CN108044606A - 一种康复式软体机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种康复式软体机械手，包括PLC模块、空气压缩机和电磁换向阀，以及至少一个康复软体和与康复软体相对应的感应器；其中，PLC模块与电磁换向阀连接，电磁换向阀与康复软体连接，电磁换向阀还与空气压缩机连接；康复软体和感应器固定在使用者同一个手指或肢体上，康复软体在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应感应器，并将感应信号传输给PLC模块，从而PLC模块通过控制电磁换向阀对康复软体进行充放气控制，以实现对康复软体的运动控制。整个软体机械手的结构简单，成本低，能够保证控制精度和稳定性，有效满足现代医疗领域中患有脑中风等疾病的患者的手指或肢体的关节康复需要。

Description

一种康复式软体机械手
技术领域
本发明涉及气压传动与控制领域，具体涉及一种康复式软体机械手。
背景技术
软体机械手是采用软质材料制造的机械手，是与目标实物相互作用的执行部件。目前，软体机械手已被广泛应用于医疗领域，尤其适用于患有脑中风等疾病的患者的手指或肢体的关节康复。
目前的软体机械手，其驱动器的形式主要有形状记忆合金、电活性聚合物、人造肌肉驱动器和流体弹性驱动器等，但是这些技术都不成熟，而且软体传感器的技术也不成熟，使得整个软体机械手的结构复杂，成本较高，且控制精度和稳定性不能保证，不能满足现代医疗领域中患有脑中风等疾病的患者的手指或肢体的关节康复需要。
因此，现有技术中急需一种结构简单、成本低、控制精度和稳定性高的软体机械手，以满足患者的手指或肢体的关节康复需要。
发明内容
本发明提供一种康复式软体机械手，以解决现有技术中缺乏一种结构简单、成本低、控制精度和稳定性高的软体机械手，以满足患者的手指或肢体的关节康复需要的问题。
本发明实施例提供一种康复式软体机械手，包括PLC模块、空气压缩机和电磁换向阀，以及至少一个康复软体和与所述康复软体相对应的感应器；其中，所述PLC模块与所述电磁换向阀连接，所述电磁换向阀与所述康复软体连接，所述电磁换向阀还与所述空气压缩机连接；
所述康复软体和所述感应器固定在使用者同一个手指或肢体上，所述康复软体在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应所述感应器，并将感应信号传输给所述PLC模块，从而所述PLC模块通过控制所述电磁换向阀对所述康复软体进行充放气控制，以实现对所述康复软体的运动控制。
作为本发明的优选方式，所述康复软体包括圆台状基体，所述基体内部设置有至少一个贯通且具有与所述基体结构相适应的圆台结构的驱动腔，所述驱动腔的母线与所述基体的母线平行，所述驱动腔位于所述基体下底面处的一端还通过通气管与所述电磁换向阀连接；所述基体上底面处设置有密封壳，所述密封壳内设置有接近传感器，所述接近传感器与所述PLC模块连接。
作为本发明的优选方式，所述基体内部设置有三个所述驱动腔，三个所述驱动腔等圆弧且间隔设置。
作为本发明的优选方式，所述通气管的一端具有至少一个与所述驱动腔连接的分支管，所述分支管的数量与所述驱动腔的数量相同。
作为本发明的优选方式，所述驱动腔内设置有驱动腔弹簧。
作为本发明的优选方式，所述基体的轴线处设置有中心孔，所述接近传感器与所述PLC模块的接线从所述中心孔穿过。
作为本发明的优选方式，所述基体的两端分别设置有第一固定环和第二固定环，所述基体通过所述第一固定环和所述第二固定环固定在使用者的手指或肢体上。
作为本发明的优选方式，所述感应器包括感应环和设置在所述感应环外侧的铜片，所述接近传感器在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应所述铜片，并将感应信号传输给所述PLC模块。
作为本发明的优选方式，所述基体和所述感应环由硅胶材料制成。
作为本发明的优选方式，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀；其中，所述PLC模块在接收到感应信号后控制所述电磁换向阀保压0.3S。
本发明提供的一种康复式软体机械手，通过在康复软体内设置的接近传感器与PLC模块的联合控制，并通过感应器感应使用者的手指或肢体的弯曲状态，从而实现康复软体的对患者手指或肢体的关节的康复功能。
整个软体机械手的结构简单，成本低，能够保证控制精度和稳定性，有效满足现代医疗领域中患有脑中风等疾病的患者的手指或肢体的关节康复需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种康复式软体机械手的结构框图；
图2为本发明实施例提供的康复软体的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的感应器的结构示意图。
其中，1、基体，2、驱动腔，3、密封壳，4、接近传感器，5、中心孔，6、第一固定环，7、第二固定环，8、感应环，9、铜片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本发明实施例公开了一种康复式软体机械手，包括PLC模块、空气压缩机和电磁换向阀，以及至少一个康复软体和与康复软体相对应的感应器；其中，PLC模块与电磁换向阀连接，电磁换向阀与康复软体连接，电磁换向阀还与空气压缩机连接；
康复软体和感应器固定在使用者同一个手指或肢体上，康复软体在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应感应器，并将感应信号传输给PLC模块，从而PLC模块通过控制电磁换向阀对康复软体进行充放气控制，以实现对康复软体的运动控制。
本实施例中，将康复软体和感应器固定在使用者的同一个手指或肢体上，其中康复软体用于带动使用者的手指或肢体持续做弯曲运动，以实现对使用者手指或肢体的关节的康复功能；感应器用于在使用者的手指或肢体持续做弯曲运动时实现与康复软体的感应功能，从而可使康复软体将感应信号传输给PLC模块。
PLC模块接收到该感应信号后，通过控制电磁换向阀，继而通过空气压缩机对康复软体进行充放气控制，从而带动使用者的手指或肢体持续做弯曲运动，实现对使用者手指或肢体的关节的康复功能。
需要说明的是，本实施例对康复软体和对应的感应器的数量不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要去设置相应的数量。同时，本实施例所述的康复软体可以用于对使用者的手指或肢体的关节进行康复治疗，其具体尺寸大小依据需要康复的手指或肢体去具体设置即可。
在上述实施例的基础上，康复软体包括圆台状基体1，基体1内部设置有至少一个贯通且具有与基体1结构相适应的圆台结构的驱动腔2，驱动腔2的母线与基体1的母线平行，驱动腔2位于基体1下底面处的一端还通过通气管与电磁换向阀连接；基体1上底面处设置有密封壳3，密封壳3内设置有接近传感器4，接近传感器4与PLC模块连接。
本实施例中，康复软体的主要结构为圆台状的基体，然后在基体上设置有多个驱动腔，各个驱动腔分别通过通气管与电磁换向阀密封连接，继而实现与空气压缩机的连接，从而通过空气压缩机对基体的各个驱动腔进行充放气操作，带动使用者的手指或肢体持续做弯曲运动。
基体的端部还设有接近传感器，可以在使用者的手指或肢体持续做弯曲运动时并接近感应器时，实现与感应器的感应功能，并将感应信号传输给PLC模块，从而PLC模块可以根据接近传感器与感应器之间的距离判断出使用者的手指或肢体的弯曲状态，能够保证控制精度和稳定性。
基体上的驱动腔为位于基体下底面处一端的截面大于位于基体上底面处一端的截面的收敛结构，可以产生单方向的作用力。
此外，接近传感器外面还设置密封壳，可以保证基体的各个驱动腔的密封性。
在上述实施例的基础上，基体1内部设置有三个驱动腔3，三个驱动腔3等圆弧且间隔设置。
本实施例中，基体内部设置有三个驱动腔，同时使三个驱动腔等圆弧且间隔设置，可以保证基体在运动时产生的动力均匀，更好地对使用者的手指或肢体进行康复治疗。
在上述实施例的基础上，通气管的一端具有至少一个与驱动腔2连接的分支管，分支管的数量与驱动腔的数量相同。
本实施例中，各个驱动腔通过同一个通气管与电磁换向阀连接，同时通气管的各个分支管一体制作，可以进一步确保密封性，有利于提高传动效率。
在上述实施例的基础上，驱动腔2内设置有驱动腔弹簧。
本实施例中，在各个驱动腔内均设置有与驱动腔的形状大小相适应的驱动腔弹簧，各个驱动腔与设置在其内的驱动腔弹簧一体制作，不仅便于通气管与驱动腔进行装配，还可以在驱动腔进行充气时防止驱动腔的径向变形过大而阻碍运动过程。
需要说明的是，为使附图更简洁清晰，附图中仅示出了驱动腔，而未示出该驱动腔弹簧。
在上述实施例的基础上，基体1的轴线处设置有中心孔5，接近传感器4与PLC模块的接线从中心孔5穿过。
本实施例中，由于接近传感器设置在基体的上底面的一端处，且处于密封壳内部，因此要实现接近传感器与PLC模块的连接，其接线需从基体内部引出，因此在基体的轴线位置处设置了中心孔，该接线可从中心孔穿过。由于中心孔设置在基体的轴线位置处，且该中心孔较细，所以不会对基体的运动产生影响。
在上述实施例的基础上，基体1的两端分别设置有第一固定环6和第二固定环7，基体1通过第一固定环6和第二固定环7固定在使用者的手指或肢体上。
本实施例中，为了将康复软体很好地固定在使用者的手指或肢体上，在基体的两端分别设置有第一固定环和第二固定环，第一固定环和第二固定环分别套在基体的两端，使用者的手指或肢体依次将第一固定环和第二固定环套在手指或肢体上即可。
其中，根据实际使用情况，设置在靠近基体的上底面一端的固定环的直径较设置在靠近基体的下底面一端的固定环的直径小。
优选地，第一固定环和第二固定环采用硅胶材料制作，具有较好的弹性，固定更加牢靠。
在上述实施例的基础上，感应器包括感应环8和设置在感应环8外侧的铜片9，接近传感器4在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应铜片9，并将感应信号传输给PLC模块。
本实施中，感应器包括感应环，并在感应环外侧与接近传感器的配合处设置了铜片，从而可实现接近传感器与感应器的感应功能。使用时，将感应环套在使用者的手指或肢体上，且与对应的康复软体固定在同一个手指或肢体上。使用者的手指或肢体弯曲时，接近传感器随着基体一起运动，并逐渐接近感应环上的铜片，当接近到一定距离时，接近传感器感应到该铜片后，会立即将感应信号传输给PLC模块，从而PLC模块可以根据接近传感器与铜片之间的距离判断出使用者的手指或肢体的弯曲状态，能够保证控制精度和稳定性。
需要说明的是，铜片的大小主要根据使用的接近传感器来决定，同时还要考虑使用者在使用多个康复软体时，避免不同位置处的接近传感器与铜片之间的相互干扰。
在上述实施例的基础上，基体1和感应环8由硅胶材料制成。
本实施例中，基体和感应环采用硅胶材料制成，不仅使其具有较好的柔性，便于康复软体的运动以及感应器的穿戴，同时还可以降低生产成本。
此外，使用者在使用多个康复软体时，康复软体与其对应的感应器进行感应时，将感应环采用硅胶材料制作可以有效避免产生相互干扰。
在上述实施例的基础上，电磁换向阀为三位四通电磁换向阀；其中，所述PLC模块在接收到感应信号后控制所述电磁换向阀保压0.3S。
本实施例中，电磁换向阀采用三位四通电磁换向阀，可以较好地实现对康复软体的充放气控制，保证控制精度和稳定性。
此外，PLC模块在接收到感应信号后控制电磁换向阀保压0.3S，然后PLC模块控制电磁换向阀完成空气压缩机的卸荷，完成一个操作。
整个结构依次进行充气-感应-保压-卸荷的循环过程，实现对使用者手指或肢体的关节的康复运动。
本发明实施例提供的一种康复式软体机械手，通过在康复软体内设置的接近传感器与PLC模块的联合控制，并通过感应器感应使用者的手指或肢体的弯曲状态，从而实现康复软体的对患者手指或肢体的关节的康复功能。
整个软体机械手的结构简单，成本低，能够保证控制精度和稳定性，有效满足现代医疗领域中患有脑中风等疾病的患者的手指或肢体的关节康复需要。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种康复式软体机械手，其特征在于，包括PLC模块、空气压缩机和电磁换向阀，以及至少一个康复软体和与所述康复软体相对应的感应器；其中，所述PLC模块与所述电磁换向阀连接，所述电磁换向阀与所述康复软体连接，所述电磁换向阀还与所述空气压缩机连接；
所述康复软体和所述感应器固定在使用者同一个手指或肢体上，所述康复软体在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应所述感应器，并将感应信号传输给所述PLC模块，从而所述PLC模块通过控制所述电磁换向阀对所述康复软体进行充放气控制，以实现对所述康复软体的运动控制。
2.根据权利要求1所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述康复软体包括圆台状基体，所述基体内部设置有至少一个贯通且具有与所述基体结构相适应的圆台结构的驱动腔，所述驱动腔的母线与所述基体的母线平行，所述驱动腔位于所述基体下底面处的一端还通过通气管与所述电磁换向阀连接；所述基体上底面处设置有密封壳，所述密封壳内设置有接近传感器，所述接近传感器与所述PLC模块连接。
3.根据权利要求2所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述基体内部设置有三个所述驱动腔，三个所述驱动腔等圆弧且间隔设置。
4.根据权利要求2所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述通气管的一端具有至少一个与所述驱动腔连接的分支管，所述分支管的数量与所述驱动腔的数量相同。
5.根据权利要求2所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述驱动腔内设置有驱动腔弹簧。
6.根据权利要求2所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述基体的轴线处设置有中心孔，所述接近传感器与所述PLC模块的接线从所述中心孔穿过。
7.根据权利要求2所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述基体的两端分别设置有第一固定环和第二固定环，所述基体通过所述第一固定环和所述第二固定环固定在使用者的手指或肢体上。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述感应器包括感应环和设置在所述感应环外侧的铜片，所述接近传感器在使用者的手指或肢体呈弯曲状态时接近并感应所述铜片，并将感应信号传输给所述PLC模块。
9.根据权利要求7所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述基体和所述感应环由硅胶材料制成。
10.根据权利要求1所述的康复式软体机械手，其特征在于，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀；其中，所述PLC模块在接收到感应信号后控制所述电磁换向阀保压0.3S。
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