CN111888184A - 一种用于康复机器人的手部外骨骼 - Google Patents

Abstract

一种用于康复机器人的手部外骨骼，包括拇指模块、手掌模块和四个指模块，拇指模块和四个指模块分别与手掌模块连接；所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块和四个指模块分别为簧片耦合驱动结构，用于驱动手指关节的弯曲或伸展运动，手掌模块用于连接和约束拇指模块和四指模块，拇指模块通过手掌模块上的定型软管实现弯折。手部外骨骼采用簧片耦合驱动结构，舒适轻便，具有镜像互换功能，可使左右手互换使用。

Description

一种用于康复机器人的手部外骨骼

技术领域

本发明涉及一种外骨骼，具体涉及一种用于康复机器人的手部外骨骼，属于康复机器 人领域。

背景技术

中风患者因失去了其运动功能丧失了生活自理的能力，严重者身体完全瘫痪，而中风 后导致偏瘫的概率达百分之五十以上。手作为人体在日常生活中使用最频繁的器官，因此 手部的康复训练成为中风患者最急需康复的内容。康复训练通常采用的方法是由医护人员 或患者家属等进行人工康复训练，采用辅助患者进行长时间手指屈曲、伸展等康复运动， 来促进神经系统康复。但是这种人工辅助康复训练存在着消耗大量人力、效率低、成本高 昂等不足。而通过康复机器人带动患者进行康复训练，从而节约人力与成本，是一种弥补 人工康复训练不足的方式。

手指的运动形式主要有两种：弯曲/伸展和内收/外展运动。在中风患者康复训练过程中 通过五指的弯曲/伸展运动，以实现手部抓握动作为主，是涉及手部运动神经最多的动作， 能够有效激活患者手部相关神经的通路。

研究表明，手部距离躯干较远，在抓握动作中，手指关节属于远心运动，单根手指掌 指关节和指间关节的屈曲运动不是完全独立的，两个关节的运动速度之间具有确定的比例 关系。如何利用欠驱动的轻量结构充分模拟手指三个关节的自然耦合远心运动，改善康复 效果成为现阶段的研究课题。

目前，国内一些手部康复机械驱动装置已经被研制出来，这些驱动装置通常实现的是 对各个关节的独立控制，按照一定的关节旋转角度实现手指关节的耦合运动。但这种方式 会造成手部机构的臃肿笨重，舒适性差，手指关节的运动不自然，康复治疗的效果不尽人 意。为此，需要设计一种仿生驱动技术的外骨骼手指驱动装置，使机械手外骨骼机构的运 动轨迹与手指关节的自然运动轨迹更加贴近，手指动作更快达到预期的康复效果。

目前，在市面上已经存在着一些手功能康复设备，但这一类产品绝大多数都不具备感 知功能，为了方便对病人的康复情况进行评价，需要将传感器整合到机器人中，在康复训 练的过程中实时采集病人手指各个关节的角度信息以供医生和患者参考。

目前，现有手部功能康复设备绝大多是只能够适用于一侧手部康复，无法应用到对侧， 应用时必须为康复中心配备两套一左一右的康复设备。为了尽可能节约成本、提高应用的 便利性，需要对手部外骨骼的镜像互换功能进行设计，以满足不同侧偏瘫患者都能够便捷 使用一套设备的需求。

综上，现有的康复机械手，设备臃肿笨重舒适性差，关节运动不自然，康复治疗的效 果不尽人意以及不具备感知功能和镜像互换功能。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种用于康复机器人的手部外骨骼。该手部外骨 骼采用簧片耦合驱动结构，舒适轻便，具有镜像互换功能，可使左右手互换使用。

本发明的技术方案是：

一种用于康复机器人的手部外骨骼，所述手部外骨骼包括拇指模块、手掌模块和四个 指模块，所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块和四个指模块分别为三层簧片耦合 驱动结构，手掌模块连接拇指模块和四个指模块，用于驱动手指的同步弯曲或伸展，拇指 模块通过手掌模块上的定型软管实现弯折。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明采用了簧片耦合驱动结构，该结构能够绕着手指指间关节和掌指关节做远心旋 转运动，簧片轻薄韧性好，能够极大减轻机构重量、简化机构形式；使关节运动更加自然， 符合手指实际运动形式，实现人机相容性；上层簧片设有限位槽，用于运动范围耦合的同 时，还能够实现机械限位，保证系统的安全性；

本发明设计的手部外骨骼具有镜像互换功能，能够做到左右互换，同时适用于左侧和 右侧偏瘫中风患者，使一套设备满足不同侧偏瘫患者，将成本控制在患者可接受范围内， 能够尽可能降低成本并提高使用的便利性和利用率。

本发明设计的手部外骨骼具有易于安装拆卸的模块化结构设计，当部分零部件损坏，可 以快速便捷地更换；此外，模块化结构设计便于穿脱和部件转换，使机构的镜像互换更加 快速便捷。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为本发明的去掉传动驱动机构的立体结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为拇指模块的爆炸图；

图4为传动驱动机构的立体结构示意图；

图5为绕线模块的爆炸图；

图6为线性位移传感模块的示意图。

具体实施方式

参见图1所示，本实施方式的一种用于康复机器人的手部外骨骼，包括拇指模块2、手掌模块3和四个指模块1；所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块2和四个指模块 1分别为三层簧片耦合驱动结构，手掌模块3连接拇指模块2和四个指模块1，用于驱动手 指的同步弯曲或伸展，拇指模块2通过手掌模块3上的定型软管3-0实现弯折。手掌模块3 起到连接、约束和驱动拇指模块2和四个指模块1的作用。

本实施方式使用时可配合传动驱动机构实现驱动，所述传动驱动机构采用电机作为动 力源，绕线轮模块通过鲍登线将电机输出的旋转力矩通过手掌模块3转化为直线驱动，传 递到四指模块1和拇指模块2。实现手指关节的弯曲或伸展运动。设计的手部外骨骼机构采 用手性对称性设计，具有镜像互换功能，能够做到左右互换，适用于左侧和右侧偏瘫中风 患者，使一套设备满足不同侧偏瘫患者，将成本控制在患者可接受范围内，能够尽可能降 低成本并提高使用的便利性和利用率。设计的外骨骼的各组件，可通过3D打印的选择性烧 结技术(SLS)制作而来，其材料可选尼龙；通过这种方法，能够打印出小型复杂的零件， 同时能够使每个零件具有高强度，轻重量的特点；通过3D打印SLS工艺可以快速的制造零件，降低原型样机的开发时间；关键零件可以通过后期的打磨来完成整机的装配。机构中的只有齿轮齿条和线轮采用机加工，极大的降低了加工成本。

作为一个可实施方式，如图1和图2所示，所述四个指模块1的每指分别包括远节指骨座1-1、中节指骨座1-2、近节指骨座1-3、掌骨座1-4、底层簧片1-5、中层簧片1-6、远 端指间上层簧片1-7、近端指间上层簧片1-8、掌指上层簧片1-9、卡扣固定件1-10和掌指 连接件1-11；掌骨座1-4固定在手掌模块3上，底层簧片1-5贯穿固定在远节指骨座1-1、 中节指骨座1-2、近节指骨座1-3和掌骨座1-4上，中层簧片1-6远端与远节指骨座1-1固 接，并滑动贯穿中节指骨座1-2、近节指骨座1-3和掌骨座1-4，近端与掌指连接件1-11固 接，远端指间上层簧片1-7远端与远节指骨座1-1固定、且近端限制在中节指骨座1-2的限 位槽中运动，近端指间上层簧片1-8远端与中节指骨座1-2固定、且近端限制在近节指骨座 1-3的限位槽中运动，掌指上层簧片1-9远端与近节指骨座1-3固定、且近端限制在掌骨座 1-4的限位槽中运动，掌指连接件1-11可滑动地设置在掌骨座1-4和手掌模块3内。

为便于拆装方便，如图2所示，设计了卡扣固定件1-10实现底层簧片1-5、中层簧片1-6、远端指间上层簧片1-7、近端指间上层簧片1-8和掌指上层簧片1-9的固定，具体为： 远节指骨座1-1配套一个卡扣固定件1-10，中节指骨座1-2配套两个卡扣固定件1-10，近 节指骨座1-3配套两个卡扣固定件1-10，底层簧片1-5远端与远节指骨座1-1通过卡扣固定 件1-10固定、且近端与掌骨座1-4通过卡扣固定件1-10固定，中层簧片1-6远端与远节指 骨座1-1通过卡扣固定件1-10固定、且近端与掌指连接件1-11固接，远端指间上层簧片1-7 远端与远节指骨座1-1通过卡扣固定件1-10固定，且近端通过卡扣固定件1-10限制在中节 指骨座1-2的限位槽中运动，近端指间上层簧片1-8远端通过卡扣固定件1-10与中节指骨 座1-2固定、且近端通过卡扣固定件1-10限制在近节指骨座1-3的限位槽中运动，掌指上 层簧片1-9远端通过卡扣固定件1-10与近节指骨座1-3固定、且近端通过卡扣固定件1-10 限制在掌骨座1-4的限位槽中运动。

上述可实施方式的有益效果是：采用了三层簧片结构，底层簧片1-5为固定簧片，与远 节指骨座1-1、中节指骨座1-2、近节指骨座1-3和掌骨座1-4为刚性固连，在手指动作中能 够起弯曲约束作用；中层簧片1-6为主动簧片，与掌指连接件1-11及手掌模块3内的传动 驱动机构相连，实现前进和回退，掌指连接件1-11与中层簧片1-6能够起力传导作用；上层簧片(远端指间上层簧片1-7、近端指间上层簧片1-8和掌指上层簧片1-9)均为被动簧片，其分别在指骨座(中节指骨座1-2、近节指骨座1-3、掌骨座1-4)中一定长度的限位槽 中滑动，在手指动作中能够起限位作用，各手指外骨骼关节运动范围耦合关系由限位距离 实现。该四指模块1能够绕着手指指间关节和掌指关节做远心旋转运动，簧片轻薄韧性好， 能够极大减轻机构重量、简化机构形式；机构运动远心位置与关节运动远心位置重合，实 现机构与人体关节运动的远心匹配，使关节运动更加自然，符合手指实际运动形式，实现 人机相容性；上层簧片设有限位槽，用于运动范围耦合的同时，还能够实现机械限位，保 证了四指模块1的安全性。

工作过程，掌指连接件1-11前进带动中层簧片1-6正向运动，远节指骨座1-1、中节指 骨座1-2、近节指骨座1-3和掌骨座1-4彼此之间存在使间距扩大的力作用，远端指间上层 簧片1-7、近端指间上层簧片1-8、掌指上层簧片1-9在对应指骨座中各自滑动，由于各部分指座下部被底层簧片1-5固定，因此，在底层簧片1-5的约束下，整个四指模块会发生弯曲，当弯曲达到一定角度，上层簧片到达终点，限制模块的继续弯曲并保护佩戴者的安全；当掌指连接件1-11回退时则正好与上述运动过程相反，则能够实现四指的弯曲伸展运动。

如图2和图3所示，作为另一个可实施方式，拇指模块2包括拇指远节指骨座2-1、拇指近节指骨座2-2、拇指掌骨座2-3、拇指底层簧片2-4、拇指中层簧片2-5、指间上层簧片 2-6、拇指掌指上层簧片2-7和拇指掌指连接件2-8；拇指掌骨座2-3固定在手掌模块3上， 拇指底层簧片2-4固定于拇指远节指骨座2-1、拇指近节指骨座2-2和拇指掌骨座2-3上， 拇指中层簧片2-5远端与拇指远节指骨座2-1固定，滑动贯穿拇指近节指骨座2-2和拇指掌 骨座2-3，近端与拇指掌指连接件2-8固接，指间上层簧片2-6远端与拇指远节指骨座2-1 固定、且近端限制在拇指近节指骨座2-2的限位槽中运动，拇指掌指上层簧片2-7远端与拇 指近节指骨座2-2固定、且近端限制在拇指掌骨座2-3的限位槽中运动，拇指掌指连接件 2-8可滑动地设置于拇指掌骨座2-3和手掌模块3内。为方便拆装使用，设计拇指卡扣固定 件2-9实现上中下三层簧片的固定，拇指远节指骨座2-1配套一个拇指卡扣固定件2-9，拇 指近节指骨座2-2配套两个拇指卡扣固定件2-9；指间上层簧片2-6远端通过拇指卡扣固定 件2-9与拇指远节指骨座2-1固定、且近端通过卡扣固定件2-9限制在拇指近节指骨座2-2 的限位槽中运动，拇指掌指上层簧片2-7远端通过卡扣固定件2-9与拇指近节指骨座2-2固 定、且近端通过拇指卡扣固定件2-9限制在拇指掌骨座2-3的限位槽中运动。工作过程，拇 指掌指连接件2-8前进带动拇指中层簧片2-5正向运动，拇指远节指骨座2-1、拇指近节指 骨座2-2和拇指掌骨座2-3彼此存在使间距扩大的力作用，指间上层簧片2-6和拇指掌指上 层簧片2-7在拇指近节指骨座2-2和拇指掌骨座2-3中一定长度的限位槽内滑动，由于各部 分指座下部被拇指底层簧片2-4固定，因此在拇指底层簧片2-4的约束下，整个拇指模块2 会发生弯曲，当弯曲达到一定角度，指间上层簧片2-6和拇指掌指上层簧片2-7到达限位终 点，限制拇指模块2自身的继续弯曲并保护佩戴者的安全；当拇指掌指连接件2-8回退时则 正好与上述运动过程相反，则能够实现拇指的弯曲伸展运动。

上述方案中，每个手指各个关节之间采用了耦合驱动形式，而五指之间又构成了欠驱 动形式，使用时，利用两组鲍登线传动驱动机构实现手部抓握动作的实现，能比较全面地 激活手部运动神经，实现较好康复效果，同时能够有效降低手部驱动执行元件的重量，提 高外骨骼的舒适性和轻便性；此外，该欠驱动形式只需要两组驱动系统，仅需要两个电机， 大大降低驱动源重量和整机成本。

如图2所示，设计的手掌模块3为一体式结构，主要由四指掌模块3-1、拇指掌模块3-2 和定型软管3-3组成，其中，所述手掌模块3包括四指掌模块3-1和拇指掌模块3-2；四指掌模块3-1包括掌背座外壳3-1-1、四指引导件3-1-2、四指连接件3-1-3、四指齿条3-1-4、四指齿轮3-1-5和四指线轮3-1-6；四指引导件3-1-2安装在掌背座外壳3-1-1的手腕侧，掌指连接件1-11可滑动地设置在掌背座外壳3-1-1上并与四指连接件3-1-3连接，四指齿轮3-1-5和四指线轮3-1-6同轴可转动地安装在掌背座外壳3-1-1内，四指齿轮3-1-5与四指齿条3-1-4啮合，四指齿条3-1-4可滑动地设置在掌背座外壳3-1-1内并与四指连接件3-1-3固接，四指连接件3-1-3由四指引导件3-1-2导向可滑动地设置在掌骨座外壳3-1-1内，掌背座外壳3-1-1通过定型软管3-0与拇指掌模块3-2连接。利用鲍登线和齿轮齿条传动机构实现手部抓握动作的实现，能比较全面地激活手部运动神经，实现较好康复效果，同时能够有效降低手部驱动执行元件的重量，提高外骨骼的舒适性和轻便性。

其中，所述拇指掌模块3-2包括拇指背座外壳3-21、拇指连接件3-22、拇指引导件3-23、 拇指齿条3-24、拇指齿轮3-25和拇指线轮3-26；掌背座外壳3-1-1通过定型软管3-0与拇 指背座外壳3-21连接，拇指导引件3-23安装在拇指背座外壳3-21的手腕侧，拇指掌指连 接件2-8可滑动地设置在拇指背座外壳3-21上并与拇指连接件3-22连接，拇指齿轮3-25和拇指线轮3-26同轴可转动安装在拇指背座外壳3-21内，拇指齿轮3-25与拇指齿条3-24啮合，拇指齿条3-24可滑动地设置在拇指背座外壳3-21内并与拇指连接件3-22固接，拇 指连接件3-22由拇指引导件3-23导向可滑动地设置在拇指背座外壳3-21内。利用鲍登线 和齿轮齿条传动机构实现手部抓握动作的实现，能比较全面地激活手部运动神经，实现较 好康复效果，同时能够有效降低手部驱动执行元件的重量，提高外骨骼的舒适性和轻便性。

如图6所示，为了便于获得手指弯曲力矩，还设置了线性位移传感模块5，掌背座外壳 3-1-1与四指连接件3-1-3之间连接有用于检测二者相对位移的线性位移传感模块5；拇指背 座外壳3-2-1与拇指连接件3-2-2之间连接有用于检测二者相对位移的线性位移传感模块 5。具体来说，线性位移传感模块5包括柔性超薄线性位置传感器、滑杆、弹簧和接触头； 柔性超薄线性位置传感器固定在掌背座外壳3-1-1或拇指背座外壳3-2-1上，滑杆固定在四 指连接件3-1-3或拇指连接件3-2-2上，滑杆内包裹弹簧，弹簧顶住一端的接触头，接触头 与柔性超薄线性位置传感器的柔性导电电阻接触滑动。如此设计，运动时四指连接件3-1-3 和掌背座外壳3-1-3之间的线性位移传感模块可以检测相对位移距离，并利用胡克定律可 得到四指力矩信息；手指关节簧片力矩^fτ_e可由下式计算得出：

^fτ_e＝^fk^fθ

式中^fk.—手指的簧片刚度；

^fθ.—手指的相对于关节远心的旋转角度。

其中，^fθ与^fx满足如下关系：

式中^fx.—手指的线性驱动位移，由位移传感器采集；

r.—手指簧片距关节远心的距离半径。

由于上式不存在解析解，因而在应用过程中只能采用数值解获取^fθ与^fx对应关系，记 为：

^fθ＝F(^fx)

假设簧片力矩作用力臂约为簧片一半长度，则在手指关节稳态状态下，即静止或匀速 旋转过程中，可认为线性驱动力^fF_a与簧片力矩平衡，即：

式中^fl.——手指簧片长度。

在手指关节非稳态状态下，根据上述各式，以手指弯曲时关节旋转角度方向为正方 向，在旋转过程中施加在手指各关节的净力矩^fτ可计算为：

如前所述，四指模块1和拇指模块2由传动驱动机构和鲍登线作为驱动源，所述传动 驱动机构4包括：支架4-1、电机4-2、联轴器4-3和绕线模块4-4；

所述绕线模块4-4包括拇指源线轮4-41、四指源线轮4-42、线轮输出轴4-43、线轮外 壳4-44和外壳顶盖4-45；电机4-2安装在支架4-1上，线轮外壳4-44安装在支架4-1上；

电机4-2的输出端通过联轴器4-3与线轮输出轴4-43连接，线轮输出轴4-43布置在线 轮外壳4-44内，拇指源线轮4-41固套在线轮输出轴4-43的中部，四指源线轮4-42固装在线轮输出轴4-43的远离联轴器4-3的一端，外壳顶盖4-45安装在线轮外壳4-44上，线轮输出轴4-43的两端通过法兰轴承4-46安装在线轮外壳4-44和外壳顶盖4-45上，线轮外壳4-44上安装有垂直于线轮输出轴4-43的调整螺钉4-47，调整螺钉4-47上沿长度方向加工有中心通孔。如此设置，绕线模块能够通过旋转空心开槽调整螺钉来调整钢丝的张力，鲍登线的钢丝从螺钉侧面的开槽穿进螺钉，鞘插进螺钉头的孔，当外旋螺钉时，鞘受到的压力增大，由于鞘的压力与钢丝的张力相等，钢丝的张力也增大，该绕线模块可以方便的实现对钢丝的预紧。

控制拇指模块2和四个指模块1的弯曲或伸展运动的鲍登线走线如下：

其中两根鲍登线的两根钢丝一端缠绕在四指源线轮4-42上，两根钢丝另一端缠绕在四 指线轮3-1-6上，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端对应的一端穿进与四指源线轮4-42对应 的两个调整螺钉4-47的中心孔中并固定，两根鲍登线鞘的另一端固定在掌背座外壳3-1-1 上；另外两根鲍登线的两根钢丝一端缠绕在拇指源线轮4-41上，两根钢丝另一端缠绕在拇 指线轮3-26上，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端对应的一端穿进与拇指源线轮4-41对应的 两个调整螺钉4-47的中心孔中并固定，另外两根鲍登线鞘的另一端固定在拇指背座外壳 3-2-1上。

如此设计，传动驱动机构4输出的力矩可以通过鲍登线传递到外骨骼驱动关节上，能 够实现远距离传输动力，将电机4-2远置与外骨骼分离开来以减轻机器人对手部的负担；其 次，允许患者在穿戴外骨骼机器人进行康复训练的时候自由地移动手的位姿，方便在训练 的时候完成一些任务和日常生活动作。另外，钢丝穿在鞘里面来传递拉力，而鞘的作用是 中和掉钢丝对机构的拉力，使得鲍登线对外骨骼设备的合力为零，即基于鲍登线的驱动器 可以看作是一个纯力矩源，不会对手指产生牵拉作用。

工作过程：掌背座顶盖3-1-7盖住掌背座外壳3-1-1，包裹内部并约束内部四指组合件， 钢丝带动四指线轮3-1-6转动，从而带动通过D形轴配合的四指齿轮3-1-5转动，从而通过 啮合的四指齿条3-1-4转换为直线运动，从而带动四指连接件3-1-3在四指引导件3-1-2内 部导孔内前进或回退运动，四指连接件3-1-3在掌背座外壳3-1-1中运动时带动四个指模块 1中的掌指连接件1-11同时运动，运动时四指连接件3-1-3和掌背座外壳3-1-1之间的线性 位移传感模块可以检测相对位移距离，并利用胡克定律可得到四指力矩信息；拇指背座顶 盖3-27盖住拇指背座外壳3-21包裹内部并约束内部拇指组合件，钢丝带动拇指线轮3-26 转动，从而带动通过D形轴配合的拇指齿,3-25转动，从而通过啮合的拇指齿条3-24转换 为直线运动，从而带动拇指连接件3-22在拇指引导件3-23内部导孔内前进或回退运动，拇 指连接件3-22在拇指背座外壳3-21中运动时带动拇指模块3中的拇指掌指连接件2-8运动， 运动时拇指连接件3-22和拇指背座外壳3-21之间的线性位移传感模块可以检测相对位移距 离，并利用胡克定律可得到拇指力矩信息；掌背座外壳3-1-1和掌背座顶盖3-1-7设计成手 心手背完全对称，当手部外骨骼要镜像互换时，只需将手掌模块3平移至对侧，进而原手 心和手背位置互换，拇指背座外壳3-21与掌背座外壳3-1-1之间由定型硅胶软管3-0连接， 翻折后自锁定型即可与对侧拇指匹配；各个四个指模块1和拇指模块2采用模块化设计， 均易于在手掌模块3拆卸和安装，在互换过程中，只需打开掌背座顶盖3-1-7，将四个指模 块1和拇指模块2翻转安装即可，两个掌骨垫片3-1-8在镜像互换时用于食指处指模块和小 拇指处四指模块与掌背座外壳3-1-1连接位置的微调。

远节指骨座1-1通过魔术贴固定在人手的四指的远节指骨上，中节指骨座1-2通过魔术 贴固定在人手的四指中节指骨上，近节指骨座1-3通过魔术贴固定在人手的四指近节指骨 上。拇指远节指骨座2-1通过魔术贴固定在人手的拇指远节指骨上，拇指近节指骨座2-2通 过魔术贴固定在人手的拇指近节指骨上。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术 人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许 的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (9)

1.一种用于康复机器人的手部外骨骼，所述手部外骨骼包括拇指模块(2)、手掌模块(3)和四个指模块(1)；

其特征在于：所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块(2)和四个指模块(1)分别为三层簧片耦合驱动结构，手掌模块(3)连接拇指模块(2)和四个指模块(1)，用于驱动手指的同步弯曲或伸展，拇指模块(2)通过手掌模块(3)上的定型软管(3-0)实现弯折。

2.根据权利要求1所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：每个所述指模块(1)包括远节指骨座(1-1)、中节指骨座(1-2)、近节指骨座(1-3)、掌骨座(1-4)、底层簧片(1-5)、中层簧片(1-6)、远端指间上层簧片(1-7)、近端指间上层簧片(1-8)、掌指上层簧片(1-9)和掌指连接件(1-11)；

掌骨座(1-4)固定在手掌模块(3)上，底层簧片(1-5)贯穿固定在远节指骨座(1-1)、中节指骨座(1-2)、近节指骨座(1-3)和掌骨座(1-4)上，中层簧片(1-6)远端与远节指骨座(1-1)固接，并滑动贯穿中节指骨座(1-2)、近节指骨座(1-3)和掌骨座(1-4)，近端与掌指连接件(1-11)固接，远端指间上层簧片(1-7)远端与远节指骨座(1-1)固定、且近端限制在中节指骨座(1-2)的限位槽中运动，近端指间上层簧片(1-8)远端与中节指骨座(1-2)固定、且近端限制在近节指骨座(1-3)的限位槽中运动，掌指上层簧片(1-9)远端与近节指骨座(1-3)固定、且近端限制在掌骨座(1-4)的限位槽中运动，掌指连接件(1-11)可滑动地设置在掌骨座(1-4)和手掌模块(3)内。

3.根据权利要求1或2所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：所述拇指模块(2)包括拇指远节指骨座(2-1)、拇指近节指骨座(2-2)、拇指掌骨座(2-3)、拇指底层簧片(2-4)、拇指中层簧片(2-5)、指间上层簧片(2-6)、拇指掌指上层簧片(2-7)和拇指掌指连接件(2-8)；

拇指掌骨座(2-3)固定在手掌模块(3)上，拇指底层簧片(2-4)固定于拇指远节指骨座(2-1)、拇指近节指骨座(2-2)和拇指掌骨座(2-3)上，拇指中层簧片(2-5)远端与拇指远节指骨座(2-2)固定，滑动贯穿拇指近节指骨座(2-2)和拇指掌骨座(2-3)，近端与拇指掌指连接件(2-8)固接，指间上层簧片(2-6)远端与拇指远节指骨座(2-1)固定、且近端限制在拇指近节指骨座(2-2)的限位槽中运动，拇指掌指上层簧片(2-7)远端与拇指近节指骨座(2-2)固定、且近端限制在拇指掌骨座(2-3)的限位槽中运动，拇指掌指连接件(2-8)可滑动地设置于拇指掌骨座(2-3)和手掌模块(3)内。

4.根据权利要求3所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：所述手掌模块(3)包括四指掌模块(3-1)和拇指掌模块(3-2)；四指掌模块(3-1)包括掌背座外壳(3-1-1)、四指引导件(3-1-2)、四指连接件(3-1-3)、四指齿条(3-1-4)、四指齿轮(3-1-5)和四指线轮(3-1-6)；

四指引导件(3-1-2)安装在掌背座外壳(3-1-1)的手腕侧，掌指连接件(1-11)可滑动地设置在掌背座外壳(3-1-1)内并与四指连接件(3-1-3)连接，四指齿轮(3-1-5)和四指线轮(3-1-6)同轴可转动地安装在掌背座外壳(3-1-1)内，四指齿轮(3-1-5)与四指齿条(3-1-4)啮合，四指齿条(3-1-4)可滑动地设置在掌背座外壳(3-1-1)内并与四指连接件(3-1-3)固接，四指连接件(3-1-3)由四指引导件(3-1-2)导向可滑动地设置在掌骨座外壳(3-1-1)内，掌背座外壳(3-1-1)通过定型软管(3-0)与拇指掌模块(3-2)连接。

5.根据权利要求4所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：所述拇指掌模块(3-2)包括拇指背座外壳(3-21)、拇指连接件(3-22)、拇指引导件(3-23)、拇指齿条(3-24)、拇指齿轮(3-25)和拇指线轮(3-26)；

掌背座外壳(3-1-1)通过定型软管(3-0)与拇指背座外壳(3-21)连接，拇指导引件(3-23)安装在拇指背座外壳(3-21)的手腕侧，拇指掌指连接件(2-8)可滑动地设置在拇指背座外壳(3-21)内并与拇指连接件(3-22)连接，拇指齿轮(3-25)和拇指线轮(3-26)同轴可转动安装在拇指背座外壳(3-21)内，拇指齿轮(3-25)与拇指齿条(3-24)啮合，拇指齿条(3-24)可滑动地设置在拇指背座外壳(3-21)内并与拇指连接件(3-22)固接，拇指连接件(3-22)由拇指引导件(3-23)导向可滑动地设置在拇指背座外壳(3-21)内。

6.根据权利要求5所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：掌背座外壳(3-1-1)与四指连接件(3-1-3)之间连接有用于检测二者相对位移的线性位移传感模块；拇指背座外壳(3-2-1)与拇指连接件(3-2-2)之间连接有用于检测二者相对位移的线性位移传感模块。

7.根据权利要求6所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：所述线性位移传感模块包括柔性超薄线性位置传感器、滑杆、弹簧和接触头；柔性超薄线性位置传感器固定在掌背座外壳(3-1-1)或拇指背座外壳(3-2-1)上，滑杆固定在四指连接件(3-1-3)或拇指连接件(3-2-2)上，滑杆内包裹弹簧，弹簧顶住一端的接触头，接触头与柔性超薄线性位置传感器的柔性导电电阻层接触滑动。

8.根据权利要求7所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：所述手部外骨骼还包括传动驱动机构(4)，包括：支架(4-1)、电机(4-2)、联轴器(4-3)和绕线模块(4-4)；

所述绕线模块(4-4)包括拇指源线轮(4-41)、四指源线轮(4-42)、线轮输出轴(4-43)、线轮外壳(4-44)和外壳顶盖(4-45)；电机(4-2)安装在支架(4-1)上，线轮外壳(4-44)安装在支架(4-1)上；

电机(4-2)的输出端通过联轴器(4-3)与线轮输出轴(4-43)连接，线轮输出轴(4-43)布置在线轮外壳(4-44)内，拇指源线轮(4-41)固套在线轮输出轴(4-43)的中部，四指源线轮(4-42)固装在线轮输出轴(4-43)的远离联轴器(4-3)的一端，外壳顶盖(4-45)安装在线轮外壳(4-44)上，线轮输出轴(4-43)的两端通过法兰轴承(4-46)安装在线轮外壳(4-44)和外壳顶盖(4-45)上，线轮外壳(4-44)上安装有垂直于线轮输出轴(4-43)的调整螺钉(4-47)，调整螺钉(4-47)上沿长度方向加工有中心通孔；四指源线轮(4-42)通过鲍登线与四指线轮(3-1-6)连接，拇指源线轮(4-41)通过鲍登线与拇指线轮(3-26)连接。

9.根据权利要求8所述一种用于康复机器人的手部外骨骼，其特征在于：控制拇指模块(2)和四个指模块(1)的弯曲或伸展运动的鲍登线走线如下：

其中两根鲍登线的两根钢丝一端缠绕在四指源线轮(4-42)上，两根钢丝另一端缠绕在四指线轮(3-1-6)上，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端对应的一端穿进与四指源线轮(4-42)对应的两个调整螺钉(4-47)的中心孔中并固定，两根鲍登线鞘的另一端固定在掌背座外壳(3-1-1)上；

另外两根鲍登线的两根钢丝一端缠绕在拇指源线轮(4-41)上，两根钢丝另一端缠绕在拇指线轮(3-26)上，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端对应的一端穿进与拇指源线轮(4-41)对应的两个调整螺钉(4-47)的中心孔中并固定，另外两根鲍登线鞘的另一端固定在拇指背座外壳(3-2-1)上。

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