CN109199661B - 一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置 - Google Patents

一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，包括可穿戴于手部的固定带和可穿戴于腕部的震颤阻尼机构，所述震颤阻尼机构包括穿戴于手腕上的固定单元，所述固定单元内部设有传动组件、颗粒阻尼器以及滚珠直线导轨，所述颗粒阻尼器上部与传动组件固定连接，下部滑动设于滚珠直线导轨上，所述固定带与传动组件之间通过连接件连接，当使用者手部震颤时，所述颗粒阻尼器沿滚珠直线导轨往复运动，起到抑制震颤作用。与现有技术相比，本发明整体结构简单，轻便易佩戴，方便拆卸，运动放大机构可放大手腕震颤时颗粒阻尼器的运动速度和位移幅值，增大颗粒对容器壁的作用力，从而增强颗粒阻尼器的抑震效果。

Description

一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置
技术领域
本发明属于医疗康复机械技术领域，具体涉及一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置。
背景技术
病理性震颤，虽然不会危及患者生命，却给患者的生活带来了极大的不便，使患者日常生活受到严重影响。但目前医学上对震颤的治疗方法都有一定的副作用。作为助残机器人的组成部分，抑制人体病理性震颤的抑震机器人为目前医学上缺少完全治愈震颤方法的现状提供了一种有效的解决途径。
中国专利CN108095727A公开了一种基于磁流变液的抑制病理性震颤的机器人手套，震颤检测模块与控制模块相连接并通过固定架固定于手套背部，腕部内收外展磁流变液阻尼器的连接端通过腕部固定连杆与腕部屈伸磁流变液阻尼器的连接端相连接，腕部屈伸磁流变液阻尼器的活动端与腕部固定支架相连接。该发明利用磁流变液阻尼抵抗震颤力矩，对使用环境有一定要求，如应避免与水接触，防止震颤检测模块与控制模块短路失效，同时该发明的结构复杂，在意外损坏后修理难度较大，修理成本较高。另外该发明需要通电后才能发挥抑震效果，但并没有合适的充电或更换电池的手段。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，利用传动组件将使用者的手腕上下翻转运动转化为颗粒阻尼腔体单元的直线往复运动，利用阻尼器的耗能能力抑制手腕的震颤幅度，结构简单，轻便易佩戴，抑制震颤效果良好。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，包括可穿戴于手部的固定带和可穿戴于腕部的震颤阻尼机构，所述震颤阻尼机构包括穿戴于手腕上的固定单元，所述固定单元内部设有传动组件、颗粒阻尼器以及滚珠直线导轨，所述颗粒阻尼器上部与传动组件固定连接，下部滑动设于滚珠直线导轨上，所述固定带与传动组件之间通过连接件连接，当使用者手部震颤时，所述颗粒阻尼器沿滚珠直线导轨往复运动，起到抑制震颤作用。
进一步地，所述颗粒阻尼器包括阻尼器腔体，所述阻尼器腔体内设有多个独立的腔室，所述腔室内设有阻尼颗粒。
进一步地，所述阻尼颗粒为单颗的金属颗粒，所述金属颗粒为圆形钢球或铁球，金属颗粒直径为2-8mm，金属颗粒的体积为阻尼器腔体体积的5-20％。
进一步地，所述阻尼器腔体是由轻质材料制成的长方体，所述腔室内壁设有缓冲材料，所述缓冲材料可采用橡胶、泡沫塑料或针织棉，以增加耗能能力和减弱噪声。
进一步地，所述传动组件包括主动轮、从动轮以及套设于主动轮和从动轮上的传送带，所述颗粒阻尼器通过胶黏剂与传送带连接。
进一步地，所述传动组件采用同步齿形带和相匹配的齿形带轮，齿形带轮的直径为15-25mm，主动轮与从动轮的中心距为15-20mm。
进一步地，所述传动组件的主动轮通过运动放大机构与所述连接件弹性连接。
进一步地，所述运动放大机构为渐开线齿轮，其与主动轮的传动比为0.1-0.3。
进一步地，所述固定带以及震颤阻尼机构通过针式卡孔扣接皮带佩戴。
进一步地，所述固定单元内部的传动组件、颗粒阻尼器以及滚珠直线导轨成对设置。
为解决手腕病理性震颤对患者造成的生活不便问题，本发明装置利用颗粒阻尼技术，通过在振动体中有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗系统振动能量，提出一种基于颗粒阻尼技术的带有运动放大机构的手腕震颤抑制装置，该装置利用传动组件将使用者的手腕上下翻转运动转化为颗粒阻尼腔体单元的直线往复运动，从而利用阻尼器的耗能能力抑制手腕的震颤幅度，运动放大机构可增强颗粒阻尼器的抑震效果，装置结构简单，轻便易佩戴，抑制震颤效果良好。颗粒阻尼技术具有附加质量小、减振频带宽、耐久性好、可靠度高、对温度变化不敏感，易用于恶劣环境等优点。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1)整体结构简单，轻便易佩戴，方便拆卸，可根据使用者手腕震颤频率与幅度等调整金属颗粒的数目以调整阻尼系数，使装置发挥更好的抑制震颤效果。
2)运动放大机构的使用，可放大手腕震颤时颗粒阻尼器的运动速度和位移幅值，增大颗粒对容器壁的作用力，同时运动放大机构可将颗粒阻尼器提供的抑制力矩放大后作用于手腕上，从而增强颗粒阻尼器的抑震效果。
附图说明
图1为本发明装置的设计概念图(局部透视)；
图2为本发明装置的机械传动机构侧视图；
图3为图2机械传动机构1-1剖视图；
图4为本发明装置的运动放大机构侧视图；
图5为针式卡孔扣接皮带佩戴方式示意图；
图中：1为固定单元、2为传动组件、3为阻尼器腔体、4为金属颗粒、5为缓冲材料、6为滚珠直线导轨、7为运动放大机构，8为固定带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种基于颗粒阻尼技术的带有运动放大机构的手腕震颤抑制装置实施例，其主要包括固定单元1、传动组件2、阻尼器腔体3、金属颗粒4、缓冲材料5、滚珠直线导轨6和运动放大机构7，固定带8。
阻尼器腔体3是由轻质材料制成的长方体，内部分别挖出3个圆柱形孔洞如图2所示，每个孔洞内放置有单颗金属颗粒4，孔洞内壁覆盖有缓冲材料5，其包括橡胶、泡沫塑料或针织棉中任一种或多种，如图3所示。阻尼器腔体3安装于固定单元1内部的滚珠直线导轨6上，如图3所示。两个阻尼器腔体3的顶部分别与传动组件2的传送带下侧通过胶黏剂牢固连接，如图2所示。带传送机构2的主动轮通过运动放大机构7与手背上的固定带8弹性连接，如图1所示。固定单元1以及固定带8通过针式卡孔扣接皮带(如图5)将整个装置固定在使用者手臂上。金属颗粒4为圆形钢球或铁球中的任一种；金属颗粒4直径为2mm-8mm；金属颗粒4的体积为阻尼器腔体3体积的5％-20％。传动组件2使用同步齿形带和相匹配的齿形带轮，带轮直径为20mm，主动轮与从动轮的中心距为15-20mm。运动放大机构7使用渐开线齿轮传动，传动比为0.3，主动轮通过与之连接的杆件和手背上的固定单元1弹性连接，如图4所示。
本装置利用颗粒阻尼技术，通过在振动体中有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗系统振动能量，提出一种基于颗粒阻尼技术的带有运动放大机构的手腕震颤抑制装置，该装置利用传动组件将使用者的手腕上下翻转运动转化为颗粒阻尼腔体单元的直线往复运动，从而利用阻尼器的耗能能力抑制手腕的震颤幅度，运动放大机构可增强颗粒阻尼器的抑震效果，装置结构简单，轻便易佩戴，抑制震颤效果良好。

Claims (8)

1.一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，包括可穿戴于手部的固定带和可穿戴于腕部的震颤阻尼机构，其特征在于，所述震颤阻尼机构包括穿戴于手腕上的固定单元，所述固定单元内部设有传动组件、颗粒阻尼器以及滚珠直线导轨，所述颗粒阻尼器上部与传动组件固定连接，下部滑动设于滚珠直线导轨上，所述固定带与传动组件之间通过连接件连接，当使用者手部震颤时，所述颗粒阻尼器沿滚珠直线导轨往复运动，起到抑制震颤作用；
所述传动组件的主动轮通过运动放大机构与所述连接件弹性连接，所述运动放大机构为渐开线齿轮，其与主动轮的传动比为0.1-0.3。
2.根据权利要求1所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述颗粒阻尼器包括阻尼器腔体，所述阻尼器腔体内设有多个独立的腔室，所述腔室内设有阻尼颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述阻尼颗粒为单颗的金属颗粒，所述金属颗粒为圆形钢球或铁球，金属颗粒直径为2-8mm，金属颗粒的体积为阻尼器腔体体积的5-20%。
4.根据权利要求2所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述阻尼器腔体是由轻质材料制成的长方体，所述腔室内壁设有缓冲材料，所述缓冲材料可采用橡胶、泡沫塑料或针织棉。
5.根据权利要求1所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述传动组件包括所述主动轮、从动轮以及套设于主动轮和从动轮上的传送带，所述颗粒阻尼器通过胶黏剂与传送带连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述传送带采用同步齿形带，所述主动轮和从动轮采用与传送带相匹配的齿形带轮，齿形带轮的直径为15-25mm，主动轮与从动轮的中心距为15-20mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述固定带以及震颤阻尼机构通过针式卡孔扣接皮带佩戴。
8.根据权利要求1所述的一种基于颗粒阻尼的手腕震颤抑制装置，其特征在于，所述固定单元内部的传动组件、颗粒阻尼器以及滚珠直线导轨成对设置。
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