CN106264983B - 可穿戴式康复训练外骨骼机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手，包括四指康复机构及拇指康复机构，四指康复机构包括远指支撑杆及近指支撑杆，远指支撑杆及近指支撑杆铰接并通过第一连杆机构连接，第一连杆机构与手部支撑上的传力滑块连接，传力滑块滑动设置在手部支撑上，驱动机构驱动传力滑块位于手部支撑上移动，并连动远指支撑杆及近指支撑杆呈现摆动动作，拇指康复机构包括拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆，拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆铰接并通过第二连杆机构连接，第二连杆机构与驱动机构连接，驱动机构驱动拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆呈现摆动动作，上述四指康复机构及拇指康复机构，能够模仿四指及大拇指位于空间内摆动，进而可确保四指及拇指的康复效果，该机械手在康复领域内具备优良的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及康复训练器械技术领域，具体涉及一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手。
背景技术
截止到目前，我国因为各类事故、偏瘫、脑瘫、小儿麻痹等原因造成手部残疾的患者大概2000万人，手部残疾表现为“鹰勾爪”、抽搐痉挛、无法正常伸展或回缩/抓取无力等。通过手术治疗矫正往往达不到理想的效果，再则于手术花费较大、术后康复不明显，很多患者不进行手术治疗，进入到相关康复中心进行康复矫正治疗。此外，手部受损的致残率较高，严重影响患者的生活能力和家庭负担，目前，患者普遍在康复中心使用专门的康复机械进行恢复训练，可是缺点是训练时间不够，进行相关康复的医生不足，且增加了病人家庭的经济负担，种种因素对于患者的康复是极其不利的。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手，能带动患者手指进行康复训练运动，适配各种手型的患者使用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手，包括用于连接指套的手部支撑，手部支撑边缘设置的四指康复机构及拇指康复机构；
所述四指康复机构包括远指支撑杆及近指支撑杆，所述远指支撑杆及近指支撑杆铰接并通过第一连杆机构连接，第一连杆机构与手部支撑上的传力滑块连接，传力滑块滑动式设置在手部支撑上，驱动机构驱动传力滑块位于手部支撑上移动，并连动远指支撑杆及近指支撑杆呈现摆动动作。
所述拇指康复机构包括拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆，所述拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆铰接并通过第二连杆机构连接，第二连杆机构与驱动机构连接，驱动机构驱动拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆呈现摆动动作。
本发明还存在下列技术特征：
所述手部支撑上设置有条形滑孔，传力滑块设置在导向滑板上，所述导向滑板上设置有导向滑孔，所述导向滑孔为圆弧形，传力滑块位于导向滑孔内滑动，导向滑板滑动设置在条形滑孔上，所述驱动机构与导向滑板连接并驱动导向滑板沿着条形滑孔长度方向往复移动。
第一连杆机构包括与远指支撑杆外壁滑动连接的第一远指滑块，第一远指滑块与远指支撑杆构成沿远指支撑杆长度方向的滑动配合，第一传力杆的一端铰接设置在第一远指滑块上，第一传力杆的另一端与第一过渡杆的一端铰接且第一传力杆两端的铰接轴平行，第二过渡杆的另一端与近指支撑杆连接，所述远指支撑杆与近指支撑杆相邻的一端分别设置有第一、第二连接支架，第一、第二连接支架铰接连接且铰接轴与第一传力杆的铰接轴平行。
第一连杆机构还包括与第一传力杆杆身铰接的第一调节杆且铰接轴与第一传力杆的铰接轴平行，第一调节杆的一端设置有第一连杆，所述第一连杆另一端与第一连接座铰接且铰接轴与第一调节杆的铰接轴平行，第一连接座转动式设置在手部支撑板上且转动轴心线与手部支撑板面垂直。
所述近指支撑杆外壁铰接设置有第一传动杆且铰接轴与第一传力杆的铰接轴平行，第一传动杆的另一端万向铰接设置在传力滑块上。
所述第一调节杆设置有方管状腔，所述第一连杆与第一调节杆的连接端杆身设置成方柱状结构，第一连杆插置在第一调节杆的方管状管腔内，第一调节杆的外壁设置有第一调节螺栓，所述第一传动杆设置有方管状腔，第一传动杆的方管状腔插接有第二调节杆，第二调节杆与第一传动杆的插接端设置成方柱状结构，第二调节杆的另一端与传力滑块构成球铰接配合，第一传动杆的外壁设置有第二调节螺栓。
所述拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆铰接，所述第二连杆机构包括与第一滑块铰接的第二传力杆，第二传力杆的另一端与第二过渡杆的一端铰接，第二过渡杆的杆身中部设置有延伸杆与第二滑块铰接且铰接轴与第二传力杆杆端的铰接轴平行，第二过渡杆的另一端与调节杆铰接，所述调节杆的杆身上设置有延伸杆与拇指近端支撑杆铰接且铰接轴与第二传力杆平行。
所述拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆外壁分别设置有第一、第二导轨，所述第一、第二导轨的长度方向分别与拇指远端支撑杆及拇指近端支撑杆的长度方向平行，第一、第二导轨上分别滑动设置有第一、第二滑块，所述第二传力杆的一端与第一滑块铰接，所述过渡连接杆的中部设置的延伸杆与第二滑块铰接，所述调节杆的杆长方向间隔设置有多个调节孔，所述调节孔上设置有支架，所述支架上设置有连接销与调节孔铰接且转动轴线与第二传力杆的铰接轴垂直，所述调节杆与第二传力杆之间还设置有辅助连杆，所述辅助连杆的两端分别与调节杆及第二传力杆铰接且铰接轴与第二传力杆长度方向垂直，过渡连接杆与第三传力杆且铰接轴与第二传力杆的铰接轴平行，所述第三传力杆的杆端与驱动滑块球铰接，驱动机构驱动驱动滑块滑动。
所述驱动机构包括设置在机架上的丝杆，丝杆与驱动螺母构成丝杆螺旋机构，丝杆的一端设置有驱动电机，驱动电机驱动丝杆转动，所述机架上铰接设置有驱动板且铰接轴与机架板面垂直，驱动板的延伸端设置有条形滑孔，所述条形滑孔孔长方向竖直布设，所述驱动滑块滑动设置在条形滑孔内，驱动板的延伸端还固定有大拇指关节靠板，所述驱动板上还与驱动杆的一端铰接且铰接轴与驱动板的铰接轴平行，驱动杆另一端与丝杆上设置的驱动支杆铰接且铰接轴与驱动板的铰接轴平行，驱动支杆与导向滑板固连。
所述支架与调节管构成插接配合，调节管上设置有第三调节螺栓，所述驱动支杆上延伸设置有调节板，所述调节板的板面设置有调节螺母，调节螺母内设置调节丝杠，调节丝杠的杆长方向竖直且下端与手部支撑固连。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：待康复人员的手放置在该机械手上，利用驱动机构驱动上述四指康复机构及拇指康复机构的动作，从而模仿人手指的弯曲伸展等摆动动作，进而起到对患者手指的康复治疗，上述的四指康复机构及拇指康复机构在第一、第二连杆结构的连接作用下，能够模仿四指及大拇指位于空间内摆动，能够在屈伸过程中自行调节指节摆动位置，而不影响整体的使用，不影响指节屈伸，达到使用者认为舒适的各手指位姿，进而可确保四指及拇指的康复效果，该机械手自动化程度高，在康复领域内具备优良的推广价值。
附图说明
图1是可穿戴式康复训练外骨骼机械手的结构示意图；
图2是可穿戴式康复训练外骨骼机械手中拇指康复机构的结构示意图；
图3是可穿戴式康复训练外骨骼机械手中四指康复机构的结构示意图；
图4是图3的另一视角结构示意图；
图5是四指康复机构的结构示意图的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
结合图1至图5，对本发明作进一步地说明：
一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手，包括用于连接指套的手部支撑10，手部支撑10边缘设置的四指康复机构及拇指康复机构。
所述四指康复机构包括远指支撑杆21及近指支撑杆22，所述远指支撑杆21及近指支撑杆22铰接并通过第一连杆机构连接，第一连杆机构与手部支撑10上的传力滑块30连接，传力滑块30滑动式设置在手部支撑10上，驱动机构驱动传力滑块30位于手部支撑10上移动，并连动远指支撑杆21及近指支撑杆22呈现摆动动作。
所述拇指康复机构包括拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42，所述拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42铰接并通过第二连杆机构连接，第二连杆机构与驱动机构连接，驱动机构驱动拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42呈现摆动动作。
待康复人员的手放置在该机械手上，利用驱动机构驱动上述四指康复机构及拇指康复机构的动作，从而模仿人手指的弯曲伸展等摆动动作，进而起到对患者手指的康复治疗，上述的四指康复机构及拇指康复机构在第一、第二连杆结构的连接作用下，能够模仿四指及大拇指位于空间内摆动，能够在屈伸过程中自行调节指节摆动位置，而不影响整体的使用，不影响指节屈伸，达到使用者认为舒适的各手指位姿，进而可确保四指及拇指的康复效果，该机械手自动化程度高，在康复领域内具备优良的推广价值。
待康复人员的四指分别在套设在远指支撑杆21及近指支撑杆22上，拇指套设在拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42，在驱动机构的作用下，第一、第二连杆机构动作，从而连动四指康复机构及拇指康复机构动作，进而达到对患者手的康复训练。
上述的远指支撑杆21、近指支撑杆22以及拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42并非严格意义上的套管结构，也可以理解为一个卡槽板，使用者的手指分别卡在上述的卡槽板内，利用粘扣或松紧带等将患者手指固定。
作为本发明的优选方案，所述手部支撑10上设置有条形滑孔，传力滑块30上设置有导向滑板12，所述导向滑板12上设置有导向滑孔121，所述导向滑孔121为圆弧形，传力滑块30位于导向滑孔121内滑动，导向滑板12滑动设置在条形滑孔上，所述驱动传力滑块30与导向滑板12连接并驱动导向滑板12沿着条形滑孔长度方向往复移动，从而连动传力滑块30位于导向滑孔121内滑动，该处的导向滑孔121为弧形孔，进而使得四指及大拇指呈现弯曲摆动的动作，起到对手掌的康复训练。
进一步地，结合图3所示，为实现四指康复机构的远指支撑杆21及近指支撑杆22的摆动连接，第一连杆机构包括与远指支撑杆21外壁滑动连接的第一远指滑块211，第一远指滑块211与远指支撑杆21构成沿远指支撑杆21长度方向的滑动配合，第一传力杆212的一端铰接设置在第一远指滑块211上，第一传力杆212的另一端与第一过渡杆213的一端铰接且第一传力杆212两端的铰接轴平行，第一过渡杆213的另一端与近指支撑杆22连接，为实现远指支撑杆21及近指支撑杆22的转动连接，所述远指支撑杆21与近指支撑杆22相邻的一端分别设置有第一、第二连接支架214、221，第一、第二连接支架214、221铰接连接且铰接轴与第一传力杆212的铰接轴平行。
进一步地，结合图3所示，为实现四指位于空间范围内摆动及转动，第一连杆机构还包括与第一传力杆212杆身铰接的第一调节杆215且铰接轴与第一传力杆212的铰接轴平行，第一调节杆215的一端设置有第一连杆216，所述第一连杆216另一端与第一连接座217铰接且铰接轴与第一调节杆215的铰接轴平行，第一连接座217转动式设置在手部支撑10板上且转动轴心线与手部支撑10板面垂直。
更进一步地，由于四指在实际康复治疗时，四指需要在空间内摆动，为此，所述近指支撑杆22外壁铰接设置有第一传动杆222且铰接轴与第一传力杆212的铰接轴平行，第一传动杆222的另一端万向铰接设置在传力滑块30上，第一传动杆222在传力滑块30的驱动作用下，连动上述一些列连杆动作，从而使得远指支撑杆21及近指支撑杆22位于手部支撑10摆动及相对弯曲的状态，进而模仿四指的实际动作，确保康复效果。
为实现对远指支撑杆21及近指支撑杆22摆动幅度的微调，所述第一调节杆215设置有方管状腔，所述第一连杆216与第一调节杆215的连接端杆身设置成方柱状结构，第一连杆216插置在第一调节杆215的方管状管腔内，第一调节杆215的外壁设置有第一调节螺栓2151，所述第一传动杆222设置有方管状腔，第一传动杆222的方管状腔插接有第二调节杆218，第二调节杆218与第一传动杆222的插接端设置成方柱状结构，第二调节杆218的另一端与传力滑块30构成球铰接配合，第一传动杆222的外壁设置有第二调节螺栓2221。
作为本发明的拇指康复机构的优选方案，所述拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42上设置分别设置有第三、第四连接支架411、421，第三、第四连接支架411、421铰接，所述第二连杆机构包括与第一滑块4131铰接的第二传力杆412，第二传力杆412的另一端与第二过渡杆418的一端铰接，第二过渡杆418的杆身中部设置有延伸杆与第二滑块4221铰接且铰接轴与第二传力杆412杆端的铰接轴平行，第二过渡杆418的另一端与调节杆414铰接，所述调节杆414的杆身上设置有延伸杆与拇指近端支撑杆42铰接且铰接轴与第二传力杆412平行。
进一步地，结合图2所示，所述拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42外壁分别设置有第一、第二导轨413、422，所述第一、第二导轨413、422的长度方向分别与拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42的长度方向平行，第一、第二导轨413、422上分别滑动设置有第一、第二滑块4131、4221，所述第二传力杆412的一端与第一滑块4131铰接，所述第二过渡杆418的中部设置的延伸杆与第二滑块4131铰接，所述调节杆414的杆长方向间隔设置有多个调节孔4141，所述调节孔4141上设置有支架13，所述支架13上设置有连接销131与调节孔4141铰接且转动轴线与第二传力杆412的铰接轴垂直，所述调节杆414与第二传力杆412之间还设置有辅助连杆415，所述辅助连杆415的两端分别与调节杆414及第二传力杆412铰接且铰接轴与第二传力杆412长度方向垂直，第二过渡杆418与第三传力杆416且铰接轴与第二传力杆412的铰接轴平行，所述第三传力杆416的杆端与驱动滑块417球铰接，驱动机构驱动驱动滑块417滑动，由于大拇指摆动的维度与四肢摆动的维度相交，所述第三传力杆416的杆端与驱动滑块417球铰接，驱动机构驱动驱动滑块417滑动，从而连动上述一些列连杆动作，进而使得拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42呈现摆动及相对弯曲的状态。
进一步地，结合图2和图5所示，所述驱动机构包括设置在机架60上的丝杆51，丝杆51与驱动螺母构成丝杆螺旋机构，丝杆51的一端设置有驱动电机52，驱动电机52驱动丝杆51转动，所述机架60上铰接设置有驱动板53且铰接轴与机架60垂直，驱动板53的延伸端设置有条形滑孔531，所述条形滑孔531孔长方向竖直布设，所述驱动滑块417滑动设置在条形滑孔531内，驱动板53的延伸端还固定有大拇指关节靠板532，所述驱动板53上还与驱动杆533的一端铰接且铰接轴与驱动板53的铰接轴平行，驱动杆533另一端与驱动支杆511铰接且铰接轴与驱动板53的铰接轴平行，驱动支杆511与导向滑板12固连。利用驱动杆533连动驱动板53的摆动，进而连动述驱动滑块417位于条形滑孔531内滑动，从而连动拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42呈现摆动及相对弯曲的状态，从而模仿手掌的真实弯曲动作。
为实现对拇指远端支撑杆41及拇指近端支撑杆42摆动幅度的微调，所述支架13与调节管133构成插接配合，调节管133上设置有第三调节螺栓132，为确保手部支撑10与待康复人员手掌结合的牢靠度，所述驱动支杆511上延伸设置有调节板512，所述调节板512的板面设置有调节螺母，调节螺母内设置调节丝杠，调节丝杠的杆长方向竖直且下端与手部支撑10固连。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：包括手部支撑(10)及在手部支撑(10)边缘设置的四指康复机构和拇指康复机构；
所述四指康复机构包括远指支撑杆(21)及近指支撑杆(22)，所述远指支撑杆(21)与近指支撑杆(22)铰接并通过第一连杆机构连接，第一连杆机构与手部支撑(10)上的传力滑块(30)连接，传力滑块(30)滑动式设置在手部支撑(10)上，驱动机构驱动传力滑块(30)位于手部支撑(10)上移动，并连动远指支撑杆(21)及近指支撑杆(22)呈现摆动动作；
所述拇指康复机构包括拇指远端支撑杆(41)及拇指近端支撑杆(42)，所述拇指远端支撑杆(41)与拇指近端支撑杆(42)铰接并通过第二连杆机构连接，第二连杆机构与驱动机构连接，驱动机构驱动拇指远端支撑杆(41)及拇指近端支撑杆(42)呈现摆动动作；
所述手部支撑(10)上设置有条形滑孔，导向滑板(12)滑动设置在条形滑孔上，所述导向滑板(12)上设置有导向滑孔(121)，传力滑块(30)位于导向滑孔(121)内滑动，所述驱动机构与导向滑板(12)连接并驱动导向滑板(12)沿着条形滑孔长度方向往复移动；
第一连杆机构包括与远指支撑杆(21)外壁滑动连接的第一远指滑块(211)，第一远指滑块(211)与远指支撑杆(21)构成沿远指支撑杆(21)长度方向的滑动配合，第一传力杆(212)的一端铰接设置在第一远指滑块(211)上，第一传力杆(212)的另一端与第一过渡杆(213)的一端铰接且第一传力杆(212)两端的铰接轴平行，第一过渡杆(213)的另一端与近指支撑杆(22)固定连接，所述远指支撑杆(21)与近指支撑杆(22)铰接。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：第一连杆机构还包括与第一传力杆(212)杆身铰接的第一调节杆(215)且铰接轴与第一传力杆(212)的铰接轴平行，所述第一调节杆(215)设置有方管状腔，所述第一连杆(216)与第一调节杆(215)的连接端杆身设置成方柱状结构，第一连杆(216)插置在第一调节杆(215)的方管状管腔内，第一调节杆(215)的外壁设置有第一调节螺栓(2151)，第一连杆(216)另一端与第一连接座(217)铰接且铰接轴与第一调节杆(215)的铰接轴平行，第一连接座(217)转动式设置在手部支撑(10)板上。
3.根据权利要求2所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述近指支撑杆(22)外壁铰接设置有第一传动杆(222)且铰接轴与第一传力杆(212)的铰接轴平行，第一传动杆(222)的另一端万向铰接设置在传力滑块(30)上。
4.根据权利要求3所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述第一传动杆(222)设置有方管状腔，第一传动杆(222)的方管状腔插接有第二调节杆(218)，第二调节杆(218)与第一传动杆(222)的插接端设置成方柱状结构，第二调节杆(218)的另一端与传力滑块(30)构成球铰接配合，第一传动杆(222)的外壁设置有第二调节螺栓(2221)。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述拇指远端支撑杆(41)与所述拇指近端支撑杆(42)铰接，所述第二连杆机构包括与第一滑块(4131)铰接的第二传力杆(412)，第二传力杆(412)的另一端与第二过渡杆(418)的一端铰接，第二过渡杆(418)的杆身中部设置有延伸杆与第二滑块(4221)铰接且铰接轴与第二传力杆(412)杆端的铰接轴平行，第二过渡杆(418)的另一端与调节杆(414)铰接，所述调节杆(414)的杆身上设置有延伸杆与拇指近端支撑杆(42)铰接且铰接轴与第二传力杆(412)平行。
6.根据权利要求5所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述拇指远端支撑杆(41)及拇指近端支撑杆(42)外壁分别设置有第一、第二导轨(413、422)，所述第一、第二导轨(413、422)的长度方向分别与拇指远端支撑杆(41)及拇指近端支撑杆(42)的长度方向平行，第一、第二导轨(413、422)上分别滑动设置有第一、第二滑块(4131、4221)，所述第二传力杆(412)的一端与第一滑块(4131)铰接，所述第二过渡杆(418)的中部设置的延伸杆与第二滑块(4221)铰接，所述调节杆(414)的杆长方向间隔设置有多个调节孔(4141)，所述调节孔(4141)上设置有支架(13)，所述支架(13)上设置有连接销(131)与调节孔(4141)铰接且转动轴线与第二传力杆(412)的铰接轴垂直，所述调节杆(414)与第二传力杆(412)之间还设置有辅助连杆(415)，所述辅助连杆(415)的两端分别与调节杆(414)及第二传力杆(412)铰接且铰接轴与第二传力杆(412)长度方向垂直，第二过渡杆(418)与第三传力杆(416)铰接且铰接轴与第二传力杆(412)的铰接轴平行，所述第三传力杆(416)的杆端与驱动滑块(417)万向铰接，驱动机构驱动驱动滑块(417)滑动。
7.根据权利要求6所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述驱动机构包括设置在机架(60)上的丝杆(51)，丝杆(51)与驱动螺母构成丝杆螺旋机构，丝杆(51)的一端设置有驱动电机(52)，驱动电机(52)驱动丝杆(51)转动，所述机架(60)上铰接设置有驱动板(53)且铰接轴与机架(60)板面垂直，驱动板(53)的延伸端设置有条形滑孔(531)，所述条形滑孔(531)孔长方向竖直布设，所述驱动滑块(417)滑动设置在条形滑孔(531)内，驱动板(53)的延伸端还固定有大拇指关节靠板(532)，所述驱动板(53)还与驱动杆(533)的一端铰接且铰接轴与驱动板(53)的铰接轴平行，驱动杆(533)另一端与丝杆(51)上设置的驱动支杆(511)铰接且铰接轴与驱动板(53)的铰接轴平行，驱动支杆(511)与导向滑板(12)固连。
8.根据权利要求7所述的可穿戴式康复训练外骨骼机械手，其特征在于：所述支架(13)与调节管(133)构成插接配合，调节管(133)上设置有第三调节螺栓(132)，所述驱动支杆(511)上延伸设置有调节板(512)，所述调节板(512)的板面设置有调节螺母，调节螺母内设置调节丝杠，调节丝杠的杆长方向竖直且下端与手部支撑(10)固连。
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