CN106994086B - 一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，包括固定在手背上的机械手固定板，包括机械手驱动系统和手指机构，所述机械手驱动系统包括直线推杆电机、可旋转电机底座和与电机推杆相连的直线推杆，所述手指机构包括带有滑槽的手指近端弧形支架、弧形推杆、手指固定座、手指远端弧形支架和手指远端连杆组件。其中弧形推杆侧面装有滑轮组实现在弧形支架滑槽内滑动，用于将电机的直线位移转化为手指近端的弧形位移；手指远端连杆组件用于实现手指末端的弧形位移。本发明可以实现每根手指两个自由度的康复运动，通过对电机的控制实现手指的主动或被动康复训练，且结构巧妙安全，操作方便，大大减轻医务人员的工作强度。

Description

一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统
技术领域
本发明涉及一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，属于康复医疗器械领域。
背景技术
随着科技的进步，尤其是医学的快速发展，康复医学工程越来越受到重视。康复医学研究表明，对于中风、脊髓损伤和各类事故引起的肢体功能障碍的患者来说，如果能及时进行正确的康复训练，对神经肌肉功能的恢复会有很大的帮助，这对患者及家庭来说是非常重要的。鉴于目前康复治疗手段的一些不足，康复训练这种频繁的、反复的工作，更适合机器人辅助完成，康复机器人的诞生给患者带来了福音。利用机器人及其相关技术对训练过程进行客观的监测与评价，提高偏瘫康复训练的针对性及科学性，同时将治疗医师从繁重的体力劳动中解脱出来，为患者制定更好的康复方案，进一步提高康复的效率。
目前的康复机器人大多数只提供肩关节、肘关节或腕关节等大关节的康复运动，缺乏手部尤其是手指关节的康复运动，而且缺乏五指的协调康复训练，手部负责日常生活中许多精细的动作，关节更多更加灵活，因此恢复手部是必不可少的。如专利号201310146905.5的发明，提出了一种《穿戴式手功能康复训练机械手》，只能提供手指的整段屈伸，缺乏每个手指的多个关节的康复运动，且忽略了五指协调的康复训练，不利于手部的全面恢复。
发明内容
本发明的目的：解决手指运动功能受损患者的手指康复问题，提供了一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，能够满足不同患者的手指康复训练，它采用直线推杆电机驱动，其控制精准，可以实现手指关节两自由度的运动；手指远端采用连杆组件，结构简单实用，解决现有技术中存在的上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，包括机械手固定板1，机械手固定板1下侧弧形面结构用于适应人手结构，通过绷带固定于手部，上侧平面用于固定机械手驱动系统和手指机构5。
所述机械手驱动系统采用五组直线推杆电机3，直线推杆电机3前端通过电机底座2固定在机械手固定底板1上侧面，直线推杆电机3末端推杆通过推杆4与手指机构5的弧形推杆8同轴相连，可相对转动；电机底座2通过销钉固定在底板上，并能围绕销钉旋转，直线推杆电机3与电机底座2通过销钉链接并能够围绕电机底座2上的销钉进行旋转，以配合手指关节的运动。
所述手指机构5通过限位旋钮6与机械手固定板1连接，手指机构5包括手指近端弧形支架7、弧形推杆8、手指近端固定座10、手指近端绑带11和手指远端连杆组件。
所述的手指近端弧形支架7侧面带有滑槽，所述弧形推杆8通过其侧面装的滑轮组9在手指近端弧形支架7上滑动，将直线推杆电机产生的直线位移转化为手指近端的弧线位移，实现手指近端屈伸。
所述手指远端连杆组件包括手指远端支架12、第一销轴13、连杆14、带旋转孔的弧形连杆15、第二销轴16、手指远端固定座17和手指远端绑带18。
所述的机械手固定板1设有调节槽，配合限位旋钮6实现两手指间距的调节，以适应不同患者的手。
所述的手指近端固定底座10上平面设有滑槽21，配合手指远端支架12底部的滑槽21实现前后滑动，以用于满足不同手指长度的患者。
所述的手指近端弧形支架7的滑槽内设有位置传感器和机械限位装置。
所述的手指近端固定处和手指远端固定处内弧分别设有第一压力传感器组19和第二压力传感器组20，其中，第一压力传感器组19包括两个压力传感器，分别放置在手指近端绑带11和手指近端固定底座10内侧；第二压力传感器组20包括两个压力传感器，分别放置在手指远端绑带18和手指远端固定底座17内侧。
有益效果
1.本发明采用的手指机械结构可以实现手指两个关节的同时运动，符合人体手指关节结构，且手指弯曲时不用承受径向拉力，便于患者全面的康复训练。
2.本发明采用专用的直线推杆电机，利用弧形推杆将电机的直线位移转化为手指的弧形位移，并配合位置传感器和压力传感器，可以实现精确的位置控制，滑槽和限位装置可以有效的控制手指关节的运动范围，同时可以防止对手指造成二次伤害。
附图说明
图1为外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统的整体结构示意图；
图2为外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统的手指结构示意图；
图3为外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统手指远端结构示意图；
图4为外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统手指近端弧形推杆结构示意图；
图5为外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统手指远端连杆组件结构示意图。
其中：1-机械手固定板，2-电机底座，3-直线推杆电机，4-推杆，5-手指机构，6-限位旋钮，7-手指近端弧形支架，8-弧形推杆，9-滑轮组，10-手指近端固定底座，11-手指近端绑带，12-手指远端支架，13-第一销轴，14-连杆，15-带旋转孔的弧形连杆，16-第二销轴，17-手指远端固定座，18-手指远端绑带，19-第一压力传感器组，20-第二压力传感器组。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，用于患者的手指康复训练，采用直线推杆电机驱动，配合手指远端连杆组件，可以实现手指的两个关节的屈伸运动，便于患者手指的全面康复。
实施例
如图1，一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，包括机械手固定板1，机械手固定板1下侧弧形面结构用于适应人手结构，通过绷带固定于手部，上侧平面用于固定机械手的驱动系统和手指机构5。
具体的，如图1，机械手驱动系统采用五组直线推杆电机3，直线推杆电机3前端通过电机底座2固定在机械手固定底板1上侧面，直线推杆电机3末端推杆通过推杆4与手指机构5的弧形推杆8同轴相连，可相对转动；电机底座2通过销钉固定在底板上，并能围绕销钉旋转，直线推杆电机3与电机底座2通过销钉链接并能够围绕电机底座2上的销钉进行旋转，以配合手指关节的运动；机械手固定板1设有调节槽，配合限位旋钮6实现两手指间距的调节，以适应不同患者的手。
如图2，手指机构5通过限位旋钮6与机械手固定板1连接，手指机构5包括手指近端弧形支架7、弧形推杆8、手指近端固定座10、手指近端绑带11和手指远端连杆组件。
手指近端弧形支架7侧面带有滑槽，如图4，弧形推杆8通过其侧面装的滑轮组9在手指近端弧形支架7上滑动，将直线推杆电机产生的直线位移转化为手指近端的弧线位移，实现手指近端屈伸。
如图3、图5，手指远端连杆组件包括手指远端支架12、第一销轴13、连杆14、带旋转孔的弧形连杆15、第二销轴16、手指远端固定座17和手指远端绑带18。其中，第一销轴13两端固定在手指近端弧形支架7顶端，连杆14一端围绕第一销轴13转动，另一端与带旋转孔的弧形连杆15一端同轴链接，带旋转孔的弧形连杆15的旋转孔套在第二销轴16上，以实现转动，带旋转孔的弧形连杆15的另一端和手指远端固定座17相连。
如图2，手指近端固定底座10上平面设有滑槽，配合手指远端支架12底部的滑槽实现前后滑动，以用于满足不同手指长度的患者。
手指近端弧形支架7的滑槽内设有位置传感器和机械限位装置；如图2，手指近端固定处和手指远端固定处内弧分别设有第一压力传感器组19和第二压力传感器组20，其中，第一压力传感器组19包括两个压力传感器，分别放置在手指近端绑带11和手指近端固定底座10内侧；第二压力传感器组20包括两个压力传感器，分别放置在手指远端绑带18和手指远端固定底座17内侧。

Claims (1)

1.一种外骨骼式五指弧位移手指康复训练系统，其特征在于，包括机械手固定板(1)，电机底座(2)，直线推杆电机(3)，推杆(4)，手指机构(5)，限位旋钮(6)，手指近端弧形支架(7)，弧形推杆(8)；
固定板(1)下侧弧形面结构用于适应人手结构，通过绷带固定于手部，上侧平面用于固定机械手驱动系统和手指机构(5)；
所述机械手驱动系统采用五组直线推杆电机(3)，直线推杆电机(3)前端通过电机底座(2)固定在机械手固定板(1)上侧面，直线推杆电机(3)末端推杆通过推杆(4)与手指机构(5)的弧形推杆(8)同轴相连；电机底座(2)通过销钉固定在机械手固定板(1)上，直线推杆电机(3)与电机底座(2)通过销钉链接；
所述手指机构(5)通过限位旋钮(6)与机械手固定板(1)连接；
所述手指机构(5)包括手指近端弧形支架(7)、弧形推杆(8)、手指近端固定座(10)、手指近端绑带(11)和手指远端连杆组件；
所述的手指近端弧形支架(7)侧面带有滑槽(21)，所述弧形推杆(8)通过其侧面装的滑轮组(9)在手指近端弧形支架(7)上滑动；
所述的机械手固定板(1)设有调节槽，配合限位旋钮(6)实现两手指间距的调节；
所述的手指近端固定底座(10)上平面设有滑槽(21)，配合手指远端支架(12)底部的两侧凸出块实现前后滑动；
所述手指远端连杆组件包括手指远端支架(12)、第一销轴(13)、连杆(14)、带旋转孔的弧形连杆(15)、第二销轴(16)、手指远端固定座(17)和手指远端绑带(18)；
所述手指近端固定座(10)和手指近端绑带(11)内弧设有第一压力传感器组(19)，手指远端固定座(17)和手指远端绑带(18)内弧设有第二压力传感器组(20)，其中，第一压力传感器组(19)包括两个压力传感器，分别放置在手指近端绑带(11)和手指近端固定底座(10)内侧；第二压力传感器组(20)包括两个压力传感器，分别放置在手指远端绑带(18)和手指远端固定底座(17)内侧。
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