CN109009883A - 一种多功能手部康复训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能手部康复训练装置，包括机械手指、手掌杆、机械手腕和动力控制系统：所述机械手指与人体手指相对应，每个机械手指均包括指节，相邻指节之间单自由度铰接形成指关节，每个指关节均设置驱动指节绕铰接轴线转动的第一伺服电机；每个指节上设置用于套在人体手指指节的套环；控制器采用的是基于ARM‑Cortex‑M3架构下的STM32F107VC，控制器实现手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器及第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机内嵌的直线传感器反馈的各信号的采集，本发明检测手指外展力传感器检测手指伸展时手指外侧表面压力，用于检测患者手指主动伸展的运动意图。

Description

一种多功能手部康复训练装置
技术领域
本发明涉及一种人体运动康复装置，具体涉及一种多功能手部康复训练装置。
背景技术
脑损伤(脑卒中、脑瘫、脑外伤、脑肿瘤)是如今威胁人类健康的重大疾病，死亡率和致残率很高。据统计我国现有肢体残疾人约2422万，脑卒中约有1000万人，每年新增400万人；运动功能障碍一般表现为肢体障碍，由于上肢负责从事大量精细动作，所以其功能受损后恢复难度较大，容易导致终身残疾，对患者日常生活造成严重影响。
作为机器人技术在医学领域中的又一种应用，康复机器人是康复理论和机器人技术紧密结合的产物，目前它已经成为机器人领域中的一个研究热点。康复机械手是康复机器人的一个重要分支，其主要任务是对手外伤患者进行辅助康复训练，它可以出色的完成传统理疗师繁复的工作，帮助患者更快的恢复其创伤手指的正常运动功能。
临床研究表明，康复训练可以防止肌肉痉挛，增强关节活动度。目前针对中风病人康复治疗采用的物理疗法(如针灸、电刺激、按摩)比较多，有一定疗效，在治疗过程中患者只是被动的接受治疗，其主动参与性得不到保证。同样还有药物治疗，但是治疗比较单一，这种方法不仅劳动量大、费用昂贵，而且训练效率和强度难以保证，缺乏评价训练参数和康复效果关系的客观数据，难以对训练参数进行优化以获得最佳治疗方案；因此为了患者被动或者主动康复，需要一种用于手指运动的器械。但目前的训练机器人都是患者的大关节(如肩关节、肘关节、腕关节)的运动，并非每个重要关节都在运动，特别是手部的运动，而且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，但大部分的上肢康复器械都忽略了这一点，而且缺乏五指协调的康复训练。
有专利采用四连杆机构牵拉手指端部，但其在驱动手指弯曲的同时还会使手指承受径向拉压力，容易损伤手指。手指驱动装置是康复机械手结构设计的重要组成部分。为了避免在康复过程中对创伤手指造成额外的伤害，必须保证在康复过程中手指的被动运动要尽量地贴合人手指的自然运动，也即手指的驱动机构的运动轨迹要尽可能地与人手指的自然运动轨迹相吻合；研究表明，人的手指在自然运动时，手指三个关节的运动具有确定的关系；因而，只要为三个关节之间的运动选择合适的传动比，就可以用单自由度的机构来模拟人手指的自然运动情况。
专利名称为“可穿戴式康复训练外骨骼机械手”中公开了一种可以穿戴在康复患者手上的机械装置，通过驱动机构驱动第一、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的动作，进而达到康复训练的目的，但是由于大拇指与其他四指在空间的摆动维度不同，在实际设计大拇指康复机构时，存在较大的技术难题。
除此之外现有的手指康复训练装置都是患者的一些大关节的运动，缺乏每根手指的每个重要关节的高度贴合与整体手指的合理空间布置方式，而且设计基本都是采用电机、气缸等外力驱动，始终存在造成手部伤害的安全隐患。
针对现有技术中存在的不足之处，有必要提供一种具有新颖性、实用性和创造性的装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多功能手部康复训练装置，从而解决存在的费用昂贵，训练效率和强度难以保证等诸多问题，本发明采用与人体手部相适应的结构，通过驱动实现人手具有的全部自由度，在手部康复过程中能够循序渐进引导手指关节、腕关节进行相应的运动，锻炼关节的同时利于降低瘫痕形成，最大限度保持皮肤弹性，从而使康复后的手掌恢复原有功能；在治疗时可使手指之间形成可变的距离，同时可减少或抑制手指间蹼状瘫痕形成，最大程度保留手功能，并避免用较厚的纱布包裹手指，从而避免手指被烧烫伤表皮因不透气而延长康复时间，减轻烧烫伤患者的痛苦的同时降低治疗费用；检测手指外展力传感器检测手指伸展时手指外侧表面压力，用于检测患者手指主动伸展的运动意图；检测手指屈曲力传感器检测手指屈曲时手指内侧表面压力，用于检测患者手指主动屈曲的运动意图；控制器依据预先设定的运动范围及伺服电机内内嵌的位移传感器信号，带动手部进行运动，在主动康复训练模式下，控制器实现检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器的数据采集，并根据采集的信号判断手指的运动意图，进而驱动伺服电机作出相应的伸出或缩回动作。
本发明采用的技术方案如下：一种多功能手部康复训练装置，包括机械手指、手掌杆、机械手腕和动力控制系统：所述机械手指与人体手指相对应，每个机械手指均包括指节，相邻指节之间单自由度铰接形成指关节，每个指关节均设置驱动指节绕铰接轴线转动的第一伺服电机：每个指节上设置用于套在人体手指指节的套环；
所述手掌杆与机械手指对应，每个手掌杆的前端与对应的机械手指尾端单自由度铰接形成整指关节：每个整指关节均设置驱动机械手指绕铰接轴线转动的第二伺服电机；
机械手腕包括手掌支撑和固定臂，所述手掌支撑和固定臂单自由度铰接形成腕关节，所述腕关节设置驱动手掌支撑绕铰接轴线转动的第三伺服电机；固定臂上设置用于将固定臂固定在人体手臂上的固定环；
所述手掌杆尾端以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑上，并设置驱动手掌杆绕铰接轴线转动的第四伺服电机；
所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机均通过动力控制系统；
所述套环的左右端分别设置有检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器；
所述动力控制系统包括与第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机相连的控制器，控制器采用的是基于ARM-Cortex-M3架构下的STM32F107VC，STM32F107拥有全速USB(OTG)接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100MAC模块，控制器实现手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器及第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机内嵌的直线传感器反馈的各信号的采集，并根据采集的信号驱动第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机运动；控制器内的信号调理单元用于手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器以及第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机内嵌的位移传感器信号的处理，并将处理后信号送到采集板进行数据采集。
作为一种优选的技术方案，所述检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器圴采用薄膜压阻式传感器。
作为一种优选的技术方案，所述套环内圆表面设置有柔性薄层。
作为一种优选的技术方案，所述套环为开口环结构，开口两侧向外折弯形成两个折弯部，穿过两个折弯部设置用于封口并调整套环直径的螺杆；所述固定环为开口环结构，开口两侧向外折弯形成两个折弯部，穿过两个折弯部设置用于封口并调整固定环直径的固定环螺杆。
作为一种优选的技术方案，所述机械手指的指节和手掌杆均为由套管组成的可伸缩结构，套管包括内套管和外套管，沿径向螺纹配合穿过外套管设置锁紧螺钉。
作为一种优选的技术方案，所述固定臂以可拆卸的方式与固定环固定连接：所述固定环上沿径向相对设置两个用于与固定臂固定连接的连接部。
作为一种优选的技术方案，所述控制系统还包括用于显示第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机信息的显示器和打印输出装置；第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机通过控制器连接电源。
作为一种优选的技术方案，机械手指的相邻指节之间通过第一伺服电机的电机轴单自由度铰接形成指关节，第一伺服电机外壳固定于其中一指节，第一伺服电机的电机轴与另一指节在圆周方向固定配合；手掌杆的前端与对应的机械手指尾端通过第二伺服电机的电机轴单自由铰接形成整指关节，第二伺服电机外壳固定于手掌杆，第二伺服电机的电机轴与机械手指尾端在圆周方向固定配合；所述手掌支撑和固定臂通过第三伺服电机的电机轴单自由度铰接形成腕关节；第三伺服电机外壳固定于固定臂，第三伺服电机的电机轴与手掌支撑在圆周方向固定配合；所述手掌杆尾端通过第四伺服电机的电机轴以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑上，第四伺服电机外壳固定于手掌支撑，第四伺服电机的电机轴与手掌杆尾端在圆周方向固定配合。
作为一种优选的技术方案，机械手指的相邻指节中，其中一指节端部设置指一节纵向铰接槽，另一指节端部嵌入铰接槽与其铰接；固定臂前端设置固定臂铰接槽，手掌支撑向后设置纵向凸起，所述纵向凸起嵌入固定臂铰接槽与其铰接；所述手掌支撑设置手指铰接槽，机械手指尾端嵌入手指铰接槽与其铰接。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
(1)设计了多模式训练方式，可以实现辅助患者手部进行主被动抓握，拇指、食指捏取以及拇指、食指、中指抓取的动作；
(2)本发明采用与人体手部相适应的结构，通过驱动实现人手具有的全部自由度，在手部康复过程中能够循序渐进引导手指关节、腕关节进行相应的运动，锻炼关节的同时利于降低瘫痕形成，最大限度保持皮肤弹性，从而使康复后的手掌恢复原有功能；在治疗时可使手指之间形成可变的距离，同时可减少或抑制手指间蹼状瘫痕形成，最大程度保留手功能，并避免用较厚的纱布包裹手指，从而避免手指被烧烫伤表皮因不透气而延长康复时间，减轻烧烫伤患者的痛苦的同时降低治疗费用；
(3)本发明将套环设置在指关节的下面，方便患者在屈伸的时候不会被装置阻挡或者是造成对手指的损伤，更有利于患者对手指的屈伸从而达到更好的屈伸效果；
(4)本发明检测手指外展力传感器检测手指伸展时手指外侧表面压力，用于检测患者手指主动伸展的运动意图；检测手指屈曲力传感器检测手指屈曲时手指内侧表面压力，用于检测患者手指主动屈曲的运动意图；
(5)本发明控制器依据预先设定的运动范围及伺服电机内内嵌的位移传感器信号，带动手部进行运动，在主动康复训练模式下，控制器实现检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器的数据采集，并根据采集的信号判断手指的运动意图，进而驱动伺服电机作出相应的伸出或缩回动作。
附图说明
图1为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的指节纵向剖面示意图；
图3为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手掌杆纵向剖面示意图；
图4为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的套环结构示意图；
图5为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手指康复机械手的控制系统结构示意图；
图6为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手指康复机械手的控制主流程图；
图7为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手指康复机械手的控制被动模式流程图；
图8为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手指康复机械手的控制主动模式流程图；
图9为本发明所述一种多功能手部康复训练装置的手指康复机械手的打印模式流程图。
附图中分述标记如下：1、指节，2、第一伺服电机，3、套环，4、螺杆，5、第二伺服电机，6、手掌杆，7、第四伺服电机，8、手掌支撑，9、固定臂，10、固定环，11、固定环螺杆，12、第三伺服电机，13、控制器，14、显示器，15、打印输出装置，16、电源，1a、外套管，1b、内套管，1c、锁紧螺钉，3a、柔性薄层，17、检测手指外展力传感器，18、检测手指屈曲力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1到图8：一种多功能手部康复训练装置，包括机械手指、手掌杆6、机械手腕和动力控制系统；
所述机械手指与人体手指相对应，每个机械手指均包括指节1，相邻指节1之间单自由度铰接形成指关节，每个指关节均设置驱动指节1绕铰接轴线转动的第一伺服电机2，每个指节1上设置用于套在人体手指指节的套环3；
结合图1，所述手掌杆6与机械手指对应，机械手指为五个，手掌杆6也为五个，每个手掌杆6的前端与对应的机械手指尾端单自由度铰接形成整指关节，每个整指关节均设置驱动机械手指绕铰接轴线转动的第二伺服电机5；如图所示，五个机械手指(与人体手指对应)共有指关节九个，整指关节共五个，对应的第一伺服电机2为九个，第二伺服电机5为五个。
机械手腕包括手掌支撑8和固定臂9，所述手掌支撑8和固定臂9单自由度铰接形成腕关节，所述腕关节设置驱动手掌支撑8绕铰接轴线转动的第三伺服电机12，固定臂9上设置用于将固定臂9固定在人体手臂上的固定环10；
所述手掌杆6尾端以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑8上，并设置驱动手掌杆6绕铰接轴线转动的第四伺服电机7；
所述第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7均通过动力控制系统；
所述套环3的左右端分别设置有检测手指外展力传感器17和检测手指屈曲力传感器18；
所述动力控制系统包括与第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7相连的控制器13，控制器13采用的是基于ARM-Cortex-M3架构下的STM32F107VC，STM32F107拥有全速USBOTG接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100MAC模块，控制器13实现手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器及第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7内嵌的直线传感器反馈的各信号的采集，并根据采集的信号驱动第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7运动；控制器13内的信号调理单元用于手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器以及第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7内嵌的位移传感器信号的处理，对传感器信号进行相应的放大滤波，送到采集板进行数据采集；反馈的位移信号为模拟信号，计算出当前人手指弯曲的角度。
结合图5，所述检测手指外展力传感器17和检测手指屈曲力传感器18均采用薄膜压阻式传感器。
结合图4，本实施例中，所述套环3内圆表面设置有柔性薄层3a，可采用硅胶层，柔性薄层3a与包了薄层纱布的人体手指皮肤接触，可有效保护其表皮。
如图4所示，固定环结构与套环结构在本技术方案方面相同，只是直径大小不同；套环3上的螺杆4可以通过螺纹直接旋在折弯部上，也可以直接穿过折弯部并通过螺母锁紧并调节套环3直径的大小；本实施例的套环结构可以通过螺杆4调整套环3直径，适应用于不同大小的手指，使本发明具有较强的通用性；固定环10为开口环结构，开口两侧向外折弯形成两个折弯部，穿过两个折弯部设置用于封口并调整固定环10直径的固定环螺杆11，本实施例的固定环结构可以通过固定环螺杆11调节固定环10直径，适应用于固定在不同的手臂，进一步使本发明具有较强的通用性。
结合图2和图3，本实施例，所述机械手指的指节1和手掌杆6均为由套管组成的伸缩结构，套管包括内套管lb和外套管la，沿径向螺纹配合穿过外套管la设置锁紧螺钉1c；如图所示，指节1包括内套管lb和外套管la，锁紧螺钉1c螺纹配合穿过外套管la紧顶内套管1b外表面；手掌杆6包括内套管1b和外套管1a，锁紧螺钉1c螺纹配合穿过外套管1a紧顶内套管1b外表面；本实施例中，指节1和手掌杆6长度可调，可适用于不同大小的手掌，进一步使本发明具有较强的通用性。
结合图4，所述固定臂9以可拆卸的方式与固定环10固定连接，所述固定环10上沿径向相对设置两个用于与固定臂9固定连接的连接部。
结合图9，本实施例中，控制系统还包括用于显示第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7信息的显示器14和打印输出装置15；第一伺服电机2、第二伺服电机5、第三伺服电机12和第四伺服电机7通过控制器13连接电源16，即时观测各个关节的动作参数，并通过打印输出。
结合图1，本实施例中，机械手指的相邻指节1之间通过第一伺服电机2的电机轴单自由度铰接形成指关节，第一伺服电机2外壳固定于其中一指节1，第一伺服电机2的电机轴与另一指节1在圆周方向固定配合；手掌杆6的前端与对应的机械手指尾端通过第二伺服电机5的电机轴单自由铰接形成整指关节，第二伺服电机5外壳固定于手掌杆6，第二伺服电机5的电机轴与机械手指尾端在圆周方向固定配合；所述手掌支撑8和固定臂9通过第三伺服电机12的电机轴单自由度铰接形成腕关节；第三伺服电机12外壳固定于固定臂9，第三伺服电机12的电机轴与手掌支撑8在圆周方向固定配合；所述手掌杆6尾端通过第四伺服电机7的电机轴以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑8上，第四伺服电机7外壳固定于手掌支撑8，第四伺服电机7的电机轴与手掌杆6尾端在圆周方向固定配合；接通过电机轴形成铰接结构，使本发明结构紧凑，安装拆卸容易。
结合图1，本实施例中，机械手指的相邻指节1中，其中一指节1端部设置指一节纵向铰接槽，另一指节1端部嵌入铰接槽与其铰接；固定臂9前端设置固定臂9铰接槽，手掌支撑8向后设置纵向凸起，所述纵向凸起嵌入固定臂9铰接槽与其铰接；所述手掌支撑8设置手指铰接槽，机械手指尾端嵌入手指铰接槽与其铰接；通过铰接槽结构进行铰接，能够较好的限制指节1之间以及机械手指与手掌支撑8之间的自由度，符合人体仿生学原理。
本发明在被动康复训练模式下，控制器依据预先设定的运动范围及第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机内嵌的位移传感器信号，带动手部进行运动；在主动康复训练模式下，控制器实现检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器的数据采集，并根据采集的信号判断手指的运动意图，进而驱动第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机作出相应的伸出或缩回动作。
本发明的工作原理：
本发明所述的一种多功能手部康复训练装置的控制模式如图6所示，其工作方式分为两种模式：被动模式和主动助/阻力模式。两种模式流程图分别如图7、8所示。被动模式适用于中风初期患者肌无力状态下，由机械手带动手指进行屈曲伸展的训练。患者佩戴上手部康复训练装置，通过判断电机内置的位移传感器判断手是否达到设定的目标角度，从而确定是否运动换向。在患者手部运动过程中，如果出现痉挛，则电机反向运动缓解痉挛。而且还可以通过控制器内部的定时器计时，监测训练时间。
主动助/阻力适用于中风恢复期的患者，患者有一定的肌力。当患者进行手指自主屈曲运动时，通过检测手指端内侧压力传感器输出信号判断是否达到设定力，若达到则电机内推杆伸出一定距离，患者需要持续屈曲才可以保证手指内侧力传感器输出信号达到所设定的阈值，这样才能完成手指屈曲的动作；当患者进行手指自首伸展训练时，通过检测手指端外侧压力传感器输出，进行上述类似的控制以完成自主伸展动作。
本发明设计了多模式训练方式，可以实现辅助患者手部进行主被动抓握，拇指、食指捏取以及拇指、食指、中指抓取的动作，本发明采用与人体手部相适应的结构，通过驱动实现人手具有的全部自由度，在手部康复过程中能够循序渐进引导手指关节、腕关节进行相应的运动，锻炼关节的同时利于降低瘫痕形成，最大限度保持皮肤弹性，从而使康复后的手掌恢复原有功能；在治疗时可使手指之间形成可变的距离，同时可减少或抑制手指间蹼状瘫痕形成，最大程度保留手功能，并避免用较厚的纱布包裹手指，从而避免手指被烧烫伤表皮因不透气而延长康复时间，减轻烧烫伤患者的痛苦的同时降低治疗费用。
本发明将套环设置在指关节的下面，方便患者在屈伸的时候不会被装置阻挡或者是造成对手指的损伤，更有利于患者对手指的屈伸从而达到更好的屈伸效果。
本发明检测手指外展力传感器检测手指伸展时手指外侧表面压力，用于检测患者手指主动伸展的运动意图；检测手指屈曲力传感器检测手指屈曲时手指内侧表面压力，用于检测患者手指主动屈曲的运动意图。
本发明所述的控制器依据预先设定的运动范围及伺服电机内内嵌的位移传感器信号，带动手部进行运动，在主动康复训练模式下，控制器实现检测手指外展力传感器和检测手指屈曲力传感器的数据采集，并根据采集的信号判断手指的运动意图，进而驱动伺服电机作出相应的伸出或缩回动作。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“前上方”、“端部”、“长度”、“宽度”、“内”、“上”、“另一端”、“两端”、“水平”、“同轴”、“底部”、“下方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“啮合”、“连接”、“嵌装”、“罩盖”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能手部康复训练装置，其特征在于，包括机械手指、手掌杆(6)、机械手腕和动力控制系统；
所述机械手指与人体手指相对应，每个机械手指均包括指节(1)，相邻指节(1)之间单自由度铰接形成指关节，每个指关节均设置驱动指节(1)绕铰接轴线转动的第一伺服电机(2)：每个指节(1)上设置用于套在人体手指指节的套环(3)；
所述手掌杆(6)与机械手指对应，每个手掌杆(6)的前端与对应的机械手指尾端单自由度铰接形成整指关节，每个整指关节均设置驱动机械手指绕铰接轴线转动的第二伺服电机(5)；
机械手腕包括手掌支撑(8)和固定臂(9)，所述手掌支撑(8)和固定臂(9)单自由度铰接形成腕关节，所述腕关节设置驱动手掌支撑(8)绕铰接轴线转动的第三伺服电机(12)；固定臂(9)上设置用于将固定臂(9)固定在人体手臂上的固定环(10)；
所述手掌杆(6)尾端以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑(8)上，并设置驱动手掌杆(6)绕铰接轴线转动的第四伺服电机(7)；
所述第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)均通过动力控制系统；
所述套环(3)的左右端分别设置有检测手指外展力传感器(17)和检测手指屈曲力传感器(18)；
所述动力控制系统包括与第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)相连的控制器(13)，控制器(13)采用的是基于ARM-Cortex-M3架构下的STM32F107VC，STM32F107拥有全速USB(OTG)接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100MAC模块，控制器(13)实现手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器及第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)内嵌的直线传感器反馈的各信号的采集，并根据采集的信号驱动第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)运动；控制器(13)内的信号调理单元用于手指端外侧压力传感器、手指端内侧压力传感器以及第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)内嵌的位移传感器信号的处理，并将处理后信号送到采集板进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述检测手指外展力传感器(17)和检测手指屈曲力传感器(18)均采用薄膜压阻式传感器。
3.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述套环(3)内圆表面设置有柔性薄层(3a)。
4.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述套环(3)为开口环结构，开口两侧向外折弯形成两个折弯部，穿过两个折弯部设置用于封口并调整套环(3)直径的螺杆(4)；所述固定环(10)为开口环结构，开口两侧向外折弯形成两个折弯部，穿过两个折弯部设置用于封口并调整固定环(10)直径的固定环螺杆(11)。
5.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述机械手指的指节(1)和手掌杆(6)均为由套管组成的可伸缩结构，套管包括内套管(1b)和外套管(1a)，沿径向螺纹配合穿过外套管(1a)设置锁紧螺钉(1c)。
6.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述固定臂(9)以可拆卸的方式与固定环(10)固定连接，所述固定环(10)上沿径向相对设置两个用于与固定臂(9)固定连接的连接部。
7.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述控制系统还包括用于显示第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)信息的显示器(14)和打印输出装置(15)；第一伺服电机(2)、第二伺服电机(5)、第三伺服电机(12)和第四伺服电机(7)通过控制器(13)连接电源。
8.根据权利要求1所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述机械手指的相邻指节(1)之间通过第一伺服电机(2)的电机轴单自由度铰接形成指关节，第一伺服电机(2)外壳固定于其中一指节(1)，第一伺服电机(2)的电机轴与另一指节(1)在圆周方向固定配合；手掌杆(6)的前端与对应的机械手指尾端通过第二伺服电机(5)的电机轴单自由铰接形成整指关节，第二伺服电机(5)外壳固定于手掌杆(6)，第二伺服电机(5)的电机轴与机械手指尾端在圆周方向固定配合；所述手掌支撑(8)和固定臂(9)通过第三伺服电机(12)的电机轴单自由度铰接形成腕关节；第三伺服电机(12)外壳固定于固定臂(9)，第三伺服电机(12)的电机轴与手掌支撑(8)在圆周方向固定配合；所述手掌杆(6)尾端通过第四伺服电机(7)的电机轴以可在手掌所在平面内转动的方式单自由度铰接在手掌支撑(8)上，第四伺服电机(7)外壳固定于手掌支撑(8)，第四伺服电机(7)的电机轴与手掌杆(6)尾端在圆周方向固定配合。
9.根据权利要求8所述的一种多功能手部康复训练装置，其特征在于：所述机械手指的相邻指节(1)中，其中一指节(1)端部设置指一节纵向铰接槽，另一指节(1)端部嵌入铰接槽与其铰接；固定臂(9)前端设置固定臂(9)铰接槽，手掌支撑(8)向后设置纵向凸起，所述纵向凸起嵌入固定臂(9)铰接槽与其铰接；所述手掌支撑(8)设置手指铰接槽，机械手指尾端嵌入手指铰接槽与其铰接。
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