CN111374864A - 一种气动肌腱智能康复手装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气动肌腱智能康复手装置，包括手掌面板以及固定安装在手掌面板上的拇指构件和四个手指构件，拇指构件用于大拇指的固定和康复训练，四个所述手指构件分别用于其余四个手指的固定和康复训练，拇指构件包括用于固定大拇指的拇指固定单元、用于驱动大拇指向手心弯曲的拇指气动肌腱以及用于安装拇指固定单元及拇指气动肌腱的拇指安装单元，手指构件包括用于固定手指的手指固定单元、用于驱动手指向手心弯曲或手指弯曲的手指气动肌腱以及用于安装手指固定单元及手指气动肌腱的手指安装单元。与现有技术相比，本发明结构简单，质量轻便，提高了安全性，大大减轻了装置的重量，且康复效果好。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复器械，具体涉及一种气动肌腱智能康复手装置。
背景技术
近十年来，我国老年人口逐年增加，老年人的健康问题加剧。心脑血管疾病是一种威胁人类健康的疾病，尤其对五十岁以上的中老年人威胁更大，老年患病人群多半是心脑血管疾病，而心血管疾病引发的脑卒中对患者有无法挽回的影响，脑卒中常见的后遗症是偏瘫，尤其手部障碍造成患者生活障碍，给患者带来极大的不便。
针对偏瘫患者手部康复治疗，康复训练机器人辅助或代替医生对患者进行康复训练，大大提高治疗的效率，减少治疗的成本。针对上肢康复训练的医疗器械也在不断的发展，目前国内外主要有：Ability One研制的手部康复仪、华盛大学Perry等人设计的一种七自由度的电机驱动机械手、曼彻斯特大学Davis等人基于气动肌肉研制的一款软体康复手套、北京航空航天大学王启申等人设计的电机驱动钢丝绳传动的康复机器人系统、上海交通大学张定国等人设计的形状记忆合金驱动的手外骨骼康复系统等。
上述大部分的手套虽然可以完成大部分康复动作，各个手指也可以单一运动，但是手指只有一个气动肌腱，对指关节屈伸能力要求太高，手套没有刚性结构使得肢体没有支撑点，因此设计一款轻便，符合更多患者要求的智能型康复手意义重大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气动肌腱智能康复手装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气动肌腱智能康复手装置，包括用于腕部训练的手腕机构、与手腕机构连接的用于训练指部的手部机构以及用于驱动手腕机构和手部机构运动的控制器，所述手部机构包括手掌面板以及固定安装在手掌面板上的拇指构件和四个手指构件，所述拇指构件用于大拇指的固定和康复训练，四个所述手指构件分别用于其余四个手指的固定和康复训练，所述拇指构件包括用于固定大拇指的拇指固定单元、用于驱动大拇指向手心弯曲的拇指气动肌腱以及用于安装拇指固定单元及拇指气动肌腱的拇指安装单元，所述手指构件包括用于固定手指的手指固定单元、用于驱动手指向手心弯曲或手指弯曲的手指气动肌腱以及用于安装手指固定单元及手指气动肌腱的手指安装单元。本发明的康复手装置上，针对每个手指都安装气动肌腱，来实现各个手指向手掌弯曲或实现手指本身的弯曲，同时，通过固定单元，增加了手指的支撑点，使得每个手指与该康复装置的贴合度更高，康复装置的运动能带动手指的运动，康复效果更好。
所述的拇指安装单元从拇指末端到前端依次包括拇指夹板、拇指背板、拇指上嵌件，且所述拇指夹板和拇指背板之间通过销轴转动连接，所述拇指背板和拇指上嵌件之间通过销轴转动连接，所述拇指气动肌腱的一端与拇指夹板通过拇指衔接件固定，拇指气动肌腱的另一端通过拇指气动肌腱上嵌件与拇指上嵌件固定，所述拇指背板包括两块平行与拇指气动肌腱轴向的直板，所述拇指气动肌腱位于两块直板之间，所述拇指夹板与手掌面板固定。
所述的拇指固定单元包括固定设置在拇指背板的拇指指扣以及固定设置在拇指上嵌件上的拇指套筒，所述拇指指扣上设有一个用于套设拇指的圆形通孔，所述拇指套筒呈U型，且在使用时，所述拇指套筒夹持在拇指指甲上表面及与其相对的拇指下表面。当气动肌腱收缩时，大拇指只有一个指关节，固定在两端的气动肌腱收缩时，它将会带动拇指机构关节处的旋转，由于气动肌腱安装在拇指背板的下方，因此它将带动机构向内旋转，使得大拇指向手心运动。
每个所述的手指构件中包括两个手指气动肌腱，分别为用于驱动手指向手心弯曲的后气动肌腱以及用于驱动手指弯曲的前气动肌腱，所述后气动肌腱和前气动肌腱之间通过肌腱连接件连接。
每个所述的手指安装单元从手指末端到前端依次包括壳体、手指背板、手指连接部和手指上嵌件，且所述壳体、手指背板、手指连接部和手指上嵌件中相邻两者之间通过销轴转动连接所述壳体与手掌面板固定，所述后气动肌腱设置在壳体内部，所述肌腱连接件设置在手指背板内，所述前气动肌腱的主体设置在手指连接部内，且前气动肌腱的前端通过手指气动肌腱上嵌件与手指上嵌件固定连接。
所述的壳体包括手指气动肌腱内壳和手指气动肌腱外壳，所述手指气动肌腱外壳套设在手指气动肌腱内壳外侧，所述手指气动肌腱外壳与手掌面板固定，所述后气动肌腱设置在手指气动肌腱内壳内部。
所述的手指连接部包括两块平行设置的手指夹板以及与两块手指夹板顶端连接的手指顶板，所述两块手指夹板与手指顶板呈倒U型，所述前气动肌腱的主体设置在该倒U型内。
所述的手指固定单元包括固定设置在手指夹板上的手指指扣、固定设置在手指背板上的手指挂钩以及固定设置在手指上嵌件上的手指套筒，所述手指指扣上设有一个用于套设手指的圆形通孔，所述手指挂钩用于托住手指与手掌连接部位，所述手指套筒呈U型，且在使用时，所述手指套筒夹持在手指指甲上表面及与其相对的手指下表面。当气动肌腱收缩时，由于手指(大拇指除外)有两个指关节，手指机构安装有两个气动肌腱，两个气动肌腱的连接点在两个指关节中间，当前气动肌腱收缩时，它将带动靠近指尖的指关节的旋转，由于气动肌腱安装在顶板下方，故使得指尖向手心弯曲运动，同理，当后气动肌腱收缩时，将会带动靠近掌指关节的指关节向手心旋转，使得手指向手心弯曲运动。
所述装置设有用于控制拇指气动肌腱和手指气动肌腱运动的控制器。通过控制器来控制每个气动肌腱的运动，从而模拟手部的日常运动，使手指关节得到高效的运动康复练习，以帮助有需要的患者进行手部恢复。
所述手腕机构包括两个平行设置且呈环状的前腕部连接件和后腕部连接件、连接在前腕部连接件和后腕部连接件之间的多根腕部气动肌腱、固定在前腕部连接件上用于与手掌面板固定的手腕连接件以及通过连接杆与后腕部连接件固定的半圆形的腕扣，所述腕扣设置在前腕部连接件和后腕部连接件之间，用于固定患者手腕。
优选的，所述控制器为PLC控制器。
当拇指气动肌腱和手指气动肌腱收缩时，可以完成大拇指和其他手指单独的靠拢运动；当拇指气动肌腱和其他四指中任意两个气动肌腱收缩时，可以实现三个手指的靠拢运动；以此类推，当五个手指的气动机收缩时，可以实现整个手部的抓握运动；每根手指用单独的气动肌腱控制，增加运动的多样化；更加符合康复的需求和人因工程设计理念。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)每根手指用单独的气动肌腱控制，增加运动的多样化，更加符合康复的需求和人因工程设计理念；
(2)通过控制器来控制每个气动肌腱的运动，从而模拟手部的日常运动，使手指关节得到高效的运动康复练习，修复效果更好。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明手部机构的结构示意图；
图3为本发明手腕机构的结构示意图。
其中，1为拇指夹板，2为拇指衔接件，3为拇指背板，4为拇指指扣，5为拇指气动肌腱，6为拇指上嵌件，7为拇指气动肌腱上嵌件，8为拇指套筒，9为手指挂钩，10为手指套筒，11为手指气动肌腱上嵌件，12为手指上嵌件，13为手指气动肌腱，14为顶板，15为手指指扣，16为手指夹板，17为手指背板，18为手指气动肌腱外壳，19为手指气动肌腱内壳，20为手掌面板，21为肌腱连接件，22为后腕部连接件，23为前腕部连接件，24为腕部气动肌腱，25为手腕连接件，26为腕扣，27为连接杆。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种气动肌腱智能康复手装置，其结构如图1～3所示，包括手腕机构额手部机构，其中，手部机构如图2所示，包括拇指构件和手指构件。其中，拇指构件包括拇指夹板1、拇指衔接件2、拇指背板3、拇指指扣4、拇指气动肌腱5、拇指上嵌件6、拇指气动肌腱上嵌件7和拇指套筒8，大拇指穿过拇指指扣4套在拇指套筒8中，从而使得大拇指固定，拇指夹板1、拇指衔接件2、拇指背板3、拇指上嵌件6和拇指气动肌腱上嵌件7用于安装和固定拇指气动肌腱5，当拇指气动肌腱5收缩时，将会使得大拇指向手心运动；手指构件包括手指挂钩9、手指套筒10、手指气动肌腱上嵌件11、手指上嵌件12、手指气动肌腱13、顶板14、手指指扣15、手指夹板16、手指背板17、手指气动肌腱外壳18和手指气动肌腱内壳19，使用时，手指挂在手指挂钩9上，然后穿过手指指扣15，最终套在手指套筒10中，从而使得除大拇指外的四个手指被固定，而手指气动肌腱上嵌件11、手指上嵌件12、顶板14、手指夹板16、手指背板17、手指气动肌腱外壳18和手指气动肌腱内壳19用于安装和固定手指气动肌腱13，手指气动肌腱13包括前气动肌腱和后气动肌腱，两者之间通过肌腱连接件21连接。五个手指的机构安装在手掌面板20上。对于手部机构的运动，当拇指气动肌腱5和手指气动肌腱收缩13时，可以完成大拇指和其他手指单独的靠拢运动；当拇指气动肌腱5和其他四指中任意两个气动肌腱收缩13时，可以实现三个手指的靠拢运动；以此类推，当五个手指的气动机收缩时，可以实现整个手部的抓握运动；每根手指用单独的气动肌腱控制，增加运动的多样化；更加符合康复的需求和人因工程设计理念。
手腕机构的结构如图3所示，包括前手腕连接件23、后手腕连接件22、腕部气动肌腱24、手腕连接件25、腕扣26和连接杆27；手腕连接件25用于连接手部机构和手腕机构，连接杆27用于连接腕扣26和后手腕连接件22，在前手腕连接件23和后手腕连接件22中间有四根腕部气动肌腱24，四根气动肌腱在空间均匀分布，不同的气动肌腱单独收缩可使得整个手部向收缩方向偏移运动，可实现手部多元化的康复训练。
Claims (10)
1.一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，该康复手装置包括用于腕部训练的手腕机构、与手腕机构连接的用于训练指部的手部机构以及用于驱动手腕机构和手部机构运动的控制器，所述手部机构包括手掌面板(20)以及固定安装在手掌面板(20)上的拇指构件和四个手指构件，所述拇指构件用于大拇指的固定和康复训练，四个所述手指构件分别用于其余四个手指的固定和康复训练，所述拇指构件包括用于固定大拇指的拇指固定单元、用于驱动大拇指向手心弯曲的拇指气动肌腱(5)以及用于安装拇指固定单元及拇指气动肌腱(5)的拇指安装单元，所述手指构件包括用于固定手指的手指固定单元、用于驱动手指向手心弯曲或手指弯曲的手指气动肌腱(13)以及用于安装手指固定单元及手指气动肌腱(13)的手指安装单元。
2.根据权利要求1所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述的拇指安装单元从拇指末端到前端依次包括拇指夹板(1)、拇指背板(3)、拇指上嵌件(6)，所述拇指夹板(1)和拇指背板(3)之间通过销轴转动连接，所述拇指背板(3)和拇指上嵌件(6)之间通过销轴转动连接，所述拇指气动肌腱(5)的一端与拇指夹板(1)通过拇指衔接件(2)固定，拇指气动肌腱(5)的另一端通过拇指气动肌腱上嵌件(7)与拇指上嵌件(6)固定，所述拇指背板(3)包括两块平行与拇指气动肌腱(5)轴向的直板，所述拇指气动肌腱(5)位于两块直板之间，所述拇指夹板(1)与手掌面板(20)固定。
3.根据权利要求2所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述的拇指固定单元包括固定设置在拇指背板(3)的拇指指扣(4)以及固定设置在拇指上嵌件(7)上的拇指套筒(8)，所述拇指指扣(4)上设有一个用于套设拇指的圆形通孔，所述拇指套筒(8)呈U型，且在使用时，所述拇指套筒(8)夹持在拇指指甲上表面及与其相对的拇指下表面。
4.根据权利要求1所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，每个所述的手指构件中包括两个手指气动肌腱(13)，分别为用于驱动手指向手心弯曲的后气动肌腱以及用于驱动手指弯曲的前气动肌腱，所述后气动肌腱和前气动肌腱之间通过肌腱连接件(21)连接。
5.根据权利要求4所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，每个所述的手指安装单元从手指末端到前端依次包括壳体、手指背板(17)、手指连接部和手指上嵌件(12)，且所述壳体、手指背板(17)、手指连接部和手指上嵌件(12)中相邻两者之间通过销轴转动连接，所述壳体与手掌面板(20)固定，所述后气动肌腱设置在壳体内部，所述肌腱连接件(21)设置在手指背板(17)内，所述前气动肌腱的主体设置在手指连接部内，且前气动肌腱的前端通过手指气动肌腱上嵌件(11)与手指上嵌件(12)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述的壳体包括手指气动肌腱内壳(19)和手指气动肌腱外壳(18)，所述手指气动肌腱外壳(18)套设在手指气动肌腱内壳(19)外侧，所述手指气动肌腱外壳(18)与手掌面板(20)固定，所述后气动肌腱设置在手指气动肌腱内壳(19)内部。
7.根据权利要求5所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述的手指连接部包括两块平行设置的手指夹板(16)以及与两块手指夹板(16)顶端连接的手指顶板(14)，所述两块手指夹板(16)与手指顶板(14)呈倒U型，所述前气动肌腱的主体设置在该倒U型内。
8.根据权利要求7所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述的手指固定单元包括固定设置在手指夹板(16)上的手指指扣(15)、固定设置在手指背板(17)上的手指挂钩(9)以及固定设置在手指上嵌件(12)上的手指套筒(10)，所述手指指扣(15)上设有一个用于套设手指的圆形通孔，所述手指挂钩(9)用于托住手指与手掌连接部位，所述手指套筒(10)呈U型，且在使用时，所述手指套筒(10)夹持在手指指甲上表面及与其相对的手指下表面。
9.根据权利要求1所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述手腕机构包括两个平行设置且呈环状的前腕部连接件(23)和后腕部连接件(22)、连接在前腕部连接件(23)和后腕部连接件(22)之间的多根腕部气动肌腱(24)、固定在前腕部连接件(23)上用于与手掌面板(20)固定的手腕连接件(25)以及通过连接杆(27)与后腕部连接件(22)固定的半圆形的腕扣(26)，所述腕扣(26)设置在前腕部连接件(23)和后腕部连接件(22)之间，用于固定患者手腕。
10.根据权与利要求1所述的一种气动肌腱智能康复手装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
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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 | ||
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