CN110711110B - 一种推杆式欠驱动手指康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，所述装置包括用于安装针对大拇指的康复训练机构一、用于安装针对中指和食指的康复训练机构二、用于安装针对无名指和小拇指的康复训练机构三，每套康复训练机构上面均包括掌骨支撑机构、训练机构以及驱动机构；所述康复训练机构一的掌骨支撑机构为支撑板一、康复训练机构二的掌骨支撑机构为支撑板二、康复训练机构三的掌骨支撑机构为支撑板三，所述支撑板三与支撑板二通过铰链连接，支撑板一和支撑板二的末端通过四自由度被动关节连接，支撑板一和支撑板二的中部通过虎口贴合板连接。本发明可以采集手部偏袒患者的微弱手指动作，识别患者意图，并以此为依据带动患者进行主动式康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，属于医疗康复领域。
背景技术
脑卒中会引起的脑动脉和静脉系统发生病理性改变会导致人的肢体运动功能丧失,手功能发生障碍便是其中一种。这种手功能障碍术后往往不能一次性恢复，需要经过后期较长时间的康复训练，而研究也表明，大量的运动有助于手部功能的恢复。传统的治疗方法靠专业的治疗医生，通过康复式按摩训练帮助患者恢复，但这种治疗方式具有较为依赖医生的经验，治疗时间与强度有限，无法进行主动式的康复训练等缺陷。
外骨骼训练设备可以对患者进行一定的康复训练，使患者的手指能够在外骨骼机构的带动下进行被动的屈曲和伸展训练,旨在帮助患者保持肌肉力量、防止肌肉萎缩,最终促进手部运动神经系统的康复。与传统的被动式人工训练不同。外骨骼训练设备装有力传感器，用于采集患者微弱力反馈信息，并以此来指导位于训练机构近固定端的驱动机构带动整个手指康复训练机构动作，即这种训练机构是主动式的，如何动作取决于患者的心意。
公开号为CN103767856A的中国专利申请公开了一种穿戴式五指康复机械手，该装置对手指的康复训练起到了一定的作用，但是是安装在手指的上方的机械手，对患者手的支撑压力较大，容易造成二次损伤。同时，手指运动的角度较小，康复训练的效果大打折扣。公开号为CN103231365A的中国专利申请公开了一种背部式外骨骼手指关节迂回机构，这个机构虽然能实现带动手指关节转动，但是仍存指关节之间缺乏联动，实际驱动较为复杂的问题。公开号为CN106074092A的中国专利申请公开了一种新型外骨骼手指康复机器人及其工作方法，该发明利用电机输出动力传送带进行传动，存在一定的不稳定性，不适宜带动手指进行一些固定动作，且固定的手背结构不能适应手掌和拇指的活动，影响了外骨骼与手部的贴合性。
发明内容
本发明提供一种推杆式欠驱动手指康复训练装置以解决现有手指外骨骼的问题，达到以下目的：贴合手部，能允许手背活动且受力小，指关节之间能联动并且能稳定实现大角度的固定动作。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，所述装置包括用于安装针对大拇指的康复训练机构一、用于安装针对中指和食指的康复训练机构二、用于安装针对无名指和小拇指的康复训练机构三，每套康复训练机构上面均包括掌骨支撑机构、训练机构以及驱动机构；所述康复训练机构一的掌骨支撑机构为支撑板一、康复训练机构二的掌骨支撑机构为支撑板二、康复训练机构三的掌骨支撑机构为支撑板三，所述支撑板三与支撑板二通过铰链连接，支撑板一和支撑板二的末端通过四自由度被动关节连接，支撑板一和支撑板二的中部通过虎口贴合板连接。
优选地，每套训练机构均包括独立且相同的手指康复训练组合传动装置，分别对应人手指的大拇指、中指、食指、无名指、小拇指；每一套手指训练组合传动装置中均包含远节指骨指套、近节指骨指套、圆弧形滑轨及连杆传动机构，近节指骨指套位于远节指骨指套和圆弧形滑轨之间，连杆传动机构位于远节指骨指套和圆弧形滑轨一上方，所述驱动机构作用方式为推杆运动，推杆带动两个指套以及连杆传动机构动作，每套驱动机构均通过一个定位座固定在支撑板一、支撑板二以及支撑板三上，每个圆弧形滑轨一均分别固定安装在支撑板一、支撑板二以及支撑板三上。
优选地，上述近节指骨指套包括圆弧形滑块一、指套一以及圆弧形滑轨二，所述圆弧形滑块一的一端插入圆弧形滑轨中通过驱动机构的作用滑动，另一端固定在指套一的上方，所述圆弧形滑轨二同样固定在指套一的上方，与圆弧形滑块一呈相对位置；
所述远节指骨指套包括指套二以及固定于指套一端的圆弧形滑块二 ，所述圆弧形滑块二插入圆弧形滑轨二中滑动；
所述连杆传动机构包括筒型滑轨、杆状滑块以及L型连杆；所述杆状滑块一端与筒型滑轨连接，另一端与L型杆用销轴连接；L型连杆的折角处通过设置在圆弧形滑轨二上的一个支撑架活动连接， L型连杆的另一端用销轴与圆弧形滑快二连接。
优选地，上述指套一和指套二的指套内侧表面装有力传感器，用于反馈并指导位于训练机构近固定端的驱动机构。
优选地，上述四自由度被动关节具有三个旋转自由度以及一个移动自由度，包括连接件一以及连接件二；其通过两组内六角头半螺纹螺栓与螺母连接支撑板二和支撑板一。
推杆式欠驱动手指康复训练装置在屈伸工作时有两个极限位置，其工作过程为：首先连杆机构中的杆状滑块与L型连杆呈一定角度；随后随着驱动转置工作，杆状滑块与L型连杆做相对旋转，他们之间的角度逐渐变大直至呈180°，此时转置达到第一个极限位置，此过程中，杆状滑块与筒型滑轨不做相对运动；接下来，杆状滑块与L型连杆保持相对静止，杆状滑块与筒型滑轨相对运动直至第二个极限位置。
有益效果：
本发明的一种推杆式欠驱动手指康复训练装置能适应的手指长度在60mm到100mm之间，并且该机构可以贴合手背以及拇指掌骨进行被动式的弯曲活动。该机构能实现多样性的手型并提供良好的人机交互以及人机联动体验。微型电动推杆提供动力，连杆与滑轨机构传动实现手指两个关节的大角度联动旋转达到抓握动作的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构俯视图；
图3为本发明指关节结构的示意图；
图4为本发明使用过程中指关节第一个极限位置图；
图5为本发明使用过程中指关节第二个极限位置图；
图6为本发明的四自由度被动关节示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，所述装置包括用于安装针对大拇指的康复训练机构一、用于安装针对中指和食指的康复训练机构二、用于安装针对无名指和小拇指的康复训练机构三，每套康复训练机构上面均包括掌骨支撑机构、训练机构以及驱动机构5；所述康复训练机构一的掌骨支撑机构为支撑板一3、康复训练机构二的掌骨支撑机构为支撑板二2、康复训练机构三的掌骨支撑机构为支撑板三1，所述支撑板三1与支撑板二2通过铰链10连接，支撑板一3和支撑板二2的末端通过四自由度被动关节连接，支撑板一3和支撑板二2的中部通过虎口贴合板4连接。
如图2、图3所示，每套训练机构均包括独立且相同的手指康复训练组合传动装置，分别对应人手指的大拇指、中指、食指、无名指、小拇指；每一套手指训练组合传动装置中均包含远节指骨指套9、近节指骨指套7、圆弧形滑轨6及连杆传动机构8，近节指骨指套7位于远节指骨指套9和圆弧形滑轨6之间，连杆传动机构8位于远节指骨指套9和圆弧形滑轨一6上方，所述驱动机构5作用方式为推杆运动，推杆带动两个指套以及连杆传动机构8动作，每套驱动机构5均通过一个定位座3-1固定在支撑板一3、支撑板二2以及支撑板三1上，每个圆弧形滑轨一6均分别固定安装在支撑板一3、支撑板二2以及支撑板三1上。
上述近节指骨指套7包括圆弧形滑块一7-1、指套一7-2以及圆弧形滑轨二7-3，所述圆弧形滑块一7-1的一端插入圆弧形滑轨6中通过驱动机构5的作用滑动，另一端固定在指套一7-2的上方，所述圆弧形滑轨二7-3同样固定在指套一7-2的上方，与圆弧形滑块一7-1呈相对位置；
所述远节指骨指套9包括指套二9-2以及固定于指套一端的圆弧形滑块二9-1 ，所述圆弧形滑块二9-1插入圆弧形滑轨二7-3中滑动；
所述连杆传动机构8包括筒型滑轨8-1、杆状滑块8-2以及L型连杆8-3；所述杆状滑块8-2一端与筒型滑轨8-1连接，另一端与L型杆8-3用销轴连接；L型连杆8-3的折角处通过设置在圆弧形滑轨二7-3上的一个支撑架活动连接， L型连杆8-3的另一端用销轴与圆弧形滑快二9-1连接。
优选地，上述指套一7-2和指套二9-2的指套内侧表面装有力传感器，用于反馈并指导位于训练机构近固定端的驱动机构5。
如图6所示，上述四自由度被动关节具有三个旋转自由度以及一个移动自由度，包括连接件一3-2以及连接件二3-3；其通过两组内六角头半螺纹螺栓与螺母连接支撑板二2和支撑板一3。
推杆式欠驱动手指康复训练装置的使用方法，推杆式欠驱动手指康复训练装置在屈伸工作时有两个极限位置，如图4、图5所示，其工作过程为：首先连杆机构中的杆状滑块8-2与L型连杆8-3呈一定角度；随后随着驱动转置工作，杆状滑块8-2与L型连杆8-3做相对旋转，他们之间的角度逐渐变大直至呈180°，此时转置达到第一个极限位置，此过程中，杆状滑块8-2与筒型滑轨8-1不做相对运动；接下来，杆状滑块8-2与L型连杆8-3保持相对静止，杆状滑块8-2与筒型滑轨8-1相对运动直至第二个极限位置。
对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的源流和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，其特征在于：所述装置包括用于针对大拇指的康复训练机构一、用于针对中指和食指的康复训练机构二、用于针对无名指和小拇指的康复训练机构三，每套康复训练机构上面均包括掌骨支撑机构、训练机构以及驱动机构；所述康复训练机构一的掌骨支撑机构为支撑板一、康复训练机构二的掌骨支撑机构为支撑板二、康复训练机构三的掌骨支撑机构为支撑板三，所述支撑板三与支撑板二通过铰链连接，支撑板一和支撑板二的末端通过四自由度被动关节连接，支撑板一和支撑板二的中部通过虎口贴合板连接；
每套训练机构均包括独立且相同的手指康复训练组合传动装置，分别对应人手指的大拇指、中指、食指、无名指、小拇指；每一套手指康复训练组合传动装置中均包含远节指骨指套、近节指骨指套、圆弧形滑轨一及连杆传动机构，近节指骨指套位于远节指骨指套和圆弧形滑轨之间，连杆传动机构位于远节指骨指套和圆弧形滑轨一上方，所述驱动机构作用方式为推杆运动，推杆带动两个指套以及连杆传动机构动作，每套驱动机构均通过一个定位座分别固定在支撑板一、支撑板二以及支撑板三上，每个圆弧形滑轨一均分别固定安装在支撑板一、支撑板二以及支撑板三上；
所述近节指骨指套包括圆弧形滑块一、指套一以及圆弧形滑轨二，所述圆弧形滑块一的一端插入圆弧形滑轨一中通过驱动机构的作用滑动，另一端固定在指套一的上方，所述圆弧形滑轨二同样固定在指套一的上方，与圆弧形滑块一呈相对位置；
所述远节指骨指套包括指套二以及固定于指套二一端的圆弧形滑块二 ，所述圆弧形滑块二可滑动地插入圆弧形滑轨二中；
所述连杆传动机构包括筒型滑轨、杆状滑块以及L型连杆；所述杆状滑块一端与筒型滑轨滑动连接，另一端与L型连杆用销轴转动连接；L型连杆的折角处与设置在圆弧形滑轨二上的一个支撑架活动连接， L型连杆的另一端用销轴与圆弧形滑块二远离指套二的一端连接；采用推杆式欠驱动手指康复训练装置训练时，初始状态下，杆状滑块与L型连杆呈一定角度，随后随着驱动机构驱动圆弧形滑块一滑动，杆状滑块与L型连杆相互旋转，杆状滑块与L型连杆之间的角度逐渐变大直至呈180°，达到极限位置，此过程中杆状滑块与筒型滑轨之间无相对运动；随着驱动机构进一步驱动圆弧形滑块一滑动，杆状滑块与L型连杆保持相对静止，杆状滑块与筒型滑轨相对运动直至达到极限位置。
2.根据权利要求1所述的一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，其特征在于：所述指套一和指套二的指套内侧表面均安装有力传感器，用于反馈并指导驱动机构。
3.根据权利要求1所述的一种推杆式欠驱动手指康复训练装置，其特征在于：所述四自由度被动关节具有三个旋转自由度以及一个移动自由度，包括连接件一以及连接件二；连接件一通过一组内六角头半螺纹螺栓与螺母与支撑板二连接；连接件二通过一组内六角头半螺纹螺栓与螺母与支撑板一连接。
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