CN112040922A - 康复用柔软机器人手套 - Google Patents

Abstract

提供了一种与柔软机器人手套(15)相关的设备。所述设备包括柔软致动器(14)，所述柔软致动器具有一对配件(4，5)；一对长聚合物管(6，7)，每个配件(4，5)的一端内安装一个长聚合物管；安装在每个配件(4，5)的另一端并连接该对配件(4，5)的短聚合物管(1)；安装在短聚合物管(1)的每一端以隔离短聚合物管(1)中的空气的一对聚合物塞子(2，3)；安装在每个长聚合物管(6，7)中的一对聚合物活塞(8，9)；聚合物杆(13)以及穿过所有管(1，6，7)的线绳(10)。两个聚合物活塞(8，9)之间的距离可以大约等于线绳(10)的长度。

Description

康复用柔软机器人手套

技术领域

本发明的实施例总体上涉及机器人手套的改进，更具体地，涉及具有柔软致动器的机器人手套。

背景技术

传统的机器人手套设计无法为患者提供足够的握力。这可能是由于机器人手套的机构相对于患者手的定位。

发明内容

本发明的实施例提供了一种柔软机器人手套，其手指可以通过使用柔软致动器来操作以伸展和弯曲。每个柔软致动器可以是轻质的并且具有简单的结构。

本发明的实施例提供了一种柔软机器人手套，其包括柔软致动器，所述柔软致动器具有一对配件、安装在每个配件的一端的一对长聚合物管、安装在每个配件的另一端并连接该对配件的短聚合物管、安装在短聚合物管两端以隔离该对长聚合物管之间的空气流的一对聚合物塞子、分别安装在每个长聚合物管中的一对聚合物活塞、聚合物杆以及穿过短聚合物管和该对长聚合物管的线绳。两个聚合物活塞之间的距离可以大约等于线绳的长度。

当压缩空气流入外长聚合物管时，外长聚合物管中的外聚合物活塞被压缩空气向外推动。聚合物杆通过线绳连接到外聚合物活塞，并被外聚合物活塞向外推动。

此外，当压缩空气流入内聚合物管时，内聚合物活塞被压向与聚合物杆相反的方向。聚合物杆通过线绳连接到内聚合物活塞，并被拉回到外长聚合物管内。

在本发明的一个实施例中，柔软机器人手套可以包括安装在手套背侧的柔软致动器。聚合物棒的一端可以插入柔软致动器，另一端朝向手套的指尖伸展。织物可以通过约束线缝在手套手指的背侧。织物可以由柔性材料制成，该材料允许杆滑入和滑出柔软致动器。线绳可以连接到杆的一端，活塞连接到线绳的另一端。一对线绳套可以安装在线绳的每一端。压缩空气可被导入柔软致动器内，以推动位于相反方向的活塞，并使杆从柔软致动器伸展或缩回。

当杆从柔软致动器向外伸展时，杆向前伸展并在柔性织物内弯曲，以引导手指弯曲。当病人的手指弯曲时，约束线可以自动调节柔性织物以具有有效地将力从柔软致动器传递到手套的指尖的最小的曲率。此外，随着聚合物棒缩回到柔软致动器中，指尖被迫向上，患者的手指被迫伸展。

附图说明

图1是柔软致动器的局部剖视图。

图2是安装有柔软机器人手套的弯曲食指的侧视图。

图3是安装有柔软机器人手套的伸展食指的侧视图。

具体实施方式

机器人手套的柔软致动器可以如图1所示。在短聚合物管1的每个相应端部处设置有聚合物塞子2、3。聚合物塞子2、3的直径可以基本上等于短聚合物管1的外径。短聚合物管1的每一端安装在外配件4和内配件5的相应端口内。外长聚合物管6和内长聚合物管7可以安装在每个配件4、5的相应的相对端口内。外聚合物活塞8和内聚合物活塞9可以分别安装在每个长聚合物管6、7内。聚合物活塞8、9的直径可以基本上等于相应的长聚合物管6、7的内径。线绳10可以安装在短和长聚合物管1、6和7的内部，并穿过塞子2、3和活塞8、9，线绳10的一端连接到杆13。线绳套11、12可以安装在线绳10的每个相应端部上，并且位于每个聚合物活塞8、9的外部。杆13可以在线绳套11的与活塞8相对的端部处安装在外长聚合物管6内，并且从与外配件4相对的端部从长聚合物管6伸展。

如图2和3所示，手套15可以设置有安装在手套15手腕端部处的柔软致动器14。杆13的外端部可以安装在手套15的指尖上。从柔软致动器14伸展出的杆13的一部分可以被织物16覆盖，织物16可以通过约束线17宽松地缝合在手套15上。约束线17的每一端都可以固定在手套15上。

为了伸展杆13，可以将压缩空气注入外配件4的顶部端口。内配件5的顶部端口可以保持对环境大气或低压压缩空气开放。塞子2、3可以阻止注入的压缩空气进入短聚合物管1。注入的压缩空气可以从长聚合物管6向外推动外活塞8和线绳套11，并使杆13从柔软致动器14向外伸展。

为了缩回杆13，可以将压缩空气通过内配件5的顶部端口注入。内配件4的顶部端口可以保持对周围大气或低压压缩空气开放。塞子2、3可以阻止注入的压缩空气进入短聚合物管1。注入的压缩空气可以将内活塞9和内线绳套12从内长聚合物管7向外推动。因此，线绳10将杆13向柔软致动器拉回，并且杆13可以缩回到外长聚合物管6中。

为了弯曲手指，杆13可以通过柔软致动器14朝向指尖伸展，如图2所示。由于杆13的柔顺性，杆13可以在织物16中弯曲，并且手指可以随着指尖向下推动而弯曲。当手指处于弯曲位置时，织物16和手套15之间的约束线的长度可以自动调节，以允许织物16具有平滑的曲率。因此，杆13在织物16内的部分沿着杆13的整个长度具有最小的曲率变化，使得力以最小的损失从柔软致动器14传递到指尖。

为了缩回手指，如上所述，杆13可以缩回到柔软致动器14中。如图3所示，随着指尖向上推动，柔软机器人手套15内的手指可以伸展。

随着织物16的指尖端的高度不同，指尖上的力的方向也不同。因此，机器人手套可以根据使用柔软机器人手套的患者的需要产生不同的轨迹。当柔软致动器安装在手套上时，杆13不需要相对于手指的关节安装。柔软机器人手套可以适应病人不同的手指长度。

当手指弯曲时，由柔软致动器产生的力通过杆13以最小的曲率变化传递到指尖。因此，机器人手套可以产生令人满意的弯曲力，同时重量轻。此外，当杆13靠近并沿着手指定位时，力可以均匀地施加在手指上。

因为柔软致动器的每个部分的材料是轻质的，所以与由金属制成的传统致动器相比，柔软致动器的总重量是轻的。因此，柔软致动器可以安装在手套上，对患者来说负担很小。此外，即使相对较轻质，安装有手套柔软致动器的手套也可以为患者的手指弯曲和伸展运动提供大的力和宽的弯曲角度。

本文提及或引用的所有专利、专利申请、临时申请和出版物，包括所有附图和表格，在不与本说明书的明确教导相矛盾的程度上，通过引用整体并入本文。

应当理解，这里描述的示例和实施例仅仅是用于说明目的，根据这些示例和实施例的各种修改或变化将被建议给本领域技术人员，并且将被包括在本申请的精神和范围内。例如，如本领域普通技术人员容易认识到的那样，这里针对每个示例性部件所列举的材料，例如“聚合物”和“线绳”，可以由适合于它们的预期目的的其他材料代替。此外，本文公开的任何发明或其实施例的任何元素或限制可以与本文公开的任何和/或所有其他元素或限制(单独地或以任何组合)或任何其他发明或其实施例相结合，并且所有这样的结合被认为属于本发明的范围，而不局限于此。

Claims (10)

1.一种柔软机器人手套，包括:

至少一个致动器，配置为连接到手套；

至少一个柔性杆，配置为通过所述至少一个致动器来伸展和缩回；和

柔性织物，所述柔性织物覆盖所述至少一个柔性杆的一部分，并通过约束线缝合在手套的手指上；

其中，所述柔性织物的伸展长度比所述杆的长度长。

2.如权利要求1所述的柔软机器人手套，其中所述柔性杆的横截面是圆形、椭圆形或矩形，其中所述柔性杆是聚合物棒，并且当所述柔性杆通过所述致动器向指尖伸展时，所述柔性杆由于其柔顺性而能够弯曲。

3.如权利要求1所述的柔软机器人手套，其中所述至少一个致动器安装在所述手套的手腕端部，并且其中所述柔性杆的外端部安装在所述手套的指尖上。

4.如权利要求1所述的柔软机器人手套，其中所述至少一个致动器包括：

第一管；

一对塞子，每个塞子安装在所述第一管的相应端部内；

一对配件，每个配件安装在所述第一管的相应端部上；

一对第二管，每个第二管安装在该对配件的与所述第一管相对的相应端部上，

其中所述柔性杆插入该对第二管的外管中；

一对活塞，每个活塞安装在该对第二管的相应第二管中；

安装在所述第一管和该对第二管中的线绳，所述线绳穿过该对塞子、该对活塞和所述柔性杆的内端部；和

一对线绳套，一个线绳套在该对活塞的每个相应活塞的外侧连接到所述线绳的每一端。

5.如权利要求4所述的柔软机器人手套，其中所述线绳是弹性的。

6.如权利要求4所述的柔软机器人手套，其中所述线绳是非弹性的。

7.如权利要求4所述的柔软机器人手套，其中该对第二管的每个第二管内的材料配置为减少该对活塞的每个相应活塞和该对第二管的每个相应第二管之间的摩擦。

8.如权利要求4所述的柔软机器人手套，其中所述柔性织物包括护套，所述柔性杆在所述柔性织物内的护套内滑动。

9.一种伸展柔软机器人手套的柔性杆的方法，该方法包括:

提供如权利要求4中所述的柔软机器人手套；和

向该对配件中的一个配件的端口提供压缩空气，以朝向所述柔性杆推动该对活塞中的一个活塞，并使所述柔性杆从外管伸展，

其中该对配件中的另一个配件经受环境大气或低于所述压缩空气的压力的压力。

10.一种缩回柔软机器人手套的杆的方法，该方法包括:

提供如权利要求4中所述的柔软机器人手套；和

向该对配件中的一个配件的端口提供压缩空气，以远离所述柔性杆推动该对活塞中的一个活塞，并使所述柔性杆缩回到所述外管中，

其中该对配件中的另一个配件经受环境大气或低于所述压缩空气的压力的压力。

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