CN111870476B - 手指软体康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种手指软体康复训练装置,包括:软体驱动器,用于驱动手指运动;穿戴件,背部可拆卸式连接有软体驱动器,用于将软体驱动器穿戴于手指上;薄膜式电阻传感器,设置于软体驱动器的侧壁内,用于收集手指运动信息及肌电信息;控制器,用于响应手指运动信息及肌电信息以控制软体驱动器驱动手指运动。该装置通过穿戴件将软体驱动器穿戴于患者手指上,然后通过控制器控制软体驱动器驱动患者手指活动,接着通过该薄膜式电阻传感器对患者手指活动过程中产生的手指运动信息及肌电信息进行才疾病上传至控制器,控制器再据此控制软体驱动器调节性驱动手指运动,从而,可以根据帮助患者进行进行相应的康复治疗。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,特别涉及一种手指软体康复训练装置。
背景技术
近年来,因中风及脑外伤等原因造成的手指运功功能障碍患者数量愈来愈多。手指运动功能障碍症严重影响了患者的日常生活和工作。手指外骨骼康复机器人是用来进行手指运动功能康复的重要装备,其通过辅助患者的手指进行弯曲和膨胀运动,以及多指协调的功能性训练,来修复患者手指受损的运动功能。
但是,传统手指外骨骼康复机器人通常为刚体材料器械,若刚体材料器械与手指不兼容容易对患者造成二次伤害。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种手指软体康复训练装置,其克服了以上技术问题。
根据本发明的第一个方面,提供了一种手指软体康复训练装置,包括: 软体驱动器,用于驱动手指运动;穿戴件,背部可拆卸式连接有所述软体驱动器,用于将所述软体驱动器穿戴于手指上;薄膜式电阻传感器,设置于所述软体驱动器的侧壁内,用于收集手指运动信息及肌电信息;控制器,用于响应所述手指运动信息及所述肌电信息以控制所述软体驱动器驱动手指运动。
可选的,所述软体驱动器包括:软体伸缩件,数量、尺寸均与五指一一适配,而且,每个所述软体伸缩件均连接于气源且均设置为内部中空的半圆形腔体,在所述软体伸缩件的内壁压强增强或减弱时,所述软体伸缩件也会随之膨胀或收缩,其中,所述气源连接于所述控制器;形变限制结构,设置于所述软体伸缩件的外侧,用于限制所述软体伸缩件的膨胀方向。
可选的,所述软体伸缩件的轴截面呈波纹状设置。
可选的,所述形变限制结构包括:长度限位件,沿所述软体伸缩件的轴线方向连接于所述软体伸缩件,用于限制所述软体伸缩件在轴线方向上的膨胀长度,以使得所述软体伸缩件朝向所述长度限位件弯曲。
可选的,所述长度限位件与所述软体伸缩件构成可拆卸式连接,而且,所述长度限位件呈伸缩结构设置。
可选的,所述长度限位件采用碳纤维布制成,而且,所述长度限位件位于所述软体驱动器与所述穿戴件之间。
可选的,所述软体伸缩件的外表面沿轴向方向开设有双螺纹槽;所述形变限制结构还包括:径向限位线,缠绕于所述所述双螺纹槽内,用于限制所述软体伸缩件在径向方向上的膨胀程度。
可选的,还包括:弯曲传感器,沿所述软体伸缩件的轴线方向贴合于所述长度限位件,用于采集所述软体伸缩件的弯曲参数;所述控制器响应所述弯曲参数,对所述软体伸缩件的供气过程进行滑模变结构控制。
可选的,还包括:过滤结构,设置于所述气源与所述软体伸缩件之间,用于对所述气源给所述软体伸缩件供给的压缩气体进行过滤。
可选的,所述软体伸缩件由硅橡胶材料制成。
本发明有益效果如下:通过穿戴件将软体驱动器穿戴于患者手指上,然后通过控制器控制软体驱动器驱动患者手指活动,然后通过该薄膜式电阻传感器对患者手指活动过程中产生的手指运动信息及肌电信息进行采集并上传至控制器,控制器再根据该手指运动信息及肌电信息控制软体驱动器调节性驱动手指运动,从而,可以根据帮助患者进行进行相应的康复治疗,以很好的帮助患者缓解病情。此外,该装置通过软体驱动器驱动手指活动训练,从而可以避免驱动器与手指不兼容容易造成二次伤害的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明手指软体康复训练装置的整体结构示意图;
图2示出了本发明优选实施例的软体驱动器轴向剖面图;
图3示出了本发明优选实施例的长度限位件工作原理示意图;
图4示出了本发明优选实施例的弯曲传感器位置示意图。
其中,10、穿戴件;20、软体驱动器;201、长度限位件;202、软体伸缩件;30、薄膜式弯曲传感器;40、气源;401、管道。
具体实施方式
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了本发明手指软体康复训练装置的整体结构示意图;图2示出了本发明优选实施例的软体驱动器20轴向剖面图;图3示出了本发明优选实施例的长度限位件201工作原理示意图;图4示出了本发明优选实施例的弯曲传感器位置示意图。
根据图1-4所示,为了解决上述问题,本申请提供一种手指软体康复训练装置,包括:软体驱动器20,用于驱动手指运动;穿戴件10,背部可拆卸式连接有所述软体驱动器20,用于将所述软体驱动器20穿戴于手指上;薄膜式电阻传感器,设置于所述软体驱动器20的侧壁内,用于收集手指运动信息及肌电信息;控制器,用于响应所述手指运动信息及所述肌电信息以控制所述软体驱动器20驱动手指运动。
就此,通过穿戴件10将软体驱动器20穿戴于患者手指上,然后通过控制器控制软体驱动器20驱动患者手指活动,然后通过该薄膜式电阻传感器对患者手指活动过程中产生的手指运动信息及肌电信息进行采集并 上传至控制器,控制器再根据该手指运动信息及肌电信息控制软体驱动器 20调节性驱动手指运动,从而,可以根据帮助患者进行进行相应的康复治疗,以很好的帮助患者缓解病情。此外,在本实施例中是通过软体驱动器20驱动手指活动训练,从而可以避免驱动器与手指不兼容容易造成二次伤害的问题。
为了解决上述问题,本申请提供一种手指软体康复训练装置,如图1 所示,该手指软体康复训练装置包括:软体驱动器20、穿戴件10、薄膜式电阻传感器及控制器。其中,该软体驱动器20用于驱动手指运动,在本实施例中,该软体驱动器20设置为无关节运动体。而穿戴件10的背部可拆卸式连接有该软体驱动器20,用于将该软体驱动器20穿戴于手指上;而薄膜式电阻传感器设置于软体驱动器20的侧壁内,用于收集手指运动信息及肌电信息;当然,在另一实施例中,该薄膜式电阻传感器融于该软体驱动器20中,并于该软体驱动器20一体设置;控制器,用于响应手指运动信息及肌电信息以控制软体驱动器20驱动手指运动。
其中,该手指运动包括但不限于:弯曲、伸展、内收和外展,从能够实现运动来看,四指主要能够实现弯曲和伸展运动,拇指能够实现弯曲、伸展、外展和内收四种运动。
该控制器包括但不限于以下一项或多项:液晶显示屏、ARM控制板、信号滤波器、以及继电保护装置,具有数据处理、控制程序执行和系统后备保护的功能,液晶显示屏、信号滤波器以及继电保护装置均与 ARM控制板电性连接。
其中,该穿戴件10包括指套,指套设有五个,与人体五根手指对应,分别为大拇指指套、食指指套、中指指套、无名指指套以及小拇指指套,指套的背部均可拆卸式连接有上述的软体驱动器20。
针对软体驱动器20与穿戴件10之间的连接,在本实施例中选用强力子母扣来保证软体驱动器20与穿戴件10能够稳定连接在一起。就此,也可以通过调整子母扣固定的位置来调节软体驱动器20与手指之间的位置,这种连接方式在一定程度下保证了软体驱动器20能够满足手部大小不同的患者都能够进行康复治疗需求。
即:在本实施例中,该软体驱动器20可拆卸式连接于该穿戴件10的背部,而该穿戴件10穿戴于手指上,故通过该穿戴件10可以在每个手指上穿戴软体驱动器20,从而通过该软体驱动器20即可驱动对应的手指运动,从而实现手指康复训练。
其中,该软体驱动器20的主要材料采用硅橡胶材料。硅橡胶材料硬度与人体皮肤硬度相似,同时材料自身能够产生大变形,使用硅橡胶材料能达到较理想的使用效果。其中,材料的弹性模量、泊松比、硬度和强度是主要用于表征橡胶材料的力学特性,本实施例选用材料的硬度与人体皮肤硬度相似的橡胶材料作为驱动器主体材料,同时材料自身能够产生大变形。
在另一实施例中,该软体驱动器20的一种实现方式为:
该软体驱动器20包括:软体伸缩件202及形变限制结构,其中,该软体伸缩件202的数量、尺寸均与五指一一适配,而且,每个所述软体伸缩件202均连接于气源40且均设置为内部中空的半圆形腔体,在所述软体伸缩件202的内壁压强增强或减弱时,所述软体伸缩件202也会随之膨胀或收缩,其中,所述气源40连接于所述控制器;其中,该软体伸缩件 202设置为五个,分别对应大拇指、食指、中指、无名指及小拇指,而且,每个软体伸缩件202的长度均与对应的手指匹配。优化的,每个软体伸缩件202的长度均比对应的手指的长度略大,如:2mm。而且,每个软体伸缩件202均通过对应的管道401连通气源40,该气源40可为微型气泵。
而形变限制结构设置于所述软体伸缩件202的外侧,用于限制所述软体伸缩件202的膨胀方向。
针对上述的软体伸缩件202,软体伸缩件202的轴截面呈波纹状设置。
可选的,软体伸缩件202的轴截面也可呈直纹状或正弦波型设置。优选的,该软体伸缩件202的外表面沿轴向方向开设有双螺纹槽,当然,此时该软体伸缩件202各处的内壁厚度相同。
而且,在相同的气压在正弦波型软体伸缩件202的弯曲角度会比直纹型软体伸缩件202的角度大。同时,当弯曲到最大角度360°时,正弦波形式的软体伸缩件202比直纹型软体伸缩件202需要的压力更小,因此,正弦波型软体伸缩件202在同等的条件下具有更好的弯曲性能。
而且,该软体伸缩件202的制成材料包括但不限于:上述硅橡胶材料。硅橡胶材料硬度与人体皮肤硬度相似,同时材料自身能够产生大变形,使用硅橡胶材料能达到较理想的使用效果。
在另一实施例中,该形变限制结构包括:长度限位件201及径向限位线。
其中,该长度限位件201沿所述软体伸缩件202的轴线方向连接于所述软体伸缩件202,用于限制所述软体伸缩件202在轴线方向上的膨胀长度,以使得所述软体伸缩件202朝向所述长度限位件201弯曲。其中,该长度限位件201为不可拉伸材料,其主要作用是限制软体伸缩件202底部的伸长,使得该软体伸缩件202的运动形态就表现为弯曲形态。即:在软体驱动器20驱动供气膨胀过程中,通过该长度限位件201使得该软体驱动器20的运动形态就表现为弯曲形态。
在另一实施例中,长度限位件201与软体伸缩件202构成可拆卸式连接,而且,长度限位件201呈伸缩结构设置。
在本实施例中,并不对该长度限位件201的具体结构进行限定,只需满足本实施例的要求即可,如:该长度限位件201滑动连接于软体伸缩件 202上的滑动槽中,而且,该滑动槽位于软体伸缩件202与穿戴件10之间。另外,该长度限位件201包括第一件及第二件,该第一件呈筒状设置,该第二件设置于第一件中,并可沿第一件的长度方向来回移动,此外,该第一件与第二件的尺寸匹配,而且,第一件及第二件均呈片状设置。就此,当软体伸缩件202的长度与用户手指长度不匹配时,可以先将长度限位件201从软体伸缩件202拆下,然后伸长或者缩短软体伸缩件 202的长度,再将长度变化后的长度限位件201与软体伸缩件202固定,这样可以更好的适应康复者的手指长度,使得该种手指软体康复训练装置能适用于不同尺寸的人手的康复训练。
在本实施例中,长度限位件201采用碳纤维布材料制成,在软体伸缩件202底部粘贴碳纤维布,碳纤维布的轴向与软体伸缩件202的纵向一致,能够有效限制软体伸缩件202在轴向方向上的长度变大。由于碳纤维布是一种高强度,高模量的新型纤维材料,其主要由有机纤维沿纤维轴向方向编织而成,碳纤维的轴向强度高,杨氏模量大,密度低,耐高温,耐酸碱,耐腐蚀,用在此种装置上能够起到很好的限制形变效果。
而且,上述径向限位线缠绕于软体伸缩件202的外表面,如:双螺纹槽内,用于限制软体伸缩件202在径向方向上的膨胀程度。
在本实施例中,径向限位线的主要作用是限制软体伸缩件202充气后在径向方向上的膨胀,使得整个软体伸缩件202的形态表现为轴向的伸长。因此对其的性能要求主要是结构强度高,抗拉性能好。综合考虑,选用凯夫拉纤维线。凯夫拉纤维的抗拉强度高、高杨氏模量及良好的热稳定性。
在另一实施例中,该软体康复训练装置还包括:弯曲传感器。其中,该弯度传感器沿所述软体伸缩件202的轴线方向贴合于所述长度限位件 201,用于采集所述软体伸缩件202的弯曲参数;而且,控制器响应所述弯曲参数,以对所述软体伸缩件202的供气过程进行滑模变结构控制。
而且,在该弯度传感器监测到弯曲参数超过阈值时,弯度传感器会上传报警信号至控制器,使得控制器控制软体驱动器20的驱动工作截停。使得软体驱动器20的运动范围不能够超过人手自然运动的最大范围,从而避免造成患者的手部肌肉、骨骼或韧带造成二次伤害。
其中,该弯曲传感器的一种实现方式包括:片式弯曲传感器。
本实施例中,气源40用于给软体伸缩件202中供给压缩气体,即:软体驱动器20以压缩气体作为驱动源。由于气体的具有可压缩性,造成气动系统具有滞后性、非线性等特点,同时软体伸缩件202的结构和运动也表现出非线性特征。本实施例采用滑动模态控制,即滑模变结构控制,其可以根据系统的当前状态不断变化参数,迫使系统依照指定的状态轨迹运动,从而实现对软体伸缩件202的位置轨迹跟踪控制。
根据本发明的一优选实施例,手指软体康复训练装置还包括:过滤结构,设置于气源40与软体伸缩件202之间,用于对气源40给软体伸缩件 202供给的压缩气体进行过滤。由于手指软体康复训练装置含有精密元器件,在使用过程中很容易因外界空气杂质的进入对其寿命产生影响。而过滤结构可以减少这种影响,延长装置使用寿命,因此,手指软体康复训练装置在工作过程中,压缩空气先流经空气过滤器,过滤掉压缩空气中水分及其杂质,再流经油雾分离器,过滤掉压缩空气中的油雾。当然,在本实施例中,该过滤结构包括但不限于:空气过滤器及油雾分离器。
在使用该手指软体康复训练装置进行具体的康复训练过程中,使用薄膜式电阻传感器及弯曲传感器实时采集人手关节角的运动信息及手指弯曲信息,并将采集到的运动信息打包发送给控制器,控制器解析信息,并分析得到患者手部每根手指的最大弯曲角度值,并储存起来。该最大弯曲角度值主要用来判断患者的手部运动能力,为制定患者的个性化康复治疗方案提供参考依据,同时,在康复过程中能够对患者进行康复效果评价。
对于低肌肉或者无肌肉力的手部运动功能障碍患者的康复治疗中需要进行一些特定的手部运动功能训练,例如抓握不同形状的物体等。为验证软体驱动器20驱动手指的运动范围和抓握能力,可以开展了软体驱动器 20驱动手指抓取静物实验测试。而且,在实验中,患者通过穿戴件10穿戴好软体驱动器20,并且手部保持肌肉松弛状态,在测试过程中,患者的手部始终保持放松状态,由软体驱动器20驱动患者的手部进行运动,患者借助软体驱动器20抓取不同形状、尺寸的静物。
在患者佩戴好软体驱动器20后,软体驱动器20手指能够带动患者的手指运动,并能抓取不同形状的物体。抓取过程中,物体不会脱落,同时最终抓握姿态稳定。说明软体驱动器20具有良好的顺应性和环境适应性,能够满足康复中抓取不规则形状物体的需求。同时具有良好的稳定性。
软体驱动器20为柔性材料,人手手指结构紧凑,而传统的力传感器都是刚性结构,体积和重量都比较大,软体驱动器20的外围主要的材料为柔性布料,这些导致了无法在软体驱动器20上布置传统的力传感器。因此,本文还制作了测量软体外骨骼手抓握力装置,即在一个圆柱体上布置薄片式力传感器(上述弯度传感器),患者穿戴好软体驱动器20,手部一直保持放松状态。通过对软体驱动器20持续增压至0.2Mpa,采集压力传感器(上述的薄膜式电阻传感器)两端的电压值来获取整个过程中软体驱动器20整体的指尖抓握力。
此外,在进行指尖力测试实验时,需要进行四个阶段:初始状态、充气状态、保持气压状态和排气阶段。大拇指和小指采用同样的长度的驱动器,因此其输出力的曲线较为接近,在增压至0.20Mpa时,其末端输出力约为3.0N左右。食指和无名指采用同样的长度的驱动器,在最大系统气压下,其末端的输出力大约为3.5N左右。中指采用长度最大的驱动器,其末端的输出力大约为4.0N左右。由此可知在气压保持不变的状态下,整个系统的输出力较为稳定,表明软体驱动器20系统的输出力的稳定性良好。
基于本发明的手指软体康复训练装置,可以通过穿戴件10将软体驱动器20穿戴于患者手指上,然后通过控制器控制软体驱动器20驱动患者手指活动,然后通过该薄膜式电阻传感器对患者手指活动过程中产生的手指运动信息及肌电信息进行才疾病上传至控制器,控制器再根据该手指运动信息及肌电信息控制软体驱动器20调节性驱动手指运动,从而,可以根据帮助患者进行进行相应的康复治疗,以很好的帮助患者缓解病情。此外,该装置通过软体驱动器20驱动手指活动训练,从而可以避免驱动器与手指不兼容容易造成二次伤害的问题。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种手指软体康复训练装置,其特征在于,包括:
软体驱动器(20),用于驱动手指运动;
穿戴件(10),背部可拆卸式连接有所述软体驱动器(20),用于将所述软体驱动器(20)穿戴于手指上,而且,所述穿戴件(10)活动连接于所述软体驱动器(20)以用于调节所述软体 驱动器(20)与手指之间的位置关系以适配手部大小不同的患者;
薄膜式电阻传感器,设置于所述软体驱动器(20)的侧壁内,用于收集手指运动信息及肌电信息;
控制器,用于响应所述手指运动信息及所述肌电信息以控制所述软体驱动器(20)驱动手指运动;
所述软体驱动器(20)包括:
软体伸缩件(202),数量、尺寸均与五指一一适配,而且,每个所述软体伸缩件(202)均连接于气源(40)且均设置为内部中空的半圆形腔体,在所述软体伸缩件(202)的内壁压强增强或减弱时,所述软体伸缩件(202)也会随之膨胀或收缩,其中,所述气源(40)连接于所述控制器;
形变限制结构,设置于所述软体伸缩件(202)的外侧,用于限制所述软体伸缩件(202)的膨胀方向;
所述形变限制结构包括:
长度限位件(201),沿所述软体伸缩件(202)的轴线方向连接于所述软体伸缩件(202),用于限制所述软体伸缩件(202)在轴线方向上的膨胀长度,以使得所述软体伸缩件(202)朝向所述长度限位件(201)弯曲;
所述长度限位件(201)与所述软体伸缩件(202)构成可拆卸式连接,而且,所述长度限位件(201)活动连接于所述软体伸缩件(202),所述长度限位件(201)呈伸缩结构设置;
具体的,所述长度限位件(201)滑动连接于软体伸缩件(202)上的滑动槽中,而且,所述滑动槽位于软体伸缩件(202)与穿戴件(10)之间;所述长度限位件(201)包括第一件及第二件,该第一件呈筒状设置,该第二件设置于第一件中,并可沿第一件的长度方向来回移动。
2.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,所述软体伸缩件(202)的轴截面呈波纹状设置。
3.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,所述长度限位件(201)采用碳纤维布制成,而且,所述长度限位件(201)位于所述软体驱动器(20)与所述穿戴件(10)之间。
4.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,所述软体伸缩件(202)的外表面沿轴向方向开设有双螺纹槽;
所述形变限制结构还包括:径向限位线,缠绕于所述双螺纹槽内,用于限制所述软体伸缩件(202)在径向方向上的膨胀程度。
5.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,还包括:
弯曲传感器,沿所述软体伸缩件(202)的轴线方向贴合于所述长度限位件(201),用于采集所述软体伸缩件(202)的弯曲参数;所述控制器响应所述弯曲参数,对所述软体伸缩件(202)的供气过程进行滑模变结构控制。
6.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,还包括:
过滤结构,设置于所述气源(40)与所述软体伸缩件(202)之间,用于对所述气源(40)给所述软体伸缩件(202)供给的压缩气体进行过滤。
7.根据权利要求1所述的手指软体康复训练装置,其特征在于,所述软体伸缩件(202)由硅橡胶材料制成。
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---|---|---|---|---|
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CN114732677A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-12 | 合肥工业大学 | 一种软体致动器及康复训练装置 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6567990B1 (en) * | 2002-02-26 | 2003-05-27 | Richard James Spitznagle | Electromyographic examination glove |
WO2012165880A2 (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 주식회사 네오펙트 | 재활 운동 장치, 재활 운동 장치에서의 능동 보조 제어 방법 및 장치, 모바일 연동 장갑형 데이터 입력 장치 |
CN105943041A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 西北工业大学 | 一种基于压力和肌电信号的穿戴式手指检测设备 |
CN106309083A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-11 | 西安交通大学 | 一种emg控制的气动软体康复机械手 |
CN108371609A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-07 | 华中科技大学 | 一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器 |
CN109739357A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 机械手的控制方法及装置 |
CN109875850A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | 浙江理工大学 | 一种脑卒中手部康复装置 |
CN110338790A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-18 | 浙江大学 | 一种用于采集表面肌电和多种生理参数的柔性指套 |
CN110413103A (zh) * | 2018-04-30 | 2019-11-05 | 苹果公司 | 可伸展环设备 |
CN110497439A (zh) * | 2018-05-16 | 2019-11-26 | 天津大学 | 一种带有楔形横纹结构的双关节变截面软体手 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107184366B (zh) * | 2017-07-07 | 2018-04-17 | 北京恒通信佳科技发展有限公司 | 一种手指关节康复器 |
CN110840705A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-28 | 上海势登坡智能科技有限公司 | 一种手部关节康复中随动驱动装置 |
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6567990B1 (en) * | 2002-02-26 | 2003-05-27 | Richard James Spitznagle | Electromyographic examination glove |
WO2012165880A2 (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 주식회사 네오펙트 | 재활 운동 장치, 재활 운동 장치에서의 능동 보조 제어 방법 및 장치, 모바일 연동 장갑형 데이터 입력 장치 |
CN105943041A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 西北工业大学 | 一种基于压力和肌电信号的穿戴式手指检测设备 |
CN106309083A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-11 | 西安交通大学 | 一种emg控制的气动软体康复机械手 |
CN108371609A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-07 | 华中科技大学 | 一种用于辅助人手大拇指伸展和外展的软体驱动器 |
CN110413103A (zh) * | 2018-04-30 | 2019-11-05 | 苹果公司 | 可伸展环设备 |
CN110497439A (zh) * | 2018-05-16 | 2019-11-26 | 天津大学 | 一种带有楔形横纹结构的双关节变截面软体手 |
CN109739357A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 机械手的控制方法及装置 |
CN109875850A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | 浙江理工大学 | 一种脑卒中手部康复装置 |
CN110338790A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-18 | 浙江大学 | 一种用于采集表面肌电和多种生理参数的柔性指套 |
Also Published As
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