CN113908014B - 一种手部功能康复机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手部功能康复机器人，涉及医疗设备技术领域。本发明包括升降机构、手腕康复部件和手指康复部件；手腕康复部件包括有手关节支撑板，手关节支撑板内部设置有轴承，轴承内部固定有小臂套筒，小臂套筒一端面固定有电机支架和轴承支架；手指康复部件包括有外展内收电机架，外展内收电机架表面固定有四个套指机构；外展内收电机架底部固定有第一手指底板，第一手指底板底部固定有拇指机构。本发明通过手指康复机构与手腕康复机构连接到一起，利用手腕机构的电机带动整个手指机构进行动作，可以实现手指和手腕的全面性康复训练，同时可控制手指手腕的协调动作，更有利于加快康复进度，提升康复训练效果。

Description

一种手部功能康复机器人
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，特别是涉及一种手部功能康复机器人。
背景技术
脑中风在我国目前已成为一种常见的脑血管疾病，有数据表明，脑卒中已成为我国第一位死亡原因，也是我国成年人致残的主要原因，虽然现在大部分中风患者患病接受治疗后不至于死亡，然而在这些患者中，有80-90％的人会因为中风后遗症遗留下运动功能缺陷，从而影响日常生活，丧失一部分原有的运动能力。对于脑卒中患者，根据康复医疗学中的持续性被动运动理论临床上目前主要采用的是对患肢重复性运动训练的治疗方法，如果能够对患者及时的进行患肢持续性被动康复运动可以减小患者后期残疾的可能，所以手部功能的康复问题必须得到重视。
对于丧失手部运动能力的患者而言，除了必要的手术和药物治疗外，需要对患者手指进行康复训练。在传统的手指康复训练中，大多是医生一对一进行训练，随着患者增多，加大了医生的负担，也增大了患者的时间和金钱成本。而且康复训练的效果与不同医生的技术水平有很大关系，况且在人口老龄化的今天，也没有更多的医生来对患者进行一对一的辅导。随着机器人和机械手等技术的蓬勃发展，越来越多的学者开始研究把机器人技术和手部康复技术理论结合起来，进行手部康复装置的设计，以便让更多的手部功能丧失的人群得到更好的康复训练，使其手部能够更快更好的得到康复。
但是目前的手部康复机器人稳定性和安全性较差，一旦出现故障，容易对手部造成二次伤害，也都是手指和手腕分开训练的装置，无法手指腕联合训练；现有的康复训练机构，佩戴不舒适，不能调节机构的长度以适应不同人手指的长度，通常不能够很好的适配患者需求，并且都是只支持单手训练，不能进行左右手互换操作，给患者手部的康复带来很大的不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手部功能康复机器人，通过升降机构、手腕康复部件、手指康复部件、套指机构和拇指机构的设计，解决了现有的手部康复机器人稳定性和安全性较差，一旦出现故障，容易对手部造成二次伤害，也都是手指和手腕分开训练的装置，无法手指腕联合训练，现有的康复训练机构，佩戴不舒适，不能调节机构的长度以适应不同人手指的长度，通常不能够很好的适配患者需求，并且都是只支持单手训练，不能进行左右手互换操作，给患者手部的康复带来很大的不便的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种手部功能康复机器人，包括升降机构；所述升降机构包括有升降底座，所述升降底座上表面固定有滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的升降滑块表面固定有升降平台；还包括有手腕康复部件和手指康复部件；其中，所述手腕康复部件包括有固定于升降平台上的外壳，所述外壳内表面固定有手关节支撑板，所述手关节支撑板内部设置有轴承，所述轴承内部固定有小臂套筒，所述小臂套筒靠近手指康复部件的端面固定有对称设置的电机支架和轴承支架，所述轴承支架内侧面设置有轴承座；所述手指康复部件包括有外展内收电机架，所述外展内收电机架表面固定有四个套指机构；所述外展内收电机架底部固定有第一手指底板，所述第一手指底板远离外展内收电机架的侧面固定有第二手指底板，所述第一手指底板底部固定有拇指机构；所述第一手指底板相对两外侧面均固定有支撑件，其中一所述支撑件与轴承座固定连接；所述电机支架外侧面安装有第一电机，所述第一电机通过电机连接件与另一所述支撑件固定连接。
进一步地，所述升降平台包括有竖直连接块，所述竖直连接块固定于滚珠丝杠机构的升降滑块表面。
所述竖直连接块顶部固定有水平升降座，所述水平升降座与竖直连接块之间固定有肋板。
进一步地，所述手腕康复部件还包括有电机座，所述电机座固定于水平升降座上表面。
所述电机座表面的第二电机输出轴与手关节支撑板远离手指康复部件的侧面转动连接。
所述小臂套筒远离手指康复部件的端面固定有从动齿轮，所述从动齿轮啮合有固定于第二电机输出轴上的主动齿轮。
所述轴承靠近手指康复部件的端面固定有轴承端盖，所述轴承端盖固定于手关节支撑板远离从动齿轮的侧面。
进一步地，所述套指机构包括有铰链支座，所述铰链支座与外展内收电机架通过手指支撑套筒固定连接。
所述铰链支座顶部通过螺栓固定有推杆固定杆，所述推杆固定杆一端固定有推杆，所述推杆与推杆固定杆之间固定有固定环。
进一步地，所述推杆一端连接有球副连接件，所述球副连接件一端连接有鱼眼轴承。
所述铰链支座远离外展内收电机架的端面铰接有组合连接杆，所述组合连接杆一端与鱼眼轴承连接，所述组合连接杆另一端铰接有可调连杆。
进一步地，所述组合连接杆靠近鱼眼轴承处铰接有近节指骨连杆，所述近节指骨连杆下端贯穿组合连接杆内部且该端连接有近节指骨套；所述可调连杆一端连接有远节指骨套。
进一步地，所述铰链支座底部与第二手指底板上表面之间连接有转轴。
所述外展内收电机架顶部安装有两第三电机，两所述第三电机分别对应外展内收电机架两侧的套指机构。
所述第三电机输出轴一端固定有同步带轮，所述同步带轮与转轴通过同步带连接。
进一步地，所述拇指机构包括有拇指底板，所述拇指底板相对两侧面均固定有拉板，所述拉板与第一手指底板固定连接。
所述拇指底板一侧面通过U形固定件连接有驱动杆，所述驱动杆一端设置有连接头，所述连接头转动连接有内连杆，所述内连杆一端转动连接有转杆。
所述转杆一端转动连接有外连杆，所述外连杆一端通过销与拇指底板连接；所述转杆另一端转动连接有滑块连接件，所述滑块连接件表面固定有指套定位块，所述指套定位块顶部转动连接有拇指指套。
所述拇指底板的U形固定件的同侧面固定有直线导轨，所述直线导轨通过滑块与滑块连接件固定连接。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明将手指康复机构与手腕康复机构连接到一起，通过手腕康复机构的电机带动整个手指康复机构进行动作，可以实现手指和手腕的康复，康复训练比较全面，并且可以通过控制各个电机、推杆的运动，来控制手指手腕的协调动作，帮助协同康复，更有利于康复，加快康复进度，提升康复训练效果。
2、本发明能够根据患者的手臂高度来调节滚珠丝杠机构，从而调节平台的高度，能够根据患者的手指的长度来调节可调连杆的孔位，从而调节机构的长度，实现对不同手指长度患者的康复。
3、本发明的食指和小指的内收外展动作采用带传动，由于带传动过载打滑的特点，具有一定的容错能力，四指的屈曲伸展运动采用单个电机，增加了被动自由度，避免对患者形成二次伤害，提高了安全性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种手部功能康复机器人的结构示意图。
图2为手腕康复部件的结构示意图。
图3为图2另一角度的结构示意图。
图4为升降机构的结构示意图。
图5为升降平台的结构示意图。
图6为手指康复部件的结构示意图。
图7为外展内收电机架中间位置的套指机构的结构示意图。
图8为外展内收电机架两侧位置的套指机构的结构示意图。
图9为拇指机构的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-升降机构，11-升降底座，12-滚珠丝杠机构，13-升降平台，131-竖直连接块，132-水平升降座，133-肋板，2-手腕康复部件，201-外壳，202-手关节支撑板，203-轴承，204-小臂套筒，205-电机支架，206-轴承支架，207-轴承座，208-第一电机，209-电机连接件，210-第二电机，211-从动齿轮，212-主动齿轮，213-轴承端盖，214-电机座，3-手指康复部件，301-外展内收电机架，302-第一手指底板，303-第二手指底板，304-支撑件，305-第三电机，306-同步带轮，307-同步带，4-套指机构，401-铰链支座，402-手指支撑套筒，403-推杆固定杆，404-推杆，405-固定环，406-球副连接件，407-组合连接杆，408-可调连杆，409-近节指骨连杆，410-近节指骨套，411-远节指骨套，412-转轴，413-鱼眼轴承，5-拇指机构，501-拇指底板，502-拉板，503-U形固定件，504-驱动杆，505-连接头，506-内连杆，507-转杆，508-外连杆，509-滑块连接件，510-拇指指套，511-有直线导轨，512-指套定位块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明为一种手部功能康复机器人，包括升降机构1；升降机构1包括有升降底座11，升降底座11上表面固定有滚珠丝杠机构12，滚珠丝杠机构12的升降滑块表面固定有升降平台13；还包括有手腕康复部件2和手指康复部件3；当滚珠丝杠机构12通电开始运转，其上的升降滑块带动升降平台13进行直线运动，从而带动整个手指腕康复机构3上下直线运动，以便于调节康复机构的高度，以适应不同患者的康复训练需求；
其中，手腕康复部件2包括有固定于升降平台13上的外壳201，外壳201内表面固定有手关节支撑板202，手关节支撑板202内部设置有轴承203，轴承203内部固定有小臂套筒204，小臂套筒204靠近手指康复部件3的端面固定有对称设置的电机支架205和轴承支架206，轴承支架206内侧面设置有轴承座207；
手指康复部件3包括有外展内收电机架301，外展内收电机架301表面固定有四个套指机构4；
外展内收电机架301底部固定有第一手指底板302，第一手指底板302远离外展内收电机架301的侧面固定有第二手指底板303，第一手指底板302底部固定有拇指机构5；
第一手指底板302相对两外侧面均固定有支撑件304，其中一支撑件304与轴承座207固定连接；
电机支架205外侧面安装有第一电机208，通过第一电机208转动带动支撑件304转动，从而带动整个手指康复部件3转动，实现手腕的屈曲和伸展训练，第一电机208通过电机连接件209与另一支撑件304固定连接，这样可以由第一电机208带动手指康复部件3整体相对于手腕康复部件2进行运动。
其中，升降平台13包括有竖直连接块131，竖直连接块131固定于滚珠丝杠机构12的升降滑块表面；
竖直连接块131顶部固定有水平升降座132，水平升降座132与竖直连接块131之间固定有肋板133。
其中，手腕康复部件2还包括有电机座214，电机座214底部开有腰型孔，可以微调电机座214的位置，电机座214固定于水平升降座132上表面；电机座214表面的第二电机210输出轴与手关节支撑板202远离手指康复部件3的侧面转动连接；
小臂套筒204远离手指康复部件3的端面固定有从动齿轮211，从动齿轮211啮合有固定于第二电机210输出轴上的主动齿轮212；第二电机210通电旋转，带动主动齿轮212转动，通过啮合关系带动从动齿轮211转动，从而带动小臂套筒204转动，其上的电机支架205和轴承支架206也共同转动，带动整个手腕康复部件2运动，从而使患者完成小臂的旋前和旋后动作；
轴承203靠近手指康复部件3的端面固定有轴承端盖213，轴承端盖213固定于手关节支撑板202远离从动齿轮211的侧面。
其中，套指机构4包括有铰链支座401，铰链支座401与外展内收电机架301通过手指支撑套筒402固定连接；
铰链支座401顶部通过螺栓固定有推杆固定杆403，推杆固定杆403一端固定有推杆404，推杆404与推杆固定杆403之间固定有固定环405。
其中，推杆404一端连接有球副连接件406，球副连接件406一端连接有鱼眼轴承413；
铰链支座401远离外展内收电机架301的端面铰接有组合连接杆407，组合连接杆407一端与鱼眼轴承413连接，组合连接杆407另一端铰接有可调连杆408，可调连杆408一端连接有远节指骨套411，远节指骨连杆411套在患者食指或者小指的远节指骨上，可调连杆408上有多个孔位，可以通过调节螺栓伸入的孔位，来调节与远节指骨连杆411的相对位置，以适应不同患者的指长。
其中，组合连接杆407靠近鱼眼轴承413处铰接有近节指骨连杆409，近节指骨连杆409下端贯穿组合连接杆407内部且该端连接有近节指骨套410，近节指骨套410套在患者食指或者小指的近节指骨上。
其中，铰链支座401底部与第二手指底板303上表面之间连接有转轴412；
外展内收电机架301顶部安装有两第三电机305，两第三电机305分别对应外展内收电机架301两侧的套指机构4；
第三电机305输出轴一端固定有同步带轮306，同步带轮306与转轴412通过同步带307连接；通过同步带307传动使得套指机构4转动，从而实现手指的内收和外展动作训练。
其中，拇指机构5包括有拇指底板501，拇指底板501相对两侧面均固定有拉板502，拉板502与第一手指底板302固定连接；
拇指底板501一侧面通过U形固定件503连接有驱动杆504，驱动杆504一端设置有连接头505，连接头505转动连接有内连杆506，内连杆506一端转动连接有转杆507；
转杆507一端转动连接有外连杆508，外连杆508一端通过销与拇指底板501连接；转杆507另一端转动连接有滑块连接件509，滑块连接件509表面固定有指套定位块512，指套定位块512顶部转动连接有拇指指套510；
拇指底板501的U形固定件503的同侧面固定有直线导轨511，直线导轨511通过滑块与滑块连接件509固定连接；拇指指套510可以旋转，也可以跟随直线导轨511上的滑块进行往复直线运动，通过驱动杆504的动作，带动内连杆506、转杆507和外连杆508组成的三杆机构动作，从而带动直线导轨511上的滑块运动，从而实现拇指功能的康复训练；
其中患者的食指和小指均穿戴外展内收电机架301两侧位置的套指机构4，中指和无名指均穿戴外展内收电机架301中间位置的套指机构4，拇指穿戴拇指机构5。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种手部功能康复机器人，包括升降机构(1)；所述升降机构(1)包括有升降底座(11)，所述升降底座(11)上表面固定有滚珠丝杠机构(12)，所述滚珠丝杠机构(12)的升降滑块表面固定有升降平台(13)；其特征在于：还包括有手腕康复部件(2)和手指康复部件(3)；
其中，所述手腕康复部件(2)包括有固定于升降平台(13)上的外壳(201)，所述外壳(201)内表面固定有手关节支撑板(202)，所述手关节支撑板(202)内部设置有轴承(203)，所述轴承(203)内部固定有小臂套筒(204)，所述小臂套筒(204)靠近手指康复部件(3)的端面固定有对称设置的电机支架(205)和轴承支架(206)，所述轴承支架(206)内侧面设置有轴承座(207)；
所述手指康复部件(3)包括有外展内收电机架(301)，所述外展内收电机架(301)表面固定有四个套指机构(4)；
所述外展内收电机架(301)底部固定有第一手指底板(302)，所述第一手指底板(302)远离外展内收电机架(301)的侧面固定有第二手指底板(303)，所述第一手指底板(302)底部固定有拇指机构(5)；
所述第一手指底板(302)相对两外侧面均固定有支撑件(304)，其中一所述支撑件(304)与轴承座(207)固定连接；
所述电机支架(205)外侧面安装有第一电机(208)，所述第一电机(208)通过电机连接件(209)与另一所述支撑件(304)固定连接；
所述套指机构(4)包括有铰链支座(401)，所述铰链支座(401)与外展内收电机架(301)通过手指支撑套筒(402)固定连接；
所述铰链支座(401)顶部通过螺栓固定有推杆固定杆(403)，所述推杆固定杆(403)一端固定有推杆(404)，所述推杆(404)与推杆固定杆(403)之间固定有固定环(405)；
所述推杆(404)一端连接有球副连接件(406)，所述球副连接件(406)一端连接有鱼眼轴承(413)；
所述铰链支座(401)远离外展内收电机架(301)的端面铰接有组合连接杆(407)，所述组合连接杆(407)一端与鱼眼轴承(413)连接，所述组合连接杆(407)另一端铰接有可调连杆(408)；
所述推杆(404)一端连接有球副连接件(406)，所述球副连接件(406)一端连接有鱼眼轴承(413)；
所述铰链支座(401)远离外展内收电机架(301)的端面铰接有组合连接杆(407)，所述组合连接杆(407)一端与鱼眼轴承(413)连接，所述组合连接杆(407)另一端铰接有可调连杆(408)；
所述铰链支座(401)底部与第二手指底板(303)上表面之间连接有转轴(412)；
所述外展内收电机架(301)顶部安装有两第三电机(305)，两所述第三电机(305)分别对应外展内收电机架(301)两侧的套指机构(4)；
所述第三电机(305)输出轴一端固定有同步带轮(306)，所述同步带轮(306)与转轴(412)通过同步带(307)连接。
2.根据权利要求1所述的一种手部功能康复机器人，其特征在于，所述升降平台(13)包括有竖直连接块(131)，所述竖直连接块(131)固定于滚珠丝杠机构(12)的升降滑块表面；
所述竖直连接块(131)顶部固定有水平升降座(132)，所述水平升降座(132)与竖直连接块(131)之间固定有肋板(133)。
3.根据权利要求2所述的一种手部功能康复机器人，其特征在于，所述手腕康复部件(2)还包括有电机座(214)，所述电机座(214)固定于水平升降座(132)上表面；
所述电机座(214)表面的第二电机(210)输出轴与手关节支撑板(202)远离手指康复部件(3)的侧面转动连接；
所述小臂套筒(204)远离手指康复部件(3)的端面固定有从动齿轮(211)，所述从动齿轮(211)啮合有固定于第二电机(210)输出轴上的主动齿轮(212)；
所述轴承(203)靠近手指康复部件(3)的端面固定有轴承端盖(213)，所述轴承端盖(213)固定于手关节支撑板(202)远离从动齿轮(211)的侧面。
4.根据权利要求3所述的一种手部功能康复机器人，其特征在于，所述拇指机构(5)包括有拇指底板(501)，所述拇指底板(501)相对两侧面均固定有拉板(502)，所述拉板(502)与第一手指底板(302)固定连接；
所述拇指底板(501)一侧面通过U形固定件(503)连接有驱动杆(504)，所述驱动杆(504)一端设置有连接头(505)，所述连接头(505)转动连接有内连杆(506)，所述内连杆(506)一端转动连接有转杆(507)；
所述转杆(507)一端转动连接有外连杆(508)，所述外连杆(508)一端通过销与拇指底板(501)连接；所述转杆(507)另一端转动连接有滑块连接件(509)，所述滑块连接件(509)表面固定有指套定位块(512)，所述指套定位块(512)顶部转动连接有拇指指套(510)；
所述拇指底板(501)的U形固定件(503)的同侧面固定有直线导轨(511)，所述直线导轨(511)通过滑块与滑块连接件(509)固定连接。
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