CN111358665A - 一种软体驱动器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软体驱动器及其制造方法，软体驱动器包括第一气芯和第二气芯，所述第一气芯和第二气芯设置在基体中，所述软体驱动器具有开口，所述第一气芯和第二气芯各自的腔室与所述开口连通。本发明的软体驱动器可同时实现驱动手指进行弯曲、伸直动作，可以应用于医疗用康复手套等，具有驱动形式简单，传感控制以及工艺性好等特性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种可以应用于医疗用康复手套的一种软体驱动器及其制造方法。
背景技术
对于患有慢性中风的偏瘫患者来说，他们丧失了重要的手部运动能力，这给它们的生活带来了极大的不便利。在美国大约有四百万此类患者，而在中国这个数字达到了一千两百多万。而且随着社会发展以及人们生活方式的变化，这个数字正在不断攀升。此外，如脊髓受伤等情况也会导致收不运动能力的丧失或者能力降低。
作为一种可行的解决方案，此类患者可以通过进行适当的手部活动来缓解病状。软体康复手套是解决慢性中风导致的偏瘫患者以及各种上肢瘫痪患者康复训练投入的有效器械，可以通过系统的控制来定制康复方案，让其自主辅助病人进行康复训练，从而极大的节约人工成本的投入，与此同时其独有的柔性材质对于人体具有较高的适应性以及安全性。软体手套可以提供给患者主要的训练方式为手指的弯曲以及伸直、手指间配合运动以及阻力训练等。
由于患者的手部一般为僵硬状态，所以弯曲伸直两个动作需要不同的驱动力，目前很多软体康复手套产品只考虑了对于手指弯曲的驱动，而忽略了手指伸直所需的驱动力。在专利申请CN107174482A中提出了分别利用软体驱动器以及拉线驱动分别对于两个动作进行驱动，虽然满足了两种驱动力，但是由于动力机构不统一，反而使得结构更加复杂。
专利申请CN107715406A提出了一种结构相对简单的康复手套形式，但是其训练效果并不明显，主要起到矫正作用，无法真正代替人工进行专业的辅助式康复训练。
专利CN208541541U提出的软体康复手套只是利用软体材料作为基体，其驱动形式依然为纯机械式的拉绳驱动，这样的结构相比软体驱动器在安全性以及人机交互性方面具有较大差距。
发明内容
本发明的目的之一是发明并设计提出一种可同时实现驱动手指进行弯曲、伸直动作的可以应用于医疗用康复手套的软体驱动器，该形式具有驱动形式简单，传感控制以及工艺性好等特性。
为至少在一定程度上实现上述目的，本发明提出以下技术方案。
一种软体驱动器，包括第一气芯和第二气芯，所述第一气芯和第二气芯设置在基体中，所述软体驱动器具有开口，所述第一气芯和第二气芯各自的腔室与所述开口连通。
进一步地，所述第一气芯和/或第二气芯的外部设置有绕线。
进一步地，所述第一气芯和/或第二气芯的材料为硅胶。
进一步地，所述基体的材料为硅胶。
进一步地，所述第一气芯和第二气芯的横截面近似为长方形，并且二者的宽度方向平行，叠置在一起。
进一步地，在所述基体内还设置有另一腔室，所述另一腔室内设置有液态金属。
进一步地，所述另一腔室设置在所述第一气芯和第二气芯的腔室之间。
此外，本发明的软体驱动器的制造方法包括如下步骤：
在第一组模具中进行浇注，以制作气芯；
在得到的气芯上进行绕线，获得具有绕线的气芯；
将绕线完成后的气芯放入第二组模具中，进行浇注。
进一步地，还包括对驱动器进行封口并安装接口，进行密封的步骤。
进一步地，所述第一组模具和所述第二组模具设置在同一个模具基座上。
本发明具有以下技术效果：
1.结构简单、质量轻；
2.人体使用更加安全；
3.环境适应能力更强；
4.单体运动形式丰富；
5.价格便宜，产品换代更加容易。
附图说明
图1是根据本发明的驱动器的基础实施例的原始状态图。
图2是根据本发明的驱动器的基础实施例的正向驱动状态图。
图3是根据本发明的驱动器的基础实施例的反向驱动状态图。
图4是根据本发明的驱动器的改进实施例的原始状态图。
图5是根据本发明的驱动器制造方法的步骤图之一。
图6是根据本发明的驱动器制造方法的步骤图之二。
图7是根据本发明的驱动器制造方法的步骤图之三。
图8是根据本发明的驱动器制造方法的所用的模具的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的软体驱动器以及其制造方法进行说明。
参见图1，本发明的软体驱动器具有两个开口，分别是第一开口1和第二开口2，第一开口1连通第一气芯4，第二开口2连通第二气芯5，其中第一气芯4和第二气芯5均设置在基体3中。第一气芯4和第二气芯5各自具有腔室，并且其各自的腔室互不连通。
作为一种优选的实施方式，第一气芯4的外侧缠绕有增强部件，第二气芯5的外侧也缠绕有增强部件。具体地，增强部件可以是螺旋绕设的绕线。绕线的材料可以是纤维材料，也可以是任意合适的材料。
优选地，第一气芯和第二气芯的横截面接近长方形，并且二者的宽度方向平行，叠置在一起。
其中，基体3采用具有良好弹性的材料制成。例如，基体3采用硅胶制成。第一气芯4和第二气芯5也采用具有良好弹性的材料制，例如采用硅胶制成。当然，基体3和第一气芯4以及第二气芯5也可以采用其他任意的合适材料制成，只要能保证良好的弹性即可。
本发明的软体驱动器在使用时，可以通过第一开口1和第二开口2分别改变第一气芯4以及第二气芯5的腔室内部的压力，从而使软体驱动器呈现不同的形状。例如，参见图2，当通过第一开口1向第一气芯4的腔室内通入一定数量的气体、通过第二开口2向第二气芯5的腔室内通入较少数量的气体时，由于第二气芯5的腔室内的气体数量少于第一气芯4的腔室内的气体数量，从而使得第二气芯5伸长的长度小于第一气芯4伸长的长度，因此，软体驱动器整体上呈现出如图2所示的弯曲状态。在此，为描述方便，将这种弯曲状态定义为“正向弯曲状态”。
反之，如图3所示，在初始状态下，当通过第一开口1向第一气芯4的腔室内通入的气体数量少于通过第二开口2向第二气芯5的腔室内通入的气体的数量时，则软体驱动器整体上呈反向弯曲状态。
当然，为了使软体驱动器能够弯曲，也可以通过抽气的方式进行。例如，在两个气芯内预先充有相同数量的气体，然后以放气或者抽气的方式减少其中一个气芯的腔室的气体数量，或者是两个腔室内的气体减少不同的数量，均可以实现软体驱动器的弯曲。
根据以上结合图1-图3的介绍可知，本发明的软体驱动器可以通过对两个气芯的腔室的控制而实现两个方向的弯曲，从而完成对于手部的康复训练治疗功能。
参见图4，其示出了根据本发明的软体驱动器的一个改进实施例的原始状态图。如图所示，在软体驱动器的内部设置有腔室，其内用液态金属6进行填充。这样，在驱动器弯曲过程中，其驱动力与阻力配合使得液态金属微流腔内产生特定方向特定大小的压力，使得金属发生挤压形变，从而导致金属的电阻发生变化，通过对驱动器进行工作所需的压力区间的分点实验使得驱动器压力与液态金属的特性数据(电流、电压、电阻、电平信号均可)进行一一对应，从而可以实现液态金属的传感作用。
液态金属的传感具有适应性好、精度高、稳定性好等优点，驱动器配合其传感作用可以对于驱动器的工作情况进行实时评估，进而通过程序进行判断从而做出相应的调整指令，使得驱动过程形成闭环控制，驱动精度更高、人机交互性以及安全性能更好。
以下结合图5-图8对本发明的软体驱动器的制造方法进行说明。
首先参见图5，在制作气芯的第一组模具中进行一次浇注，以制作气芯。优选地，材料硅胶作为气芯的材料。随后，对第一组模具进行脱模，去除气芯。
然后参见图6，在已经得到的气芯上进行绕线，获得具有绕线的气芯。
最后，参见图7，将绕线完成后的气芯放入第二组模具中，进行二次浇注，从而得到软体驱动器。此外，还对驱动器进行封口并安装接口，进行密封，从而得到最终的软体驱动器。
图8示出了制造本发明的软体驱动器所用到的模具。具体地，从图5、图6、图8可以看出，在一次浇注以制造气芯时以及二次浇注以制造软体驱动器时所采用的模具不同，但是可以在同一个模具基座上进行，只需要更换不同的模具即可完成一次浇注和二次浇注。因此，本发明的制造方法具有以下特点：
浇注、脱模过程简单利落，制作效率高；
模具考虑到制作流程，材料利用率高，浪费少；
工艺简单易操作，人工、场地、设备成本较低。
虽然本发明的以上示例性说明均是以康复手套为例进行说明，但是事实上本发明的驱动器并不限于康复手套，只要能够应用本发明的驱动器的场合均可以应用。例如，可以将本发明用作夹持机构，例如操作玻璃试管等。由于本发明的驱动器为软体，具有柔性，因此在夹持玻璃器皿时相比于传统的机械手具有优势，本发明的驱动器在夹持时无需对夹紧力进行精密的控制。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种软体驱动器，其特征在于，包括第一气芯和第二气芯，所述第一气芯和第二气芯设置在基体中，所述软体驱动器具有开口，所述第一气芯和第二气芯各自的腔室与所述开口连通。
2.根据权利要求1所述的一种软体驱动器，其特征在于，所述第一气芯和/或第二气芯的外部设置有绕线。
3.根据权利要求1所述的一种软体驱动器，其特征在于，所述第一气芯和/或第二气芯的材料为硅胶。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种软体驱动器，其特征在于，所述基体的材料为硅胶。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种软体驱动器，其特征在于，所述第一气芯和第二气芯的横截面近似为长方形，并且二者的宽度方向平行，叠置在一起。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种软体驱动器，其特征在于，在所述基体内还设置有另一腔室，所述另一腔室内设置有液态金属。
7.根据权利要求6中任一项所述的一种软体驱动器，其特征在于，所述另一腔室设置在所述第一气芯和第二气芯的腔室之间。
8.一种软体驱动器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在第一组模具中进行浇注，以制作气芯；
在得到的气芯上进行绕线，获得具有绕线的气芯；
将绕线完成后的气芯放入第二组模具中，进行浇注。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
还包括对驱动器进行封口并安装接口，进行密封的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第一组模具和所述第二组模具设置在同一个模具基座上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200703 |