CN111631904B - 一种半穿戴式手掌康复外骨骼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半穿戴式手掌康复外骨骼，包括底座，底座上连有可调高托举架，可调高托举架上部背面固定连有大拇指支架，大拇指支架上以及可调高托举架背面设置动力装置，大拇指支架的前端以及可调高托举架的前端铰接连有第一截手指穿戴套环，第一截手指穿戴套环的前端铰接连有第二截手指穿戴套环，第一截推动杆一端铰接连接在第一截手指穿戴套环背面，第一截推动杆上固定连有手指旋转角度调节杆的一端，手指旋转角度调节杆的另一端与第二截推动杆的一端铰接，第二截推动杆的另一端铰接连在第二截手指穿戴套环背面。本发明提供的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，能够根据病人的实际情况来控制外骨骼的转动幅度，达到对特定角度训练的效果。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种半穿戴式手掌康复外骨骼，属于康复训练设备技术领域。
背景技术
人类的四肢与双手是人类日常工作生活中不可或缺的部分。然而很多人都受苦肢体受损，如痉挛，缺乏控制或肌肉弱点，这些症状大概率是来自于中风，瘫痪，受伤或肌肉疾病的损伤。这样损伤可能会限制个人的独立进行日常生活活动和能力社交互动。使用康复外骨骼器械是帮助肢体恢复行之有效的方法。
目前已经有多种手掌外骨骼康复器械。但是现有的手掌外骨骼康复器械为了减轻病人承担的重量，普遍采用轻量化设计思路，采用轻便的动力源与传动装置。然而，这些外骨骼机械振动较大，难以调速，反应较慢，容易对病人的手掌造成伤害。比如一种线驱动手外骨骼(CN110772400A)，采用线拉动外骨骼运动，虽然极大地减轻了重量与体积，但是存在振动大、制动慢的缺点；比如一种气动可穿戴式外骨骼手部康复器(CN110916973A)，使用气动配合连杆机构，虽然运动平稳，但是存在锻炼范围小的问题；又比如一种驱动可穿戴式外骨骼手部康复器(CN110916973)，采用多段连杆机构，虽然实现了轨迹的拟合，但是存在特定的转动范围内转速过快的问题。
另外，目前以商业化的外骨骼手掌存在价格过高的问题，导致市面上外骨骼仍旧不能取代人工训练。其原因在于：现有的外骨骼手掌设计中必须严格适合病人的尺寸，以此来保证运动轨迹的精确性，对不同的病人需要定制全部或部分零件；或者是必须借助大量传感器提供反馈来精确控制轨迹，电子控制成本过高。比如由上海司羿智能科技有限公司研发的羿生康复机器人手套(SY-HR03)，标价为4.8万元，远高于平均疗程的人工训练费用。比如一种固定式外骨骼康复训练机械手(CN102274107A)，使用大量精密机械，保证了穿戴的舒适性以及运动的平稳性，但是难以适应不同尺寸手掌，不具有普适性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服克服水下无线通信的局限性，提供一种能够根据病人的实际情况来控制外骨骼的转动幅度，达到对特定角度训练的效果的半穿戴式手掌康复外骨骼。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种半穿戴式手掌康复外骨骼，包括底座，所述底座上连有可调高托举架，所述可调高托举架上部背面固定连有大拇指支架，所述大拇指支架上以及所述可调高托举架背面分别设置有一个和四个动力装置，所述大拇指支架的前端以及所述可调高托举架的前端分别铰接连有一个和四个第一截手指穿戴套环，所述第一截手指穿戴套环的前端铰接连有第二截手指穿戴套环，所述动力装置的动力端与所述铰接连有第一截推动杆的一端，所述第一截推动杆的另一端铰接连接在所述第一截手指穿戴套环背面，所述第一截推动杆上固定连有手指旋转角度调节杆的一端，所述手指旋转角度调节杆的另一端与第二截推动杆的一端铰接，所述第二截推动杆的另一端铰接连在所述第二截手指穿戴套环背面。
所述可调高托举架的下端设置有螺纹轴，所述螺纹轴旋入到所述底座内。
所述动力装置为液压缸，通过紧固螺钉安装在所述可调高托举架背面以及所述大拇指支架上，所述液压缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆末端设铰链孔，通过螺钉与所述第一截推动杆铰接。
所述旋转角度调节杆上设置有方形插销，所述第一截推动杆上开设有固定所述方形插销的方形调节孔。
所述方形调节孔的个数为N个，其中N为大于等于的整数。
所述手指旋转角度调节杆上开设有若干个可调位孔，所述第二推动杆的端部通过可调位螺钉分别与所述可调位孔配合以及与所述第二截手指穿戴套环铰接。
所述大拇指支架通过紧固螺钉固连在所述可调高托举架上端。
所述可调高托举架上的四个所述第一截手指穿戴套环一端通过长螺栓与可调高托举架铰接，所述长螺栓穿过所述第一截手指穿戴套环端部。
所述第一截手指穿戴套环和第二截手指穿戴套环正面各安装一根滚动光轴。
所述可调高托举架底部设置有用于安放病人手臂的弯曲部分。
本发明的有益效果：本发明提供的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，手指转动角度调节杆与方形插销，使该外骨骼在保证机械结构简单的同时，能够调节手指的运动角度范围。增加简单的操作步骤，不仅使运动范围更为广泛，而且使活塞杆运动相同的距离，转过的角度越小，增强了安全性与稳定性；手指都采用独立动力，并且采用液压缸驱动，相比电机驱动和气缸驱动，运行平稳，反应速度快，易于控制伸缩速度；固定式底座结构避免了病人手掌承受太大压力，也无需采用轻量化设计，减少结构的振动与不稳定性；半穿戴的形式以及滚动光轴，使病人在穿戴时与外骨骼之间可以存在相对运动，增强了装置的适应性、安全性，适用于一定尺寸范围内的手掌。
附图说明
图1为本发明的一种半穿戴式手掌康复外骨骼的结构示意图；
图2为图1中手掌部分的放大结构示意图；
图3为图2的上视结构示意图；
图4为图1的后视结构示意图；
图5为本发明的手掌康复外骨骼帮助手指弯曲的使用状态图。
图中附图标记如下：1-底座；2-可调高托举架；3-第一截手指穿戴套环；4-第二截手指穿戴套环；5-长螺栓；6-大拇指支架；7-第一截推动杆；8、第二截推动杆；9、手指旋转角度调节杆；10-方形插销；11-滚动光轴；12-紧固螺钉；13-缸体；14-活塞杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1到图5所示，本发明提供一种半穿戴式手掌康复外骨骼，包括底座1，能够安放在地面上，底座1上连有可调高托举架2，可调高托举架2的下端设置有螺纹轴，螺纹轴旋入到底座1内。可调高托举架2与底座1之间能够存在轴向相对运动，能够方便调节可调高托举架2的高度。底座11与可调高托举架2也可以为气压升降式调高，但不限于此。可调高托举架2底部设置有用于安放病人手臂的弯曲部分，背面用于安装连杆驱动装置。
可调高托举架2上部背面固定连有大拇指支架6，大拇指支架6通过紧固螺钉12固连在可调高托举架2上端，使大拇指与其他手指存在一定的角度，符合人体手掌结构。大拇指支架6上设置有一个动力装置，大拇指支架6的前端铰接连有一个第一截手指穿戴套环3。可调高托举架2背面设置有四个动力装置，可调高托举架2的前端分别铰接连有四个第一截手指穿戴套环3，可调高托举架2前端设有铰链孔，通过长螺栓5可以安装除大拇指外的四根手指的第一截手指穿戴套环3。第一截手指穿戴套环3的前端铰接连有第二截手指穿戴套环4，可调节连杆机构与第一截手指穿戴套环3和第二截手指穿戴套环4相铰接，用于传递动力。第一截手指穿戴套环3和第二截手指穿戴套环4正面各安装一根滚动光轴11，与穿戴套环可存在相对滚动。
可调节连杆机构包括第一截推动杆7、第二截推动杆8、手指旋转角度调节杆9、方形插销10。动力装置的动力端与铰接连有第一截推动杆7的一端，第一截推动杆7的另一端铰接连接在第一截手指穿戴套环3背面，第一截推动杆7上固定连有手指旋转角度调节杆9的一端，旋转角度调节杆9上设置有方形插销10，第一截推动杆7上开设有固定方形插销10的方形调节孔，用于限制旋转角度调节杆9与第一截推动杆7之间无相对转动自由度。方形调节孔的个数为N个，其中N为大于等于2的整数，可以选择不同的方形调节孔来进行装配，以达到改变手指旋转范围的目的。手指旋转角度调节杆9的另一端与第二截推动杆8的一端铰接，第二截推动杆8的另一端铰接连在第二截手指穿戴套环4背面。第二截推动杆8两端通过可调位螺钉与手指旋转角度调节杆9铰接，与第二截手指穿戴套环4铰接。手指旋转角度调节杆9上开设有若干个可调位孔，第二推动杆8的端部通过可调位螺钉分别与可调位孔配合以及与第二截手指穿戴套环4铰接。
动力装置为液压缸，也可以为气缸驱动或电机驱动式，但不限于此。本实施例中动力装置优选为液压缸，通过紧固螺钉安装在可调高托举架2背面以及大拇指支架6上，液压缸包括缸体13和活塞杆14，活塞杆14末端设铰链孔，通过螺钉与第一截推动杆7铰接。
本发明的工作原理如下：
1、预先准备；病人采用坐姿，坐在高度合适的椅子上，将本装置安置于身边，调整底座1与可调高托举架2的相对高度，根据病人的实际需要调节连杆机构。病人将小臂前部安放于托举部位，将五根手指逐一穿戴上第一手指穿戴套环和第二手指穿戴套环。
2、锻炼过程；通过电气控制液压系统，使五个液压缸同时运动，活塞杆14向外推出，通过与活塞杆14铰接的第一截推动杆7传递动力。首先带动第一截手指穿戴套环3转动，帮助病人手指第一指关节弯曲。
同时，由于手指旋转角度调节杆9与第一截推动杆7通过方形插销10联接，不存在相对转动，第一截推动杆7为第二截推动杆8提供动力，带动第二截手指穿戴套环4转动，帮助病人手指第二指关节弯曲。
根据上述过程的逆向过程，活塞杆14缩回缸体13内，带动第一、二手指穿戴套环转动，帮助病人手指伸直。套环手心面的滚动光轴11能够避免外骨骼给病人带来二次伤害，病人手掌与外骨骼不可避免地产生相对滑动，滚动光轴11在指腹滚动，避免了机械结构的僵化。
3、弯曲角度调节；根据病人的实际情况可以对外骨骼弯曲角度范围进行调节，当需要重点锻炼手指伸直能力时，可以将方形插销10向活塞杆14方向调节，将可调位螺钉向手指旋转角度调节杆9中间段调节。
当需要重点锻炼手指弯曲能力时，可以将方形插销10向远离活塞杆14的方向调节，将可调位螺钉向手指旋转角度调节杆9中间段调节。
当需要重点锻炼手指弯曲伸直顺畅程度时，可以将方形插销10向远离活塞杆14的方向调节，将可调位螺钉向手指旋转角度调节杆9远端调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）上连有可调高托举架（2），所述可调高托举架（2）上部背面固定连有大拇指支架（6），所述大拇指支架（6）上以及所述可调高托举架（2）背面分别设置有一个和四个动力装置，所述大拇指支架（6）的前端以及所述可调高托举架（2）的前端分别铰接连有一个和四个第一截手指穿戴套环（3），所述第一截手指穿戴套环（3）的前端铰接连有第二截手指穿戴套环（4），所述动力装置的动力端与所述铰接连有第一截推动杆（7）的一端，所述第一截推动杆（7）的另一端铰接连接在所述第一截手指穿戴套环（3）背面，所述第一截推动杆（7）上固定连有手指旋转角度调节杆（9）的一端，所述手指旋转角度调节杆（9）的另一端与第二截推动杆（8）的一端铰接，所述第二截推动杆（8）的另一端铰接连在所述第二截手指穿戴套环（4）背面，所述旋转角度调节杆（9）上设置有方形插销（10），所述第一截推动杆（7）上开设有固定所述方形插销（10）的方形调节孔，所述方形调节孔的个数为N个，其中N为大于等于2的整数，所述手指旋转角度调节杆（9）上开设有若干个可调位孔，所述第二截推动杆（8）的端部通过可调位螺钉分别与所述可调位孔配合以及与所述第二截手指穿戴套环（4）铰接。
2.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述可调高托举架（2）的下端设置有螺纹轴，所述螺纹轴旋入到所述底座（1）内。
3.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述动力装置为液压缸，通过紧固螺钉安装在所述可调高托举架（2）背面以及所述大拇指支架（6）上，所述液压缸包括缸体（13）和活塞杆（14），所述活塞杆（14）末端设铰链孔，通过螺钉与所述第一截推动杆（7）铰接。
4.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述大拇指支架（6）通过紧固螺钉（12）固连在所述可调高托举架（2）上端。
5.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述可调高托举架（2）上的四个所述第一截手指穿戴套环（3）一端通过长螺栓（5）与可调高托举架（2）铰接，所述长螺栓（5）穿过所述第一截手指穿戴套环（3）端部。
6.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述第一截手指穿戴套环（3）和第二截手指穿戴套环（4）正面各安装一根滚动光轴（11）。
7.根据权利要求1所述的一种半穿戴式手掌康复外骨骼，其特征在于：所述可调高托举架（2）底部设置有用于安放病人手臂的弯曲部分。
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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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| GR01 | Patent grant | ||
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