CN111904800A - 一种用于康复训练的人机工程机械手臂 - Google Patents

一种用于康复训练的人机工程机械手臂 Download PDF

Info

Publication number
CN111904800A
CN111904800A CN202010931902.2A CN202010931902A CN111904800A CN 111904800 A CN111904800 A CN 111904800A CN 202010931902 A CN202010931902 A CN 202010931902A CN 111904800 A CN111904800 A CN 111904800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
linear actuator
plate
rehabilitation training
ergonomic
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010931902.2A
Other languages
English (en)
Inventor
靳敏
吴小邦
杜茵
毛阿虎
许立波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Original Assignee
Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology filed Critical Changzhou Vocational Institute of Mechatronic Technology
Priority to CN202010931902.2A priority Critical patent/CN111904800A/zh
Publication of CN111904800A publication Critical patent/CN111904800A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285—Hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285—Hand
    • A61H1/0288—Fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06—Arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06—Arms
    • A61H2205/065—Hands
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06—Arms
    • A61H2205/065—Hands
    • A61H2205/067—Fingers

Abstract

本发明属于康复装置的技术领域，涉及一种用于康复训练的人机工程机械手臂。所述的机械手臂，包括前臂板、第一线性执行器A、第二线性执行器B、万向节机构、手掌板、第三线性执行器C和手指板。所述的第一线性执行器A和第二线性执行器B平行布置，两个执行器的末端通过销子与前臂板上的耳座浮动连接。U型限位位于执行器A、B、C中部，与执行器之间有间隙，第一线性执行器A和第二线性执行器B的另一端分别通过万向节结构与手掌板上的耳座相连接。本发明不仅适用于临床，也适用于居家康复训练，减轻患者和康复医师的负担；可实现除拇指外手指的屈‑伸运动，手腕的屈‑伸运动及挠‑尺偏运动。

Description

一种用于康复训练的人机工程机械手臂
技术领域
本发明属于康复装置的技术领域，涉及一种用于康复训练的人机工程机械手臂。
背景技术
脑卒中也称为中风，具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。脑卒中患者可出现多种神经功能缺损症状，其中偏瘫和运动障碍最为常见。而上肢残疾患者的手功能障碍往往临床表现为屈曲挛缩、肌力降低、肌张力异常、手指灵活性降低、肢体麻木、拇指运动范围减小、精确抓捏、侧捏、关节运动协调性降低、力量协调性降低等，也会丧失一部分触觉感知和本体感受功能，失去对运动的反馈感知。
康复训练是促进这些患者恢复的主要方法。但是由于传统的康复训练治疗时间很长，并且无论是在发展中国家还是发达国家，都始终缺乏合格的治疗师。因此，替代传统治疗方法的康复训练设备的研发非常有必要。当前的产品主要存在以下方面的不足：第一，目前多数的上肢康复结构无法做到灵活控制，与人体上肢关节运动不匹配；第二，现有的康复机构仅能将手操纵成简单的拳头屈曲，无法重现康治疗师对患者进行的康复训练效果；第三，外骨骼类型的康复机构一般结构庞大，而且由于不便于携带以及对患者不够安全，实际上并不适合残疾人士。
发明内容
本发明的目的是开发一种可用于家庭及康复中心的人机工程机械手臂。与现有的康复设备相比，此设备轻便、成本低、可携带，可为不同程度损伤的患者提供适合手部、腕部和前臂的多种治疗性锻炼。本发明不仅是康复机器人领域的热门话题和前言，而且可以应用于医学临床应用，具有重要的学术价值和工程应用价值。
本发明的技术方案如下：
本发明在使用时，机械臂戴在患者前臂和手背上，通过柔软的腕带与手相连。手及腕部的锻炼由三个线性执行器控制，以更好地促进康复。另外，为保证安全，在关节处会增加机械闭锁装置以限制关节在限制范围内旋转。
一种用于康复训练的人机工程机械手臂，包括前臂板、第一线性执行器A、第二线性执行器B、万向节机构、手掌板、第三线性执行器C和手指板。
所述的第一线性执行器A和第二线性执行器B平行布置，两个执行器的末端通过销子与前臂板上的耳座浮动连接。U型限位位于执行器A、B、C中部，与执行器之间有间隙，以限制机构大幅回转，保证安全，第一线性执行器A和第二线性执行器B的另一端分别通过万向节结构与手掌板上的耳座相连接；所述的第三线性执行器C位于手掌板的对称中心，末端通过第三个万向节结构与前臂板连接。三个万向节结构实现手掌板的屈伸及偏转；所述的第三线性执行器C的输出端与手指板相连；所述的前臂板的尾部设有两个平行槽，用于穿过腕带；所述的手指板上设有两个平行槽，用于穿过腕带。
所述的前臂板、手掌板和手指板的边缘都为圆弧形。所述的第三线性执行器C的输出端通过摆动杆与手指板相连，以实现手指板的屈伸。所述的手掌板设有多个固定孔。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)根据典型成年人上肢关节框架建立；
(2)一种可靠、易于使用的便携式康复机械本体设计，可为不同程度的手部/腕部损伤的患者提供治疗性训练；
(3)不仅适用于临床，也适用于居家康复训练，减轻患者和康复医师的负担；
(4)基于人体工学设计，可实现除拇指外手指的屈-伸运动，手腕的屈-伸运动及挠-尺偏运动。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2(a)是机械臂四个手指的屈-伸运动示意图。
图2(b)是机械臂手腕的屈-伸运动示意图。
图2(c)是机械臂手腕的挠-尺偏运动示意图。
图中：1-前臂板；2-第一线性执行A；3-第二线性执行器B；4-万向节机构；5-手掌板；6-第三线性执行器C；7-手指板；8-U型限位。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
一种用于康复训练的人机工程机械手臂，包括前臂板1、第一线性执行器A2、第二线性执行器B3、万向节机构4、手掌板5、第三线性执行器C6和手指板7。
所述的第一线性执行器A2和第二线性执行器B3平行布置，两个执行器的末端通过销子与前臂板1上的耳座浮动连接；U型限位8位于执行器A、B、C中部，与执行器之间有间隙，以限制机构大幅回转，保证安全，第一线性执行器A2和第二线性执行器B3的另一端分别通过万向节结构4与手掌板5上的耳座相连接；所述的第三线性执行器C6位于手掌板5的对称中心，末端通过第三个万向节结构与前臂板1连接；三个万向节结构4实现手掌板5的屈伸及偏转；所述的第三线性执行器C6的输出端与手指板7相连；所述的前臂板1的尾部设有两个平行槽，用于穿过腕带；所述的手指板7上设有两个平行槽，用于穿过腕带。
所述的前臂板1、手掌板5和手指板7的边缘都为圆弧形。所述的第三线性执行器C6的输出端通过连接轴手指板7相连。
实施例2：
此机械臂的组成如图1所示，包括由三个线性执行器操作的连杆机构，以方便手、手腕及前臂的锻炼。使用时，柔软的腕带穿过前臂板1后方的两个槽穿戴在患者前臂上，手掌板5位于患者手背位置，前臂板1通过万向节机构4与手掌板5浮动连接，腕带绕过手指板7上的槽与患者手指相连。
前臂板1上的两个线性执行器辅助手腕实现屈-伸运动及挠-尺偏运动。当线性执行器1和2充分前伸或者伸展一半时实现手腕的屈-伸运动，如图2b所示；当其中一个线性执行器完全伸展，而另一个线性执行器完全收缩时绕着转动关节实现手腕的挠-尺偏运动，如图2c所示。万向节结构4除起连接作用之外，还可以辅助手腕实现浮动推进及微小摆动。手掌板5上的线性执行器3的前伸或后缩实现了四个手指的屈-伸运动，如图2a所示。为满足安全要求，每个关节处均加机械塞子，将关节旋转限制在解剖关节限制范围内。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种用于康复训练的人机工程机械手臂，其特征在于，包括前臂板(1)、第一线性执行器A(2)、第二线性执行器B(3)、万向节机构(4)、手掌板(5)、第三线性执行器C(6)和手指板(7)；
所述的第一线性执行器A(2)和第二线性执行器B(3)平行布置，两个执行器的末端通过销子与前臂板(1)上的耳座浮动连接；U型限位(8)位于执行器A、B、C中部，与执行器之间有间隙，以限制机构大幅回转，保证安全，第一线性执行器A(2)和第二线性执行器B(3)的另一端分别通过万向节结构(4)与手掌板(5)上的耳座相连接；所述的第三线性执行器C(6)位于手掌板(5)的对称中心，末端通过第三个万向节结构与前臂板(1)连接；三个万向节结构(4)实现手掌板(5)的屈伸及偏转；所述的第三线性执行器C(6)的输出端与手指板(7)相连；所述的前臂板(1)的尾部设有两个平行槽，用于穿过腕带；所述的手指板(7)上设有两个平行槽，用于穿过腕带。
2.如权利要求1所述的一种用于康复训练的人机工程机械手臂，其特征在于，所述的前臂板(1)、手掌板(5)和手指板(7)的边缘都为圆弧形。
3.如权利要求1或2所述的一种用于康复训练的人机工程机械手臂，其特征在于，所述的第三线性执行器C(6)的输出端通过摆动杆与手指板(7)相连，以实现手指板的屈伸。
4.如权利要求1或2所述的一种用于康复训练的人机工程机械手臂，其特征在于，所述的手掌板(5)设有多个固定孔。
5.如权利要求3所述的一种用于康复训练的人机工程机械手臂，其特征在于，所述的手掌板(5)设有多个固定孔。
CN202010931902.2A 2020-09-08 2020-09-08 一种用于康复训练的人机工程机械手臂 Pending CN111904800A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010931902.2A CN111904800A (zh) 2020-09-08 2020-09-08 一种用于康复训练的人机工程机械手臂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010931902.2A CN111904800A (zh) 2020-09-08 2020-09-08 一种用于康复训练的人机工程机械手臂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111904800A true CN111904800A (zh) 2020-11-10

Family

ID=73266669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010931902.2A Pending CN111904800A (zh) 2020-09-08 2020-09-08 一种用于康复训练的人机工程机械手臂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111904800A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113069314A (zh) * 2021-03-23 2021-07-06 常州机电职业技术学院 穿戴式上肢康复训练装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105726263A (zh) * 2016-04-19 2016-07-06 西安交通大学 一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人
CN107174482A (zh) * 2017-06-19 2017-09-19 山东大学 穿戴式康复手套及方法
CN108743227A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 西安交通大学 一种基于弹簧片驱动的柔性外骨骼手腕功能康复装置
CN109172282A (zh) * 2018-10-17 2019-01-11 苏州帝维达生物科技有限公司 一种七自由度的上肢康复机器人
CN109498373A (zh) * 2019-01-17 2019-03-22 中山大学 可穿戴式手部康复机器人
CN210301638U (zh) * 2018-12-03 2020-04-14 上海健康医学院 一种刚柔耦合式外骨骼手康复训练装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105726263A (zh) * 2016-04-19 2016-07-06 西安交通大学 一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人
CN107174482A (zh) * 2017-06-19 2017-09-19 山东大学 穿戴式康复手套及方法
CN108743227A (zh) * 2018-06-12 2018-11-06 西安交通大学 一种基于弹簧片驱动的柔性外骨骼手腕功能康复装置
CN109172282A (zh) * 2018-10-17 2019-01-11 苏州帝维达生物科技有限公司 一种七自由度的上肢康复机器人
CN210301638U (zh) * 2018-12-03 2020-04-14 上海健康医学院 一种刚柔耦合式外骨骼手康复训练装置
CN109498373A (zh) * 2019-01-17 2019-03-22 中山大学 可穿戴式手部康复机器人

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113069314A (zh) * 2021-03-23 2021-07-06 常州机电职业技术学院 穿戴式上肢康复训练装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rose et al. Hybrid rigid-soft hand exoskeleton to assist functional dexterity
JP6712332B2 (ja) 義手
Lee et al. Development of a biomimetic hand exotendon device (BiomHED) for restoration of functional hand movement post-stroke
CN111643315B (zh) 一种基于绳索驱动的柔性手部功能康复装置
Kawasaki et al. Development of a hand motion assist robot for rehabilitation therapy by patient self-motion control
Kim et al. Bioinspired high-degrees of freedom soft robotic glove for restoring versatile and comfortable manipulation
CN108478391B (zh) 一种可穿戴式外骨骼康复机械手
Chen et al. Soft exoskeleton with fully actuated thumb movements for grasping assistance
Lambercy et al. Design of a thumb exoskeleton for hand rehabilitation
CN110037890B (zh) 一种基于双四杆机构的手功能康复外骨骼机器人
Hu et al. A novel soft robotic glove with positive-negative pneumatic actuator for hand rehabilitation
JP2022505441A (ja) 手補助装具
CN111904800A (zh) 一种用于康复训练的人机工程机械手臂
Silveira et al. From the past to the future of therapeutic orthoses for upper limbs rehabilitation
Zhao et al. Design methodology of portable upper limb exoskeletons for people with strokes
Ghassemi et al. A hand exoskeleton for stroke survivors’ activities of daily life
Lambercy et al. Development of a robot-assisted rehabilitation therapy to train hand function for activities of daily living
Wang et al. Sensor glove implemented with artificial muscle set for hand rehabilitation
Jiang et al. Application of robot to hand function rehabilitation
Mouri et al. Telerehabilitation for fingers and wrist using a hand rehabilitation support system and robot hand
KR101904990B1 (ko) 재활로봇 손잡이 및 이를 구비한 재활로봇
TWI626040B (zh) 手部動態輔具
CN111631901A (zh) 一种新型被动牵伸指关节康复器
Xu et al. Design, analysis, and prototyping of a novel single degree-of-freedom index finger exoskeleton mechanism
CN213099143U (zh) 一种五指抓握康复训练机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201110