CN112641595B - 基于簧片的推拉式手部外骨骼 - Google Patents

基于簧片的推拉式手部外骨骼 Download PDF

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Abstract

本发明涉及外骨骼机械技术领域，具体的讲是基于簧片的推拉式手部外骨骼，手掌部件、设置在手掌部件后端的传动部件、连接在手掌部件前端的手指部件以及设置在传动部件上的驱动部件，手指部件伸入手掌部件内部与传动部件相连接，使得驱动部件驱动传动部件带动手指部件进行运动，手指部件包括两等间距的弹性部件，辅助手指部件进行弯曲或者伸展运动，本发明减少了刚性部件的使用，质量轻、体积小，便携性好，方便病人日常生活使用，同时还加入了柔性线绳控制，采用刚柔并济的方式，产生相对比较大的拉伸力与弯曲力，满足手指痉挛患者的训练需求，而且本发明的受力状态良好，手指不会受到多余的拉压力，安全性高，长时间佩戴舒适感也较高。

Description

基于簧片的推拉式手部外骨骼
技术领域
本发明涉及外骨骼机械技术领域，具体的讲是基于簧片的推拉式手部外骨骼。
背景技术
手对人的日常生活至关重要，但是各种各样的意外、中风、肌无力等因素，常常会引起手指活动功能的损伤。有些即使能通过手术治疗，但是治疗后的效果并不理想，因此康复训练至关重要。常见的方式有机械刚性外骨骼、气动柔性外骨骼和线绳驱动柔性外骨骼。
机械刚性外骨骼比较笨重，对于本身手部功能不完善的病人，日常佩戴不友好，一般用在医院作为康复设备。
气动柔性外骨骼虽然不重，但是过于柔软，对于手指痉挛的病人很难进行拉伸和弯曲训练。
绳驱动的柔性外骨骼可提供较大的拉伸力和弯曲力，但是整体手部受力状况较差，容易引起手部皮肤和手指关节损伤。
为此设计一种轻量化、能提供较大拉伸弯曲力且手部受力状况良好，适用日常使用的簧片推拉式手部外骨骼是十分有必要的。
发明内容
本发明突破现有技术的难题，设计了一种轻量化、能提供较大拉伸弯曲力且手部受力状况良好，适用日常使用的簧片推拉式手部外骨骼。
为了达到上述目的，本发明设计了基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：包括：手掌部件、设置在手掌部件后端的传动部件、连接在手掌部件前端的手指部件以及设置在传动部件上的驱动部件，所述手指部件伸入手掌部件内部与传动部件相连接，使得驱动部件驱动传动部件带动手指部件进行运动；
所述手指部件包括两等间距的弹性部件，两者之间利用指节件相连，一为主弹性部件，另一为副弹性部件，主弹性部件的长度大于副弹性部件的长度，所述主弹性部件固定在手背侧，所述副弹性部件固定在手掌侧，辅助手指部件进行弯曲或者伸展运动，所述主弹性部件件伸入手掌部件内部与传动部件相连接。
进一步的，所述手指部件还包括拇指固定杆，所述拇指固定杆设置在传动部件壳体下方，采用可塑性材料制成，可以调整其固定位置。
其中，所述手指部件包括指节件、弹性部件、滑槽件，所述指节件分为掌指节、近指节、远指节，弹性部件分为主弹性部件、副弹性部件，所述主弹性部件、副弹性部件的一端分别与远指节连接，主弹性部件、副弹性部件的另一端依次经由近指节、掌指节与滑槽件相连接，所述主弹性部件位于滑槽件中的另一端上还设置有圆柱件，所述圆柱件可沿滑槽件的滑槽移动，带动主弹性部件在滑槽、掌指节、近指节上移动，使得手指部件弯曲或伸展。
进一步的，所述手指部件还包括关节滑块，所述关节滑块设置在手指部件的关节部位，位于主弹性部件、副弹性部件之间。
进一步的，所述手指部件还包括方形弹簧，所述方形弹簧套设在手指部件的关节部位的外侧。
进一步的，所述传动部件包括壳体、推拉杆、齿条、齿轮，所述壳体内部设有第一齿条和第二齿条，所述推拉杆设置在手掌部件内部，所述推拉杆上设有腰孔，所述腰孔与手指部件的圆柱件配合连接，所述推拉杆还与第一齿条、第二齿条相连，所述第一齿条和所述第二齿条之间设置有驱动齿轮、传动齿轮，所述驱动齿轮的一侧与第一齿条啮合，驱动齿轮的另一侧与传动齿轮啮合，传动齿轮还与第二齿条啮合。
进一步的所述传动部件还包括弹簧球组合，所述弹簧球组合设置在壳体内部，位于驱动齿轮下方。
其中，所述弹簧球组合与驱动部件相连接。
进一步的，所述驱动部件包括线绳、滚轮、滚轮盖、滚轮底座，滚轮设置在滚轮盖内部，所述滚轮中央设有滚轮轴，线绳则绕设在滚轮上，后穿出滚轮盖与外置的动力机构相连，所述滚轮底座中央设有通孔，滚轮底座可拔插地固定在滚轮盖上，而滚轮轴则从通孔中伸出，所述滚轮底座上还设置有连接件，所述连接件与传动部件内部的弹簧球组合连接，且滚轮轴插入驱动齿轮中央的驱动孔中，使得驱动部件与传动部件连接固定。
本发明与现有技术相比，减少了刚性部件的使用，使得本发明的质量轻、体积小，便携性好，方便病人日常生活使用，同时还加入了柔性线绳控制，采用刚柔并济的方式，产生相对比较大的拉伸力与弯曲力，满足手指痉挛患者的训练需求，而且本发明的受力状态良好，手指不会受到多余的拉压力，安全性高，长时间佩戴舒适感也较高。
附图说明
图1为一具体实施例中基于簧片的推拉式手部外骨骼的结构示意图。
图2为一具体实施例中基于簧片的推拉式手部外骨骼中手指部件的结构示意图。
图3为一具体实施例中基于簧片的推拉式手部外骨骼中传动部件的结构示意图。
图4为一具体实施例中基于簧片的推拉式手部外骨骼驱动部件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
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发明的示例性实施方式。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。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明设计了基于簧片的推拉式手部外骨骼，包括：手掌部件1、设置在手掌部件1后端的传动部件2、连接在手掌部件1前端的手指部件4以及设置在传动部件2上的驱动部件3，所述手指部件4伸入手掌部件1内部与传动部件2相连接，使得驱动部件3驱动传动部件2带动手指部件4进行运动。
参见图2，优选的，手指部件4包括两等间距的弹性部件，两者之间利用指节件相连，一为主弹性部件4-1，另一为副弹性部件4-2，主弹性部件4-1的长度大于副弹性部件4-2的长度，所述主弹性部件4-1固定在手背侧，所述副弹性部件4-2固定在手掌侧，所述主弹性部件4-1件伸入手掌部件1内部与传动部件2相连接，进而辅助手指的弯曲伸展。
参见图1和图3，其中，手指部件4还包括拇指固定杆5，所述拇指固定杆5设置在传动部件2壳体下方，采用可塑性材料制成，患者可以使用功能正常的手调整拇指固定杆5的位置，以配合手指部分中的其余4指抓握不同物体。
参见图2，进一步的，手指部件4包括指节件、弹性部件、滑槽件4-6，所述指节件分为掌指节4-3、近指节4-4、远指节4-5，弹性部件分为主弹性部件4-1、副弹性部件4-2，所述主弹性部件4-1、副弹性部件4-2的一端分别与远指节4-5连接，主弹性部件4-1、副弹性部件4-2的另一端依次经由近指节4-4、掌指节4-3与滑槽件4-6相连接，所述主弹性部件4-1位于滑槽件4-6中的另一端上还设置有圆柱件4-7，所述圆柱件4-7可沿滑槽件4-6的滑槽移动，带动主弹性部件4-1在滑槽、掌指节4-3、近指节4-4上移动，使得手指部件4弯曲或伸展。
其中，手指部件4还包括关节滑块4-8，所述关节滑块4-8设置在手指部件4的关节部位，位于主弹性部件4-1、副弹性部件4-2之间，用于增加整体结构的刚性，保证副弹性部件4-2不会被过分压缩弯曲变形而失效，同时还起到限位作用，使结构伸直后不会反方向弯曲，能有效防止手指向反方向弯曲，提高了手套的安全性。
其中，手指部件4还包括方形弹簧4-9，所述方形弹簧4-9套设在手指部件4的关节部位的外侧，保证主弹性部件4-1的动力向远指节4-5传递，不至于因过分弯曲而失效。
参见图3，优选的，传动部件2包括壳体2-1、推拉杆2-2、齿条、齿轮，所述壳体2-1内部设有第一齿条2-3和第二齿条2-4，所述推拉杆2-2设置在手掌部件1内部，所述推拉杆2-2上设有腰孔，所述腰孔与手指部件4的圆柱件4-7配合连接，所述推拉杆2-2还与第一齿条2-3、第二齿条2-4相连，所述第一齿条2-3和所述第二齿条2-4之间设置有驱动齿轮2-6、传动齿轮2-5，所述驱动齿轮2-6的一侧与第一齿条2-3啮合，驱动齿轮2-6的另一侧与传动齿轮2-5啮合，传动齿轮2-5还与第二齿条2-4啮合。
其中，传动部件2还包括弹簧球组合2-7，所述弹簧球组合2-7设置在壳体2-1内部，位于驱动齿轮2-6下方，所述弹簧球组合2-7与驱动部件3相连接。
驱动部件3提供驱动力给传动部件2，当驱动齿轮2-6逆时针旋转，带动第一齿条2-3向前运动，同时驱动传动齿轮2-5顺时针转动，进而带动第二齿条2-4向前运动，从而使得两根齿条推动推拉杆2-2向前运动，带动手指部分的圆柱件4-7在滑槽中向前滑动，驱动主弹性部件4-1向前运动，达成驱动手指弯曲的目的。
当驱动齿轮2-6顺时针旋转，带动第一齿条2-3向后运动，同时驱动传动齿轮2-5逆时针转动，进而带动第二齿条2-4向后运动，从而使得两根齿条拉动推拉杆2-2向后运动，带动手指分布的圆柱件4-7在滑槽中向后滑动，驱动主弹性部件4-1向后运动，达成驱动手指伸展的目的。
图4，优选的，驱动部件3包括线绳3-1、滚轮3-2、滚轮盖3-3、滚轮底座3-4，滚轮3-2设置在滚轮盖3-3内部，所述滚轮3-2中央设有滚轮轴3-5，线绳3-1则绕设在滚轮3-2上，后穿出滚轮盖3-3与外置的动力机构相连，所述滚轮底座3-4中央设有通孔3-6，滚轮底座3-4可拔插地固定在滚轮盖3-3上，而滚轮轴3-5则从通孔3-6中伸出，所述滚轮底座3-4上还设置有连接件3-7，所述连接件3-7与传动部件2内部的弹簧球组合2-7连接，且滚轮轴3-5插入驱动齿轮2-6中央的驱动孔中，使得驱动部件3与传动部件2连接固定。
当外置的动力机构输出动力驱动线绳3-1做运动时，带动滚轮3-2转动，进而带动驱动齿轮2-6转动，驱动手指弯曲伸展。

Claims (6)

1.基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：包括：手掌部件(1)、设置在手掌部件(1)后端的传动部件(2)、连接在手掌部件(1)前端的手指部件(4)以及设置在传动部件(2)上的驱动部件(3)，所述手指部件(4)伸入手掌部件(1)内部与传动部件(2)相连接，使得驱动部件(3)驱动传动部件(2)带动手指部件(4)进行运动；
所述手指部件(4)包括两等间距的弹性部件，两者之间利用指节件相连，一为主弹性部件(4-1)，另一为副弹性部件(4-2)，主弹性部件(4-1)的长度大于副弹性部件(4-2)的长度，所述主弹性部件(4-1)固定在手背侧，所述副弹性部件(4-2)固定在手掌侧，所述主弹性部件(4-1)件伸入手掌部件(1)内部与传动部件(2)相连接；
所述手指部件(4)包括指节件、弹性部件、滑槽件(4-6)，所述指节件分为掌指节(4-3)、近指节(4-4)、远指节(4-5)，弹性部件分为主弹性部件(4-1)、副弹性部件(4-2)，所述主弹性部件(4-1)、副弹性部件(4-2)的一端分别与远指节(4-5)连接，主弹性部件(4-1)、副弹性部件(4-2)的另一端依次经由近指节(4-4)、掌指节(4-3)与滑槽件(4-6)相连接，所述主弹性部件(4-1)位于滑槽件(4-6)中的另一端上还设置有圆柱件(4-7)，所述圆柱件(4-7)可沿滑槽件(4-6)的滑槽移动，带动主弹性部件(4-1)在滑槽、掌指节(4-3)、近指节(4-4)上移动，使得手指部件(4)弯曲或伸展；
所述手指部件(4)还包括关节滑块(4-8)和方形弹簧(4-9)，所述关节滑块(4-8)设置在手指部件(4)的关节部位，位于主弹性部件(4-1)、副弹性部件(4-2)之间，所述方形弹簧(4-9)套设在手指部件(4)的关节部位的外侧。
2.根据权利要求1所述基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：所述手指部件(4)还包括拇指固定杆(5)，所述拇指固定杆(5)设置在传动部件(2)壳体下方，采用可塑性材料制成。
3.根据权利要求1所述基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：所述传动部件(2)包括壳体(2-1)、推拉杆(2-2)、齿条、齿轮，所述壳体(2-1)内部设有第一齿条(2-3)和第二齿条(2-4)，所述推拉杆(2-2)设置在手掌部件(1)内部，所述推拉杆(2-2)上设有腰孔，所述腰孔与手指部件(4)的圆柱件(4-7)配合连接，所述推拉杆(2-2)还与第一齿条(2-3)、第二齿条(2-4)相连，所述第一齿条(2-3)和所述第二齿条(2-4)之间设置有驱动齿轮(2-6)、传动齿轮(2-5)，所述驱动齿轮(2-6)的一侧与第一齿条(2-3)啮合，驱动齿轮(2-6)的另一侧与传动齿轮(2-5)啮合，传动齿轮(2-5)还与第二齿条(2-4)啮合。
4.根据权利要求1所述基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：所述传动部件(2)还包括弹簧球组合(2-7)，所述弹簧球组合(2-7)设置在壳体(2-1)内部，位于驱动齿轮(2-6)下方。
5.根据权利要求4所述基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：所述弹簧球组合(2-7)与驱动部件(3)相连接。
6.根据权利要求1所述基于簧片的推拉式手部外骨骼，其特征在于：所述驱动部件(3)包括线绳(3-1)、滚轮(3-2)、滚轮盖(3-3)、滚轮底座(3-4)，滚轮(3-2)设置在滚轮盖(3-3)内部，所述滚轮(3-2)中央设有滚轮轴(3-5)，线绳(3-1)则绕设在滚轮(3-2)上，后穿出滚轮盖(3-3)与外置的动力机构相连，所述滚轮底座(3-4)中央设有通孔(3-6)，滚轮底座(3-4)可拔插地固定在滚轮盖(3-3)上，而滚轮轴(3-5)则从通孔(3-6)中伸出，所述滚轮底座(3-4)上还设置有连接件(3-7)，所述连接件(3-7)与传动部件(2)内部的弹簧球组合(2-7)连接，且滚轮轴(3-5)插入驱动齿轮(2-6)中央的驱动孔中，使得驱动部件(3)与传动部件(2)连接固定。
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