CN117618224A - 一种用于康复治疗的仿生机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，且公开了一种用于康复治疗的仿生机械手，包括臂托，臂托顶部的一侧固定连接有对称的铰链，铰链的一侧固定连接有固定壳，固定壳底部远离铰链的一侧固定连接有限位组件，固定壳的底部活动连接有移动壳，固定壳上贯穿有调节螺栓；该种用于康复治疗的仿生机械手，通过设置臂托、臂托顶部铰接的固定壳以及固定壳底部活动连接的移动壳，可使得患者在佩戴该机械手时更加舒适，通过转动旋钮可使调节螺栓转动，从而带动移动壳在固定壳的底部移动，使得该机械手可适用于手臂粗细不同的患者，通过指节上设置的手指固定组件，不仅可使得该机械手与患者手指的固定效果更好，而且可使得人们对该机械手的拆卸更加方便。

Description

一种用于康复治疗的仿生机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种用于康复治疗的仿生机械手。

背景技术

康复治疗是恢复受损的肢体机能的重要医学手段。康复是通过“非药物、非手术”的生物物理方法作用于患者身体，能够解决疼痛、运动受限、肢体机能后遗症等问题。康复涉及的疾病种类较广，包括骨关节疾病、脑神经损伤、脊髓脊柱疾病、老年疾病等。当前临床上最常用的康复手段之一就是手法治疗，即康复治疗师使用自己的双手，在患者身上完成按压、提捏、保护、引导等操作。手法治疗的局限性在于大量依赖人力，因此国内外提出了采用器械来承担一部分的康复治疗，即器械化康复。手法治疗如需器械化，首先就必须具备一只与人手类似的机械手。本发明涉及的就是康复治疗中使用的、接触患者身体的机械手；

现有技术中，如公告号CN101797204A提出了一种手部烧烫伤康复机械手，本技术方案公开了一种手部烧烫伤康复机械手，包括机械手指、手掌杆、机械手腕和控制系统，采用本发明结构的手部烧烫伤康复机械手，与人体手部相适应的结构，通过驱动实现人手具有的全部自由度，在手部烧烫伤治疗康复过程中能够引导手指关节、腕关节进行相应的运动，锻炼关节的同时利于恢复皮肤弹性，从而使康复后的手掌最大限度恢复手部功能；在治疗时可使手指之间形成可变的距离，避免形成蹼状结构，解决了传统方法即用较厚的纱布分别包裹手指以避免指间粘连，导致创面不透气延长了康复时间，且不利于手指间功能的问题；本发明对手功能的早期恢复、减轻烧烫伤患者的痛苦、降低治疗费用等具有重要意义；

但是，现有技术方案的机械手在使用时，将固定环套设在患者手臂上，并通过螺栓对固定环进行固定，由于固定环的体积较小，所以当患者长时间佩戴该机械手时，患者会产生一定的不适感，而固定环通过螺栓限位固定，这样使得人们在安装佩戴该机械手时较为费时费力，从而使得该机械手的使用较为不便，而且患者佩戴好机械手后很难再对其进行调节，如果患者在使用过程中感觉到不适必须将机械手拆卸下来重新佩戴才可以正常使用，进而影响到机械手的实用性。

发明内容

本发明意在提供一种用于康复治疗的仿生机械手，主要用于解决现有的康复治疗用机械手在安装佩戴时较为费时费力，而且患者佩戴好机械手后很难再对其进行调节，如果患者在使用过程中感觉到不适必须将机械手拆卸下来重新佩戴才可以正常使用，从而影响到机械手实用性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种用于康复治疗的仿生机械手，包括臂托，臂托顶部的一侧固定连接有对称的铰链，铰链的一侧固定连接有固定壳，固定壳底部远离铰链的一侧固定连接有限位组件，固定壳的底部活动连接有移动壳，固定壳上贯穿有调节螺栓，调节螺栓与固定壳之间螺纹连接，调节螺栓的下端与移动壳转动连接，上端固定连接有旋钮，调节螺栓的数量为三个，且呈线性阵列等距分布在固定壳上，臂托的一端固定连接有连接件，连接件远离臂托的一侧固定连接有多个手掌杆，手掌杆远离连接件的一端均铰接有多个指节，指节上均固定连接有手指固定组件。

优选地，限位组件包括固定壳底部远离铰链的一侧固定连接有对称的插块，臂托的顶部开设有与插块相匹配的插槽，插块的一侧均开设有滑腔，滑腔的内部均滑动连接有楔形块，滑腔内壁的底部均固定连接有伸缩杆，伸缩杆的另一端均与楔形块固定连接，伸缩杆的外壁均套设有弹簧，弹簧的一端与滑腔内壁的底部固定连接，另一端与楔形块固定连接，插槽内壁的一侧开设有与楔形块相匹配的限位槽，限位槽的内部滑动连接有按压块，按压块的一侧与楔形块相抵设置，另一侧延伸出臂托，按压块的两侧均固定连接有导向块，限位槽的内壁开设有与导向块相匹配的导向槽，患者将手臂放置到臂托上后，转动固定壳使其底部与臂托的顶部重合，用力向下按压固定壳使其底部的插块向臂托顶部的插槽内部移动，而插块向插槽内部移动过程中，楔形块受到挤压使伸缩杆以及弹簧压缩，从而使楔形块向滑腔内部滑动，当插块移动至插槽内部一定程度后，楔形块受到伸缩杆以及弹簧的作用从滑腔内部弹出并与插槽一侧的限位槽卡接，即可对固定壳起到较好的限位固定作用，通过按压臂托上的按压块可推动楔形块向滑腔内部移动，当楔形块完全脱离限位槽后，即可反向转动固定壳并将其打开，从而使得人们对机械手的拆卸更加方便，人们在按压臂托上的按压块时，通过按压块两侧设置的导向块以及限位槽内壁开设的导向槽，可对按压块起到较好的限位以及导向作用，这样不仅使得按压块在限位槽内部滑动时稳定性更高，而且可以有效防止按压块脱离限位槽，从而有效保证该装置的正常运作。

优选地，手指固定组件包括指节外壁固定连接的半圆弧，半圆弧的一侧开设有弧形槽，弧形槽的内部滑动连接有弧形块，弧形块的另一端与指节的外壁固定连接，半圆弧上贯穿有限位螺栓，且限位螺栓与半圆弧之间螺纹连接，限位螺栓的下端与弧形块相抵设置，患者将手指放置到臂托上的同时将手指穿过半圆弧以及弧形块之间，弧形块具有一定的弹性，所以通过按压弧形块可使其向半圆弧一端的弧形槽内部移动，当半圆弧以及弧形块将患者的手指夹紧后，拧紧限位螺栓可对弧形块起到较好的限位作用，当手指固定组件均将患者的手指夹紧固定后，该装置即可正常使用，这样设置的好处在于，不仅可使得该机械手在使用时对患者手指的固定效果更好，而且可使得人们对该机械手的拆装更加方便。

优选地，楔形块的两侧均固定连接有滑块，滑腔的内壁开设有与滑块相匹配的滑槽，当人们在拆装机械手的过程中，楔形块均会在滑腔的内部移动，通过楔形块两侧设置的滑块以及滑腔内壁开设的滑槽，可对楔形块在滑腔内部移动时起到较好的限位以及导向的作用，而且可有效防止楔形块脱离插块，从而进一步保证该装置的正常运作。

优选地，伸缩杆的数量为多个，且呈线性阵列等距分布在滑腔的内部，通过将伸缩杆的数量设置为多个，且呈线性阵列等距分布在滑腔的内部，由于弹簧是与伸缩杆匹配设置的，而伸缩杆的一端均与滑腔的内壁固定连接，另一端均与楔形块固定连接，这样可以使得楔形块在滑腔内部移动时稳定性更高，而且可使得伸缩杆以及弹簧对楔形块的作用效果更好，从而有效保证该装置的稳定使用。

优选地，铰链的内部固定安装有扭力弹簧，通过铰链内部设置的扭力弹簧，当人们需要拆卸机械手时，通过按压臂托上的按压块使插块上的楔形块脱离限位槽后，铰链在扭力弹簧的作用下带动固定壳向上转动，当固定壳底部的插块脱离臂托顶部的插槽后，并可以更加轻松地将机械手从患者的手臂上拆卸下来，从而使得该机械手的拆卸更加方便。

优选地，移动壳的形状为圆弧形设置，且移动壳的底部固定连接有海绵垫，通过将移动壳的形状设置为圆弧形，可使得移动壳以及臂托将患者的手臂夹紧后，移动壳以及臂托与患者手臂的贴合度更高，这样不仅可使得患者在佩戴该机械手时稳定性更高，而且可使得患者的手臂更加舒适，通过移动壳底部设置的海绵垫，由于海绵材料的质地较为柔软，可进一步提高患者在佩戴该机械手时手臂的舒适度，从而有效提高了该机械手的实用性。

优选地，弧形块的顶部开设有多个与限位螺栓相匹配的防滑槽，且防滑槽呈圆周阵列等距分布在弧形块的顶部，佩戴该机械手时，患者将手指插入指节上的半圆弧以及弧形块之间，通过按压弧形块使其与半圆弧将患者的手指夹紧后，拧紧限位螺栓可对弧形块起到较好的限位作用，通过弧形块顶部开设的多个防滑槽，拧紧限位螺栓后其下端与弧形块上防滑槽的内壁抵紧，可使得限位螺栓对患者的手指固定效果更好。

优选地，旋钮的形状为异形设置，且旋钮的外壁套设有防滑套，人们通过转动旋钮可调节移动壳与患者手臂之间的距离，从而提高该装置的实用性，通过将旋钮的形状设置为异形，可使得人们在转动旋钮时更加轻松、方便，通过旋钮外壁套设的防滑套，可有效增大人们手部与旋钮之间的摩擦力，防止人们在转动旋钮时手滑，从而使得该装置的使用更加方便。

优选地，按压块延伸出臂托一侧的拐角处均为圆角设置，人们对机械手进行拆卸时，需要按压臂托一侧的按压块，通过将按压块延伸出臂托一侧的拐角处均设置为圆角，可使得人们在按压臂托一侧的按压块时手部更加舒适，且不会被按压块的拐角处划伤人们皮肤，从而使得人们对机械手的拆卸更加方便。

本发明的有益效果：

（1）通过设置臂托、臂托顶部铰接的固定壳以及固定壳底部活动连接的移动壳，当患者在佩戴该机械手时，臂托以及移动壳与患者的手臂更加贴合，从而使得患者在佩戴该机械手时更加舒适；

（2）通过固定壳上贯穿的多个调节螺栓，调节螺栓的下端与移动壳转动连接，上端固定连接有旋钮，人们通过转动旋钮可使调节螺栓转动，从而带动移动壳在固定壳的底部移动，使得该机械手可适用于手臂粗细不同的患者，进而使得机械手的实用性更高；

（3）通过指节上设置的手指固定组件，不仅可使得该机械手与患者手指的固定效果更好，而且可使得人们对该机械手的拆卸更加方便。

附图说明

图1为本发明整体的立体结构示意图；

图2为本发明正视的整体结构示意图；

图3为本发明臂托的俯视剖面结构示意图；

图4为本发明固定壳打开后的整体结构示意图；

图5为本发明固定壳打开后的正视结构示意图；

图6为本发明固定壳上限位组件的剖面结构示意图；

图7为本发明臂托上限位组件的剖面结构示意图；

图8为本发明手指固定组件的整体结构示意图；

图9为本发明手指固定组件的剖面结构示意图；

图10为本发明铰链的剖面结构示意图；

图11为本发明图3中A处的放大结构示意图。

图中：1、臂托；2、铰链；3、固定壳；4、移动壳；5、调节螺栓；6、旋钮；7、连接件；8、手掌杆；9、指节；10、插块；11、插槽；12、滑腔；13、楔形块；14、伸缩杆；15、弹簧；16、限位槽；17、按压块；18、导向块；19、导向槽；20、半圆弧；21、弧形槽；22、弧形块；23、限位螺栓；24、滑块；25、滑槽；26、海绵垫；27、扭力弹簧；28、防滑槽。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，一种用于康复治疗的仿生机械手，包括臂托1，臂托1顶部的一侧固定连接有对称的铰链2，铰链2的一侧固定连接有固定壳3，铰链2的内部固定安装有扭力弹簧27，固定壳3底部远离铰链2的一侧固定连接有限位组件，患者佩戴该机械手进行康复治疗时，将手臂放置在臂托1上，转动固定壳3使其底部与臂托1的顶部重合，通过限位组件对其限位固定，限位组件包括固定壳3底部远离铰链2的一侧固定连接有对称的插块10，臂托1的顶部开设有与插块10相匹配的插槽11，插块10的一侧均开设有滑腔12，滑腔12的内部均滑动连接有楔形块13，楔形块13的两侧均固定连接有滑块24，滑腔12的内壁开设有与滑块24相匹配的滑槽25，滑腔12内壁的底部均固定连接有伸缩杆14，伸缩杆14的另一端均与楔形块13固定连接，伸缩杆14的数量为多个，且呈线性阵列等距分布在滑腔12的内部，伸缩杆14的外壁均套设有弹簧15，弹簧15的一端与滑腔12内壁的底部固定连接，另一端与楔形块13固定连接，插槽11内壁的一侧开设有与楔形块13相匹配的限位槽16，限位槽16的内部滑动连接有按压块17，按压块17的一侧与楔形块13相抵设置，另一侧延伸出臂托1，按压块17延伸出臂托1一侧的拐角处均为圆角设置，按压块17的两侧均固定连接有导向块18，限位槽16的内壁开设有与导向块18相匹配的导向槽19，患者将手臂放置到臂托1上后，转动固定壳3使其底部与臂托1的顶部重合，用力向下按压固定壳3使其底部的插块10向臂托1顶部的插槽11内部移动，而插块10向插槽11内部移动过程中，楔形块13受到挤压使伸缩杆14以及弹簧15压缩，从而使楔形块13向滑腔12内部滑动，当插块10移动至插槽11内部一定程度后，楔形块13受到伸缩杆14以及弹簧15的作用从滑腔12内部弹出并与插槽11一侧的限位槽16卡接，即可对固定壳3起到较好的限位固定作用，通过按压臂托1上的按压块17可推动楔形块13向滑腔12内部移动，当楔形块13完全脱离限位槽16后，即可反向转动固定壳3并将其打开，从而使得人们对机械手的拆卸更加方便，通过按压块17两侧设置的导向块18以及限位槽16内壁开设的导向槽19，可对按压块17起到较好的限位以及导向作用，这样不仅使得按压块17在限位槽16内部滑动时稳定性更高，而且可以有效防止按压块17脱离限位槽16，从而有效保证该装置的正常运作，固定壳3的底部活动连接有移动壳4，移动壳4的形状为圆弧形设置，且移动壳4的底部固定连接有海绵垫26，臂拖1上开设有多个透气孔，当移动壳4上的海绵垫26以及臂拖1将患者手部夹紧后可对患者手臂起到较好的透气作用，从而使得患者在佩戴机械手时手臂更加舒适，固定壳3上贯穿有调节螺栓5，调节螺栓5与固定壳3之间螺纹连接，调节螺栓5的下端与移动壳4转动连接，上端固定连接有旋钮6，旋钮6的形状为异形设置，且旋钮6的外壁套设有防滑套，通过转动旋钮6使调节螺栓5转动从而带动移动壳4向下移动，当移动壳4与患者手臂相贴合后，该装置即可正常使用，使得该机械手可适用于手臂粗细不同的患者，进而使得机械手的实用性更高，调节螺栓5的数量为三个，且呈线性阵列等距分布在固定壳3上，通过将调节螺栓5的数量设置为三个可使得移动壳4与患者手臂的贴合度更高，臂托1的一端固定连接有连接件7，连接件7远离臂托1的一侧固定连接有多个手掌杆8，手掌杆8远离连接件7的一端均铰接有多个指节9，手掌杆8与指节9对应，指节9为五个，手掌杆8也为五个，每个手掌杆8的前端与对应的指节9尾端单自由度铰接形成整指关节，每个整指关节均设置驱动机械 手指绕铰接轴线转动的伺服电机，伺服电机与控制器电连接，控制器发出电信号可控制伺服电机运作，从而保证该装置正常运作。

如图1、图8和图9所示，指节9上均固定连接有手指固定组件，手指固定组件包括指节9外壁固定连接的半圆弧20，半圆弧20的一侧开设有弧形槽21，弧形槽21的内部滑动连接有弧形块22，弧形块22的另一端与指节9的外壁固定连接，半圆弧20上贯穿有限位螺栓23，且限位螺栓23与半圆弧20之间螺纹连接，限位螺栓23的下端与弧形块22相抵设置，弧形块22的顶部开设有多个与限位螺栓23相匹配的防滑槽28，且防滑槽28呈圆周阵列等距分布在弧形块22的顶部，患者将手指放置到臂托1上的同时将手指穿过半圆弧20以及弧形块22之间，通过按压弧形块22可使其向半圆弧20一端的弧形槽21内部移动，当半圆弧20以及弧形块22将患者的手指夹紧后，拧紧限位螺栓23可对弧形块22起到较好的限位作用，通过弧形块22顶部开设的多个防滑槽28，拧紧限位螺栓23后其下端与弧形块22上防滑槽28的内壁抵紧，可使得限位螺栓23对患者的手指固定效果更好，这样不仅可使得该机械手在使用时对患者手指的固定效果更好，而且可使得人们对该机械手的拆装更加方便。

由上述可知，本发明的工作原理如下：

患者佩戴该机械手进行康复治疗时，将手臂放置在臂托1上，手指放置在对应的指节9上，转动固定壳3使其底部与臂托1的顶部重合，用力向下按压固定壳3使其底部的插块10向臂托1顶部的插槽11内部移动，而插块10向插槽11内部移动过程中，楔形块13受到挤压使伸缩杆14以及弹簧15压缩，从而使楔形块13向滑腔12内部滑动，当插块10移动至插槽11内部一定程度后，楔形块13受到伸缩杆14以及弹簧15的作用从滑腔12内部弹出并与插槽11一侧的限位槽16卡接，即可对固定壳3起到较好的限位固定作用，通过转动旋钮6使调节螺栓5转动从而带动移动壳4向下移动，当移动壳4与患者手臂相贴合后，按压弧形块22使其向半圆弧20一端的弧形槽21内部移动，当半圆弧20以及弧形块22将患者的手指夹紧后，拧紧限位螺栓23可对弧形块22起到较好的限位作用，当手指固定组件均将患者的手指夹紧固定后，该装置即可正常使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于康复治疗的仿生机械手，包括臂托（1），其特征在于，臂托（1）顶部的一侧固定连接有对称的铰链（2），铰链（2）的一侧固定连接有固定壳（3），固定壳（3）底部远离铰链（2）的一侧固定连接有限位组件，固定壳（3）的底部活动连接有移动壳（4），固定壳（3）上贯穿有调节螺栓（5），调节螺栓（5）与固定壳（3）之间螺纹连接，调节螺栓（5）的下端与移动壳（4）转动连接，上端固定连接有旋钮（6），调节螺栓（5）的数量为三个，且呈线性阵列等距分布在固定壳（3）上，臂托（1）的一端固定连接有连接件（7），连接件（7）远离臂托（1）的一侧固定连接有多个手掌杆（8），手掌杆（8）远离连接件（7）的一端均铰接有多个指节（9），指节（9）上均固定连接有手指固定组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：限位组件包括固定壳（3）底部远离铰链（2）的一侧固定连接有对称的插块（10），臂托（1）的顶部开设有与插块（10）相匹配的插槽（11），插块（10）的一侧均开设有滑腔（12），滑腔（12）的内部均滑动连接有楔形块（13），滑腔（12）内壁的底部均固定连接有伸缩杆（14），伸缩杆（14）的另一端均与楔形块（13）固定连接，伸缩杆（14）的外壁均套设有弹簧（15），弹簧（15）的一端与滑腔（12）内壁的底部固定连接，另一端与楔形块（13）固定连接，插槽（11）内壁的一侧开设有与楔形块（13）相匹配的限位槽（16），限位槽（16）的内部滑动连接有按压块（17），按压块（17）的一侧与楔形块（13）相抵设置，另一侧延伸出臂托（1），按压块（17）的两侧均固定连接有导向块（18），限位槽（16）的内壁开设有与导向块（18）相匹配的导向槽（19）。

3.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：手指固定组件包括指节（9）外壁固定连接的半圆弧（20），半圆弧（20）的一侧开设有弧形槽（21），弧形槽（21）的内部滑动连接有弧形块（22），弧形块（22）的另一端与指节（9）的外壁固定连接，半圆弧（20）上贯穿有限位螺栓（23），且限位螺栓（23）与半圆弧（20）之间螺纹连接，限位螺栓（23）的下端与弧形块（22）相抵设置。

4.根据权利要求2所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：楔形块（13）的两侧均固定连接有滑块（24），滑腔（12）的内壁开设有与滑块（24）相匹配的滑槽（25）。

5.根据权利要求2所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：伸缩杆（14）的数量为多个，且呈线性阵列等距分布在滑腔（12）的内部。

6.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：铰链（2）的内部固定安装有扭力弹簧（27）。

7.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：移动壳（4）的形状为圆弧形设置，且移动壳（4）的底部固定连接有海绵垫（26）。

8.根据权利要求3所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：弧形块（22）的顶部开设有多个与限位螺栓（23）相匹配的防滑槽（28），且防滑槽（28）呈圆周阵列等距分布在弧形块（22）的顶部。

9.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：旋钮（6）的形状为异形设置，且旋钮（6）的外壁套设有防滑套。

10.根据权利要求2所述的一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于：按压块（17）延伸出臂托（1）一侧的拐角处均为圆角设置。