CN114712153A - 一种手指康复机 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术和医疗康复器械技术领域，具体涉及一种手指康复机，包括手指部和手掌部，所述手指部包括四根手指结构和一根拇指结构，所述手指结构包括手指近指掌骨、手指第二指骨、手指第一指骨、第一MCP关节驱动组件及PIP关节驱动组件，所述拇指结构包括拇指近指掌骨、拇指第一指骨、第二MCP关节驱动组件及IP关节驱动组件。本发明在保证机构简洁的基础上实现了手指上除拇指MCP关节以外所有关节的相互独立动作，具有多个运动自由度，能够很好的满足主动康复治疗阶段的实现复杂手指动作的要求。

Description

一种手指康复机

技术领域

本发明涉及机器人技术和医疗康复器械技术领域，更具体的说，尤其涉及一种手指康复机，可以有效投入到康复后期患者自助康复训练的阶段。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人技术正逐步应用于医疗康复领域行业。康复机械手式进来生物机电一体化技术的一个重要应用方向，主要用于对中风、外伤造成的手指瘫痪患者进行康复训练。在主动式康复中要求手指康复机构具有与手指运动相同或至少能完成大部分动作所需的自由度，能够实现手指各个关节的独立运动。目前手指康复机器人主要可以分为连杆式外骨骼康复机械手、线驱动式康复机械手以及软体启动肌肉康复机械手等三种，连杆式外骨骼机械手易于实现多自由度关节运动，且关节活动范围准确易控，线驱动式康复机械手意欲将驱动电机部分与末端康复机构分离，有利于减轻患者手上的承载重量；软体康复机械手相较其他两种更为安全舒适，但目前也只能实现单自由度弯曲动作、对于主动治疗所需的自由度难以实现。

综上，目前已有的外骨骼康复机械手由于关节活动自由度少，只适用于康复过程的被动治疗这一阶段，不能应用于主动治疗阶段。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的康复机械手机构，可以适用于主动治疗阶段。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种手指康复机的技术方案。

一种手指康复机，包括手指部和手掌部，所述手指部包括四根手指结构和一根拇指结构，所述手指结构包括与手掌部转动连接的手指近指掌骨、与手指近指掌骨转动连接的手指第二指骨、与手指第二指骨转动连接的手指第一指骨、用以驱动手指近指掌骨相对手掌部上下转动的第一MCP关节驱动组件及用以驱动手指第二指骨相对手指近指掌骨上下转动的PIP关节驱动组件，所述拇指结构包括与手掌部转动连接的拇指近指掌骨、与拇指近指掌骨转动连接的拇指第一指骨、用以驱动拇指近指掌骨相对手掌部左右转动的第二MCP关节驱动组件及用以驱动拇指第一指骨相对拇指近指掌骨上下转动的IP关节驱动组件。

进一步地，所述第一MCP关节驱动组件还能驱动近指掌骨相对手掌部左右转动。

进一步地，所述第一MCP关节驱动组件包括虎克铰、第一驱动机构和第二驱动机构，所述手指近指掌骨通过虎克铰与手掌部转动连接，所述第一驱动机构与虎克铰的水平转轴传动连接，其用以驱动该水平转轴转动，从而带动手指近指掌骨上下转动，所述第二驱动机构与虎克铰的竖直转轴传动连接，其用以驱动该竖直转轴转动，从而带动手指近指掌骨左右转动。

进一步地，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第二驱动机构包括第二电机和皮带，第二电机通过皮带与竖直转轴传动连接。

进一步地，所述PIP关节驱动组件包括第一推杆机构和第一四连杆机构，所述第一推杆机构设置于手指近指掌骨上，其用以驱动四连杆机构活动，使四连杆机构带动手指第二指骨相对手指近指掌骨上下转动。

进一步地，所述手指第二指骨与手指第一指骨之间连接板弹簧。

进一步地，所述第二MCP关节驱动组件包括设置于手掌部上的第三电机。

进一步地，所述IP关节驱动组件包括第二推杆机构和第二四连杆机构，所述第二推杆机构设置于拇指近指掌骨上，其用以驱动第二四连杆机构活动，使第二四连杆机构带动拇指第一指骨相对拇指近指掌骨上下转动。

进一步地，所述手掌部包括上下固定连接的上底板和下底板，所述第一驱动机构和第二驱动机构设夹设于上底板和下底板之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

在保证机构简洁的基础上实现了手指上除拇指MCP关节以外所有关节的相互独立动作，具有多个运动自由度，能够很好的满足主动康复治疗阶段的实现复杂手指动作的要求。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明手指部结构示意图；

图3是本发明手掌部及其连接结构示意图；

图4是本发明手指结构结构示意图；

图5是本发明PIP关节驱动组件结构示意图；

图6是本发明拇指结构结构示意图；

图7为本发明IP关节驱动组件结构示意图；

图8是本发明第一MCP关节驱动组件结构示意图；

图9是本发明手掌部结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”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发明和简化描述，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发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-9所示，一种手指康复机，包括手指部1和手掌部2，手指部1由四根完全相同的手指结构11和一个拇指结构12组成，仿照人的手指分布，四指平行排列，拇指单独定位，手指结构11包括与手掌部2转动连接的手指近指掌骨116、与手指近指掌骨116转动连接的手指第二指骨114、与手指第二指骨114转动连接的手指第一指骨112、用以驱动手指近指掌骨116相对手掌部2上下左右转动的第一MCP关节驱动组件及用以驱动手指第二指骨114相对手指近指掌骨116上下转动的PIP关节驱动组件113，拇指结构12包括与手掌部2转动连接的拇指近指掌骨124、与拇指近指掌骨124转动连接的拇指第一指骨122、用以驱动拇指近指掌骨124相对手掌部2左右转动的第二MCP关节驱动组件及用以驱动拇指第一指骨122相对拇指近指掌骨124上下转动的IP关节驱动组件121。

其中，手指第一指骨112与手指第二指骨114之间通过轴孔配合连接，形成转动副；手指第二指骨114与手指近指掌骨116之间通过轴孔配合连接，形成转动副；拇指第一指骨122与拇指近指掌骨124之间通过轴孔配合连接，形成转动副。

继续参阅图2和图8，第一MCP关节驱动组件包括虎克铰216、第一驱动机构和第二驱动机构，所述手指近指掌骨116通过虎克铰216与手掌部2实现万向铰接，所述第一驱动机构与虎克铰216的水平转轴传动连接，其用以驱动该水平转轴转动，从而带动手指近指掌骨116上下转动，所述第二驱动机构与虎克铰216的竖直转轴传动连接，其用以驱动该竖直转轴转动，从而带动手指近指掌骨116左右转动。

具体地，第一驱动机构包括第一电机217，第一电机217的电机壳与虎克铰216的侧板固定，其电机轴与虎克铰216的水平转轴直接连接，第一电机217优选为微型电机。第二驱动机构包括第二电机211、电机套212、皮带213、传动轴214、凸缘外圈深沟球轴承215，第二电机211的电机轴上套接电机套212，虎克铰216的竖直转轴上轴向固定传动轴214，传动轴214与电机套212通过皮带213传动连接，传动轴214外还套设凸缘外圈深沟球轴承215，传动轴214通过凸缘外圈深沟球轴承215与手掌部2实现转动连接。第二电机211优选为三相混合式步进电机。

继续参阅图4和图5，PIP关节驱动组件113包括第一推杆机构1131和第一四连杆机构1132，第一推杆机构1131优选为标准迷你气缸，设置于手指近指掌骨116上，其用以驱动四连杆机构1132活动，使四连杆机构1132带动手指第二指骨114相对手指近指掌骨116上下转动。

继续参阅图4，手指第二指骨114与手指第一指骨112之间连接板弹簧111。

继续参阅图3和图6，第二MCP关节驱动组件包括设置于手掌部2上的第三电机218，拇指近指掌骨124固定连接传动板123，第三电机218为减速电机，其输出轴直接与传动板123连接，能够带动传动板123连同拇指近指掌骨124左右转动。

继续参阅图7，IP关节驱动组件121包括第二推杆机构1211和第二四连杆机构1212，第二推杆机构1211优选为标准迷你气缸，设置于拇指近指掌骨124上，其用以驱动第二四连杆机构1212活动，使第二四连杆机构1212带动拇指第一指骨122相对拇指近指掌骨124上下转动。

继续参阅图8，手掌部2包括上下固定连接的上底板221和下底板222，第一驱动机构和第二驱动机构设夹设于上底板221和下底板222之间，上下两块安装板形状均为旋转90度的6字型，以方便拇指结构12的安装。

本发明具体工作流程如下：

在使用时，将本装置固定在人手背处，五指分别与各手指结构相固定，固定方式可采用绳带固定，通过电机转动可带动部分关节转动，部分关节其自由度为欠定义状态，从而既能帮助用户实现手指复健，又不限制用户手指转动的自由度。具体地，以MCP关节驱动组件代替MCP关节实现弯曲转动，以推杆机构和四连杆机构代替PIP关节实现弯曲转动，以板弹簧代替DIP关节实现弯曲转动，板弹簧提供复位助力作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种手指康复机，其特征在于，包括手指部(1)和手掌部(2)，所述手指部(1)包括四根手指结构(11)和一根拇指结构(12)，所述手指结构(11)包括与手掌部(2)转动连接的手指近指掌骨(116)、与手指近指掌骨(116)转动连接的手指第二指骨(114)、与手指第二指骨(114)转动连接的手指第一指骨(112)、用以驱动手指近指掌骨(116)相对手掌部(2)上下转动的第一MCP关节驱动组件及用以驱动手指第二指骨(114)相对手指近指掌骨(116)上下转动的PIP关节驱动组件(113)，所述拇指结构(12)包括与手掌部(2)转动连接的拇指近指掌骨(124)、与拇指近指掌骨(124)转动连接的拇指第一指骨(122)、用以驱动拇指近指掌骨(124)相对手掌部(2)左右转动的第二MCP关节驱动组件及用以驱动拇指第一指骨(122)相对拇指近指掌骨(124)上下转动的IP关节驱动组件(121)。

2.根据权利要求1所述的一种手指康复机，其特征在于，所述第一MCP关节驱动组件还能驱动近指掌骨(116)相对手掌部(2)左右转动。

3.根据权利要求2所述的一种手指康复机，其特征在于，所述第一MCP关节驱动组件包括虎克铰(216)、第一驱动机构和第二驱动机构，所述手指近指掌骨(116)通过虎克铰(216)与手掌部(2)转动连接，所述第一驱动机构与虎克铰(216)的水平转轴传动连接，其用以驱动该水平转轴转动，从而带动手指近指掌骨(116)上下转动，所述第二驱动机构与虎克铰(216)的竖直转轴传动连接，其用以驱动该竖直转轴转动，从而带动手指近指掌骨(116)左右转动。

4.根据权利要求3所述的一种手指康复机，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机(217)，所述第二驱动机构包括第二电机(211)和皮带(213)，第二电机(211)通过皮带(213)与竖直转轴传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种手指康复机，其特征在于，所述PIP关节驱动组件(113)包括第一推杆机构(1131)和第一四连杆机构(1132)，所述第一推杆机构(1131)设置于手指近指掌骨(116)上，其用以驱动四连杆机构(1132)活动，使四连杆机构(1132)带动手指第二指骨(114)相对手指近指掌骨(116)上下转动。

6.根据权利要求1所述的一种手指康复机，其特征在于，所述手指第二指骨(114)与手指第一指骨(112)之间连接板弹簧(111)。

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种手指康复机，其特征在于，所述第二MCP关节驱动组件包括设置于手掌部(2)上的第三电机(218)。

8.根据权利要求1-6中任一所述的一种手指康复机，其特征在于，所述IP关节驱动组件(121)包括第二推杆机构(1211)和第二四连杆机构(1212)，所述第二推杆机构(1211)设置于拇指近指掌骨(124)上，其用以驱动第二四连杆机构(1212)活动，使第二四连杆机构(1212)带动拇指第一指骨(122)相对拇指近指掌骨(124)上下转动。

9.根据权利要求1-6中任一所述的一种手指康复机，其特征在于，所述手掌部(2)包括上下固定连接的上底板(221)和下底板(222)，所述第一驱动机构和第二驱动机构设夹设于上底板(221)和下底板(222)之间。

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