CN110103611A - 一种辅助肌无力患者的握笔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助肌无力患者的握笔装置，涉及仿人手机械手技术领域。所述装置包括包括执行机构；所述执行机构包括手臂外骨骼、食指外骨骼、连杆组和丝杠滑块部件；所述丝杠滑块部件安装在手臂外骨骼上；所述食指外骨骼通过连杆组和丝杠滑块部件连接。本发明质量小，结构简单，能实现辅助肌无力患者握笔的要求，在保证了佩戴舒适的同时也能保证有力握笔、不损害手指等优点。

Description

一种辅助肌无力患者的握笔装置

技术领域

本发明涉及仿人手机械手技术领域，尤其涉及一种辅助肌无力患者的握笔装置。

背景技术

重症肌无力是由神经－肌肉接头处传导障碍所引起的罕见的慢性自身免疫性疾病。在生活中，肌无力患者缺乏自理能力，无法像正常人那样通过自身的肌肉产生足够的力量来驱使身体部位如手指、手臂等肢体的运动，全身无力。这些症状严重影响了他们的学习、工作和生活的方方面面。根据调查报告，成年肌无力患者中大约三分之一的人因肌无力导致的症状而失去工作，发明一种能够辅助肌无力患者恢复正常的工作和学习生活装置显得越来越重要。

目前国内外均无有关辅助肌无力患者握笔装置的资料，而要实现握笔功能必须考虑多个方面的因素，如装置的结构设计、驱动及传动机构的选择、佩戴舒适度等。只有很好地解决上述问题，才能设计出性能好的辅助肌无力患者握笔的装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种辅助肌无力患者的握笔装置，以解决现有技术无法解决肌无力患者由于肌肉无力而无法握笔的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种辅助肌无力患者的握笔装置，包括执行机构；

所述执行机构包括手臂外骨骼、食指外骨骼、连杆组和丝杠滑块部件；

所述丝杠滑块部件安装在手臂外骨骼上；

所述食指外骨骼通过连杆组和丝杠滑块部件连接；

所述手臂外骨骼的末端设置有大拇指外骨骼和手掌外骨骼。

进一步的，所述丝杠滑块部件包括微型直流减速电机、联轴器、丝杠、丝杠固定座、丝杠固定片、滑块座、滑块盖、轴承一、轴承二、轴承座；

所述微型直流减速电机与所述联轴器连接；

所述联轴器与所述丝杠连接；

所述丝杠固定座通过轴承一支撑所述丝杠的一端；

所述丝杠固定片安装在所述丝杠固定座上；

所述滑块座与所述丝杠的螺旋部分配合；

所述滑块盖安装在所述滑块座上；

所述轴承座通过轴承二支撑所述丝杠的另一端。

进一步的，所述连杆组包括连杆一、连杆二和连杆三；

所述连杆一的一端与所述食指外骨骼上的支撑座相连，另一端与所述连杆二相连；

所述连杆二连接在所述手掌外骨骼上；

所述连杆二通过所述连杆三连接所述丝杠滑块部件。

进一步的，所述连杆一与所述连杆二的接触面为平滑曲面且设有沉孔。

进一步的，所述食指外骨骼的指尖和指腹成一条直线。

进一步的，所述食指外骨骼的指尖部向上弯曲形成钩状外形。

进一步的，所述手臂外骨骼和食指外骨骼内套有尼龙带。。

进一步的，所述装置的制作材料选用ABS或PBT的光聚合物。

进一步的，所述装置还包括驱动机构和控制系统；

所述控制系统用于实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过合理的结构设计，实现了握笔装置辅助患者的食指与大拇指进行握笔的运动，在控制系统的控制下完成握住笔杆、松开笔杆的动作要求；保证了肌无力患者的正常书写，同时也能保证了佩戴舒适、使用安全等优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明手臂外骨骼结构示意图；

图3为本发明食指外骨骼结构示意图；

图4为本发明丝杠滑块部件结构示意图。

附图标记：10-手臂外骨骼；11-手掌外骨骼；12-大拇指外骨骼；20-食指外骨骼；30-连杆组；31-连杆一；32-连杆二；33-连杆三；40-丝杠滑块部件；41-微型直流减速电机；42-联轴器；43-丝杠；44-丝杠固定座；45-丝杠固定片；46- 滑块座；47-滑块盖；48-轴承一；49-轴承二；410-轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种辅助肌无力患者的握笔装置，包括执行机构、驱动机构和控制系统；

通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述辅助肌无力患者的握笔装置执行冲压送料的任务。

所述控制系统采用PLC程序实现对所述辅助肌无力患者的握笔装置的控制。

所述执行机构包括：手臂外骨骼10、食指外骨骼20、连杆组30、丝杠滑块部件40，所述丝杠滑块部件40安装在所述手臂外骨骼10上，所述食指外骨骼20通过所述连杆组30与丝杠滑块部件40连接；所述手臂外骨骼10的末端设置有大拇指外骨骼12、手掌外骨骼11，手臂外骨骼10与手掌外骨骼11设计为一体，可以避免人体腕部因自由度过多而造成意外的伤害。

如图1、2所示，所述手臂外骨骼10上设置的大拇指外骨骼12固定设计在手臂外骨骼10某个合适的位置上，使用者的大拇指在穿戴上这套装置时位置就已固定，当电机开始工作后，通过传动系统加载在所述食指外骨骼20上的驱动力驱动食指外骨骼20弯曲，最后和大拇指外骨骼12一起夹住笔杆。

如图1、3所示，所述食指外骨骼20在整个运动中保持一种伸直的状态，即食指外骨骼20使患者食指的指尖、指腹保持成一条直线，然后用指腹与大拇指外骨骼12共同夹住铅笔，所述食指外骨骼20的回转中心和手指的掌指关节中心同轴。

如图1、3所示，所述食指外骨骼20的指尖部分设计成向上弯曲的钩状外形，可以勾住手指头，使装置更加紧密地套在手指上，避免在所述食指外骨骼20被驱动弯曲时，产生食指与装置相互分离的现象。

如图1、2、3所示，所述外骨骼分别通过尼龙带与人体的食指和手臂相连，尼龙扣可根据个人的实际情况调节大小，可以满足不同人群的需要，适用范围更广。

如图1、4所示，所述丝杠滑块部件40包括微型直流减速电机41、联轴器42、丝杠43、丝杠固定座44、丝杠固定片45、滑块座46、滑块盖47、轴承一48、轴承二49、轴承座410，所述微型直流减速电机41与所述联轴器42连接，所述联轴器42与所述丝杠43连接，所述丝杠固定座44通过轴承一48支撑所述丝杠43的一端，所述丝杠固定片45安装在所述丝杠固定座44上，所述滑块座46与所述丝杠43螺旋部分配合，所述滑块盖47安装在所述滑块座46上，所述轴承座410通过轴承二49支撑所述丝杠43的另一端，所述轴承座410通过螺钉与所述手臂外骨骼10连接。

如图1、4所示，所述连杆组30包括连杆一31、连杆二32和连杆三33，所述连杆一31与所述食指外骨骼20上的支撑座相连，所述连杆一31与所述连杆二32相连，接触面为平滑曲面，且连接处设有沉孔，所述连杆二32连接在所述手臂外骨骼10的手部支撑座上，所述连杆二32通过所述连杆三33连接所述丝杠滑块部件40。

所述微型直流减速电机41转动时带动所述丝杠43转动，所述丝杠43将旋转运动转换为直线移动，所述丝杠43上的所述滑块座46进行直线运动，带动所述连杆三33的绕旋转副运动，通过所述连杆三33驱使所述连杆二32和连杆一31运动，最后所述丝杠43达到极限位置使所述连杆 31固定在事先设计计算好的目标位置，达到手指弯曲夹住笔的效果。

如1、4所示，所述握笔装置通过丝杠43将所述微型直流减速电机41的转动转化为滑块的往复运动，在通过平面四连杆机构转化为食指外骨骼20部分的弯曲或伸展运动。所述食指外骨骼20与所述手臂外骨骼10即为连杆机构的两个相连的构件，手臂外骨骼10部分保持不动，食指外骨骼20在指根部分弯曲，所述手掌外骨骼11相当于四杆机构中的机架部分。

如图1所示，所述握笔装置的制作材料选用类似ABS和PBT的光聚合物，用 3D 打印技术进行加工制造，以达到准确造型的效果。

所述微型直流减速电机41通过联轴器42驱动所述丝杠43，所述微型直流减速电机41固定在所述手臂外骨骼10上。

随着社会科学技术的飞速发展，机器人技术越来越成熟，在生活的各个领域中得到了广泛的应用，为仿人手机械手的研究设计提供了技术基础，通过设计一种辅助肌无力患者的握笔装置，采用简单便捷的控制方式来辅助肌无力患者实现手指弯曲握笔的功能，期望减轻他们生活和心理上的负担。

需要说明的是，在本文中，诸如一和二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应该本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于，包括执行机构；

所述执行机构包括手臂外骨骼、食指外骨骼、连杆组和丝杠滑块部件；

所述丝杠滑块部件安装在手臂外骨骼上；

所述食指外骨骼通过连杆组和丝杠滑块部件连接；

所述手臂外骨骼的末端设置有大拇指外骨骼和手掌外骨骼。

2.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：

所述丝杠滑块部件包括微型直流减速电机、联轴器、丝杠、丝杠固定座、丝杠固定片、滑块座、滑块盖、轴承一、轴承二、轴承座；

所述微型直流减速电机与所述联轴器连接；

所述联轴器与所述丝杠连接；

所述丝杠固定座通过轴承一支撑所述丝杠的一端；

所述丝杠固定片安装在所述丝杠固定座上；

所述滑块座与所述丝杠的螺旋部分配合；

所述滑块盖安装在所述滑块座上；

所述轴承座通过轴承二支撑所述丝杠的另一端。

3.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：

所述连杆组包括连杆一、连杆二和连杆三；

所述连杆一的一端与所述食指外骨骼上的支撑座相连，另一端与所述连杆二相连；

所述连杆二连接在所述手掌外骨骼上；

所述连杆二通过所述连杆三连接所述丝杠滑块部件。

4.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：所述连杆一与所述连杆二的接触面为平滑曲面且设有沉孔。

5.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：

所述食指外骨骼的指尖和指腹成一条直线。

6.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：

所述食指外骨骼的指尖部向上弯曲形成钩状外形。

7.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：

所述手臂外骨骼和食指外骨骼内套有尼龙带。

8.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：所述装置的制作材料选用ABS或PBT的光聚合物。

9.根据权利要求1所述的一种辅助肌无力患者的握笔装置，其特征在于：所述装置还包括驱动机构和控制系统；

所述控制系统用于实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制。