆一、连杆二、连杆固定件、手腕旋转后固定件、手腕旋转前固定件；其中连杆传动固定件、连杆固定件、手腕旋转后固定件为固定件，连杆一、连杆二、手腕旋转前固定件为可移动件。驱动马达与连杆一轴连接，优选地驱动马达与连杆一轴连接在连杆一中间位置，手腕旋转后固定件与手腕关节贴合，驱动马达驱动连杆一和手腕旋转前固定件同步摆动，手掌外托与手掌内托为固定相连，整体可摆动幅度为0°-90°。

本发明的有益效果是：

本发明的驱动马达模拟了四指、拇指、手腕在抓握时关节的瞬时转动中心，在机构的关节处的转动中心是模拟真实手指关节的瞬时转动中心。四指驱动机构、拇指驱动机构、手腕驱动机构三大模块可以单独运动，也可以自由组合运动。

本发明用于手部功能障碍的携便式机械手的肌电控制，其创新点有：

1. 穿戴式设计方便患者进行基于日常生活辅助的功能训练，提高训练效果；

2. 驱动多关节联动四指机构、拇指机构、手腕机构，实现轻便结构下的指间关节运动；

3. 表面肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练；

4. 健康侧手动触控主动软瘫期、痉挛期双侧手同步训练。

附图说明

图1 是本发明的表面肌电信号触发与动态智能控制流程图；

图2 是本发明的康复机器手的立体视图；

图3 是本发明的四指驱动机构侧面剖面图；

图4 是本发明的拇指驱动机构侧面剖面图；

图5是本发明的手腕驱动机构侧面剖面图；

其中：

1、手腕驱动机构；2、四指驱动机构；3、拇指驱动机构；

11、手指后关节支架；12、手指后关节传动件；13、驱动马达；14、连杆一；15、连杆二；16、手指前关节支架；17、手指前关节传动件；18、手指捆绑固定件一；19、连杆三；110、手指捆绑固定件；

21、拇指关节支架； 22、拇指关节传动件 ；23、驱动马达； 24、固定螺丝钉； 25、手指捆绑固定件；

31、手臂托；32、驱动马达支座；33、驱动马达；34、连杆传动固定座；35、连杆一；36、连杆二；37、连杆固定件；38、手撑外托；39、手撑内托；310、手腕旋转前固定件；311、手腕旋转后固定件。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，测试者通过两组肌电电极，然后肌电放大滤波实现肌电生物反馈信号放大，a/d数据采集，通过控制中心数据处理与分析，实现准确获取患者有意向运动的信号，通过驱动马达实现四指、拇指、手腕三大模块部分或整体训练。

实施例1

    如图1 至图5 所示，本发明的一种康复机器手，四指驱动机构2通过控制中心发出信号，驱动马达13推动手指后关节传动件12向前运动，联动推杆组中推杆一14带动推杆二15，推杆二15带动推杆三19，推杆三19与手指前关节传动件17通过轴连接在一起，通过联动效应达到手指前关节传动件、17手指后关节传动件12向前伸；其中手指后关节支架11和手指前关节支架16呈双弧线镂空通过轴承分别与手指后关节传动件12手指前关节传动件17绞接.上弧线和下弧线分别为两个轴承和一个轴承，实现手指前关节传动件17、手指后关节传动件12半弧形运动，这模拟了手指实际弯曲的曲度，实现了肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练，特别指出的是本发明用于手部功能障碍的携便式机器手可以是水平或垂直或侧面放置，实现手指前、上、下、左、右手指捉获和屈伸功能。

实施例2

    如图1 至图5所示，本发明的一种康复机器手，拇指驱动机构3通过控制中心发出信号，驱动马达23推动拇指关节传动件22向前运动；其中拇指关节支架21和拇指关节传动件22呈双弧线镂空通过轴承绞接.上弧线和下弧线分别为两个轴承和一个轴承，实现拇指关节传动件22半弧形运动，这模拟了手指实际弯曲的曲度，实现了肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练，特别指出的是本发明用于手部功能障碍的携便式机器手可以是水平或垂直或侧面放置，实现拇指前.上.下捉获和屈伸功能。

实施例3

    如图1 至图5 所示，本发明的一种康复机器手，四指驱动机构2、拇指驱动机构3同时获得控制中心发出信号。

四指驱动机构2通过控制中心发出信号，驱动马达13推动手指后关节传动件12向前运动，联动推杆组中推杆一14带动推杆二15，推杆二15带动推杆三19，推杆三19与手指前关节传动件17通过轴连接在一起，通过联动效应达到手指前关节传动件、17手指后关节传动件12向前伸；其中手指后关节支架11和手指前关节支架16呈双弧线镂空通过轴承分别与手指后关节传动件12手指前关节传动件17绞接.上弧线和下弧线分别为两个轴承和一个轴承，实现手指前关节传动件17、手指后关节传动件12半弧形运动。

拇指驱动机构3通过控制中心发出信号，驱动马达23推动拇指关节传动件22向前运动；其中拇指关节支架21和拇指关节传动件22呈双弧线镂空通过轴承绞接.上弧线和下弧线分别为两个轴承和一个轴承，实现拇指关节传动件22半弧形运动

这模拟了拇指实际弯曲的曲度，实现了肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练，特别指出的是本发明用于手部功能障碍的携便式机器手可以是水平或垂直或侧面放置，实现四指和拇指前、上、下捉获和屈伸功能。

实施例4

     如图1 至图5 所示，本发明的一种康复机器手，四指驱动机构2、手腕驱动机构1同时获得控制中心发出信号。

手腕驱动机构包括手臂托31，驱动马达支座32，驱动马达33，连杆传动固定座34，连杆一35，连杆二36，连杆固定件37，手撑外托38，手撑内托39，手腕旋转前固定件310，手腕旋转后固定件311；其中，手臂托31与驱动马达支座32连接，驱动马达支座32与驱动马达33、连杆传动固定座34、连杆一35、连杆二36、连杆固定件37、手撑外托38按顺序连接；手臂托31与手腕旋转后固定件311、手腕旋转前固定件310、手撑内托39通过螺丝按顺序连接；驱动马达33与连杆一35轴连接，优选地驱动马达33与连杆一35轴连接在连杆一35中间位置，手掌外托38与手掌内39托为固定相连，整体可摆动幅度为0°-90°。

四指驱动机构2中的驱动马达13推动手指后关节传动件12向前运动，联动推杆组中推杆一14带动推杆二15，推杆二15带动推杆三19，推杆三19与手指前关节传动件17通过轴连接在一起，通过联动效应达到手指前关节传动件17、手指后关节传动件12向前伸；其中手指后关节支架11和手指前关节支架16呈双弧线镂空通过轴承分别与手指后关节传动件12手指前关节传动件17绞接.上弧线和下弧线分别为两个轴承和一个轴承，实现手指前关节传动件17、手指后关节传动件12半弧形运动。

这模拟了手指、手腕实际屈伸情况，实现了肌电信号触发与动态智能控制实现互动式生物反馈训练，特别指出的是本发明用于手部功能障碍的携便式康复机器手可以是水平或垂直或侧面放置，实现四指和手腕前、上、下、左、右捉获和屈伸功能。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及自由组合，而所有的这些改变以及自由组合都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种康复机器人，包括佩戴在患者手上的手背贴合面板，拇指驱动机构，四指驱动机构，手腕驱动机构，其特征是，所述的手背贴合面板上分别连接拇指驱动机构、四指驱动机构和手腕驱动机构，手腕驱动机构分别通过连杆组与四指驱动机构、拇指驱动机构连接。

2.根据权利要求1 所述的康复机器手，其特征是，所述的手腕驱动机构包括手臂托，驱动马达支座，驱动马达，连杆传动固定座，连杆一，连杆二，连杆固定件，手撑外托，手撑内托，手腕旋转前固定件，手腕旋转后固定件。

3.根据权利要求2 所述的手腕驱动机构，其特征是，所述的手臂托与驱动马达支座连接，驱动马达支座与驱动马达、连杆传动固定座、连杆一、连杆二、连杆固定件、手撑外托按顺序连接；手臂托与手腕旋转后固定件、手腕旋转前固定件、手撑内托通过螺丝按顺序连接接。

4.根据权利要求2所述的手腕驱动机构，其特征是，所述的传动连杆包括有连杆传动固定件、连杆一、连杆二、连杆固定件、手腕旋转后固定件、手腕旋转前固定件；其中连杆传动固定件、连杆固定件、手腕旋转后固定件为固定件，连杆一、连杆二、手腕旋转前固定件为可移动件。

5.根据权利要求2 所述的手腕驱动机构，其特征是，所述的驱动马达与连杆一轴连接，手掌外托与手掌内托为固定相连，整体可摆动幅度为0°-90。

6.根据权利要求5所述的手腕驱动机构，其特征是，所述的驱动马达与连杆一轴连接在连杆一中间位置。

7.根据权利要求5至6所述的手腕驱动机构，其特征是，所述的手腕旋转后固定件与手腕关节贴合，驱动马达驱动连杆一和手腕旋转前固定件同步摆动，手掌外托与手掌内托为固定相连，整体可摆动幅度为0°-90°。

8.根据权利要求1 所述的康复机器手，其特征是，所述的四指驱动机构中后关节支架和手指前关节支架呈双弧线镂空通过轴承分别与手指后关节传动件、手指前关节传动件绞接。

9.根据权利要求8所述的四指驱动机构，其特征是，所述的驱动马达推动手指后关节传动件向前运动，联动推杆组中推杆一带动推杆二，推杆二带动推杆三，推杆三与手指前关节传动件轴连接在一起，通过联动效应达到手指前关节传动件、手指后关节传动件向前屈伸。

10.根据权利要求1 所述的康复机器人，其特征是，所述的拇指驱动机构中拇指关节支架双弧线镂空与拇指关节传动件轴承链接，拇指关节支架与与手背贴合面板相连。