CN111529311A - 一种用于医疗康复的集成式软体手套系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于医疗康复的集成式软体手套系统，包括软体手套本体，以及控制软体手套本体弯曲的集成系统；软体手套本体的结构包括五个柔性手指套，其呈手指形壳体结构，内部均嵌套有一软体驱动器，其结构包括仿鱼骨结构外限制层和嵌套在仿鱼骨结构外限制层内部的可发生弹性形变的、具有密闭空腔的中空内芯；每个柔性手指套上安装有柔性扣环；五个柔性手指套的底部通过束带固定成一体；集成系统的结构包括多个气管，每个软体驱动器均通过各自的中空内芯与一气管的一端连接，气管的另一端和一总管连接，总管与气泵连接。本发明集成度高、控制效果好、弯曲效果高和手指穿戴效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及软体机器人手套设备技术领域，尤其是一种用于医疗康复的集成式软体手套系统。
背景技术
伴随着机电一体化技术的进步，康复类设备渐渐由笨重的固定型康复治疗机演变为轻巧，便于携带的可移动型治疗机。现有的手部康复机器人大多为刚性结构，通过电机驱动带动手指实现屈伸运动，刚性手部康复机器人具有运动精度高、承载能力强的优点，但刚性结构使得康复机器人存在运动柔顺性不足、结构笨重、成本较高等问题，并可能会由于穿戴偏差而对患者手指产生二次伤害，这都不利于康复机器人在家庭、社区等环境的推广应用，为解决该问题，采用软体结构代替传统的刚性结构，研制的新型软体手部康复机器人，具有运动柔顺性好、结构轻便、成本低廉等优点，但现有软体康复手结构刚度低，弯曲效果差，密封性差，制造过程麻烦，所以发明一种结构刚度高，弯曲效果好，密封效果好，制造过程简单的软体康复手具有重要的意义。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的用于医疗康复的集成式软体手套系统，从而克服现有软体手康复集成系统的集成度低、控制效果差、弯曲效果不好和手指穿戴效果差的缺点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于医疗康复的集成式软体手套系统，包括软体手套本体，以及控制软体手套本体弯曲的集成系统；所述软体手套本体的结构为：包括五个柔性手指套，柔性手指套呈手指形壳体结构，其内部均嵌套有一软体驱动器，所述软体驱动器的结构包括仿鱼骨结构外限制层和嵌套在仿鱼骨结构外限制层内部的可发生弹性形变的、具有密闭空腔的中空内芯；每个柔性手指套上安装有柔性扣环；五个柔性手指套的底部通过束带固定成一体；所述集成系统的结构为：包括多个气管，每个软体驱动器均通过各自的中空内芯与一气管的一端连接，所述气管的另一端和一总管连接，所述总管与气泵连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
仿鱼骨结构外限制层的结构为：包括板状的应变限制层，所述应变限制层的表面上，沿长度方向等间距设有多个半环状的限位环。
所述应变限制层及限位环均采用不可伸长的纤维材料，并利用注塑方法一体式成型。
中空内芯具有与仿鱼骨结构外限制层相同的外形轮廓，包括平板部和弧形部，平板部与所述应变限制层之间粘结连接，弧形部由限位环进行限位；中空内芯底部设有与气管连接的通气连接件。
中空内芯采用硅橡胶材质。
柔性手指套具有与仿鱼骨结构外限制层相同的外形轮廓。
柔性手指套与柔性扣环之间留有间隙。
所述总管上设有节流阀，总管的输出端通过一汇流板分流成多个所述气管；气管上设有真空电磁阀。
所述真空电磁阀经过电磁阀接线与继电器连接，所述继电器与控制板相连，所述控制板通过数据线与显示屏连接在一起。
继电器与微型电源连接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，集成度高、控制效果及弯曲效果好，手指穿戴方便。本发明的软体手套本体按照手指模型比例制作，柔性手指套和柔性扣环使得在弯曲过程中更加与人手贴合。气管与气泵连接，经过汇流板时分为五个气管，分别与五个电磁阀连接，使集成系统得到了简化。节流阀能调节气泵出来气压的大小，进而控制充入软体驱动器中气压的大小，使得手指得到最好的弯曲效果。集成系统包括有人机交互单元，由控制板和显示屏组成，显示屏上显示弯曲指令和弯曲角度与气压的关系，通过控制板来控制继电器的通断，进而控制电磁阀的开关，又通过弯曲角度与气压的关系来控制节流阀控制所充入气压的大小，进而调节软体驱动器的弯曲角度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明软体手套本体的安装结构示意图。
图3为本发明柔性手指套的结构示意图。
图4为本发明柔性手指套的的爆炸图。
其中：1、气泵；2、节流阀；3、汇流板；4、真空电磁阀；5、电磁阀接线；6、继电器；7、微型电源；8、控制板；9、数据线；10、显示屏；11、软体手套本体；12、气管；14、束带；15、柔性扣环；16、柔性手指套；17、仿鱼骨结构外限制层；171、应变限制层；172、限位环；18、中空内芯；19、通气连接件。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图3所示，本实施例的用于医疗康复的集成式软体手套系统，包括软体手套本体11，以及控制软体手套本体11弯曲的集成系统；软体手套本体11的结构为：包括五个柔性手指套16，柔性手指套16呈手指形壳体结构，其内部均嵌套有一软体驱动器，软体驱动器的结构包括仿鱼骨结构外限制层17和嵌套在仿鱼骨结构外限制层17内部的可发生弹性形变的、具有密闭空腔的中空内芯18；
每个柔性手指套16上安装有柔性扣环15；五个柔性手指套16的底部通过束带14固定成一体；集成系统的结构为：包括多个气管12，每个软体驱动器均通过各自的中空内芯18与一气管12的一端连接，气管12的另一端和一总管连接，总管与气泵1连接。
如图4所示，仿鱼骨结构外限制层17的结构为：包括板状的应变限制层171，应变限制层171的表面上，沿长度方向等间距设有多个半环状的限位环172。
应变限制层171及限位环172均采用不可伸长的纤维材料，并利用注塑方法一体式成型。
中空内芯18具有与仿鱼骨结构外限制层17相同的外形轮廓，包括平板部和弧形部，平板部与应变限制层171之间粘结连接，弧形部由限位环172进行限位；中空内芯18底部设有与气管12连接的通气连接件19。
中空内芯18采用硅橡胶材质。
柔性手指套16具有与仿鱼骨结构外限制层17相同的外形轮廓。
柔性手指套16与柔性扣环15之间留有间隙。
总管上设有节流阀2，总管的输出端通过一汇流板3分流成多个气管12；气管12上设有真空电磁阀4。
真空电磁阀4经过电磁阀接线5与继电器6连接，继电器6与控制板8相连，控制板8通过数据线9与显示屏10连接在一起。
继电器6与微型电源7连接。
本发明的设计原理：
硅橡胶的软体驱动器的中空芯体18内存在着密闭空腔，当通过气管12对对空腔进行充气加压时，由于气压的作用，具有弹性的中空芯体18产生向四周膨胀的作用力，在限位环172对中空芯体18约束，限制其径向膨胀，从而只产生轴向伸长的弹性形变，同时应变限制层171，可有效阻止与之相连部分的中空芯体18的轴向拉伸作用，从而产生弯曲变形效果。
具体实施过程中，中空内芯18由肖氏硬度为10-15HA/HDw、拉伸率为500-600％，抗撕裂能力为10-20KN/m的硅橡胶制成，该硅橡胶分为a、b液两部分，在室温下是液体，在生产过程中，按1：1的混合两种液体，充分搅拌后，可在室温下固化，形成中空内芯，中空内芯底部加入通气连接件19，与气管12连接，起到输送外加气压的作用。
本发明系统在工作过程中，五个软体驱动器分别放置在五个柔性手指套16内，人手指穿过通过柔性扣环15与柔性手指套16之间的间隙，通过柔性扣环15与柔性手指套16固定在一起，使得柔性手指套16与人手有很好的贴合，微型电源7给继电器6供电，继电器6控制真空电磁阀4的通断，在控制板8上编好控制手指运动的指令，并在显示屏10上显示界面，如大拇指弯曲、中指弯曲和全指弯曲等，通过点击显示屏10上的运动指令来给控制板8下达弯曲命令，控制板8与继电器6连接在一起，起到控制继电器6的作用，如点击大拇指弯曲，则控制大拇指弯曲的继电器指令工作，与大拇指所对应的柔性手指套16的真空电磁阀4打开，气体进入到中空芯体18中，从而形成弯曲，再次点击大拇指弯曲，真空电磁阀4闭合，停止气压的输送，从而使手指恢复原来的形状。气泵1与节流阀2连接在一起，通过显示屏10上显示的弯曲角度与气压之间的关系来控制节流阀2是否需要开大或者开小，从而使得手指得到最好的弯曲效果。
本发明的软体手套本体按照手指模型比例制作，柔性手指套和柔性扣环使得在弯曲过程中更加与人手贴合。气管与气泵连接，经过汇流板时分为五个气管，分别与五个电磁阀连接，使集成系统得到了简化。节流阀能调节气泵出来气压的大小，进而控制充入软体驱动器中气压的大小，使得手指得到最好的弯曲效果。集成系统包括有人机交互单元，由控制板和显示屏组成，显示屏上显示弯曲指令和弯曲角度与气压的关系，通过控制板来控制继电器的通断，进而控制电磁阀的开关，又通过弯曲角度与气压的关系来控制节流阀控制所充入气压的大小，进而调节软体驱动器的弯曲角度。综上本发明集成度高、控制效果好、弯曲效果高和手指穿戴效果良好。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：包括软体手套本体(11)，以及控制软体手套本体(11)弯曲的集成系统；
所述软体手套本体(11)的结构为：包括五个柔性手指套(16)，柔性手指套(16)呈手指形壳体结构，其内部均嵌套有一软体驱动器，所述软体驱动器的结构包括仿鱼骨结构外限制层(17)和嵌套在仿鱼骨结构外限制层(17)内部的可发生弹性形变的、具有密闭空腔的中空内芯(18)；每个柔性手指套(16)上安装有柔性扣环(15)；五个柔性手指套(16)的底部通过束带(14)固定成一体；
所述集成系统的结构为：包括多个气管(12)，每个软体驱动器均通过各自的中空内芯(18)与一气管(12)的一端连接，所述气管(12)的另一端和一总管连接，所述总管与气泵(1)连接。
2.如权利要求1所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：仿鱼骨结构外限制层(17)的结构为：包括板状的应变限制层(171)，所述应变限制层(171)的表面上，沿长度方向等间距设有多个半环状的限位环(172)。
3.如权利要求2所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：所述应变限制层(171)及限位环(172)均采用不可伸长的纤维材料，并利用注塑方法一体式成型。
4.如权利要求2所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：中空内芯(18)具有与仿鱼骨结构外限制层(17)相同的外形轮廓，包括平板部和弧形部，平板部与所述应变限制层(171)之间粘结连接，弧形部由限位环(172)进行限位；中空内芯(18)底部设有与气管(12)连接的通气连接件(19)。
5.如权利要求2所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：中空内芯(18)采用硅橡胶材质。
6.如权利要求2所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：柔性手指套(16)具有与仿鱼骨结构外限制层(17)相同的外形轮廓。
7.如权利要求1所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：柔性手指套(16)与柔性扣环(15)之间留有间隙。
8.如权利要求1所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：所述总管上设有节流阀(2)，总管的输出端通过一汇流板(3)分流成多个所述气管(12)；气管(12)上设有真空电磁阀(4)。
9.如权利要求8所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：所述真空电磁阀(4)经过电磁阀接线(5)与继电器(6)连接，所述继电器(6)与控制板(8)相连，所述控制板(8)通过数据线(9)与显示屏(10)连接在一起。
10.如权利要求9所述的用于医疗康复的集成式软体手套系统，其特征在于：继电器(6)与微型电源(7)连接。
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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