CN105496725B - 一种三自由度拇指康复训练机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三自由度拇指康复训练机构，包括支撑座以及设置在支撑座上的传动机构和手指运动机构，手指运动机构包括关节一、关节二、关节三、关节四、前端指套和后端指套，关节二具有两个端部铰接点和一个中部铰接点，在两个端部铰接点分别连接关节一和关节三，在中部铰接点连接关节四，前端指套连接在关节三的端部，后端指套连接在关节四的端部；传动机构包括直线运动机构以及与直线运动机构连接的导向机构。本发明传动机构采用滚珠丝杆、直线轴承和轨道的组合，将转动转化为轨道上的弧线运动，使得手指在空间内可以实现侧向的摆动，从而使手指运动更加灵活舒适。
Description
技术领域
本发明涉及一种主被动联合的三自由度拇指康复训练机构。
背景技术
手是人体上最有特色的器官之一。科学家认为，手是使人能够具有高度智慧的三大重要器官之一，是人类认识世界、改造世界的重要工具，是人们日常生活中最依赖的部位，也是最容易损伤的部位之一。在人的五个手指中，大拇指显得尤为重要，它可以和其他四个手指协同运动，从而完成拿、捏等动作。各种神经肌肉紊乱如中风等导致手部偏瘫功能丧失是很常见的，而手部的屈伸运动又是最经常受损的机动功能，这严重影响了患者的个人自理能力，给社会和家庭造成较大负担。研究表明，除了必要的药物介入外，适当的运动训练对患者肢体功能的恢复有很大的辅助作用。
目前，针对偏瘫患者所进行的手指运动功能康复训练多是在医生的一对一指导和辅助下完成的，医生根据患者的实际情况制定康复训练计划，帮助患者手指进行各种运动来达到恢复训练的效果。这种治疗方法不仅费时费力，而且治疗效果不明显。
随着科学技术的进步发展，机器人技术已逐渐运用于康复训练领域。目前存在的手指康复训练训练设备，已经可以用于手指的主动或被动康复训练，但是由于拇指是人的五个手指中最为精细、灵巧的一个，其自由度高，活动范围小，而且容易受到二次伤害，对康复训练系统的设计要求非常高。
目前针对偏瘫患者的手指康复装置对拇指多采用与其他手指相同的康复训练机构，而拇指与其他手指构造不同，运动更加灵活，这就大大降低了手指康复训练系统的适用性和训练效果。因此，为了满足偏瘫患者对拇指运动功能康复的需求，研制出主被动联合、多自由度的拇指康复训练机构具有重大意义。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提出一种主三自由度拇指康复训练机构，使得偏瘫患者在训练中习得正确的拇指运动方式，有助于患者拇指正常运动功能的恢复。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种三自由度拇指康复训练机构，包括支撑座以及设置在所述支撑座上的传动机构和手指运动机构，所述手指运动机构包括关节一、关节二、关节三、关节四、前端指套和后端指套，所述关节二具有两个端部铰接点和一个中部铰接点，在所述两个端部铰接点分别连接所述关节一和关节三，在所述中部铰接点连接所述关节四，所述前端指套连接在关节三的端部，所述后端指套连接在关节四的端部；所述传动机构包括直线运动机构以及与所述直线运动机构连接的导向机构，所述导向机构包括弧形导轨以及在所述弧形导轨内滑动的导向块，所述弧形导轨固定在所述支撑座上，所述直线运动机构包括驱动件以及在驱动件作用下延直线运动的移动件，所述导向块与所述移动件连接在所述移动件的作用下沿所述弧形导轨运动，在所述驱动件上设置有第一驱动输入接头，在所述关节二上设置有第二驱动输入接头，在所述关节三上设置有第三驱动输入接头。
所述驱动件为滚珠丝杆，所述移动件为与所述滚珠丝杆配合的滚珠丝杆滑块。
在所述滚珠丝杆滑块内设置有导向孔，在所述导向块上连接有一导向杆，所述导向杆上端穿设在所述导向孔内。
所述导向杆为光轴，在所述光轴尾端连接一滚轮固定板，在所述滚轮固定板上设置有在所述弧形轨道上滚动的滚轮。
所述支撑座包括底座以及固定在底座上的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板上均设置有轴承、轴承端盖和轨道连接板，所述轨道连接在所述轨道连接板上，所述两个轴承分别连接在所述滚珠丝杆两端。
所述前端指套和后端指套均为半封闭指套，在所述半封闭指套上设置有皮带。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、手指运动机构采用外骨骼机构，前后指套为半封闭指套，通过皮带分别与手指中间指节和近端指节固定，使得手指在运动过程中更加平稳舒适，另外手指运动机构上关节4的位置可调节，以适应不同大小的手指，使得手指在运动过程中更加灵活。
2、传动机构采用滚珠丝杆、直线轴承和轨道的组合，将转动转化为轨道上的弧线运动，使得手指在空间内可以实现侧向的摆动，从而使手指运动更加灵活舒适。
3、手指训练机构可提供三个驱动输入口，即有三个自由度，一个手指的侧向摆动自由度，两个手指的弯曲自由度，实现了手指的多自由度运动康复训练。
4、手指康复训练机构可提供主被动两种训练模式，在进行被动训练时，外接驱动电机即可完成训练；在进行主动训练时，外接阻尼器即可完成训练。
附图说明
图1是本发明康复训练机构结构示意图。
图2是本发明传动机构结构示意图。
图3是本发明手指运动机构结构示意图。
其中：1、关节一,2、关节二,3、关节三,4、关节四，5、前端指套，6、后端指套，7、滚珠丝杆，8、滚珠丝杆滑块，9、滑块-直线轴承连接块，10、光轴，11、直线轴承，12、滚轮固定板，13、滚轮，14、轨道，15、第一支撑板，16、轴承，17、轨道连接板，18、轴承端盖，19、第二支撑板，20、底座。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1所示，本发明三自由度拇指康复训练机构，由手指运动机构、传动机构以及支撑座组成。其中支撑座由底座20以及设置在其上的第一支撑板15和第二支撑板19组成。
本发明传动机构如图2所示，由用于产生直线运动的直线运动机构和导向机构组成，其中直线运动机构包括滚珠丝杆7、滚珠丝杆滑块8以及滑块-直线轴承连接块9，其中滚珠丝杆滑块8套在滚珠丝杆7上，滚珠丝杆滑块8与滑块-直线轴承连接块9连接。导向机构包括光轴10、直线轴承11、滚轮固定板12、滚轮13以及弧形轨道14，直线轴承11与滑块-直线轴承连接块9另一端连接，直线轴承11套在光轴10上，光轴尾端连接滚轮固定板12，滚轮13套在滚轮固定板上，滚轮可在弧形轨道14上滚动。滚珠丝杆7外接驱动，带动滚珠丝杆滑块8做直线运动，从而带动滚轮13在弧形轨道14上滚动，与滚轮固定板12连接在一起的手指运动机构因此实现了侧向摆动。
滚珠丝杠7通过设置在两个支撑板上的轴承16和轴承端盖18安装固定，在两个支撑板上还设置有轨道连接板17，可上下调节，用来支撑轨道14，参见图1。
本发明手指运动机构如图3所示，由关节一1、关节二2、关节三3、关节四4、前端指套5、后端指套6组成，其中关节一1固定在滚轮固定板12上，关节二2的一端与关节一1连接，另一端与关节三3的一端连接，关节四4的一端与关节二2的中部连接，前端指套5连接在关节三3的端部，后端指套6连接在关节四4的端部，在前端指套和后端指套上固定有皮带，拇指绑在皮带上与指套固定在一起。另外，关节一1与关节二2、关节二2与关节三3、关节三3与前端指套5、关节四4与后端指套6之间通过销连接。关节二2和关节三3上设置有输入/输出接口，可外接驱动电机或阻尼器从而分别实现主/被动训练。
Claims (6)
1.一种三自由度拇指康复训练机构，包括支撑座以及设置在所述支撑座上的传动机构和手指运动机构，所述手指运动机构包括关节一、关节二、关节三、关节四、前端指套和后端指套，所述关节二具有两个端部铰接点和一个中部铰接点，所述两个端部铰接点分别连接所述关节一和关节三，所述中部铰接点连接所述关节四，所述前端指套连接在关节三的端部，所述后端指套连接在关节四的端部；所述传动机构包括直线运动机构以及与所述直线运动机构连接的导向机构，所述导向机构包括弧形导轨以及在所述弧形导轨内滑动的导向块，所述弧形导轨固定在所述支撑座上，所述直线运动机构包括驱动件以及在驱动件作用下延直线运动的移动件，所述导向块与所述移动件连接，并在所述移动件的作用下沿所述弧形导轨运动，在所述驱动件上设置有第一驱动输入接头，在所述关节二上设置有第二驱动输入接头，在所述关节三上设置有第三驱动输入接头。
2.根据权利要求1所述的三自由度拇指康复训练机构，其特征在于：所述驱动件为滚珠丝杆，所述移动件为与所述滚珠丝杆配合的滚珠丝杆滑块。
3.根据权利要求2所述的三自由度拇指康复训练机构，其特征在于：在所述滚珠丝杆滑块内设置有导向孔，在所述导向块上连接有一导向杆，所述导向杆上端穿设在所述导向孔内。
4.根据权利要求3所述的三自由度拇指康复训练机构，其特征在于：所述导向杆为光轴，在所述光轴尾端连接一滚轮固定板，在所述滚轮固定板上设置有在所述弧形导轨上滚动的滚轮。
5.根据权利要求4所述的三自由度拇指康复训练机构，其特征在于：所述支撑座包括底座以及固定在底座上的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板上均设置有轴承、轴承端盖和轨道连接板，所述轨道连接在所述轨道连接板上，两个所述轴承分别连接在所述滚珠丝杆两端。
6.根据权利要求4所述的三自由度拇指康复训练机构，其特征在于：所述前端指套和后端指套均为半封闭指套，在所述半封闭指套上设置有皮带。
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