CN111264948B - 一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套及其制备方法，手套包括手掌套、有若干手指的手指套及若干SMA驱动器；手指套至少包括中指套、食指套和拇指套；中指套和食指套均包括基关节套、近关节套和远关节套，三个关节套正面有V型关节间隙且安装一根第一SMA驱动器用于完成单向弯曲动作，背面一体式连接且安装第二SMA驱动器用于辅助弯曲的关节恢复原状；食指套的基关节套左右两侧安装有第三SMA驱动器用于完成侧摆动作；拇指套包括对掌关节和具备单向弯曲功能的基关节、远关节；各手指套根部均与手掌套连接；所有SMA驱动器两端用导电线连接至直流稳压电源。该康复手套灵巧性强且控制难度低；驱动方式简洁高效；舒适性和人机交互安全性良好。

Description

一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种人体运动康复装置，具体涉及一种形状记忆合金(Shape MemoryAlloy，SMA)驱动的软体康复手套及其制备方法。
背景技术
人手是一个复杂的生物系统，其功能受损会对日常生活造成不便，而结构的复杂性使其受损后治疗难度大、康复周期长。
手功能受损的主要原因有外伤和偏瘫(由脑血管疾病引发)两大类。
手外伤对体力劳动工作者尤为常见。外伤手术后通常需要将患指固定于某一特定位置3～4周，期间关节附近的淤血可能发生纤维变形，使关节与肌腱粘连形成僵直，辅助康复治疗对关节功能的恢复至关重要。
脑血管疾病引发手部偏瘫后遗症发病率高达80％，发病后手部肌肉出现痉挛和蜷缩浮肿，不及时接受治疗会导致功能完全丧失，而单纯的药物治疗效果有限，必须依赖于辅助康复治疗。
连续被动活动理论和现代循证医学认为带动患肢进行往复运动可：(1)缓解长期缺乏运动导致的肢体肿胀和肌肉萎缩；(2)减轻关节周围组织粘连，强化关节肌肉群；(3)提高关节灵敏度；(4)修复受损运动神经，重建大脑对肢体的控制。
传统的牵拉康复训练多为一对一甚至多对一型辅助治疗，对有限的医疗资源是一种负担，因此开发合适的辅助康复设备具有重要的实用价值。
现有的辅助康复手套以刚性结构为主，采用电机或气缸驱动，能实现精确控制，但也存在显著的缺点：结构复杂，重量大，成本高，使用舒适性差，最重要的是人机交互安全性较差。康复初期的患指处于低肌力状态，而刚性设备运动轨迹固定，不能随患指的偏移自行调整位置，故一旦患指脱离了原佩戴位置，就可能发生二次伤害。
已有的软体康复手套多采用气驱动或线驱动，虽然极大避免了刚性康复手的多种缺陷，但也存在一定不足：气驱动康复手套便携性差、精度低，线驱动康复手套结构复杂、制作难度和控制难度大，此外还普遍存在功能完整性不足的缺点，多数只能实现关节单向弯曲，食指的侧摆运动和拇指的对掌运动均未实现。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套及其制备方法。该康复手套灵巧性强且控制难度低；功能完整性良好；驱动方式简洁高效；舒适性和人机交互安全性良好；轻量化，便携性良好；工艺先进，制备效率高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套，包括手掌套、有若干手指的手指套及若干SMA驱动器；
所述手指套至少包括中指套、食指套和拇指套；
所述中指套和食指套均包括基关节套、近关节套和远关节套，三个关节套正面有V型关节间隙且安装一根第一SMA驱动器用于完成单向弯曲动作，背面一体式连接且安装第二SMA驱动器用于辅助弯曲的关节恢复原状；
所述食指套的基关节套左右两侧安装有第三SMA驱动器用于完成侧摆动作；
所述拇指套包括对掌关节和具备单向弯曲功能的基关节、远关节；基关节和远关节的正反面分别安装第一SMA驱动器和第二SMA驱动器；对掌关节的一根第四SMA驱动器一端与拇指套的根部连接，另一端与手掌套连接；
各手指套根部均与手掌套连接；
所有SMA驱动器两端用导电线连接至直流稳压电源。
作为本发明的进一步改进，所述SMA驱动器包括形状记忆合金基体薄片、绝缘层、导线及隔热层；
所述形状记忆合金基体薄片为带有连续褶皱的条形片；
所述绝缘层喷涂在形状记忆合金基体薄片表面；
所述导线在线芯表面喷涂绝缘漆后缠绕在形状记忆合金基体薄片表面；
所述隔热层贴合在形状记忆合金基体薄片底面上。
作为本发明的进一步改进，所述形状记忆合金基体薄片是由等原子比的镍钛二元记忆合金粉末通过选择性激光熔融3D打印工艺制备；
所述绝缘层为PCB电路板用绝缘喷漆；
所述导线规格为0.05mm2；
作为本发明的进一步改进，拇指套与手掌套连接处厚度小于手掌套厚度；
作为本发明的进一步改进，所述手掌套和多个手指套为3D打印一体成型结构；
所述3D打印一体成型结构在成型过程中，需要根据45°角原则为悬空部位添加支撑，打印完成后剥离支撑材料得到手套基体；
作为本发明的进一步改进，所述手套基体采用TPU材料；支撑材料为PVA、HIPS或PLA；
作为本发明的进一步改进，述直流稳压电源为30V、5A电源。
一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的制备方法，制备过程包括以下步骤：
用三维建模软件建立康复手套三维模型，将三维模型导入3D打印切片软件，在手套基体的悬空部位添加支撑材料，设置打印参数，进行3D打印；
其中，基体材料为TPU，支撑材料为PVA、HIPS或PLA；
打印完成后取出模型，剥离支撑材料得到TPU康复手套基体；
把SMA驱动器连接到基体的相应位置上，弹簧两端用导电线连接至直流稳压电源，得到形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套。
优选地，若所述支撑材料选择PVA，则打印完成后将模型整体浸入水中，PVA完全溶于水后得TPU康复手套基体。
优选地，所述的SMA驱动器制备方法包括以下步骤：
通过3D打印工艺由等原子比的镍钛二元记忆合金粉末制备形状记忆合金基体薄片；
打印完成后取出模型，清除粉末杂质，线切割分离驱动器与打印基板，得到SMA驱动器基体；
在驱动器基体表面喷绝缘漆，形成绝缘层；
剥去导线表面胶皮，保留线芯；在线芯表面喷绝缘漆形成绝缘层，将导线线芯缠绕在驱动器基体上；
在驱动器基体上贴硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，完成SMA驱动器制备。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)驱动方式简洁。当前已有的软体康复手套以气驱动和线驱动为主。气驱动关节充气弯曲，但不能主动伸展，一般要在材料本身的回弹作用下伸展。线驱动关节需要通过控制多个电机实现功能，同时还需考虑减速机构的设计等。相比之下形状记忆合金驱动器利用电流热效应，只需通电/断电即可按照预定形状反复变形，相比传统驱动方式控制难度极低，且对软基体的结构没有特殊要求，能以极为简洁的结构实现弯曲、侧摆和对掌运动，体现了形状记忆合金驱动方式的优越性；
(2)驱动效率高，能以简单的控制操作驱动多个自由度。对于传统驱动方式，自由度数量和复杂程度成正比，是一对难以协调的矛盾。而本发明设计的形状记忆合金驱动器驱动的康复手套，可以单独控制各关节，灵巧性极强，理论上可以模拟人手关节的所有自由度；
(3)驱动器体积小，与人手贴合程度高。片状驱动器尺寸小，可以紧密贴合人手，手指关节弯曲时，不因驱动器体积大影响弯曲程度；
(4)人机交互体验好。形状记忆合金依据电流热效应进行驱动，片状结构的驱动器便于在靠近人手一侧设置隔热层，防止烫伤人手；
(5)功能完整性良好。当前已有的康复手套大多只实现了关节的单向弯曲，而本发明所设计的康复手套同时实现了单向弯曲运动、食指基关节侧摆运动和拇指对掌运动，更贴近人手真实运动，可获得更好的康复效果；
(6)制备工艺先进。驱动器基体和康复手套软基体都属于个性化定制的小批量生产，传统工艺在质量和效率方面均远不如3D打印。本发明中二者均通过3D打印工艺制备，能高效率、高质量的实现针对个体差异的个性化定制，可有效保障人机交互体验；
(7)轻量化，便携性良好。设备总重仅45克，明显低于当前已有的各类康复手套。简单轻巧的便携式康复设备不需要专门安放场所，使用也无需专业人士指导，可满足患者在自己家中进行康复训练的需求，在减轻医疗资源压力的同时有效提高患者的依从性和治疗积极性。
附图说明
图1为形状记忆合金(SMA)驱动器基体薄片100示意图；(a)为立体图，(b)为主视图；
图2为关节动作原理示意图；
图3为关节结构示意图；(a)为单向弯曲关节侧面，(b)为单向弯曲关节侧立面，(c)为侧摆关节；
图4为3D打印的仿真人手；
图5为形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套总体结构示意图；
图6为中指单向弯曲运动示意图；
图7为食指侧摆运动示意图；
图8为对掌运动效果示意图；
图9为SMA驱动器拆解示意图。
其中，11为拇指套，12为中指套，13为食指套，14为基关节套，15为近关节套，16为远关节套，17为V型关节间隙，18为第一SMA驱动器，19为第二SMA驱动器，21为第三SMA驱动器，20为第四SMA驱动器，22为对掌关节，23为手掌套，100为形状记忆合金基体薄片，101为导线，102为绝缘层，103为隔热层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至9所示，一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套，包括手掌套23、有若干手指的手指套及若干SMA驱动器；
所述手指套至少包括中指套12、食指套13和拇指套11；
每个手指套均包含基关节、近关节、远关节三个部分；
各关节根据所需实现的功能可分为三类：单向弯曲关节、侧摆关节、对掌关节22。其中食指基关节为侧摆关节，拇指基关节为对掌关节22，其余均为单向弯曲关节。每个关节均设有SMA驱动器，用于驱动关节完成弯曲、侧摆或对掌运动。
单向弯曲关节的背面一体连接，正面有V型关节间隙17；关节正面装有第一SMA驱动器用于实现弯曲功能，背面装有第二SMA驱动器用于辅助弯曲的关节恢复原状。
侧摆关节的背面一体连接，但设有凹槽17为侧摆运动留出空间。关节左右两侧各装有一片SMA驱动器用于实现侧摆功能。
对掌关节22的背面一体连接，正面设有SMA驱动器，驱动器一端连接至拇指套11根部，另一端连接至手掌套23中部某处，用于带动拇指向中指和食指方向靠拢。
所有SMA驱动器两端用导电线连接至直流稳压电源。
为表达清晰，手掌使用图4所示的模拟人手，且仅画出三根手指，实际使用中可以真实人手为基础进行建模，以使所得手套能与人手紧密贴合，满足针对个体差异的个性化定制需求。手指至少应包括拇指、食指和中指，均依据人手关节结构特征建模并3D打印成型。
优选的，所述SMA驱动器包括形状记忆合金基体薄片100，绝缘层102，高温导线101，隔热层103。所述SMA驱动器中的SMA驱动器，其基体薄片100带有褶皱。因为SMA合金属于硬质连续体，需要通过合理设计增加结构柔性，提升变形能力。这一设计的原理是将连续结构拆分为若干段子结构，减小应力，增强变形能力。
所述SMA驱动器中的形状记忆合金基体薄片100，原材料采用等原子比的镍钛二元记忆合金粉末，通过选择性激光熔融3D打印工艺制备。所述SMA驱动器中的形状记忆合金基体薄片100，3D打印过程在充满氩气的密闭环境中进行，氧气浓度低于300ppm，打印基板的材料与驱动器材料一致。打印结束后，将打印部分埋入粉末中进行1-2小时时效处理，最后将零件取出，清理粉末杂质，通过线切割与基板分离。3D打印参数为层厚50μm，搭接率45％，激光功率75W，扫描速度200mm/s。
所述SMA驱动器中的绝缘层102为PCB电路板用绝缘喷漆，喷在合金薄片表面。
所述SMA驱动器中的高温导线101规格为0.05mm2，使用前剥去表面胶皮，仅保留线芯，并在线芯表面喷涂绝缘漆，高温导线101缠绕在合金薄片表面。
所述SMA驱动器的高温导线101两端连接至30V 5A直流电源。所述SMA驱动器通过给高温导线101通电，利用高温导线101产生的电流热效应加热形状记忆合金基体，使其产生形变。
所述SMA驱动器中的隔热层103为厚度1mm的硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，贴在驱动器靠近人手一侧(图9所示的底面)起隔热作用，主要是条形的隔热纸的两端与基体薄片的两侧粘接固定，以防止驱动器烫伤人手。
单向弯曲关节的背面一体连接，正面有V型关节间隙17；关节正面装有第一SMA驱动器用于实现弯曲功能，背面装有第二SMA驱动器用于辅助弯曲的关节恢复原状。
侧摆关节的背面一体连接，但设有凹槽18为侧摆运动留出空间。关节左右两侧各装有一片SMA驱动器用于实现侧摆功能。
对掌关节22的背面一体连接，正面设有SMA驱动器，驱动器一端连接至拇指套11根部，另一端连接至手掌套23中部某处，用于带动拇指向中指和食指方向靠拢。
所述手掌套23和多个手指套为3D打印一体成型结构。
所述软体康复手套通过3D打印工艺一体成型，包括以下步骤：
用三维建模软件建立康复手套三维模型，将三维模型导入3D打印切片软件，根据45°角原则为悬空部位添加支撑，设置打印参数为层厚0.1mm、扫描速度10mm/s、热床温度50℃、1号喷头打印温度220℃、2号喷头打印温度210℃，最后将切片文件导入3D打印机进行打印；
其中，康复手基体材料为TPU，支撑材料为PVA；
打印完成后取出模型，整体浸入水中，待PVA完全溶于水后得到TPU康复手套基体；
把SMA驱动器连接到基体的相应位置上，驱动器两端用导电线连接至直流稳压电源，得到形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套。
本发明还提供了一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的驱动器制备方法，包括以下步骤：
在三维建模软件中建立SMA驱动器基体的三维模型，将STL格式的模型导入切片软件，按照合适的角度摆放，设置打印参数为层厚50μm，搭接率45％，激光功率75W，扫描速度200mm/s；
3D打印过程在充满氩气的密闭环境中进行，氧气浓度低于300ppm，打印基板的材料与驱动器材料一致。打印结束后，将打印部分埋入粉末中进行1-2小时时效处理，最后将零件取出，清理粉末杂质，通过线切割与基板分离，得到SMA驱动器基体；
在驱动器基体表面喷绝缘漆，形成绝缘层102；
剥去高温导线101表面胶皮，仅保留线芯；
在线芯表面喷绝缘漆形成绝缘层102；
将高温导线101线芯缠绕在驱动器基体上；
在驱动器贴近人手的一侧贴硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，完成SMA驱动器制备；
把形状及合金驱动器连接到康复手套基体的相应位置上，高温导线101两端连接至30V 5A直流稳压电源。
以下对本发明的具体制备过程进行详细说明：
(1)建立模型：
首先根据测绘患者手部所得的尺寸数据，在三维建模软件中建立康复手套模型，以保证所制备的康复手套与患者手部紧密贴合。
(2)材料与设备：
形状记忆合金采用等原子比的镍钛二元记忆合金粉末，最大形状记忆应变约10％，密度6.291g·cm-3。
合金材料3D打印设备为铂力特激光成形技术有限公司的BLT-S200金属3D打印机。
热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)是3D打印软体机器人的理想材料，本发明采用硬段含量约27％，邵氏硬度80A的TPU。
本发明采用聚乙烯醇(PVA)作为支撑材料，打印完成后浸于水中即可完全溶解，实现支撑的去除。
TPU质地柔软，3D打印难度较大，本发明采用安装了Titan Aero喷头，可顺利挤出软材料的双喷头FDM打印设备。
(3)驱动方式选择：
气驱动软体康复手套3D打印实现难度大，且空气压缩机的存在使便携性相对较差。线驱动结构更容易实现且便携性良好，但存在以下问题：需设计电机与驱动线之间的减速机构；驱动线的防松、防缠绕；驱动力在各关节分布不均匀，难以控制到单个关节；如要实现单个关节控制，需对每个关节加入两个电机，提升了设备重量和控制难度。
SMA驱动器的作用方式与人的肌腱类似，通电时驱动器收缩，拉动结构朝相应方向变形。具有以下优势：①具有响应外界激励产生变形的独特性能，可显著降低驱动系统和控制系统的复杂性；②相变温度较低，容易变形；③具有电流热效应，可通过电流生热进行驱动。
本发明提出采用形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套，力求以最简洁的方式实现康复功能，进一步提升设备的轻量化、便携化程度。
(4)驱动器形状设计
本发明所用的SMA驱动器，其基体为带有褶皱的薄片。因为SMA合金属于硬质连续体，如果制作为简单薄片，则结构刚性较大，不容易弯折变形，需要通过合理设计增加结构柔性，提升变形能力。这一设计的原理是将连续结构拆分为若干段子结构，减小应力，增强变形能力。
(5)康复手套基体制备
用三维建模软件建立康复手套三维模型，将三维模型导入3D打印切片软件，根据45°角原则为悬空部位添加支撑，设置打印参数为层厚0.1mm、扫描速度10mm/s、热床温度50℃、1号喷头打印温度220℃、2号喷头打印温度210℃，最后将切片文件导入3D打印机进行打印；
其中，康复手基体材料为TPU，支撑材料为PVA；
打印完成后取出模型，整体浸入水中，待PVA完全溶于水后得到TPU康复手套基体；
(6)SMA驱动器制备
在三维建模软件中建立SMA驱动器基体的三维模型，将STL格式的模型导入切片软件，按照合适的角度摆放，设置打印参数为层厚50μm，搭接率45％，激光功率75W，扫描速度200mm/s；
3D打印过程在充满氩气的密闭环境中进行，氧气浓度低于300ppm，打印基板的材料与驱动器材料一致。打印结束后，将打印部分埋入粉末中进行1-2小时时效处理，最后将零件取出，清理粉末杂质，通过线切割与基板分离，得到SMA驱动器基体；
在驱动器基体表面喷绝缘漆，形成绝缘层102；
剥去高温导线101表面胶皮，仅保留线芯；
在线芯表面喷绝缘漆形成绝缘层102；
将高温导线101线芯缠绕在驱动器基体上；
在驱动器贴近人手的一侧贴硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，完成SMA驱动器制备；
把形状及合金驱动器连接到康复手套基体的相应位置上，高温导线101两端连接至30V 5A直流稳压电源。
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
基体材料：邵氏硬度80A，杨氏模量约8.83×106Pa的TPU；
支撑材料：可完全溶于水的PVA；
形状记忆合金材料：等原子比的镍钛二元记忆合金粉末，最大形状记忆应变约10％，密度6.291g·cm-3。
3D打印设备：安装Titan Aero喷头，可顺利挤出软材料的双喷头FDM打印机；铂力特激光成形技术有限公司BLT-S200金属3D打印机；
辅助材料：0.05mm2高温导线101，PCB用绝缘漆，1mm硅酸铝陶瓷纤维隔热纸；
电源：30V 5A低压直流电源。
为便于描述手套结构，首先制备TPU材料的仿人手。在三维建模软件中，根据人手结构及尺寸特征建立仿人手三维模型，将STL格式的模型导入切片软件按照合适的角度摆放，设置打印层厚为0.1mm、扫描速度10mm/s、热床温度50℃、喷头温度220℃，打印完成后得TPU仿人手；
在三维建模软件中，根据前述仿人手结构建立康复手套三维模型，将STL格式的模型导入切片软件，根据45°角原则为悬空部位添加支撑，设置打印层厚为0.1mm、扫描速度10mm/s、热床温度50℃、1号喷头TPU打印温度220℃、2号喷头PVA打印温度210℃，打印完成后取出模型并整体浸入水中，待PVA完全溶于水后得到TPU康复手套基体；
在三维建模软件中建立SMA驱动器基体的三维模型，将STL格式的模型导入切片软件，按照合适的角度摆放，设置打印参数为层厚50μm，搭接率45％，激光功率75W，扫描速度200mm/s；
3D打印过程在充满氩气的密闭环境中进行，氧气浓度低于300ppm，打印基板的材料与驱动器材料一致。打印结束后，将打印部分埋入粉末中进行1-2小时时效处理，最后将零件取出，清理粉末杂质，通过线切割与基板分离，得到SMA驱动器基体；
在驱动器基体表面喷绝缘漆，形成绝缘层102；
剥去高温导线101表面胶皮，仅保留线芯；
在线芯表面喷绝缘漆形成绝缘层102；
将高温导线101线芯缠绕在驱动器基体上；
在驱动器贴近人手的一侧贴硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，完成SMA驱动器制备；
把形状及合金驱动器连接到康复手套基体的相应位置上，高温导线101两端连接至30V 5A直流稳压电源，得图5所示康复手套模型；
单向弯曲关节运动效果如图6。关节内侧的1、2、3号驱动器依次通电变形收缩，使康复手套关节向相应方向弯曲，并带动人手关节弯曲，随后关节内侧驱动器断电，关节外侧的4、5、6号驱动器通电变形，带动关节快速恢复原状，由此完成一次“弯曲—伸展”运动循环。
侧摆关节运动效果如图7。关节左侧的7号驱动器通电收缩，带动关节向左侧弯曲，随后7号驱动器断电，8号驱动器通电收缩，带动关节恢复原位并进一步向右侧弯曲，由此完成一次侧摆运动。
除弯曲、侧摆两项基本功能外，软体康复手可实现对掌运动。对掌运动是人手的重要功能，是人手区别于动物手掌的标志性功能，而目前已有的康复手套很少有实现对掌功能，即使实现，过程也比较复杂。如图8所示，在大拇指根部布置9号驱动器，通电收缩后可带动拇指向中指靠拢，辅以中指和拇指单向弯曲关节内侧的SMA驱动器，使拇指指尖与中指指尖靠拢，完成一次对掌运动。拇指指尖与食指指尖靠拢的对掌运动实现原理相同，不再赘述。
综上所述，本发明一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套，手套包括手掌套23、手指套和SMA驱动器。手套包括三种关节：单向弯曲关节、侧摆关节和对掌关节22，关节通过连接至直流稳压电源的SMA驱动器完成相应运动。康复手套基体通过多种材料一体化3D打印工艺制备。SMA驱动器包括SMA合金薄片、绝缘层102、高温导线101、隔热层103，其中合金薄片采用等原子比的镍钛二元记忆合金粉末，通过选择性激光熔融3D打印工艺制备。驱动器通过给高温导线101通电，利用导电线的电流热效应加热SMA基体使其产生形变。该康复手套具备以下优势：灵巧性强且控制难度低；功能完整性良好；驱动方式简洁高效；舒适性和人机交互安全性良好；轻量化，便携性良好；工艺先进，制备效率高。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (4)

1.一种形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的制备方法，其特征在于：所述形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套包括手掌套(23)、有若干手指的手指套及若干SMA驱动器；
所述手指套至少包括中指套(12)、食指套(13)和拇指套(11)；
所述中指套(12)和食指套(13)均包括基关节套(14)、近关节套(15)和远关节套(16)，三个关节套正面有V型关节间隙(17)且安装一根第一SMA驱动器(18)用于完成单向弯曲动作，背面一体式连接且安装第二SMA驱动器(19)用于辅助弯曲的关节恢复原状；
所述食指套(13)的基关节套左右两侧安装有第三SMA驱动器(21)用于完成侧摆动作；
所述拇指套(11)包括对掌关节(22)和具备单向弯曲功能的基关节、远关节；基关节和远关节的正反面分别安装第一SMA驱动器和第二SMA驱动器；对掌关节(22)的一根第四SMA驱动器(20)一端与拇指套(11)的根部连接，另一端与手掌套(23)连接；
各手指套根部均与手掌套(23)连接；
所有SMA驱动器两端用导电线连接至直流稳压电源；
制备方法包括以下步骤：
用三维建模软件建立康复手套三维模型，将三维模型导入3D打印切片软件，在手套基体的悬空部位添加支撑材料，设置打印参数，进行3D打印；
其中，基体材料为TPU，支撑材料为PVA；
打印完成后取出模型，剥离支撑材料得到TPU康复手套基体；
把SMA驱动器连接到基体的相应位置上，弹簧两端用导电线连接至直流稳压电源，得到形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套；
所述手掌套(23)和多个手指套为3D打印一体成型结构；
所述3D打印一体成型结构在成型过程中，需要根据45°角原则为悬空部位添加支撑，打印完成后剥离支撑材料得到手套基体；
若所述支撑材料选择PVA，则打印完成后将模型整体浸入水中，PVA完全溶于水后得TPU康复手套基体；
所述SMA驱动器包括形状记忆合金基体薄片(100)、绝缘层(102)、导线(101)及隔热层(103)；
所述形状记忆合金基体薄片(100)为带有连续褶皱的条形片；
所述绝缘层(102)喷涂在形状记忆合金基体薄片(100)表面；
所述导线(101)在线芯表面喷涂绝缘漆后缠绕在形状记忆合金基体薄片(100)表面；
所述隔热层(103)贴合在形状记忆合金基体薄片(100)底面上；
所述形状记忆合金基体薄片(100)是由等原子比的镍钛二元记忆合金粉末通过选择性激光熔融3D打印工艺制备；
所述绝缘层(102)为PCB电路板用绝缘喷漆；
所述导线(101)规格为0.05mm2；所述隔热层(103)为硅酸铝陶瓷纤维隔热纸。
2.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的制备方法，其特征在于：拇指套(11)与手掌套(23)连接处厚度小于手掌套(23)厚度。
3.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的制备方法，其特征在于：所述直流稳压电源为30V、5A电源。
4.根据权利要求1所述的形状记忆合金驱动器驱动软体康复手套的制备方法，其特征在于，所述的SMA驱动器制备方法包括以下步骤：
通过3D打印工艺由等原子比的镍钛二元记忆合金粉末制备形状记忆合金基体薄片(100)；
打印完成后取出模型，清除粉末杂质，线切割分离驱动器与打印基板，得到SMA驱动器基体；
在驱动器基体表面喷绝缘漆，形成绝缘层(102)；
剥去导线(101)表面胶皮，保留线芯；在线芯表面喷绝缘漆形成绝缘层(102)，将导线(101)线芯缠绕在驱动器基体上；
在驱动器基体上贴硅酸铝陶瓷纤维隔热纸，完成SMA驱动器制备。
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