CN113397906B - 康复辅助手套 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种康复辅助手套。该康复辅助手套包括多个手指单元和多个驱动单元，每个所述手指单元包括至少两个指箍；多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接，每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，所述手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定。本申请可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能，可以对手部疾病患者进行有效的训练。

Description

康复辅助手套

技术领域

本申请涉及康复设备技术领域，特别是涉及一种康复辅助手套。

背景技术

对于手部疾病患者，包括意外伤害、中风等，科学的康复训练治疗对于最大限度的恢复手部灵活有着非常重要的意义。

现有的辅助设备的手指骨骼的运动方式较为简单，且无法模拟人手自然弯曲或伸直，不利于手部疾病患者手部的康复。

发明内容

本申请主要的目的是提供一种康复辅助手套，解决现有辅助设备无法模拟人手自然弯曲或伸直的技术问题。

为解决上述问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种康复辅助手套，该康复辅助手套包括多个手指单元和多个驱动组件；

每个手指单元包括至少两个指箍；

多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接，每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定。

其中，每个驱动组件包括相连接的驱动装置和连杆组件，连杆组件与对应的手指单元的每个指箍均连接，驱动装置通过对应的连杆组件驱动对应的手指单元的每个指箍转动。

其中，每个手指单元包括第一指箍、第二指箍和第三指箍，连杆组件包括第一连杆、连接于第一指箍的第二连杆、连接于第二指箍的第三连杆以及连接于第三指箍的第四连杆，第二连杆、第三连杆和第四连杆连接于第一连杆的不同节点。

其中，在伸直状态下，每个手指单元从靠近到远离驱动装置依次有第一指箍、第二指箍和第三指箍；

第一连杆的第一端连接于驱动装置，第一连杆从靠近到远离第一端依次设有第一连杆和第二连杆相连接的点、第一连杆和第三连杆相连接的点、以及第一连杆和第四连杆相连接的点。

其中，连杆组件包括：

具有至少三个角的支点连杆，连接于驱动装置；

第五连杆，第五连杆的一端连接于支点连杆的第一角，第五连杆的另一端连接于第一连杆的第一端；

第六连杆，第六连杆的一端连接于支点连杆的第二角，第六连杆的另一端连接于第一指箍；

第七连杆，第七连杆的一端连接于支点连杆的第三角，第七连杆的另一端连接于驱动装置的安装座。

其中，康复辅助手套包括手套内层、以及套设于手套内层外部的手套外层，手套外层内部被手套内层分隔成第一容置腔和用于容纳手的第二容置腔，驱动组件设置于第一容置腔内。

其中，康复辅助手套包括控制装置，控制装置耦接于多个驱动装置，驱动装置内设有力矩传感器和/或行程传感器，控制装置用于根据力矩传感器和/或行程传感器检测的数据控制对应的驱动装置运行，以驱动对应的手指单元。

其中，康复辅助手套包括多个与控制装置耦接的压力传感器，每一指箍处设置有一压力传感器，控制装置用于根据力矩传感器和/或行程传感器、以及对应的手指单元上的压力传感器检测的数据，控制对应的驱动装置运行，以驱动对应的手指单元。

其中，康复辅助手套包括控制装置，控制装置耦接于多个驱动装置，控制装置内设有通信模块，控制装置用于通过通信模块与外部设备通信连接，以获得外部设备下达的指令，并基于指令控制驱动装置运行，进而驱动对应的手指单元。

其中，康复辅助手套包括内置电池，内置电池与驱动组件电性连接。

本申请康复辅助手套包括多个手指单元和多个驱动装置，多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接。每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定，从而在驱动装置的驱动下，手套的手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能，可以对手部疾病患者进行有效的训练。即只需在手指单元的一指箍输入某速度，其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转，最大程度模拟真实手指弯曲。

附图说明

图1是本申请康复辅助手套一实施方式的结构示意图；

图2是本申请康复辅助手套另一实施方式的结构示意图；

图3是本申请康复辅助手套又一实施方式的结构示意图；

图4是本申请康复辅助手套再一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1所示，本申请提供一种康复辅助手套100，该康复辅助手套100包括多个手指单元和多个驱动组件。

其中，手指单元的数量可以为4个、5个或6个等，具体基于用户手部情况而设置，在此不做限定。

而每个手指单元包括至少两个指箍。可选地，为使手指单元适配人的手指，本申请康复辅助手套100中分别对应于食指、中指、无名指或小拇指的四个手指单元可以包括第一指箍111、第二指箍112和第三指箍113这三个指箍，对应于拇指的手指单元可以仅包括两个指箍，这样用户在佩戴本申请的康复辅助手套100时，每一个指骨均对应有一个指箍，从而通过驱动组件就可驱使用户所有指骨运动，以便训练用户手指。不可排除的是，为适配某些手型异常的用户，手指单元中指箍的数量可以调节，例如手套中的每个手指单元均包括2个指箍等。

多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接。每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定，从而在驱动装置的驱动下，手套的手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能，可以对手部疾病患者进行有效的训练。即只需在手指单元的一指箍输入某速度，其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转，最大程度模拟真实手指弯曲。

可选地，每个驱动组件可以包括相互连接的驱动装置和连接组件。连接组件与对应的手指单元的至少两个指箍连接，这样驱动装置可通过对应的连接组件驱动对应的手指单元的指箍转动，从而可以通过指箍驱使用户手指弯曲或伸直。在其他实施例中，每个驱动组件可以包括至少两个驱动装置，每个驱动组件中的至少两个驱动装置一一对应地与对应的手指单元中的至少两个指箍连接，这样一个驱动装置驱动一个指箍，且在驱动手指单元运动时，通过控制该手指单元对应的驱动组件中的至少两个驱动装置，使得手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定。

其中，驱动装置可为直线电机或气缸等任意能够驱动连接组件运动的装置。

本实施方式的连接组件可为连杆组件。驱动装置和对应的连接组件相连，连杆组件与对应的手指单元的每个指箍均连接，驱动装置通过该对应的连杆组件驱动对应的手指单元的每个指箍转动。实务上本申请的连杆组件也可替换为其他类型的连接组件，例如在其他实施例中，连接组件也可为齿轮传动组件。

以具有三个指箍的手指单元为例，对应的连杆组件可以包括第一连杆131、连接于第一指箍111的第二连杆132、连接于第二指箍112的第三连杆133以及连接于第三指箍113的第四连杆134。第二连杆132、第三连杆133和第四连杆134连接于第一连杆131的不同节点，这样与手指单元上所有指箍连接的连杆均连接于第一连杆131，从而3个指箍的力臂的比例为定值，从而手指单元的3个指箍的旋转速度比为定值，以达成模拟人手指自然弯曲和伸直的功能。

可选地，在手指单元的第一指箍111、第二指箍112和第三指箍113分别对应于一根手指的远节指骨、中节指骨和近节指骨的前提下，第一连杆131的第一端A可连接于驱动装置，第一连杆131从靠近到远离第一端A依次设有第一连杆131和第二连杆132相连接的点B、第一连杆131和第三连杆133相连接的点C、以及第一连杆131和第四连杆134相连接的点D，这样与第二连杆132相连的第一指箍111的力臂最短，而与第三连杆133相连的第二指箍112的力臂稍长，与第四连杆134相连的第三指箍113的力臂最长，从而对应于远节指骨的第一指箍111旋转速度最慢，对应于中节指骨的第二指箍112的旋转速度稍快，而对应于近节指箍的第三指箍113的旋转速度最快，也符合于人手指自然弯曲或伸直时三个指骨的旋转状态。

此外，连杆组件还可包括连接于驱动装置的支点连杆138。其中，支点连杆138可以具有至少三个角。支点连杆138的其中三个角可以分别与驱动装置安装座或与安装座相对静止的固定件、第一指箍111和第一连杆131的第一端A相连接，这样通过驱动装置安装座或固定件将支点连杆138的一角固定住，在驱动装置驱动支点连杆138运动时，支点连杆138的其余角随着驱动装置运动而运动，没有多余自由度，从而驱动第一指箍111和第一连杆131，进而通过第一连杆131驱使与第三连杆133连接的第二指箍112和与第四连杆134连接的第三指箍113旋转。

连杆组件还可包括第五连杆135、第六连杆136和第七连杆137。其中，第五连杆135的第一端A连接于支点连杆138的第一角，第五连杆135的另一端连接于第一连杆131的第一端A；第六连杆136的一端连接于支点连杆138的第二角，第六连杆136的另一端连接于第一指箍111；第七连杆137的一端连接于支点连杆138的第三角，第七连杆137的另一端连接于驱动装置的安装座等固定件，如图1所示，驱动装置驱动支点连杆138绕下方固定支点(固定件上与支点连杆138相连的点)进行旋转，以驱动装置向右运动为例，支点连杆138带动第五连杆135向右运动，第一指箍111向下运动，第六连杆136与第一指箍111为硬连接，因此第六连杆136也将绕参考第一指箍111支点进行旋转运动，而以第六连杆136作为参考，第五连杆135此时是向左上运动的，从而带动第一连杆131逆时针运动，第四连杆134在宏观坐标系下受到向右的推力，相对于第一连杆131做顺时针运动，带动第三指箍113运动，而此时第三连杆133位于第一连杆131下端稍上的位置，即力臂相对于第四连杆134稍短，速度即稍慢，带动第二指箍112运动。由此可见，因力臂为定值，且无多余自由度(3个指箍分别对应围绕某轴的旋转自由度)，则三个指箍的旋转速度比是定值，达成了模拟人手指自然弯曲的功能。

另外，如图2所示，本申请的康复辅助手套100可包括控制装置，控制装置耦接于多个驱动装置，从而控制装置可通过控制驱动装置驱使对应的手指单元进行相应的运动。控制装置可为单片机或微处理器等。

本申请的控制装置可内置至少一种训练手势。每种训练手势程序规定了5个驱动装置运动的行程。用户可以直接通过控制装置使康复辅助手套100执行一种训练手势，即控制每个驱动装置运动相应的行程，使对应的手指单元达到训练手势规定位置，以完成该训练手势的训练。从而可通过不同的驱动装置运动行程组合，辅助用户作出不同的手势。控制装置内部可设置有控制驱动装置的程序，该程序规定了施加给驱动装置的最大力矩和极限行程，以确保用户的安全性。

可选地，本申请的控制装置在控制驱动装置时，可以从手套的至少一种传感器获得用户手部数据，以基于用户手部数据调控驱动装置，进而控制手指单元运行，以便基于用户手部的实际情况进行精确控制，以提高训练效果。

上述的至少一种传感器可为本申请的驱动装置内部设置的力矩传感器，该力矩传感器可以检测用户手指的僵硬程度，力矩传感器检测到数据后可将检测的数据传输给控制装置，以便控制装置基于用户手指的僵硬程度调整驱动装置的施加力矩，从而可以避免加力过大导致手指运动速度过快从而损伤手指，也可避免加力过小无法带动过于僵硬的手指运动，通过力矩传感器和控制装置构成的闭环反馈系统自动为用户适配合适的力度，以保证训练效果，且不会对用户造成损伤。

上述的至少一种传感器还可为本申请的驱动装置内设置的位置传感器，该位置传感器可以检测驱动装置的运行状态，进而确定佩戴有对应手指单元的手指屈伸的状态，位置传感器检测到数据后可将检测的数据传输给控制装置，以便控制装置基于手指单元的手指屈伸的状态调整驱动装置的运行情况，以控制手指单元按照规定训练姿势进行训练，并且可判断每个手指运动行程来确定具体手势是否达成。

控制装置结合力矩传感器和位置传感器检测的数据可根据预先指定好的程序判断出是否加力过大造成速度过快，或相反加力太小无法带动过于僵硬的手指运动，再决策是否需要再减力、加力。该闭环反馈为自动进行。

另外，上述的至少一种传感器还可为设置于手指单元处的第一压力传感器，第一压力传感器用于检测用户手指的接触压力，第一压力传感器检测到数据后可将检测到的数据传输给控制装置，以便控制装置基于手指的接触压力对相应的驱动装置进行力度调节和行程调节。其中，多个第一压力传感器可一一对应地设置于指箍处，以便基于第一压力传感器确认用户每个指骨的接触压力，进而对每个驱动装置进行精细控制。

此外，上述的至少一种传感器还可为设置于手掌单元处的第二压力传感器，第二压力传感器用于检测用户手掌所受压力，用于在训练用户抓握姿势时进行压力反馈，第二压力传感器检测到数据后可将检测到的数据传输给控制装置，以便控制装置基于手掌的压力反馈判断用户抓握手势、压力，进而确认是否已经足够实现“拿起”动作，并对相应的驱动装置进行力度调节和行程调节，即进行加力或减力，直到成功。

另外，本申请的控制装置还可包括通信模块，以通过通信模块与外部设备通信连接。这样就可将由各个传感器检测到的数据整合的手部信息上传给用户终端，以便用户知晓。另外控制装置还可通过通信模块获取到外部设备下达的指令，并基于指令控制驱动装置运行，进而对用户手部进行训练。

其中，通信模块可以为蓝牙模块或wifi模块等。

其中，外部设备可以是移动终端。用户可以通过移动终端与康复辅助手套100的通信连接，查看到佩戴有康复辅助手套100的手部的状态。并且用户还可通过移动终端给康复辅助手套100下达每个手指单元的运动指令(包括力度、行程和时间等)，另外还可下达手势组合命令，以实现多种手部康复训练模式。

可选地，外部设备还可以为脑电分析设备。建立脑电分析设备和康复手套的通信连接后，用户可通过佩戴的脑电分析设备向控制装置发出手指运动指令，从而实现通过人的以使控制手指运动的康复训练。

可选地，外部设备还可为一只运动检测手套。运动检测手套可用于检测佩戴运动检测手套的手的手势和/或手的运动速度等，运动检测手套可将检测到佩戴运动检测手套的手部信息发送给控制装置，以让控制装置控制驱动装置带动佩戴康复辅助手套100的手部同步运动，这样便于训练指导师指导用户进行手部训练。具体地，运动检测手套可通过电位器阻值检测佩戴运动检测手套的手部信息。

此外，康复辅助手套100包括手套内层150以及套设于手套内层150外部的手套外层140。手套外层140内部被手套内层150分隔成第一容置腔160和第二容置腔170。第二容置腔170用于容纳用户手部，其中，手套内层150可由弹性材料制成，以便使康复辅助手套100适应于不同尺寸大小的手。而第一容置腔160用于容纳驱动组件和控制装置、多个指箍，其中指箍夹住手套内层150，以便固定手指并能够带动手指运动。另外，在手套内层150的手指区域可设置有第一压力传感器，以用于检测手指接触压力，在手套内层150的手掌区域可设置有第二压力传感器，用于检测手掌所受压力，从而在实行抓握测试时进行压力反馈。具体地，可如图3和图4所示，康复辅助手套100分为手套内层150与手套外层140，手套内层150将紧紧包裹住手指并具有弹性，第一容置腔160放置连接组件以及电子元器件，而在手指的三个段分别布置了三个指箍，用来固定手指并带动手指进行辅助运动，并且如图1所示，指箍与连接组件形成硬连接；此外，在进行抓握实物训练时，位于手指肚、指尖下侧以及手掌内部的压力传感器可以检测手掌手指所受到压力，数据传回单片机，经由单片机判断抓握手势、压力，是否已经足够实现“拿起”动作，并进行加力或减力，直到成功。

此外，本申请的康复辅助手套100还包括内置电池。内置电池电性连接于控制装置和驱动装置，以通过内置电池为控制装置和驱动装置供电，以便进行移动训练。

在一具体地实施例中，控制装置可内置多种训练手势(并且通过判断每个手指单元的运动行程可确定具体手势是否达成)。控制装置通过其内的通信模块连接移动终端，结合配套的移动终端APP下达相应的手势指令进行训练，以及实物抓握训练。控制装置通过通信模块可连接更多的外部设备，例如脑电分析设置，或者一只运动检测手套等，来进行更多更同步的训练指令输入；在收到外部设备的指令后，控制装置可控制驱动装置运动，在运动过程中，驱动装置中的力矩传感器、行程传感器、以及手套夹层中的压力传感器会反馈给单片机数据，单片机据此综合判断，进行力度调节、行程调节；在机械手臂的连杆设计上，每个手指的机构部分包含了与真实手指类似的三指箍，每个指箍一个自由度(沿某轴旋转)，即每个手指有三个旋转自由度，这三个自由度通过多个连杆的不同力臂设计，达成旋转速度成固定比例，即只需在起始指箍输入某速度，其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转，最大程度模拟真实手指弯曲。手套外层140内部被分为两个容置腔，上述执行机构将布置于手套中的第一容置腔160，而第二容置腔170(手套内层150)用于容纳用户手掌，两个容置腔通过手套进行分隔，手套外层140和手套内层150在外形上是一个整体。上部的机械结构连接卡箍，卡箍夹住手套内层150，手套内层150内部为手指，以此固定并带动手指运动；在手套内层150手指内侧，手掌内分布有压力传感器，用于在实行抓握时进行压力反馈。

总而言之，康复辅助手套100包括多个手指单元和多个驱动装置，多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接。每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定，从而在驱动装置的驱动下，手套的手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能，可以对手部疾病患者进行有效的训练。即只需在手指单元的一指箍输入某速度，其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转，最大程度模拟真实手指弯曲。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括：

多个手指单元，每个所述手指单元包括至少两个指箍；

多个驱动组件，多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接，每个驱动组件用于驱动对应的手指单元，且在驱动对应的手指单元时，所述手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定；

其中，每个所述驱动组件包括相连接的驱动装置和连杆组件，在伸直状态下，每个所述手指单元从靠近到远离所述驱动装置依次有第一指箍、第二指箍和第三指箍，所述连杆组件包括第一连杆、连接于所述第一指箍的第二连杆、连接于所述第二指箍的第三连杆以及连接于所述第三指箍的第四连杆，所述第一连杆的第一端连接于驱动装置，所述第一连杆从靠近到远离所述第一端依次设有所述第一连杆和所述第二连杆相连接的点、所述第一连杆和所述第三连杆相连接的点、以及所述第一连杆和所述第四连杆相连接的点。

2.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述连杆组件与对应的手指单元的每个所述指箍均连接，所述驱动装置通过对应的所述连杆组件驱动对应的所述手指单元的每个所述指箍转动。

3.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述连杆组件包括：

具有至少三个角的支点连杆，连接于驱动装置；

第五连杆，所述第五连杆的一端连接于所述支点连杆的第一角，所述第五连杆的另一端连接于所述第一连杆的第一端；

第六连杆，所述第六连杆的一端连接于所述支点连杆的第二角，所述第六连杆的另一端连接于所述第一指箍；

第七连杆，所述第七连杆的一端连接于所述支点连杆的第三角，所述第七连杆的另一端连接于所述驱动装置的安装座。

4.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括手套内层、以及套设于所述手套内层外部的手套外层，所述手套外层内部被所述手套内层分隔成第一容置腔和用于容纳手的第二容置腔，所述驱动组件设置于所述第一容置腔内。

5.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括控制装置，所述控制装置耦接于多个驱动装置，所述驱动装置内设有力矩传感器和/或行程传感器，所述控制装置用于根据所述力矩传感器和/或所述行程传感器检测的数据控制对应的所述驱动装置运行，以驱动对应的手指单元。

6.根据权利要求5所述的康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括多个与所述控制装置耦接的压力传感器，每一所述指箍处设置有一压力传感器，所述控制装置用于根据所述力矩传感器和/或所述行程传感器、以及对应的所述手指单元上的所述压力传感器检测的数据，控制对应的所述驱动装置运行，以驱动对应的手指单元。

7.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括控制装置，所述控制装置耦接于多个驱动装置，所述控制装置内设有通信模块，所述控制装置用于通过所述通信模块与外部设备通信连接，以获得所述外部设备下达的指令，并基于所述指令控制所述驱动装置运行，进而驱动对应的手指单元。

8.根据权利要求1所述的康复辅助手套，其特征在于，所述康复辅助手套包括内置电池，所述内置电池与所述驱动组件电性连接。

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