CN109199790B - 一种牵引式手指康复训练器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种牵引式手指康复训练器，其包括机架、四指弯曲/伸展运动组件、四指张开/闭合运动组件、左右拇指运动组件和小臂固定组件。四指张开/闭合运动组件包括两个沿机架宽度方向设置的连接块，两个连接块前侧通过一个大侧板连接，下端与机架底部连接，两个连接块之间设有同步带传动组件。本发明能实现四指的弯曲/伸展运动，四指的张开和闭合运动。四个手指独立运动，可以针对单个手指进行康复训练。而且四指的弯曲/伸展运动与人体手指自然状态下运动轨迹相同，可以通过更换不同的模拟人体手指运动轨迹弧形板来适应不同手指尺寸的患者，避免训练过程中的二次伤害，使训练效果达到最优。
Description
技术领域
本发明属于康复医疗设备技术领域，具体涉及一种牵引式手指康复训练器。
背景技术
卫生部统计结果显示，在我国各类残疾和创伤中，作为人类最精巧的器官之一的手指所占的比例为13％，患者数目高达1000万以上。患者手部出现功能障碍时不仅不能参加社会劳动，甚至会失去自理能力，给家庭和社会带来沉重负担。根据神经康复理论，科学有效的康复训练对于患者肢体功能的恢复有很大的作用。传统的手指康复训练需要康复师与患者进行一对一的训练，而且训练所需时间也较长，这就给康复师带来了沉重的负担。此外，高昂的康复费用也是常规家庭不能负担的。
近年来，机器人技术飞速发展，在医疗康复领域，康复机器人也作为新兴产业得到迅速发展。与传统的依靠专业康复师的康复训练相比，运用机器人来帮助患者进行康复训练有诸多优点：(1)机器人更适合做一些重复性工作，而且速度、力量会更加稳定；(2)在康复训练过程中，可以依靠一些传感器来实时记录患者的身体信息，康复机器人会根据这些信息给患者制定适合的训练计划。(3)使用方便，可以在患者家中进行康复训练。
但是现有的手指康复训练器自由度较少，难以模拟人体手指的实际运动，在康复训练中可能会对患者产生二次伤害。而且目前大多数的手指康复训练器只能进行被动训练，训练形式比较单一。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种模块化的、能实现被动训练和主动训练的手指康复训练器。此手指康复训练器可以满足不同手指尺寸患者的需要，而且手指训练器与人体手指连接的末端点与人体手指端点的运动轨迹重合，提高了患者在康复训练时的舒适性与安全性。
具体地，本发明提供一种牵引式手指康复训练器，其包括机架、四指弯曲/伸展运动组件、四指张开/闭合运动组件、左右拇指运动组件和小臂固定组件；
所述四指张开/闭合运动组件包括两个沿机架宽度方向设置的连接块，两个连接块前侧通过一个大侧板连接，下端与机架底部连接，两个连接块之间设有同步带传动组件；
所述同步带传动组件包括位于同一水平面且互相平行的主动带轮轴和被动带轮轴，主动带轮轴和被动带轮轴上均相对应的套接有第一同步带带轮和第二同步带带轮，两个第一同步带带轮通过第一同步带连接，两个第二同步带带轮之间通过第二同步带连接；
所述四指弯曲/伸展运动组件位于四指张开/闭合运动组件上方且位于同一水平面上，四指弯曲/伸展运动组件包括四个单指弯曲/伸展运动组件，每一个单指弯曲/伸展运动组件均包括直线滑台底板，所述直线滑台底板的一端与机架后端铰接且能绕铰接点在水平面内旋转，
所述直线滑台底板上表面设有沿直线滑台底板长度方向设置的被动带轮轴承座和单指弯曲/伸展电机支撑座，直线滑台底板上表面设有沿直线滑台底板长度方向延伸的单指弯曲/伸展导轨，单指弯曲/伸展导轨上设有单指弯曲/伸展滑块，被动带轮轴承座位于直线滑台底板的自由端，其上设有可在水平面内旋转的被动转动带轮，所述单指弯曲/伸展电机支撑座上设有与被动转动带轮相对应的同步带轮，同步带轮和被动转动带轮之间通过单指弯曲/伸展运动组件同步带连接，同步带轮套接在单指弯曲/伸展驱动装置的输出轴上；所述直线滑台底板下方设有与四指张开/闭合运动组件相连的轴承座组件，所述轴承座组件包括位于直线滑台底板下表面上的被动伸缩小垫板，所述直线滑台底板上方设有固定直线轴承架子，
固定直线轴承架子包括上固定直线轴承架端面、下固定直线轴承架端面和位于上固定直线轴承架端面和下固定直线轴承架端面之间的两个固定直线轴承架立板，两个固定直线轴承架立板之间设有模拟人体手指运动轨迹弧形板，所述模拟人体手指运动轨迹弧形板上设置有线性导向轴，所述线性导向轴连接有指套连接架，所述指套连接架上铰接有手指套；
所述左右拇指运动组件包括两个位于四指弯曲/伸展运动组件轴线后端两侧且对称设置的单侧拇指运动组件，
所述小臂固定组件包括位于左右拇指运动组件后侧且与机架上表面连接的小臂固定支架，小臂固定支架具有容纳人体小臂的小臂固定支架凹槽，其内具有填充物，小臂固定支架凹槽两侧具有固定人体小臂的魔术贴。
优选地，所述两个固定直线轴承架立板分别位于单指弯曲/伸展导轨两侧上方，下固定直线轴承架端面通过与滑块连接块与单指弯曲/伸展滑块连接，与滑块连接块上设有两个用于单指弯曲/伸展运动组件同步带穿过的方孔，其中一个方孔与单指弯曲/伸展运动组件同步带固结，其两端通过弧形板固定块与直线滑台底板上表面连接，模拟人体手指运动轨迹弧形板上设有在竖直平面内的圆弧通孔且在竖直平面内圆弧通孔靠近被动带轮轴承座的一侧高于另一侧，圆弧通孔内设有滚针轴承，滚针轴承通过轴与滚针轴承连接架连接，滚针轴承连接架上端设有线性导向轴，线性导向轴上端依次穿过位于上固定直线轴承架端面上的直线轴承和机架上表面与指套连接架连接，指套连接架上铰接有手指套；
优选地，所述单侧拇指运动组件包括电机架，电机架上设有单侧拇指驱动装置，电机架上端设有拇指转动机械限位块，拇指转动机械限位块具有朝向四指弯曲/伸展运动组件的缺口，单侧拇指驱动装置的输出端从电机架上端穿出与拇指连杆的一端在缺口内连接，缺口内侧内壁与拇指连杆的端部相匹配，缺口外侧内壁呈张开状且左右对称，拇指连杆的另一端与拇指指套下端的阶梯轴旋转连接，电机架两侧分别铰接有单侧拇指运动组件轴承座，单侧拇指运动组件轴承座可沿平行于四指弯曲/伸展运动组件轴线方向与机架上表面滑动连接，其中一个单侧拇指运动组件轴承座上设有拇指角度锁定架，拇指角度锁定架上设有开口朝下的弧形孔，弧形孔通过拇指锁定滚花高螺母与位于拇指转动机械限位块侧壁上的拇指角度锁定杆连接；
优选地，所述主动带轮轴和被动带轮轴靠近第二同步带带轮的一端与大侧板能转动连接，主动带轮轴和被动带轮轴之间依次设有与大侧板后侧面上的直线导轨连接的第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块，第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块上分别设有从第二同步带和第一同步带之间穿过的第一滑块连接架、第二滑块连接架、第三滑块连接架和第四滑块连接架，主动带轮轴远离大侧板的一端通过弹性联轴器与四指张开/闭合驱动装置连接；
所述第一滑块连接架上端通过同步带压紧固定板与所对应的第二同步带带段固定，第二滑块连接架上端通过同步带压紧固定板与所对应的第一同步带带段固定，第三滑块连接架下端通过同步带压紧固定板与所对应的第一同步带带段固定，第四滑块连接架下端通过同步带压紧固定板与所对应的第二同步带带段固定。
优选地，所述四指张开/闭合驱动装置包括输出轴与弹性联轴器连接的四指张开/闭合电机减速器，四指张开/闭合电机减速器通过四指张开/闭合电机驱动，四指张开/闭合电机上设有用于控制四指张开/闭合电机的四指张开/闭合电机编码器。
优选地，所述四指张开/闭合运动组件还包括分别与主动带轮轴和被动带轮轴相对应的四指张开/闭合电机支撑座和安装轴承右小侧板，两个连接块呈U形且开口相对设置，四指张开/闭合电机支撑座的前侧设有与所对应的连接块后侧相对应的加工止口，安装轴承右小侧板前侧设有与所对应的连接块后侧相对应的加工止口，主动带轮轴的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承与大侧板和四指张开/闭合电机支撑座的前侧连接，被动带轮轴的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承与大侧板和安装轴承右小侧板连接；
所述被动转动带轮通过被动转动带轮轴与被动带轮轴承座连接，被动转动带轮轴两端分别通过被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承与被动带轮轴承座连接，被动转动带轮与被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承之间设有套接在被动转动带轮轴上的套筒，位于下方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承位于被动带轮轴承座上的凹槽内，位于上方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承通过轴承压紧端盖压在被动带轮轴承座上，所述被动带轮轴承座和单指弯曲/伸展电机支撑座均呈U形且开口相对设置。
优选地，所述第一同步带带轮的直径是所述第二同步带带轮直径的一半，当四指张开/闭合电机逆时针旋转时，第一同步带带轮和第二同步带带轮逆时针旋转，第一同步带带轮和第二同步带带轮上的角速度相同，第二同步带的线速度是第一同步带线速度的2倍，第一滑块、第二滑块在第二同步带和第一同步带的作用下向左移动，第三滑块、第四滑块在第二同步带和第一同步带的作用下向右移动，并且第一滑块和第四滑块的移动速度是第二滑块和第三滑块运动速度的2倍。
优选地，所述被动伸缩小垫板下表面设有沿直线滑台底板长度方向延伸的被动伸缩导轨，被动伸缩导轨上设有滑块，滑块通过被动伸缩底板与一被动转动轴承座铰接，被动伸缩底板与滑块固定连接；
所述直线滑台底板通过与机架连接的第二轴承座与机架后端铰接；
所述第二轴承座通过螺栓固定到机架后侧板上，所述第二轴承座通过机架连接轴与直线滑台底板铰接，机架连接轴两端通过深沟球轴承与所述第二轴承座连接，所述第二轴承座上还设有将深沟球轴承压在与机架相连轴承座上的深沟球轴承轴承端盖；
所述单指弯曲/伸展驱动装置包括输出轴以及与同步带轮连接的单指弯曲/伸展电机减速器，所述单指弯曲/伸展电机减速器通过单指弯曲/伸展电机驱动，单指弯曲/伸展电机上设有用于控制单指弯曲/伸展电机的单指弯曲/伸展电机编码器；
所述被动伸缩底板通过被动转动轴与被动转动轴承座连接，被动转动轴两端分别通过被动转动轴承与被动转动轴承座连接，被动转动轴承座上设有将被动转动轴承压在被动转动轴承座上的端盖。
优选地，所述直线轴承与上固定直线轴承架端面通过螺栓连接；
线性导向轴两端均设螺纹孔且分别通过螺栓与滚针轴承连接架和指套连接架连接，在线性导向轴和指套连接架之间的螺栓上安装有两个薄螺母，调节好指套高度时，用这两个薄螺母锁紧；
滚针轴承连接架与滚针轴承连接处向被动带轮轴承座弯折。
优选地，所述单侧拇指驱动装置包括输出轴与拇指连杆连接的单侧拇指电机减速器，单侧拇指电机减速器通过单侧拇指电机驱动，单侧拇指电机上设有用于控制单侧拇指电机的单侧拇指电机编码器；
电机架两侧分别焊接阶梯轴并通过凸缘外圈深沟球轴承与单侧拇指运动组件轴承座铰接；
所述拇指转动机械限位块通过螺栓与电机架上端连接且其螺栓孔为沉头孔，防止拇指连杆转动与螺栓发生干涉；
所述单侧拇指驱动装置的输出端通过法兰连接件与拇指连杆连接；
所述拇指连杆通过拇指被动转动凸缘外圈深沟球轴承与拇指指套下端的阶梯轴旋转连接，拇指指套下端的阶梯轴的另一端穿过拇指连杆并通过轴端挡圈轴向固定；
所述拇指转动机械限位块侧壁上加工有连接拇指角度锁定杆的光孔并通过紧定螺钉与拇指转动机械限位块连接，拇指角度锁定杆与拇指锁定滚花高螺母连接的一端具有阶梯螺纹轴，阶梯螺纹轴的光轴段上依次套接平垫圈和橡胶垫圈，阶梯螺纹轴的螺纹段穿过弧形孔与拇指锁定滚花高螺母螺纹连接；
所述拇指指套内壁两侧安装拇指FSR压力传感器，拇指FSR压力传感器与拇指指套内腔粘接；
所述小臂固定支架通过螺栓与机架上表面上的横向腰型孔连接，可调节小臂固定支架左右安装位置，填充物与患者手臂接触；所述小臂固定支架凹槽两侧设有魔术贴安装槽。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①本发明能实现四指的弯曲/伸展运动，四指的张开和闭合运动。四个手指独立运动，可以针对单个手指进行康复训练。而且四指的弯曲/伸展运动与人体手指自然状态下运动轨迹相同，可以通过更换不同的模拟人体手指运动轨迹弧形板来适应不同手指尺寸的患者，避免训练过程中的二次伤害，使训练效果达到最优。
②本发明采用一个电机就可完成四指的张开/闭合运动，结合人体四指运动规律，巧妙的通过组合在一起的不同直径的带轮实现小指和食指、中指和无名指的同步不同速度的反复运动。
③本发明的每个手指指套内侧安装两个FSR压力传感器实时监测患者手指施加到指套上的力的大小，分析患者运动意图，实时调节手指末端运动速度和方向。
④本发明的整个手指康复训练器左右对称，可以使用此训练器完成左右手的康复训练。
附图说明
图1是本发明实施例牵引式手指康复训练器立体图；
图2是本发明实施例机架立体图；
图3是本发明实施例四指弯曲/伸展运动组件立体图；
图4是本发明实施例与机架相连轴承座组件爆炸图；
图5是本发明实施例单指弯曲/伸展驱动装置装配爆炸图；
图6是本发明实施例与四指张开/闭合相连的轴承座组件爆炸图；
图7是本发明实施例被动转动带轮装配爆炸图；
图8是本发明实施例直线滑台组件爆炸图；
图9是本发明实施例四指张开/闭合运动组件爆炸图；
图10是本发明实施例同步带传动组件立体图；
图11是本发明实施例左右拇指运动组件与机架连接立体图；
图12是本发明实施例左侧的单侧拇指运动组件爆炸图；
图13是本发明实施例小臂固定组件立体图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
如图1-13所示，本发明提供一种牵引式手指康复训练器，包括机架1、四指弯曲/伸展运动组件2、四指张开/闭合运动组件3、左右拇指运动组件4和小臂固定组件5；
四指张开/闭合运动组件3包括两个沿机架1宽度方向设置的连接块35，两个连接块35前侧通过大侧板34连接，下端与机架1底部的固定四指分开机构的下横板13连接，两个连接块35之间设有同步带传动组件36。
同步带传动组件36包括位于同一水平面且互相平行的主动带轮轴360和被动带轮轴3610，主动带轮轴360和被动带轮轴3610上均相对应的套接有第一同步带带轮361和第二同步带带轮362，两个第一同步带带轮361通过第一同步带3615连接，两个第二同步带带轮362之间通过第二同步带363连接，主动带轮轴360和被动带轮轴3610靠近第二同步带带轮362的一端与大侧板34可转动连接，主动带轮轴360和被动带轮轴3610之间依次设有与大侧板34后侧面上的直线导轨364连接的第一滑块366、第二滑块367、第三滑块368和第四滑块369，第一滑块366、第二滑块367、第三滑块368和第四滑块369上分别设有从第二同步带363和第一同步带3615之间穿过的第一滑块连接架3614、第二滑块连接架3613、第三滑块连接架3612和第四滑块连接架3611，第一滑块连接架3614上端通过同步带压紧固定板365与所对应的第二同步带363带段固定，第二滑块连接架3613上端通过同步带压紧固定板365与所对应的第一同步带3615带段固定，第三滑块连接架3612下端通过同步带压紧固定板365与所对应的第一同步带3615带段固定，第四滑块连接架3611下端通过同步带压紧固定板365与所对应的第二同步带363带段固定，主动带轮轴360远离大侧板34的一端通过弹性联轴器32与四指张开/闭合驱动装置30连接。
四指弯曲/伸展运动组件2位于四指张开/闭合运动组件3上方且位于同一水平面上，四指弯曲/伸展运动组件2包括四个单指弯曲/伸展运动组件，单指弯曲/伸展运动组件包括直线滑台底板21，直线滑台底板21的一端与机架1后端铰接且可绕铰接点在水平面内旋转，直线滑台底板21上表面设有沿直线滑台底板21长度方向设置的被动带轮轴承座275和单指弯曲/伸展电机支撑座224，直线滑台底板21上表面设有沿直线滑台底板21长度方向延伸的单指弯曲/伸展导轨25，单指弯曲/伸展导轨25上设有单指弯曲/伸展滑块26，被动带轮轴承座275位于直线滑台底板21的自由端，其上设有可在水平面内旋转的被动转动带轮274，单指弯曲/伸展电机支撑座224上设有与被动转动带轮274相对应的同步带轮223，同步带轮223和被动转动带轮274之间通过单指弯曲/伸展运动组件同步带23连接，同步带轮223套接在单指弯曲/伸展驱动装置220的输出轴上。
直线滑台底板21下方设有与四指张开/闭合相连的轴承座组件24，与四指张开/闭合相连的轴承座组件24包括位于直线滑台底板21下表面上的被动伸缩小垫板240，被动伸缩小垫板240下表面设有沿直线滑台底板21长度方向延伸的被动伸缩导轨241，被动伸缩导轨241上设有滑块242，滑块242通过被动伸缩底板244与一被动转动轴承座245铰接，被动伸缩底板244与滑块242固定连接，直线滑台底板21上方设有直线滑台组件29，直线滑台组件29包括固定直线轴承架子296，固定直线轴承架子296包括上固定直线轴承架端面、下固定直线轴承架端面和位于上固定直线轴承架端面和下固定直线轴承架端面之间的两个固定直线轴承架立板，两个固定直线轴承架立板分别位于单指弯曲/伸展导轨25两侧上方，下固定直线轴承架端面通过与滑块连接块299与单指弯曲/伸展滑块26连接，与滑块连接块299上设有两个用于单指弯曲/伸展运动组件同步带23穿过的方孔，其中一个方孔与单指弯曲/伸展运动组件同步带23固结，两个固定直线轴承架立板之间设有模拟人体手指运动轨迹弧形板297，其两端通过弧形板固定块27与直线滑台底板21上表面连接，模拟人体手指运动轨迹弧形板297上设有在竖直平面内的圆弧通孔298且在竖直平面内圆弧通孔298靠近被动带轮轴承座275的一侧较高，圆弧通孔298内设有滚针轴承295，滚针轴承295通过轴与滚针轴承连接架294连接，滚针轴承连接架294上端设有线性导向轴293，线性导向轴293上端依次穿过位于上固定直线轴承架端面上的直线轴承292和机架1上表面与指套连接架291连接，指套连接架291上铰接有手指套290。
四个被动转动轴承座245分别与第一滑块连接架3614、第二滑块连接架3613、第三滑块连接架3612和第四滑块连接架3611连接且可随其沿直线导轨364滑动。
左右拇指运动组件4包括两个位于四指弯曲/伸展运动组件2轴线后端两侧且对称设置的单侧拇指运动组件，单侧拇指运动组件位于机架1上表面的机架固定拇指运动组件板14上，其包括电机架41，电机架41上设有单侧拇指驱动装置40，电机架41上端设有拇指转动机械限位块410，拇指转动机械限位块410具有朝向四指弯曲/伸展运动组件2的缺口414，单侧拇指驱动装置40的输出端从电机架41上端穿出与拇指连杆45的一端在缺口414内连接，缺口414内侧内壁与拇指连杆45的端部相匹配，缺口414外侧内壁呈张开状且左右对称，拇指连杆45的另一端与拇指指套47下端的阶梯轴旋转连接，电机架41两侧分别铰接有单侧拇指运动组件轴承座43，单侧拇指运动组件轴承座43可沿平行于四指弯曲/伸展运动组件2轴线方向与机架1上表面滑动连接，其中一个单侧拇指运动组件轴承座43上设有拇指角度锁定架412，拇指角度锁定架412上设有开口朝下的弧形孔415，弧形孔415通过拇指锁定滚花高螺母413与位于拇指转动机械限位块410侧壁上的拇指角度锁定杆411连接；
小臂固定组件5包括位于左右拇指运动组件4后侧且与机架1上表面连接的小臂固定支架50，小臂固定支架50位于机架固定小臂固定组件板15上，小臂固定支架50具有容纳人体小臂的小臂固定支架凹槽，其内具有填充物51，小臂固定支架凹槽两侧具有固定人体小臂的魔术贴52。
机架1上表面具有上盖板6。
四指张开/闭合驱动装置30包括输出轴与弹性联轴器32连接的四指张开/闭合电机减速器301，四指张开/闭合电机减速器301通过四指张开/闭合电机302驱动，四指张开/闭合电机302上设有用于控制四指张开/闭合电机302的四指张开/闭合电机编码器303；
四指张开/闭合运动组件3还包括分别与主动带轮轴360和被动带轮轴3610相对应的四指张开/闭合电机支撑座31(与机架1底部的机架固定电机横板12连接)和安装轴承右小侧板37，四指张开/闭合电机减速器301通过四个螺栓固定到四指张开/闭合电机支撑座31的后侧，两个连接块35呈U形且开口相对设置，四指张开/闭合电机支撑座31的前侧设有与所对应的连接块35后侧相对应的加工止口，安装轴承右小侧板37前侧设有与所对应的连接块35后侧相对应的加工止口，主动带轮轴360的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承33与大侧板34和四指张开/闭合电机支撑座31的前侧连接，被动带轮轴3610的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承33与大侧板34和安装轴承右小侧板37连接；
第一同步带带轮361的直径是第二同步带带轮362直径的一半。
主动带轮轴360安装第一同步带带轮361和第二同步带带轮362的部分的截面形状为D型，第一同步带带轮361和第二同步带带轮362上设有与之匹配的D型孔，第一同步带带轮361和第二同步带带轮362上加工螺纹孔，通过拧入定位螺钉实现第一同步带带轮361和第二同步带带轮362的周向定位，第一同步带带轮361和第二同步带带轮362依靠轴肩轴向定位，主动带轮轴360两端装有凸缘外圈深沟球轴承33，靠近四指张开/闭合电机支撑座31的凸缘外圈深沟球轴承33外圈通过与四指张开/闭合电机支撑座31接触实现定位，内圈通过主动带轮轴360轴肩定位。靠近大侧板34的凸缘外圈深沟球轴承33外圈通过与大侧板34接触实现定位，内圈通过主动带轮轴360轴肩定位。四指张开/闭合电机支撑座31、安装轴承右小侧板37通过两个连接块35实现与大侧板34定位，分别用四个螺栓连接到大侧板34上。被动带轮轴3610和其上的主动带轮轴360和被动带轮轴3610的固定结构与主动带轮轴360和其上的主动带轮轴360和被动带轮轴3610的固定结构相同；直线导轨364通过螺栓固定到大侧板上34。
直线滑台底板21通过与机架连接轴承座组件20与机架1后端铰接；
与机架连接轴承座组件20包括与机架相连轴承座203，与机架相连轴承座203通过螺栓固定到机架后侧板11上，与机架相连轴承座203通过机架连接轴202与直线滑台底板21铰接，机架连接轴202两端通过深沟球轴承201与与机架相连轴承座203连接，与机架相连轴承座203上还设有将深沟球轴承201压在与机架相连轴承座203上的深沟球轴承轴承端盖200；
机架连接轴202为D型轴，直线滑台底板21上设有与其配合的D型孔，机架连接轴202通过定位螺钉与直线滑台底板21定位；
深沟球轴承201内圈通过机架连接轴202上的轴肩定位，外圈通过深沟球轴承轴承端盖200定位。
单指弯曲/伸展驱动装置220包括输出轴与同步带轮223连接的单指弯曲/伸展电机减速器2201，单指弯曲/伸展电机减速器2201通过单指弯曲/伸展电机2202驱动，单指弯曲/伸展电机2202上设有用于控制单指弯曲/伸展电机2202的单指弯曲/伸展电机编码器2203。
单指弯曲/伸展电机减速器2201的输出轴为D型轴，同步带轮223通过单指弯曲/伸展电机减速器2201的输出轴的轴肩轴向定位，同步带轮223上设有定位螺钉孔并通过定位螺钉实现周向定位。
被动带轮轴承座275和单指弯曲/伸展电机支撑座224均呈U形且开口相对设置；
被动转动带轮274通过被动转动带轮轴273与被动带轮轴承座275连接，被动转动带轮轴273两端分别通过被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承271与被动带轮轴承座275连接，被动转动带轮274与被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承271之间设有套接在被动转动带轮轴273上的套筒272，位于下方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承271位于被动带轮轴承座275上的凹槽内，位于上方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承271通过轴承压紧端盖270压在被动带轮轴承座275上。
被动转动带轮274通过被动转动带轮轴273上的轴肩轴向定位并通过定位螺钉实现周向定位，
被动伸缩底板244通过被动转动轴243与被动转动轴承座245连接，被动转动轴243两端分别通过被动转动轴承246与被动转动轴承座245连接，被动转动轴承座245上设有将被动转动轴承246压在被动转动轴承座245上的端盖247。
被动带轮轴承座275通过四个螺栓与位于直线滑台底板21上的腰型孔连接，直线滑台底板21上表面远离单指弯曲/伸展电机支撑座224的一侧设有同步带张紧调节板28，同步带张紧调节板28上设有与被动带轮轴承座275连接且调节其相对腰型孔位置的两个调节螺栓。
直线轴承292与上固定直线轴承架端面通过螺栓连接；
线性导向轴293两端均设螺纹孔且分别通过螺栓与滚针轴承连接架294和指套连接架291连接，在线性导向轴293和指套连接架291之间的螺栓上安装有两个薄螺母；
滚针轴承连接架294与滚针轴承295连接处向被动带轮轴承座275弯折。
手指套290内腔上下表面装有两个FSR压力传感器，FSR压力传感器与手指套290内腔通过胶水粘连。
单侧拇指驱动装置40包括输出轴与拇指连杆45连接的单侧拇指电机减速器401，单侧拇指电机减速器401通过单侧拇指电机402驱动，单侧拇指电机402上设有用于控制单侧拇指电机402的单侧拇指电机编码器403；
电机架41两侧焊接分别焊接阶梯轴并通过调节角度凸缘外圈深沟球轴承42与单侧拇指运动组件轴承座43铰接，调节角度凸缘外圈深沟球轴承42的外圈与单侧拇指运动组件轴承座43侧面接触实现轴向定位；
拇指转动机械限位块410通过螺栓与电机架41上端连接且其螺栓孔为沉头孔；
单侧拇指驱动装置40的输出端通过法兰连接件49与拇指连杆45连接；单侧拇指驱动装置40的输出端为D型轴可以插入法兰连接件49上的D型孔中，法兰连接件49的侧面有螺纹孔，拧入定位螺钉保证法兰连接件49与单侧拇指驱动装置40的输出端连接的可靠性。
法兰连接件49通过四个螺栓与拇指连杆45连接；
拇指连杆45通过拇指被动转动凸缘外圈深沟球轴承与拇指指套47下端的阶梯轴旋转连接，拇指被动转动凸缘外圈深沟球轴承内圈与拇指指套47下端的阶梯轴轴肩接触，外圈与拇指连杆45接触，通过固定轴承外圈法兰46将拇指被动转动凸缘外圈深沟球轴承外圈压在拇指连杆45上，拇指指套47下端的阶梯轴的另一端穿过拇指连杆45并通过轴端挡圈44轴向固定；
拇指转动机械限位块410侧壁上加工有连接拇指角度锁定杆411的光孔并通过紧定螺钉与拇指转动机械限位块410连接，拇指角度锁定杆411与拇指锁定滚花高螺母413连接的一端具有阶梯螺纹轴，阶梯螺纹轴的光轴段上依次套接平垫圈和橡胶垫圈，阶梯螺纹轴的螺纹段穿过弧形孔415与拇指锁定滚花高螺母413螺纹连接；
拇指指套47内壁两侧安装拇指FSR压力传感器48，拇指FSR压力传感器48与拇指指套47粘接。
小臂固定支架50通过螺栓与机架上表面上的横向腰型孔连接；
小臂固定支架凹槽两侧设有魔术贴52安装槽。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种牵引式手指康复训练器，其特征在于：其包括机架、四指弯曲/伸展运动组件、四指张开/闭合运动组件、左右拇指运动组件和小臂固定组件；
所述四指张开/闭合运动组件包括两个沿机架宽度方向设置的连接块，两个连接块前侧通过一个大侧板连接，下端与机架底部连接，两个连接块之间设有同步带传动组件；
所述同步带传动组件包括位于同一水平面且互相平行的主动带轮轴和被动带轮轴，主动带轮轴和被动带轮轴上均相对应的套接有第一同步带带轮和第二同步带带轮，两个第一同步带带轮通过第一同步带连接，两个第二同步带带轮之间通过第二同步带连接；
所述四指弯曲/伸展运动组件位于四指张开/闭合运动组件上方且位于同一水平面上，四指弯曲/伸展运动组件包括四个单指弯曲/伸展运动组件，每一个单指弯曲/伸展运动组件均包括直线滑台底板，所述直线滑台底板的一端与机架后端铰接且能绕铰接点在水平面内旋转，
所述直线滑台底板上表面设有沿直线滑台底板长度方向设置的被动带轮轴承座和单指弯曲/伸展电机支撑座，直线滑台底板上表面设有沿直线滑台底板长度方向延伸的单指弯曲/伸展导轨，单指弯曲/伸展导轨上设有单指弯曲/伸展滑块，被动带轮轴承座位于直线滑台底板的自由端，其上设有能够在水平面内旋转的被动转动带轮，所述单指弯曲/伸展电机支撑座上设有与被动转动带轮相对应的同步带轮，同步带轮和被动转动带轮之间通过单指弯曲/伸展运动组件同步带连接，同步带轮套接在单指弯曲/伸展驱动装置的输出轴上；所述直线滑台底板下方设有与四指张开/闭合运动组件相连的轴承座组件，所述轴承座组件包括位于直线滑台底板下表面上的被动伸缩小垫板，所述直线滑台底板上方设有固定直线轴承架子，
固定直线轴承架子包括上固定直线轴承架端面、下固定直线轴承架端面和位于上固定直线轴承架端面和下固定直线轴承架端面之间的两个固定直线轴承架立板，两个固定直线轴承架立板之间设有模拟人体手指运动轨迹弧形板，所述模拟人体手指运动轨迹弧形板上设置有线性导向轴，所述线性导向轴连接有指套连接架，
所述左右拇指运动组件包括两个位于四指弯曲/伸展运动组件轴线后端两侧且对称设置的单侧拇指运动组件，
所述小臂固定组件包括位于左右拇指运动组件后侧且与机架上表面连接的小臂固定支架，小臂固定支架具有容纳人体小臂的小臂固定支架凹槽，其内具有填充物，小臂固定支架凹槽两侧具有固定人体小臂的魔术贴，
所述两个固定直线轴承架立板分别位于单指弯曲/伸展导轨两侧上方，下固定直线轴承架端面通过与滑块连接块与单指弯曲/伸展滑块连接，与滑块连接块上设有两个用于单指弯曲/伸展运动组件同步带穿过的方孔，其中一个方孔与单指弯曲/伸展运动组件同步带固结，模拟人体手指运动轨迹弧形板的两端通过弧形板固定块与直线滑台底板上表面连接，模拟人体手指运动轨迹弧形板上设有在竖直平面内的圆弧通孔且在竖直平面内圆弧通孔靠近被动带轮轴承座的一侧高于另一侧，圆弧通孔内设有滚针轴承，滚针轴承通过轴与滚针轴承连接架连接，滚针轴承连接架上端设有线性导向轴，线性导向轴上端依次穿过位于上固定直线轴承架端面上的直线轴承和机架上表面与指套连接架连接，指套连接架上铰接有手指套。
2.根据权利要求1所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：所述单侧拇指运动组件包括电机架，电机架上设有单侧拇指驱动装置，电机架上端设有拇指转动机械限位块，拇指转动机械限位块具有朝向四指弯曲/伸展运动组件的缺口，单侧拇指驱动装置的输出端从电机架上端穿出与拇指连杆的一端在缺口内连接，缺口内侧内壁与拇指连杆的端部相匹配，缺口外侧内壁呈张开状且左右对称，拇指连杆的另一端与拇指指套下端的阶梯轴旋转连接，电机架两侧分别铰接有单侧拇指运动组件轴承座，单侧拇指运动组件轴承座可沿平行于四指弯曲/伸展运动组件轴线方向与机架上表面滑动连接，其中一个单侧拇指运动组件轴承座上设有拇指角度锁定架，拇指角度锁定架上设有开口朝下的弧形孔，弧形孔通过拇指锁定滚花高螺母与位于拇指转动机械限位块侧壁上的拇指角度锁定杆连接。
3.根据权利要求1所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述主动带轮轴和被动带轮轴靠近第二同步带带轮的一端与大侧板能转动连接，主动带轮轴和被动带轮轴之间依次设有与大侧板后侧面上的直线导轨连接的第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块，第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块上分别设有从第二同步带和第一同步带之间穿过的第一滑块连接架、第二滑块连接架、第三滑块连接架和第四滑块连接架，主动带轮轴远离大侧板的一端通过弹性联轴器与四指张开/闭合驱动装置连接；
所述第一滑块连接架上端通过同步带压紧固定板与所对应的第二同步带带段固定，第二滑块连接架上端通过同步带压紧固定板与所对应的第一同步带带段固定，第三滑块连接架下端通过同步带压紧固定板与所对应的第一同步带带段固定，第四滑块连接架下端通过同步带压紧固定板与所对应的第二同步带带段固定。
4.根据权利要求3所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述四指张开/闭合驱动装置包括输出轴与弹性联轴器连接的四指张开/闭合电机减速器，四指张开/闭合电机减速器通过四指张开/闭合电机驱动，四指张开/闭合电机上设有用于控制四指张开/闭合电机的四指张开/闭合电机编码器。
5.根据权利要求1所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述四指张开/闭合运动组件还包括分别与主动带轮轴和被动带轮轴相对应的四指张开/闭合电机支撑座和安装轴承右小侧板，两个连接块呈U形且开口相对设置，四指张开/闭合电机支撑座的前侧设有与所对应的连接块后侧相对应的加工止口，安装轴承右小侧板前侧设有与所对应的连接块后侧相对应的加工止口，主动带轮轴的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承与大侧板和四指张开/闭合电机支撑座的前侧连接，被动带轮轴的两端分别通过凸缘外圈深沟球轴承与大侧板和安装轴承右小侧板连接；
所述被动转动带轮通过被动转动带轮轴与被动带轮轴承座连接，被动转动带轮轴两端分别通过被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承与被动带轮轴承座连接，被动转动带轮与被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承之间设有套接在被动转动带轮轴上的套筒，位于下方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承位于被动带轮轴承座上的凹槽内，位于上方的被动转动带轮凸缘外圈深沟球轴承通过轴承压紧端盖压在被动带轮轴承座上，所述被动带轮轴承座和单指弯曲/伸展电机支撑座均呈U形且开口相对设置。
6.根据权利要求4所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述第一同步带带轮的直径是所述第二同步带带轮直径的一半，当四指张开/闭合电机逆时针旋转时，第一同步带带轮和第二同步带带轮逆时针旋转，第一同步带带轮和第二同步带带轮上的角速度相同，第二同步带的线速度是第一同步带线速度的2倍，第一滑块、第二滑块在第二同步带和第一同步带的作用下向左移动，第三滑块、第四滑块在第二同步带和第一同步带的作用下向右移动，并且第一滑块和第四滑块的移动速度是第二滑块和第三滑块运动速度的2倍。
7.根据权利要求1所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述被动伸缩小垫板下表面设有沿直线滑台底板长度方向延伸的被动伸缩导轨，被动伸缩导轨上设有滑块，滑块通过被动伸缩底板与一被动转动轴承座铰接，被动伸缩底板与滑块固定连接；
所述直线滑台底板通过与机架连接的第二轴承座与机架后端铰接；
所述第二轴承座通过螺栓固定到机架后侧板上，所述第二轴承座通过机架连接轴与直线滑台底板铰接，机架连接轴两端通过深沟球轴承与所述第二轴承座连接，所述第二轴承座上还设有将深沟球轴承压在与机架相连轴承座上的深沟球轴承轴承端盖；
所述单指弯曲/伸展驱动装置包括输出轴以及与同步带轮连接的单指弯曲/伸展电机减速器，所述单指弯曲/伸展电机减速器通过单指弯曲/伸展电机驱动，单指弯曲/伸展电机上设有用于控制单指弯曲/伸展电机的单指弯曲/伸展电机编码器；
所述被动伸缩底板通过被动转动轴与被动转动轴承座连接，被动转动轴两端分别通过被动转动轴承与被动转动轴承座连接，被动转动轴承座上设有将被动转动轴承压在被动转动轴承座上的端盖。
8.根据权利要求1所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述直线轴承与上固定直线轴承架端面通过螺栓连接；
线性导向轴两端均设螺纹孔且分别通过螺栓与滚针轴承连接架和指套连接架连接，在线性导向轴和指套连接架之间的螺栓上安装有两个薄螺母，调节好指套高度时，用这两个薄螺母锁紧；
滚针轴承连接架与滚针轴承连接处向被动带轮轴承座弯折。
9.根据权利要求2所述的牵引式手指康复训练器，其特征在于：
所述单侧拇指驱动装置包括输出轴与拇指连杆连接的单侧拇指电机减速器，单侧拇指电机减速器通过单侧拇指电机驱动，单侧拇指电机上设有用于控制单侧拇指电机的单侧拇指电机编码器；
电机架两侧分别焊接阶梯轴并通过凸缘外圈深沟球轴承与单侧拇指运动组件轴承座铰接；
所述拇指转动机械限位块通过螺栓与电机架上端连接且其螺栓孔为沉头孔，防止拇指连杆转动与螺栓发生干涉；
所述单侧拇指驱动装置的输出端通过法兰连接件与拇指连杆连接；
所述拇指连杆通过拇指被动转动凸缘外圈深沟球轴承与拇指指套下端的阶梯轴旋转连接，拇指指套下端的阶梯轴的另一端穿过拇指连杆并通过轴端挡圈轴向固定；
所述拇指转动机械限位块侧壁上加工有连接拇指角度锁定杆的光孔并通过紧定螺钉与拇指转动机械限位块连接，拇指角度锁定杆与拇指锁定滚花高螺母连接的一端具有阶梯螺纹轴，阶梯螺纹轴的光轴段上依次套接平垫圈和橡胶垫圈，阶梯螺纹轴的螺纹段穿过弧形孔与拇指锁定滚花高螺母螺纹连接；
所述拇指指套内壁两侧安装拇指FSR压力传感器，拇指FSR压力传感器与拇指指套内腔粘接；
所述小臂固定支架通过螺栓与机架上表面上的横向腰型孔连接，可调节小臂固定支架左右安装位置，填充物与患者手臂接触；所述小臂固定支架凹槽两侧设有魔术贴安装槽。
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| CN201811235459.4A CN109199790B (zh) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | 一种牵引式手指康复训练器 |
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