CN106913447A - 一种欠驱动型外骨骼康复机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种欠驱动型外骨骼康复机械手，包括大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件、小指关节组件、电机第一辅助支撑板、手指屈伸驱动电机组、手指摆动驱动电机组、电机第二辅助支撑板、手掌组件和手掌固定件；所述大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件和小指关节组件分别与手掌组件连接；该机械手能够实现患者五个手指康复训练，也能实现单个手指的弯曲、伸直和左右摆动。采用欠驱动形式，单个手指由两个电机驱动，少于单个手指自由度，通过柔性皮带和绳索传递动力，具有结构简易，简化控制复杂性，提高运动灵活性的特点。

Description

一种欠驱动型外骨骼康复机械手

技术领域

本发明属于康复机器人领域，具体是一种欠驱动型外骨骼康复机械手。

背景技术

传统的脑卒中治疗主要依靠理疗师辅助和指导，通过大量的重复性运动来刺激受损神经，该方法存在效率低、成本高、难操作性等缺点。随着机器人技术的发展，机器人技术已经逐渐应用到医学领域。因此，外骨骼康复机械手的设计对脑卒中患者肢体康复具有重要的意义。

目前外骨骼康复机械手多采用电机与连杆组成传动机构，此类机构繁重且不易穿戴，同时冲击载荷产生的冲击和振动会给传动系统以及使用者带来伤害。国内外少数设计采用具有缓冲作用的气动肌肉，主要是气动肌肉较为昂贵，使用气源装置，增加噪声污染等。人体单手具有27个自由度，如果每个关节由一个电机驱动，增加机构的复杂程度，同时也增加控制系统的复杂性，使得康复机器手较为昂贵，难以满足患者使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种欠驱动型外骨骼康复机械手。该机械手能够实现患者五个手指康复训练，也能实现单个手指的弯曲、伸直和左右摆动。采用欠驱动形式，单个手指由两个电机驱动，少于单个手指自由度，通过柔性皮带和绳索传递动力，具有结构简易，简化控制复杂性，提高运动灵活性的特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种欠驱动型外骨骼康复机械手，其特征在于该康复机械手包括大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件、小指关节组件、电机第一辅助支撑板、手指屈伸驱动电机组、手指摆动驱动电机组、电机第二辅助支撑板、手掌组件和手掌固定 件；所述大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件和小指关节组件分别与手掌组件连接；所述手指屈伸驱动电机组分别安装在电机第一辅助支撑板和电机第二辅助支撑板上；所述手指摆动驱动电机组安装在电机第二辅助支撑板上；所述手掌固定件与手掌组件连接；所述电机第一辅助支撑板与手掌组件连接；所述手掌组件与电机第二辅助支撑板连接；所述手指屈伸驱动电机组包括五个屈伸驱动电机，分别对应五根手指；所述手指摆动驱动电机组包括五个摆动驱动电机，分别对应五根手指；

所述大拇指关节组件包括大拇指关节旋转轴、大拇指关节被动同步带轮、第一法兰盘、大拇指关节第一连接件、大拇指关节第一限位件、大拇指关节第一扭转弹簧、大拇指关节第二扭转弹簧、大拇指关节绳索第一固定件、大拇指关节第二连接件、大拇指第一关节、大拇指关节第二限位件、大拇指第二关节、大拇指关节主动同步带轮、大拇指关节传动同步带、大拇指关节传动绳索、大拇指关节主动绳索轮、大拇指第二关节绑带、大拇指关节第一轴、大拇指关节第一轴套、大拇指第一关节绑带、大拇指关节第二轴、大拇指关节第二轴套、大拇指关节弯曲第三连接件、大拇指关节第三轴套、大拇指关节第三轴、大拇指关节绳索第二固定件、大拇指关节弯曲第一连接件、大拇指关节驱动绳索、大拇指关节弯曲第二连接件和大拇指关节弯曲第四连接件；所述大拇指关节旋转轴的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板连接；所述大拇指关节旋转轴中部与大拇指关节被动同步带轮连接；所述大拇指关节旋转轴的轴肩通过轴承与手掌组件连接；所述大拇指关节旋转轴的另一端与第一法兰盘的一端连接，第一法兰盘的另一端与大拇指关节第一连接件连接；所述大拇指关节第一连接件的一侧面与大拇指关节第二连接件的一端连接，大拇指关节第二连接件的另一端与大拇指关节弯曲第一连接件连接；所述大拇指关节弯曲第一连接件端面通过螺栓与大拇指关节弯曲第二连接件的一端连接；大拇指关节弯曲第二连接件另一端固定在大拇指第一关节上；所述大拇指关节第一扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第一连接件与大拇指关节弯曲第二连接件之间的螺栓上；所述大拇指关节第一扭转弹簧的一端与大拇指关节第二连接件连接，另 一端与大拇指第一关节的一端连接；所述大拇指关节第二连接件上安装有两根大拇指关节第一轴；两根大拇指关节第一轴一端固定在大拇指关节第二连接件的侧面孔内；每根大拇指关节第一轴的另一端上均安装有两个大拇指关节第一轴套；两个大拇指关节第一轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第一轴套内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第一限位件带圆形通孔端配合；所述大拇指第一关节上分别与四根大拇指关节第二轴的一端固定；每根大拇指关节第二轴的另一端均安装有两个大拇指关节第二轴套，两个大拇指关节第二轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第二轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与大拇指关节第一限位件带长槽端和大拇指关节第二限位件带圆形通孔端配合；所述大拇指第一关节绑带固定在大拇指第一关节上；所述大拇指第一关节的另一端连接大拇指关节弯曲第三连接件，大拇指关节弯曲第三连接件通过螺栓与大拇指关节弯曲第四连接件的一端连接；大拇指关节弯曲第四连接件的另一端与大拇指第二关节连接；所述大拇指关节第二扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第三连接件与大拇指关节弯曲第四连接件之间的螺栓上；大拇指关节第二扭转弹簧的一端与大拇指第一关节连接，另一端与大拇指第二关节连接；所述大拇指第二关节绑带与大拇指第二关节连接；两根大拇指关节第三轴一端固定在大拇指第二关节的侧面孔内；每根大拇指关节第三轴的另一端均安装有两个大拇指关节第三轴套，两个大拇指关节第三轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第三轴套内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第二限位件带长槽端配合；所述大拇指关节绳索第二固定件与大拇指关节第一连接件连接；大拇指关节绳索第一固定件与手掌组件连接；所述手指摆动驱动电机组中的一个摆动驱动电机的输出端与大拇指关节主动同步带轮连接，大拇指关节主动同步带轮通过大拇指关节传动同步带与大拇指关节被动同步带轮连接；两条大拇指关节驱动绳索一端固定在大拇指第二关节的线槽上，另一端分别穿过大拇指第一关节的线槽和大拇指关节绳索第二固定件的线槽与大拇指关节传动绳索一端连接并合并成一股线；所述大拇指关节传动绳索另一端缠绕在 大拇指关节主动绳索轮上；所述手指屈伸驱动电机组中的一个屈伸驱动电机的输出端连接大拇指关节主动绳索轮；

所述食指关节组件包括食指关节主动绳索轮、食指关节传动绳索、食指关节旋转轴、食指关节被动同步带轮、食指关节传动皮带、第二法兰盘、食指关节第一连接件、食指关节第一扭转弹簧、食指第一关节、食指关节第二扭转弹簧、食指第二关节、食指关节第三扭转弹簧、食指第三关节、食指关节第二连接件、食指关节第一限位件、食指关节弯曲第二连接件、食指关节第二限位件、食指关节弯曲第三连接件、食指关节弯曲第四连接件、食指关节第三限位件、食指关节弯曲第五连接件、食指关节绳索第一固定件、食指关节主动同步带轮、食指关节第四轴套、食指关节弯曲第六连接件、食指关节绳索第二固定件、食指关节弯曲第一连接件、食指关节驱动绳索、食指关节第二轴套、食指第一关节绑带、食指关节第二轴、食指关节第三轴套、食指关节第三轴、食指第三关节绑带、食指关节第四轴、食指关节第一轴套、食指关节第一轴和食指第二关节绑带；所述食指关节旋转轴的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板连接；所述食指关节旋转轴中部与食指关节被动同步带轮连接；所述食指关节旋转轴的轴肩通过轴承与手掌组件连接；所述食指关节旋转轴的另一端与第二法兰盘的一端连接，第二法兰盘的另一端与食指关节第一连接件连接；所述食指关节第一连接件的一侧面与食指关节第二连接件的一端连接，食指关节第二连接件的另一端与食指关节弯曲第一连接件连接；所述食指关节弯曲第一连接件端面通过螺栓与食指关节弯曲第二连接件的一端连接；食指关节弯曲第二连接件另一端固定在食指第一关节上；所述食指关节第一扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第一连接件与食指关节弯曲第二连接件之间的螺栓上；所述食指关节第一扭转弹簧的一端与食指关节第二连接件连接，另一端与食指第一关节的一端连接；所述食指关节第二连接件上安装有两根食指关节第一轴；两根食指关节第一轴一端固定在食指关节第二连接件的侧面孔内；每根食指关节第一轴的另一端上均安装有两个食指关节第一轴套；两个食指关节第一轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第一轴套内圈相 互配合，小轴承外圈与食指关节第一限位件带圆形通孔端配合；所述食指第一关节上分别与四根食指关节第二轴的一端固定；每根食指关节第二轴的另一端均安装有两个食指关节第二轴套，两个食指关节第二轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第二轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第一限位件带长槽端和食指关节第二限位件带圆形通孔端配合；所述食指第一关节绑带固定在食指第一关节上；所述食指第一关节的另一端连接食指关节弯曲第三连接件，食指关节弯曲第三连接件通过螺栓与食指关节弯曲第四连接件的一端连接；食指关节弯曲第四连接件的另一端与食指第二关节的一端连接；所述食指关节第二扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第三连接件与食指关节弯曲第四连接件之间的螺栓上；食指关节第二扭转弹簧的一端与食指第一关节连接，另一端与食指第二关节连接；所述食指第二关节绑带与食指第二关节连接；四根食指关节第三轴一端固定在食指第二关节的侧面孔内；每根食指关节第三轴的另一端均安装有两个食指关节第三轴套，两个食指关节第三轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第三轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第二限位件带长槽端和食指关节第三限位件带圆形通孔端配合；所述食指第三关节绑带固定在食指第三关节上；所述食指第二关节的另一端连接食指关节弯曲第五连接件，食指关节弯曲第五连接件通过螺栓与食指关节弯曲第六连接件连接；所述两个食指关节弯曲第六连接件固定在食指第三关节上；所述食指关节第三扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第五连接件与食指关节弯曲第六连接件之间的螺栓上；食指关节第三扭转弹簧的一端与食指第二关节连接，另一端与食指第三关节连接；两根食指关节第四轴一端固定在食指第三关节的侧面孔内；每根食指关节第四轴的另一端均安装有两个食指关节第四轴套，两个食指关节第四轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第四轴套内圈相互配合，小轴承外圈与食指关节第三限位件的带长槽端配合；所述食指关节绳索第二固定件与食指关节第一连接件连接；食指关节绳索第一固定件与手掌组件连接；所述手指摆动驱动电机组中的一个摆动驱动电机的输出端与食指关 节主动同步带轮连接，食指关节主动同步带轮通过食指关节传动皮带与食指关节被动同步带轮连接；两条食指关节驱动绳索一端固定在食指第三关节的线槽上，另一端分别穿过食指第二关节的线槽、食指第一关节的线槽和食指关节绳索第二固定件的线槽与食指关节传动绳索一端连接并合并成一股线；所述食指关节传动绳索另一端缠绕在食指关节主动绳索轮上；所述手指屈伸驱动电机组中的一个屈伸驱动电机的输出端连接食指关节主动绳索轮；

所述中指关节组件、无名指关节组件和小指关节组件与食指关节组件的结构完全相同。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明采用欠驱动型外骨骼康复机械手，单个机械手指的驱动电机个数均小于单个手指自由度，各个手指关节采用间接驱动形式；

2、本发明采用柔性传动方式，将电机的动力通过绳索或柔性皮带传递给关节，实现关节的运动；电机拉动单根绳索，在适当位置利用绳索导向件将单股线与关节手指双股线连接，关节手指两侧面的双股线能够提高受力平稳性，利于电机传递动力；电机拉动同步带间接带动关节手指摆动，实现人手指摆动；

3、欠驱动型外骨骼康复机械手采用10个电机，单个手指由2个电机带动，单个电机可以实现单个手指关节的弯曲，由扭转弹簧实现手指的伸直，同时另一电机带动手指左右摆动，可以实现单个手指康复训练，也能实现五个手指康复训练；

4、外骨骼康复机械手各个零件组装简便，零件之间的配合易于拆卸，可以根据不同人手指长度来选择合适关节长度进行组装，增加零件可换可调性，使零件使用更加灵活，组装更加便捷，降低生产成本，提高适用范围。

5、适合患者不同康复程度，可选用不同长度的限位件来组装，限位件主要是保证手指各个关节弯曲程度，患者可以根据自身要求选择，也起到手指训练保护作用；可根据需求选用不同刚度扭转弹簧，扭转弹簧缓解手指弯曲过快，也起到训练保护作用，提高康复训练安全性。

附图说明

图1是本发明欠驱动型外骨骼康复机械手一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明欠驱动型外骨骼康复机械手一种实施例的大拇指关节组件整体结构示意图；

图3是本发明欠驱动型外骨骼康复机械手一种实施例的大拇指关节组件局部结构示意图；

图4是本发明欠驱动型外骨骼康复机械手一种实施例的食指关节组件整体结构示意图；

图5是本发明欠驱动型外骨骼康复机械手一种实施例的食指关节组件局部结构示意图；

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种欠驱动型外骨骼康复机械手(参见图1-5，简称康复机械手)，包括大拇指关节组件1、食指关节组件2、中指关节组件3、无名指关节组件4、小指关节组件5、电机第一辅助支撑板6、手指屈伸驱动电机组7、手指摆动驱动电机组8、电机第二辅助支撑板9、手掌组件10和手掌固定件101；所述大拇指关节组件1、食指关节组件2、中指关节组件3、无名指关节组件4和小指关节组件5分别与手掌组件10连接；所述手指屈伸驱动电机组7分别安装在电机第一辅助支撑板6和电机第二辅助支撑板9上；所述手指摆动驱动电机组8安装在电机第二辅助支撑板9上；所述手掌固定件101与手掌组件10连接；所述电机第一辅助支撑板6与手掌组件10连接；所述手掌组件10与电机第二辅助支撑板9连接；所述手指屈伸驱动电机组7包括五个屈伸驱动电机，分别对应五根手指；所述手指摆动驱动电机组8包括五个摆动驱动电机，分别对应五根手指；

所述大拇指关节组件1包括大拇指关节旋转轴11、大拇指关节被动同步带轮12、第一法兰盘13、大拇指关节第一连接件14、大拇指关节第一限位件15、大拇指关节第一扭转弹簧16、大拇指关节第二扭转弹簧17、大拇指关节绳索第 一固定件18、大拇指关节第二连接件19、大拇指第一关节110、大拇指关节第二限位件111、大拇指第二关节112、大拇指关节主动同步带轮113、大拇指关节传动同步带114、大拇指关节传动绳索115、大拇指关节主动绳索轮116、大拇指第二关节绑带117、大拇指关节第一轴118、大拇指关节第一轴套119、大拇指第一关节绑带120、大拇指关节第二轴121、大拇指关节第二轴套122、大拇指关节弯曲第三连接件123、大拇指关节第三轴套124、大拇指关节第三轴125、大拇指关节绳索第二固定件126、大拇指关节弯曲第一连接件127、大拇指关节驱动绳索128、大拇指关节弯曲第二连接件129和大拇指关节弯曲第四连接件130；

所述大拇指关节旋转轴11的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板6连接，通过带菱形座轴承内圈螺钉固定大拇指关节旋转轴11的径向运动；所述大拇指关节旋转轴11中部通过键槽配合与大拇指关节被动同步带轮12连接；所述大拇指关节旋转轴11的轴肩通过轴承与手掌组件10连接；所述大拇指关节旋转轴11的另一端通过螺栓与第一法兰盘13的一端连接，第一法兰盘13的另一端通过螺栓与大拇指关节第一连接件14连接；所述大拇指关节第一连接件14的一侧面通过螺钉与大拇指关节第二连接件19的一端连接，大拇指关节第二连接件19的另一端通过螺钉与大拇指关节弯曲第一连接件127连接；所述大拇指关节弯曲第一连接件127端面通过螺栓与大拇指关节弯曲第二连接件129的一端连接，大拇指关节弯曲第一连接件127与大拇指关节弯曲第二连接件129可以绕螺栓发生相对运动；大拇指关节弯曲第二连接件129另一端通过螺钉固定在大拇指第一关节110上；所述大拇指关节第一扭转弹簧16的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第一连接件127与大拇指关节弯曲第二连接件129之间的螺栓上；所述大拇指关节第一扭转弹簧16的一端通过螺钉与大拇指关节第二连接件19连接，另一端通过螺钉与大拇指第一关节110的一端连接；所述大拇指关节第二连接件19上安装有两根大拇指关节第一轴118；两根大拇指关节第一轴118一端通过内六角紧定螺钉固定在大拇指关节第二连接件19的侧面孔内；每根大拇指关节第一轴118的另一端上均安装有两个大拇指关节第一轴套119；两 个大拇指关节第一轴套119之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第一轴套119内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第一限位件15带圆形通孔端配合；所述大拇指第一关节110上通过内六角紧定螺钉分别与四根大拇指关节第二轴121的一端固定；每根大拇指关节第二轴121的另一端均安装有两个大拇指关节第二轴套122，两个大拇指关节第二轴套122之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第二轴套122内圈相互配合，小轴承外圈分别与大拇指关节第一限位件15带长槽端和大拇指关节第二限位件111带圆形通孔端配合，大拇指关节第二轴套122限制大拇指关节第一限位件15轴向位置；所述大拇指第一关节绑带120通过螺钉固定在大拇指第一关节110上；所述大拇指第一关节110的另一端通过螺钉连接大拇指关节弯曲第三连接件123，大拇指关节弯曲第三连接件123通过螺栓与大拇指关节弯曲第四连接件130的一端连接，两者可绕螺栓做旋转运动；大拇指关节弯曲第四连接件130的另一端与大拇指第二关节112连接；所述大拇指关节第二扭转弹簧17的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第三连接件123与大拇指关节弯曲第四连接件130之间的螺栓上；大拇指关节第二扭转弹簧17的一端通过螺钉与大拇指第一关节110连接，另一端通过螺钉与大拇指第二关节112连接；所述大拇指第二关节绑带117通过螺钉与大拇指第二关节112连接；两根大拇指关节第三轴125一端通过内六角紧定螺钉固定在大拇指第二关节112的侧面孔内；每根大拇指关节第三轴125的另一端均安装有两个大拇指关节第三轴套124，两个大拇指关节第三轴套124之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第三轴套124内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第二限位件111带长槽端配合，大拇指关节第二限位件111长槽端可沿小轴承的外圈来回滑动；所述大拇指关节绳索第二固定件126通过螺钉与大拇指关节第一连接件14连接；大拇指关节绳索第一固定件18与手掌组件10连接；所述手指摆动驱动电机组8中的一个摆动驱动电机的输出端与大拇指关节主动同步带轮113连接，大拇指关节主动同步带轮113通过大拇指关节传动同步带114与大拇指关节被动同步带轮12连接，手指摆动驱动电机组8旋转带动大拇指关节旋转轴11旋转，使得大拇指关节组件1做左右摆动；两条大拇指关节驱动绳索128一端固定在大拇指第二关节112的线槽上，另一端分别穿过大拇指第一关节110的线槽和大拇指关节绳索第二固定件126的线槽与大拇指关节传动绳索115一端连接并合并成一股线；所述大拇指关节传动绳索115另一端缠绕在大拇指关节主动绳索轮116上；所述手指屈伸驱动电机组7中的一个屈伸驱动电机的输出端连接大拇指关节主动绳索轮116；手指屈伸驱动电机组7转动带动大拇指关节传动绳索115运动，使得与大拇指关节传动绳索115相连的大拇指关节驱动绳索128长度发生变化，使得手指做伸直和弯曲训练；

所述食指关节组件2包括食指关节主动绳索轮21、食指关节传动绳索22、食指关节旋转轴23、食指关节被动同步带轮24、食指关节传动皮带25、第二法兰盘26、食指关节第一连接件27、食指关节第一扭转弹簧28、食指第一关节29、食指关节第二扭转弹簧210、食指第二关节211、食指关节第三扭转弹簧212、食指第三关节213、食指关节第二连接件214、食指关节第一限位件215、食指关节弯曲第二连接件216、食指关节第二限位件217、食指关节弯曲第三连接件218、食指关节弯曲第四连接件219、食指关节第三限位件220、食指关节弯曲第五连接件221、食指关节绳索第一固定件222、食指关节主动同步带轮223、食指关节第四轴套224、食指关节弯曲第六连接件225、食指关节绳索第二固定件226、食指关节弯曲第一连接件227、食指关节驱动绳索228、食指关节第二轴套229、食指第一关节绑带230、食指关节第二轴231、食指关节第三轴套232、食指关节第三轴233、食指第三关节绑带234、食指关节第四轴235、食指关节第一轴套236、食指关节第一轴237和食指第二关节绑带238；

所述食指关节旋转轴23的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板6连接，通过带菱形座轴承内圈螺钉固定食指关节旋转轴23的径向运动；所述食指关节旋转轴23中部通过键槽配合与食指关节被动同步带轮24连接；所述食指关节旋转轴23的轴肩通过轴承与手掌组件10连接；所述食指关节旋转轴23的另一端通过螺栓与第二法兰盘26的一端连接，第二法兰盘26的另一端通过螺栓与食指关节第一连接件27连接；所述食指关节第一连接件27的一侧面通 过螺钉与食指关节第二连接件214的一端连接，食指关节第二连接件214的另一端通过螺钉与食指关节弯曲第一连接件227连接；所述食指关节弯曲第一连接件227端面通过螺栓与食指关节弯曲第二连接件216的一端连接，食指关节弯曲第一连接件227与食指关节弯曲第二连接件216可以绕螺栓发生相对运动；食指关节弯曲第二连接件216另一端通过螺钉固定在食指第一关节29上；所述食指关节第一扭转弹簧28的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第一连接件227与食指关节弯曲第二连接件216之间的螺栓上；所述食指关节第一扭转弹簧28的一端通过螺钉与食指关节第二连接件214连接，另一端通过螺钉与食指第一关节29的一端连接；所述食指关节第二连接件214上安装有两根食指关节第一轴237；两根食指关节第一轴237一端通过内六角紧定螺钉固定在食指关节第二连接件214的侧面孔内；每根食指关节第一轴237的另一端上均安装有两个食指关节第一轴套236；两个食指关节第一轴套236之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第一轴套236内圈相互配合，小轴承外圈与食指关节第一限位件215带圆形通孔端配合；所述食指第一关节29上通过内六角紧定螺钉分别与四根食指关节第二轴231的一端固定；每根食指关节第二轴231的另一端均安装有两个食指关节第二轴套229，两个食指关节第二轴套229之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第二轴套229内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第一限位件215带长槽端和食指关节第二限位件217带圆形通孔端配合，食指关节第二轴套229限制食指关节第一限位件215轴向位置；所述食指第一关节绑带230通过螺钉固定在食指第一关节29上；所述食指第一关节29的另一端通过螺钉连接食指关节弯曲第三连接件218，食指关节弯曲第三连接件218通过螺栓与食指关节弯曲第四连接件219的一端连接，两者可绕螺栓做旋转运动；食指关节弯曲第四连接件219的另一端与食指第二关节211的一端连接；所述食指关节第二扭转弹簧210的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第三连接件218与食指关节弯曲第四连接件219之间的螺栓上；食指关节第二扭转弹簧210的一端通过螺钉与食指第一关节29连接，另一端通过螺钉与食指第二关节211连接；所述食指第二关节绑带238通过螺钉 与食指第二关节211连接；四根食指关节第三轴233一端通过内六角紧定螺钉固定在食指第二关节211的侧面孔内；每根食指关节第三轴233的另一端均安装有两个食指关节第三轴套232，两个食指关节第三轴套232之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第三轴套232内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第二限位件217带长槽端和食指关节第三限位件220带圆形通孔端配合，食指关节第二限位件217长槽端可沿小轴承的外圈来回滑动；所述食指第三关节绑带234通过螺钉固定在食指第三关节213上；所述食指第二关节211的另一端通过螺钉连接食指关节弯曲第五连接件221，食指关节弯曲第五连接件221通过螺栓与食指关节弯曲第六连接件225连接，两者可绕螺栓做旋转运动；所述两个食指关节弯曲第六连接件225通过螺钉固定在食指第三关节213上；所述食指关节第三扭转弹簧212的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第五连接件221与食指关节弯曲第六连接件225之间的螺栓上；食指关节第三扭转弹簧212的一端通过螺钉与食指第二关节211连接，另一端通过螺钉与食指第三关节213连接；两根食指关节第四轴235一端通过内六角紧定螺钉固定在食指第三关节213的侧面孔内；每根食指关节第四轴235的另一端均安装有两个食指关节第四轴套224，两个食指关节第四轴套224之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第四轴套224内圈相互配合，小轴承外圈与食指关节第三限位件220的带长槽端配合，食指关节第三限位件220带长槽端可沿小轴承的外圈来回滑动；所述食指关节绳索第二固定件226通过螺钉与食指关节第一连接件27连接；食指关节绳索第一固定件222与手掌组件10连接；所述手指摆动驱动电机组8中的一个摆动驱动电机的输出端与食指关节主动同步带轮223连接，食指关节主动同步带轮223通过食指关节传动皮带25与食指关节被动同步带轮24连接，使得食指关节组件2做左右摆动；两条食指关节驱动绳索228一端固定在食指第三关节213的线槽上，另一端分别穿过食指第二关节211的线槽、食指第一关节29的线槽和食指关节绳索第二固定件226的线槽与食指关节传动绳索22一端连接并合并成一股线；所述食指关节传动绳索22另一端缠绕在食指关节主动绳索轮21上；所述手指屈伸驱动电机组7 中的一个屈伸驱动电机的输出端连接食指关节主动绳索轮21；手指屈伸驱动电机组7转动带动食指关节传动绳索22运动，使得与食指关节传动绳索22相连的食指关节驱动绳索228长度发生变化，使得手指做伸直和弯曲训练；

所述中指关节组件3、无名指关节组件4和小指关节组件5与食指关节组件2的结构完全相同。

本发明欠驱动型外骨骼康复机械手的工作原理和工作流程是：

(1)患者穿戴：在患者进行康复训练前，先根据患者手指的长度，选择适合患者各个手指关节长度，组装好康复机械手。根据患者康复能力，选择适当的关节限位件进行安装，各个零件组装完毕后。将患者的手掌穿入手掌固定件101内，根据需要适当调整手掌固定件101绷带松紧，再将大拇指穿入大拇指组件1内，适当调整大拇指第一关节绑带120和大拇指第二关节绑带117绷带松紧程度；再将食指穿入到装备好的食指关节组件2，适当调整食指第一关节绑带230、食指第二关节绑带238及食指第三关节绑带234绷带松紧程度；中指穿入中指关节组件3、无名指穿入无名指关节组件4及小指穿入小指关节组件5，其它操作与食指和大拇指相同。

(2)患者训练：在启动手指康复机械手之前，各个手指组件上的扭转弹簧处于原位，各个手指组件上的绳索处于待工作状态；大拇指关节第一轴118正转使得大拇指关节驱动绳索128缩短，由于关节之间有大拇指关节第一扭转弹簧16和大拇指关节第二扭转弹簧17作用，扭转弹簧扭转，降低手指康复训练弯曲过快，利用大拇指第一关节限位件15和大拇指关节第二限位件111限制手指弯曲程度，当小轴承顶到大拇指第一关节限位件15和大拇指关节第二限位件111的长槽末端，手指不能进一步弯曲；如果电机逆转，由于大拇指关节驱动绳索128长度伸长，大拇指关节第一扭转弹簧16和大拇指关节第二扭转弹簧17要恢复原来位置，使得手指做伸直运动，手指屈伸驱动电机组7中的一个电机可以控制手指弯曲或伸直的程度，实现大拇指做弯曲和伸直康复训练；手指摆动驱动电机组8中的一个电机带动大拇指关节主动同步带轮113旋转运动，大拇指关节主动同步带轮113将动力传递给大拇指关节传动同步带114，大拇指关 节传动同步带114带动大拇指关节被动同步带轮12转动，大拇指关节被动同步带轮12安装在大拇指关节旋转轴11上，使得大拇指关节组件1做旋转运动，实现大拇指做左右摆动康复运动；食指关节组件2、中指关节组件3、无名指关节组件4和小指关节组件5工作情况类似。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种欠驱动型外骨骼康复机械手，其特征在于该康复机械手包括大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件、小指关节组件、电机第一辅助支撑板、手指屈伸驱动电机组、手指摆动驱动电机组、电机第二辅助支撑板、手掌组件和手掌固定件；所述大拇指关节组件、食指关节组件、中指关节组件、无名指关节组件和小指关节组件分别与手掌组件连接；所述手指屈伸驱动电机组分别安装在电机第一辅助支撑板和电机第二辅助支撑板上；所述手指摆动驱动电机组安装在电机第二辅助支撑板上；所述手掌固定件与手掌组件连接；所述电机第一辅助支撑板与手掌组件连接；所述手掌组件与电机第二辅助支撑板连接；所述手指屈伸驱动电机组包括五个屈伸驱动电机，分别对应五根手指；所述手指摆动驱动电机组包括五个摆动驱动电机，分别对应五根手指；

所述大拇指关节组件包括大拇指关节旋转轴、大拇指关节被动同步带轮、第一法兰盘、大拇指关节第一连接件、大拇指关节第一限位件、大拇指关节第一扭转弹簧、大拇指关节第二扭转弹簧、大拇指关节绳索第一固定件、大拇指关节第二连接件、大拇指第一关节、大拇指关节第二限位件、大拇指第二关节、大拇指关节主动同步带轮、大拇指关节传动同步带、大拇指关节传动绳索、大拇指关节主动绳索轮、大拇指第二关节绑带、大拇指关节第一轴、大拇指关节第一轴套、大拇指第一关节绑带、大拇指关节第二轴、大拇指关节第二轴套、大拇指关节弯曲第三连接件、大拇指关节第三轴套、大拇指关节第三轴、大拇指关节绳索第二固定件、大拇指关节弯曲第一连接件、大拇指关节驱动绳索、大拇指关节弯曲第二连接件和大拇指关节弯曲第四连接件；所述大拇指关节旋转轴的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板连接；所述大拇指关节旋转轴中部与大拇指关节被动同步带轮连接；所述大拇指关节旋转轴的轴肩通过轴承与手掌组件连接；所述大拇指关节旋转轴的另一端与第一法兰盘的一端连接，第一法兰盘的另一端与大拇指关节第一连接件连接；所述大拇指关节第一连接件的一侧面与大拇指关节第二连接件的一端连接，大拇指关节第二连接件的另一端与大拇指关节弯曲第一连接件连接；所述大拇指关节弯曲第一连接件端面通过螺栓与大拇指关节弯曲第二连接件的一端连接；大拇指关节弯曲第二连接件另一端固定在大拇指第一关节上；所述大拇指关节第一扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第一连接件与大拇指关节弯曲第二连接件之间的螺栓上；所述大拇指关节第一扭转弹簧的一端与大拇指关节第二连接件连接，另一端与大拇指第一关节的一端连接；所述大拇指关节第二连接件上安装有两根大拇指关节第一轴；两根大拇指关节第一轴一端固定在大拇指关节第二连接件的侧面孔内；每根大拇指关节第一轴的另一端上均安装有两个大拇指关节第一轴套；两个大拇指关节第一轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第一轴套内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第一限位件带圆形通孔端配合；所述大拇指第一关节上分别与四根大拇指关节第二轴的一端固定；每根大拇指关节第二轴的另一端均安装有两个大拇指关节第二轴套，两个大拇指关节第二轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第二轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与大拇指关节第一限位件带长槽端和大拇指关节第二限位件带圆形通孔端配合；所述大拇指第一关节绑带固定在大拇指第一关节上；所述大拇指第一关节的另一端连接大拇指关节弯曲第三连接件，大拇指关节弯曲第三连接件通过螺栓与大拇指关节弯曲第四连接件的一端连接；大拇指关节弯曲第四连接件的另一端与大拇指第二关节连接；所述大拇指关节第二扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入大拇指关节弯曲第三连接件与大拇指关节弯曲第四连接件之间的螺栓上；大拇指关节第二扭转弹簧的一端与大拇指第一关节连接，另一端与大拇指第二关节连接；所述大拇指第二关节绑带与大拇指第二关节连接；两根大拇指关节第三轴一端固定在大拇指第二关节的侧面孔内；每根大拇指关节第三轴的另一端均安装有两个大拇指关节第三轴套，两个大拇指关节第三轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个大拇指关节第三轴套内圈相互配合，小轴承外圈与大拇指关节第二限位件带长槽端配合；所述大拇指关节绳索第二固定件与大拇指关节第一连接件连接；大拇指关节绳索第一固定件与手掌组件连接；所述手指摆动驱动电机组中的一个摆动驱动电机的输出端与大拇指关节主动同步带轮连接，大拇指关节主动同步带轮通过大拇指关节传动同步带与大拇指关节被动同步带轮连接；两条大拇指关节驱动绳索一端固定在大拇指第二关节的线槽上，另一端分别穿过大拇指第一关节的线槽和大拇指关节绳索第二固定件的线槽与大拇指关节传动绳索一端连接并合并成一股线；所述大拇指关节传动绳索另一端缠绕在大拇指关节主动绳索轮上；所述手指屈伸驱动电机组中的一个屈伸驱动电机的输出端连接大拇指关节主动绳索轮；

所述食指关节组件包括食指关节主动绳索轮、食指关节传动绳索、食指关节旋转轴、食指关节被动同步带轮、食指关节传动皮带、第二法兰盘、食指关节第一连接件、食指关节第一扭转弹簧、食指第一关节、食指关节第二扭转弹簧、食指第二关节、食指关节第三扭转弹簧、食指第三关节、食指关节第二连接件、食指关节第一限位件、食指关节弯曲第二连接件、食指关节第二限位件、食指关节弯曲第三连接件、食指关节弯曲第四连接件、食指关节第三限位件、食指关节弯曲第五连接件、食指关节绳索第一固定件、食指关节主动同步带轮、食指关节第四轴套、食指关节弯曲第六连接件、食指关节绳索第二固定件、食指关节弯曲第一连接件、食指关节驱动绳索、食指关节第二轴套、食指第一关节绑带、食指关节第二轴、食指关节第三轴套、食指关节第三轴、食指第三关节绑带、食指关节第四轴、食指关节第一轴套、食指关节第一轴和食指第二关节绑带；所述食指关节旋转轴的一端通过带菱形座轴承与电机第一辅助支撑板连接；所述食指关节旋转轴中部与食指关节被动同步带轮连接；所述食指关节旋转轴的轴肩通过轴承与手掌组件连接；所述食指关节旋转轴的另一端与第二法兰盘的一端连接，第二法兰盘的另一端与食指关节第一连接件连接；所述食指关节第一连接件的一侧面与食指关节第二连接件的一端连接，食指关节第二连接件的另一端与食指关节弯曲第一连接件连接；所述食指关节弯曲第一连接件端面通过螺栓与食指关节弯曲第二连接件的一端连接；食指关节弯曲第二连接件另一端固定在食指第一关节上；所述食指关节第一扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第一连接件与食指关节弯曲第二连接件之间的螺栓上；所述食指关节第一扭转弹簧的一端与食指关节第二连接件连接，另一端与食指第一关节的一端连接；所述食指关节第二连接件上安装有两根食指关节第一轴；两根食指关节第一轴一端固定在食指关节第二连接件的侧面孔内；每根食指关节第一轴的另一端上均安装有两个食指关节第一轴套；两个食指关节第一轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第一轴套内圈相互配合，小轴承外圈与食指关节第一限位件带圆形通孔端配合；所述食指第一关节上分别与四根食指关节第二轴的一端固定；每根食指关节第二轴的另一端均安装有两个食指关节第二轴套，两个食指关节第二轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第二轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第一限位件带长槽端和食指关节第二限位件带圆形通孔端配合；所述食指第一关节绑带固定在食指第一关节上；所述食指第一关节的另一端连接食指关节弯曲第三连接件，食指关节弯曲第三连接件通过螺栓与食指关节弯曲第四连接件的一端连接；食指关节弯曲第四连接件的另一端与食指第二关节的一端连接；所述食指关节第二扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第三连接件与食指关节弯曲第四连接件之间的螺栓上；食指关节第二扭转弹簧的一端与食指第一关节连接，另一端与食指第二关节连接；所述食指第二关节绑带与食指第二关节连接；四根食指关节第三轴一端固定在食指第二关节的侧面孔内；每根食指关节第三轴的另一端均安装有两个食指关节第三轴套，两个食指关节第三轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第三轴套内圈相互配合，小轴承外圈分别与食指关节第二限位件带长槽端和食指关节第三限位件带圆形通孔端配合；所述食指第三关节绑带固定在食指第三关节上；所述食指第二关节的另一端连接食指关节弯曲第五连接件，食指关节弯曲第五连接件通过螺栓与食指关节弯曲第六连接件连接；所述两个食指关节弯曲第六连接件固定在食指第三关节上；所述食指关节第三扭转弹簧的弹簧旋转轴穿入食指关节弯曲第五连接件与食指关节弯曲第六连接件之间的螺栓上；食指关节第三扭转弹簧的一端与食指第二关节连接，另一端与食指第三关节连接；两根食指关节第四轴一端固定在食指第三关节的侧面孔内；每根食指关节第四轴的另一端均安装有两个食指关节第四轴套，两个食指关节第四轴套之间安装有一个小轴承，小轴承内圈两侧面分别与两个食指关节第四轴套内圈相互配合，小轴承外圈与食指关节第三限位件的带长槽端配合；所述食指关节绳索第二固定件与食指关节第一连接件连接；食指关节绳索第一固定件与手掌组件连接；所述手指摆动驱动电机组中的一个摆动驱动电机的输出端与食指关节主动同步带轮连接，食指关节主动同步带轮通过食指关节传动皮带与食指关节被动同步带轮连接；两条食指关节驱动绳索一端固定在食指第三关节的线槽上，另一端分别穿过食指第二关节的线槽、食指第一关节的线槽和食指关节绳索第二固定件的线槽与食指关节传动绳索一端连接并合并成一股线；所述食指关节传动绳索另一端缠绕在食指关节主动绳索轮上；所述手指屈伸驱动电机组中的一个屈伸驱动电机的输出端连接食指关节主动绳索轮；

所述中指关节组件、无名指关节组件和小指关节组件与食指关节组件的结构完全相同。