CN113332104A - 一种关节式软体康复机器人手套 - Google Patents
一种关节式软体康复机器人手套 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113332104A CN113332104A CN202110774589.0A CN202110774589A CN113332104A CN 113332104 A CN113332104 A CN 113332104A CN 202110774589 A CN202110774589 A CN 202110774589A CN 113332104 A CN113332104 A CN 113332104A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soft
- finger
- module
- glove
- signals
- 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
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 claims description 89
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 22
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 10
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 7
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 6
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 6
- 239000004759 spandex Substances 0.000 claims description 6
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 claims description 5
- 230000004118 muscle contraction Effects 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims 4
- 244000060701 Kaempferia pandurata Species 0.000 claims 1
- 235000016390 Uvaria chamae Nutrition 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 206010008132 Cerebral thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 201000001429 Intracranial Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000005224 forefinger Anatomy 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 210000000697 sensory organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
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
- 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
- A61H2201/01—Constructive details
- A61H2201/0157—Constructive details portable
-
- 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
- A61H2201/12—Driving means
- A61H2201/1238—Driving means with hydraulic or pneumatic drive
-
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明提供了一种关节式软体康复机器人手套，包括手套本体和控制系统；手套本体包括掌心掌背部分和软体手指，软体手指包括硅胶基体、限制膨胀层和限制伸长层；控制系统包括传感模块、控制模块和执行模块，由传感模块采集的人手表面肌电信号、手指实时弯曲度信号经过信号解码后与电磁阀组输出气压信号共同传输给由Arduino主导的控制系统，控制系统经过运算决策后将控制信号经PWM转换模块转换为模拟电压信号传输给执行模块，使电磁阀组在气泵提供驱动压力的情况下受控制信号的影响为所有软体手指提供各自需求的气压。本发明的软体外骨骼手套具有良好的结构柔性与运动柔性的优点，能够大大提高穿戴的安全性和舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种关节式软体康复机器人手套。
背景技术
手是大脑功能的延伸，手特有的精细敏感度，使手不仅是人不可或缺的劳动器官，还是重要的感觉器官。而在如今，我国逐渐步入老龄化社会，老年人群体中有很大部分患有不同程度的脑血栓以及神经系统疾病，而此类患者又大部分存在不同程度的手部运动功能障碍症。通过手部康复机器人对患者手部进行训练治疗，能够辅助医师加速患者手部功能恢复，进而引起患者大脑皮层的良性可塑性变化。因此，手部康复机器人对于提高患者手部康复质量、减少患者病痛、减轻社会负担、使患者早日回归社会并适应家庭生活具有重要现实意义。
传统手部康复机器人大部分由刚性材料制成，具有载荷大、易于控制、定位精准等诸多优点，但为了完成预定康复动作需要复杂的机械结构，同时其安全系数较低，容易对患者造成二次伤害。而软体康复机器人手套采用软体材料制作而成，具有良好的结构柔性与运动柔性、自由度高、部件之间无摩擦、免磨损、免润滑、免机械装配、可实现单件快速加工、轻便化等诸多优点，克服了刚性机械手的一系列缺陷。
专利文献CN109481226A(申请号：CN201811153769.1)公开了一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人，包括正常手柔性外骨骼手套、恢复手柔性外骨骼手套、控制系统、驱动模块、运动感知单元和鲍登线，采用三指控制与驱动；运动感知单元包括分布在正常手和恢复手外骨骼手套的多组柔性角度传感器及对应手臂上的肌电信号传感器；恢复手柔性外骨骼手套每指上掌骨端与近节指骨端安装电机驱动；鲍登线将电机驱动与恢复手柔性外骨骼手套的关节端或指尖端连接。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种关节式软体康复机器人手套。
根据本发明提供的关节式软体康复机器人手套，包括：
手套本体：包括掌心掌背部分和软体手指；
控制系统：包括传感模块、控制模块和执行模块；
所述软体手指包括硅胶基体、限制膨胀应变层和限制伸长应变层；
所述硅胶基体内部为中空结构，所述限制膨胀应变层包裹在硅胶基体的外表面，所述限制伸长应变层覆盖在软体手指的下半表面和上半表面的非指间关节部位；
所述传感模块包括表面肌电信号采集模块、手指弯曲度检测模块以及电磁阀组输出气压检测模块；
所述表面肌电信号采集模块采集佩戴者手指在不同位姿因肌肉收缩而产生的原始表面肌电信号；
所述手指弯曲度检测模块采用薄片式弯曲传感器实时检测软体手指的弯曲度；
所述电磁阀组输出气压检测模块利用压力传感器检测各个出气口的输出气压；
所述控制模块将采集到的表面肌电信号和手指弯曲度信息以模拟量形式通过串口传输给Arduino控制器，所述Arduino控制器内置特征识别模块对模拟量进行模式识别，并根据识别的模拟量确定预设控制信号，该预设控制信号与压力反馈信号进行比较处理后，最终输出PWM控制信号；
所述执行模块包括气泵和电磁阀组；
所述气泵提供驱动压力；
所述电磁阀组控制各个软体手指硅胶中空内腔的进出气量，从而驱动软体手指发生相应的弯曲。
优选的，当气体驱动压力注入硅胶基体内部时，限制膨胀应变层防止硅胶基体因发生径向膨胀而变粗，限制伸长应变层使仅有指间关节部位在软体手指受到驱动时发生轴向伸长，通过软体手指上下表面产生的行程差，实现软体康复手指的关节式弯曲动作。
优选的，所述硅胶基体为中空结构柱体，柱体一端封闭作为指尖端，另一端留有进出气口作为指根端，硅胶基体充气后膨胀和伸长。
优选的，所述硅胶基体为半圆柱体，所述硅胶基体的耗材材料为PLA聚乳酸。
优选的，所述限制膨胀应变层和限制伸长应变层均为平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品；
所述平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品的应变方向为软体手指的伸长方向，该纺织品将软体手指完全包裹，作为软体手指的限制膨胀应变层；
在软体手指的指底部位和指背非指间关节部位，再附加一层与限制膨胀层应变方向垂直的织物层，以再附加部位形成无应变特性织物，构成限制伸长应变层。
优选的，指间关节部位仅覆盖限制膨胀应变层，指间关节部位的织物覆盖形状为椭圆形。
优选的，所述软体手指通过高弹性氨纶针织布料与织物层缝合来保证软体手指与穿戴者手指的紧密贴合，使穿戴者手指的上半表面贴合包裹有织物层的软体手指，下半部分贴合高弹性的氨纶织物。
优选的，所述表面肌电信号采集模块包括：
信号调理模块：用于对收集到的原始表面肌电信号进行放大，并滤除外界其他信号的干扰，包括差分放大、高通滤波、二级放大和低通滤波；
信号处理模块：用于将信号调理模块采集到的模拟量信号进行数字化处理并进行输出。
优选的，所述Arduino控制器输出PWM控制信号，而电磁阀组只接收模拟信号，因此在Arduino控制器和电磁阀组之间设置PWM转换模块来转换信号类型。
优选的，所述电磁阀组包括三个比例减压阀，其中，大拇指与食指分别采用一个比例减压阀单独进行控制，其余三根手指共用一个比例减压阀进行协同控制；
所述比例减压阀根据电压信号调节软体手套驱动压力，从而使手套压力达到预期要求。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明整体完全没有刚性材料，相比于刚性机械手，具有良好的安全性和柔顺性；
(2)本发明采用织物和硅胶作为软体手指的主要耗材，在保证存在较高的自由度的基础上，合适的降低了制作成本，并且穿戴舒适；
(3)本发明采用中空半圆柱体硅胶设计和活动关节处伸长限制层的椭圆预留形状，相较于其他形状拥有更大的驱动灵敏度；
(4)本发明采用Arduino平台作为控制系统的主要控制模块，Arduino IDE可以在Windows和Linux等主流操作系统上运行，且Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，编程语言也非常简单清晰。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的一种关节式软体康复机器人手套的整体示意图；
图2为本发明提供的一种关节式软体康复机器人手套中一根手指的结构示意图；
图3为本发明提供的一种关节式软体康复机器人手套的控制系统总体框图；
图4为本发明提供的一种关节式软体康复机器人手套的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例：
根据本发明提供的一种关节式软体康复机器人手套，包括：
手套本体：如图1、图2，包括用于方便手指部分与佩戴者手部固定的掌心掌背部分和五根用于训练佩戴者手部动作的软体手指；其中，所述的软体手指主要分为硅胶基体、限制膨胀应变层和限制伸长应变层三个部分，硅胶基体内部为中空结构，当气体驱动压力注入基体内部时，包裹在基体外表面的限制膨胀层会防止硅胶基体因发生径向膨胀而变粗，而限制伸长应变层则覆盖在软体手指的下半表面(即指底)和上半表面(指背)的非指间关节部位，使仅有指间关节部位在软体手指受到驱动时发生轴向伸长，进而由于软体手指上下表面产生行程差，实现软体康复手指的关节式弯曲动作。
控制系统：如图3，包括传感模块、控制模块和执行模块三大部分，其中传感模块包括表面肌电信号采集系统、手指弯曲度检测系统以及电磁阀组输出气压检测系统，表面肌电信号采集系统主要采集佩戴者手指在不同位姿因肌肉收缩而产生的原始表面肌电信号，手指弯曲度检测系统主要采用薄片式弯曲传感器实时检测软体手指的弯曲度，电磁阀组输出气压检测系统主要利用压力传感器检测各个出气口的输出气压；控制模块主要以Arduino为核心，传感模块将采集到的肌电信号和手指弯曲度信息以模拟量形式通过串口传输给Arduino，Arduino内置特征识别模块对模拟信号进行模式识别，并根据识别的模拟量确定预设控制信号，该预设控制信号与压力反馈信号进行比较处理后，最终输出一个PWM控制信号；执行模块主要包括气泵和电磁阀组，气泵是驱动压力来源，电磁阀组则决定了各个软体手指硅胶中空内腔的进出气量，从而驱动软体手指发生相应的弯曲。
具体地，所述的硅胶基体为中空结构柱体，柱体一端封闭作为指尖端，另一端留有进出气口作为指根端，基体充气后会膨胀和伸长。
具体地，所述的硅胶基体为半圆柱体，半圆形截面相比于圆形能产生更大弯曲量，相比于矩形截面结构应力集中更小。
具体地，所述的硅胶基体可以通过模具浇注液态硅胶的方法快捷制备，硅胶基体模具可以通过Solidworks软件设计结构再利用3D打印技术制成，耗材材料可以选用PLA聚乳酸。
具体地，所述的限制膨胀应变层和限制伸长应变层均为平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品，该织品材料在受力时能够优先在某一特定方向应变。
具体地，所述的平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品的特定应变方向应选为软体手指的伸长方向，该纺织品将软体手指完全包裹，作为软体手指的限制膨胀应变层；在软体手指的指底部位和指背非指间关节部位，再附加一层与限制膨胀层应变方向垂直的织物层，以再附加部位形成无应变特性织物，构成限制伸长层。
具体地，所述的指间关节部位仅覆盖了限制膨胀层，为了使关节部位对驱动压力更加灵敏，此部位的织物覆盖形状预留为椭圆形。
具体地，所述的软体手指除大拇指外均有两个指间关节部位，而大拇指则只有一个指间关节部位。
具体地，所述的软体手指通过高弹性氨纶针织布料与织物层缝合来保证软体手指与穿戴者手指的紧密贴合，使穿戴者手指的上半表面贴合包裹有织物层的软体手指，下半部分贴合高弹性的氨纶织物。
具体地，所述的sEMG采集系统主要包括信号调理模块和信号处理模块：
信号调理模块：用于对收集到的原始表面肌电信号进行放大，并滤除外界其他信号的干扰，主要包括差分放大、高通滤波、二级放大、低通滤波这四部分环节；其中，差分放大环节可有效降低外界干扰；高通滤波器用于去除主要来源于皮肤-电极之间的接触的低频噪声；由于sEMG幅值很小，初级放大环节不足以提供足够的放大倍数，所以采用二级放大环节对原始sEMG做进一步放大；低通滤波环节用于滤除高频噪声。
信号处理模块：用于将信号调理模块采集到的模拟量信号进行数字化处理并进行输出。
具体地，所述的Arduino控制器输出的是PWM控制信号，而电磁阀组只能接收模拟信号，因此Arduino控制器和电磁阀组之间还需要PWM转换模块来转换信号类型。
具体地，由于普通人在日常生活中的手部动作主要只有两点抓捏、抓握等，所述的电磁阀组只由三个比例减压阀构成就能实现日常手部动作，其中，大拇指与食指分别采用一个比例减压阀单独进行控制，其余三根手指共用一个比例减压阀进行协同控制；比例减压阀根据电压信号调节软体手套驱动压力，从而使手套压力达到预期要求，可以做到充气、保持、放气三种状态。
如图4，Arduino控制器的运行过程包括如下步骤：
步骤1：初始化；
步骤2：判断当前手指弯曲度是否处于安全范围，若是则执行步骤3，若否则结束运行；
步骤3：判断肌电信号是否为零，若否则根据肌电信号计算预设手指弯曲度；若是则延迟30秒，再判断肌电信号是否为零，若肌电信号还是为零，则结束运行；
步骤4：计算、调整预设控制信号；
步骤5：根据控制信号计算预设阀组输出气压；
步骤6：判断实际输出气压与预设气压的误差是否在预设范围内，若是则执行步骤7，若否则返回步骤4继续执行；
步骤7：判断实际弯曲度与预设弯曲度的误差是否在预设范围内，若是则输出控制信号，然后返回步骤2继续执行；若否则返回步骤4继续执行。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种关节式软体康复机器人手套，其特征在于，包括：
手套本体：包括掌心掌背部分和软体手指；
控制系统：包括传感模块、控制模块和执行模块；
所述软体手指包括硅胶基体、限制膨胀应变层和限制伸长应变层；
所述硅胶基体内部为中空结构，所述限制膨胀应变层包裹在硅胶基体的外表面，所述限制伸长应变层覆盖在软体手指的下半表面和上半表面的非指间关节部位；
所述传感模块包括表面肌电信号采集模块、手指弯曲度检测模块以及电磁阀组输出气压检测模块；
所述表面肌电信号采集模块采集佩戴者手指在不同位姿因肌肉收缩而产生的原始表面肌电信号；
所述手指弯曲度检测模块采用薄片式弯曲传感器实时检测软体手指的弯曲度；
所述电磁阀组输出气压检测模块利用压力传感器检测各个出气口的输出气压；
所述控制模块将采集到的表面肌电信号和手指弯曲度信息以模拟量形式通过串口传输给Arduino控制器，所述Arduino控制器内置特征识别模块对模拟量进行模式识别，并根据识别的模拟量确定预设控制信号，该预设控制信号与压力反馈信号进行比较处理后，最终输出PWM控制信号；
所述执行模块包括气泵和电磁阀组；
所述气泵提供驱动压力；
所述电磁阀组控制各个软体手指硅胶中空内腔的进出气量，从而驱动软体手指发生相应的弯曲。
2.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，当气体驱动压力注入硅胶基体内部时，限制膨胀应变层防止硅胶基体因发生径向膨胀而变粗，限制伸长应变层使仅有指间关节部位在软体手指受到驱动时发生轴向伸长，通过软体手指上下表面产生的行程差，实现软体康复手指的关节式弯曲动作。
3.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述硅胶基体为中空结构柱体，柱体一端封闭作为指尖端，另一端留有进出气口作为指根端，硅胶基体充气后膨胀和伸长。
4.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述硅胶基体为半圆柱体，所述硅胶基体的耗材材料为PLA聚乳酸。
5.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述限制膨胀应变层和限制伸长应变层均为平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品；
所述平纹涤纶-乳胶丝针织纺织品的应变方向为软体手指的伸长方向，该纺织品将软体手指完全包裹，作为软体手指的限制膨胀应变层；
在软体手指的指底部位和指背非指间关节部位，再附加一层与限制膨胀层应变方向垂直的织物层，以再附加部位形成无应变特性织物，构成限制伸长应变层。
6.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，指间关节部位仅覆盖限制膨胀应变层，指间关节部位的织物覆盖形状为椭圆形。
7.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述软体手指通过高弹性氨纶针织布料与织物层缝合来保证软体手指与穿戴者手指的紧密贴合，使穿戴者手指的上半表面贴合包裹有织物层的软体手指，下半部分贴合高弹性的氨纶织物。
8.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述表面肌电信号采集模块包括：
信号调理模块：用于对收集到的原始表面肌电信号进行放大，并滤除外界其他信号的干扰，包括差分放大、高通滤波、二级放大和低通滤波；
信号处理模块：用于将信号调理模块采集到的模拟量信号进行数字化处理并进行输出。
9.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述Arduino控制器输出PWM控制信号，而电磁阀组只接收模拟信号，因此在Arduino控制器和电磁阀组之间设置PWM转换模块来转换信号类型。
10.根据权利要求1所述的关节式软体康复机器人手套，其特征在于，所述电磁阀组包括三个比例减压阀，其中，大拇指与食指分别采用一个比例减压阀单独进行控制，其余三根手指共用一个比例减压阀进行协同控制；
所述比例减压阀根据电压信号调节软体手套驱动压力，从而使手套压力达到预期要求。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110774589.0A CN113332104A (zh) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 一种关节式软体康复机器人手套 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110774589.0A CN113332104A (zh) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 一种关节式软体康复机器人手套 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113332104A true CN113332104A (zh) | 2021-09-03 |
Family
ID=77483135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110774589.0A Pending CN113332104A (zh) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 一种关节式软体康复机器人手套 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113332104A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111772A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-01 | 江苏科技大学 | 一种基于数据手套的水下机器人软体作业手位置跟踪方法 |
| CN114732666A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 河北格美医疗器械科技有限公司 | 一种穿戴式手关节循环训练方法 |
| CN114732665A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 河北格美医疗器械科技有限公司 | 一种穿戴式手关节对指训练方法及终端 |
| CN115399980A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制震颤和辅助抓取的可穿戴手套及其控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202873873U (zh) * | 2013-01-18 | 2013-04-17 | 上海中经堂实业有限公司 | 一种循经手套 |
| JP2013240464A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | Nagoya Institute Of Technology | 三層の連結ばねスライド機構によるハンドエグゾスケルトン装置 |
| 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 |
| CN108466276A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-31 | 江苏大学 | 一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指及其制备方法 |
| US20200361095A1 (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | Pham Nguyen | Fabric-reinforced textile actuators |
-
2021
- 2021-07-08 CN CN202110774589.0A patent/CN113332104A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013240464A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | Nagoya Institute Of Technology | 三層の連結ばねスライド機構によるハンドエグゾスケルトン装置 |
| CN202873873U (zh) * | 2013-01-18 | 2013-04-17 | 上海中经堂实业有限公司 | 一种循经手套 |
| 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 |
| CN108466276A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-31 | 江苏大学 | 一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指及其制备方法 |
| US20200361095A1 (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | Pham Nguyen | Fabric-reinforced textile actuators |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王俊华，罗力，曾科学，周飞雄，史琳琳，李智军: "肢体运动功能恢复中步态康复机器人技术的应用" * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111772A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-01 | 江苏科技大学 | 一种基于数据手套的水下机器人软体作业手位置跟踪方法 |
| CN114111772B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-10-03 | 江苏科技大学 | 一种基于数据手套的水下机器人软体作业手位置跟踪方法 |
| CN114732666A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 河北格美医疗器械科技有限公司 | 一种穿戴式手关节循环训练方法 |
| CN114732665A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 河北格美医疗器械科技有限公司 | 一种穿戴式手关节对指训练方法及终端 |
| CN115399980A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种抑制震颤和辅助抓取的可穿戴手套及其控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113332104A (zh) | 一种关节式软体康复机器人手套 | |
| CN105919772B (zh) | 一种可穿戴的手部康复训练装置 | |
| CN109549821B (zh) | 基于肌电和惯导信号融合的外骨骼机器人助力控制系统及方法 | |
| CN108621129B (zh) | 柔性驱动式机械手 | |
| Yap et al. | A fabric-regulated soft robotic glove with user intent detection using EMG and RFID for hand assistive application | |
| CN100594867C (zh) | 一种穿戴式手功能康复机器人及其控制系统 | |
| CN201164564Y (zh) | 一种穿戴式手功能康复机器人及其控制系统 | |
| Gopura et al. | Recent trends in EMG-Based control methods for assistive robots | |
| CN205698423U (zh) | 一种可穿戴的手部康复训练装置 | |
| CN109172266B (zh) | 多功能手指训练系统 | |
| Kiguchi et al. | EMG-based neuro-fuzzy control of a 4DOF upper-limb power-assist exoskeleton | |
| CN109646156B (zh) | 一种外骨骼康复手套 | |
| CN106074074A (zh) | 一种偏心纤维复合弹性体及具有该弹性体的康复训练装置 | |
| Bae et al. | Wearable hand rehabilitation robot capable of hand function assistance in stroke survivors | |
| CN215021628U (zh) | 一种气动康复手套 | |
| Das et al. | ForceArm: a wearable pneumatic gel muscle (PGM)-based assistive suit for the upper limb | |
| De la Cruz-Sánchez et al. | EMG-controlled hand exoskeleton for assisted bilateral rehabilitation | |
| Dindorf et al. | Using the bioelectric signals to control of wearable orthosis of the elbow joint with bi-muscular pneumatic servo-drive | |
| Burns et al. | Design of a soft glove-based robotic hand exoskeleton with embedded synergies | |
| CN215021682U (zh) | 一种基于语音控制的康复手套 | |
| Kiguchi et al. | Adaptation strategy for the 3DOF exoskeleton for upper-limb motion assist | |
| Popescu et al. | Intelligent Haptic Robotic Glove for patients diagnosed with cerebrovascular accidents | |
| Triwiyanto et al. | A review: sensory system, data processing, actuator type on a hand exoskeleton design | |
| Klug et al. | An Anthropomorphic Soft Exosuit for Hand Rehabilitation | |
| CN110393896B (zh) | 一种手部功能康复训练的软体机器人手套及控制方法 |
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 |
Application publication date: 20210903 |