CN208541541U - 一种机械康复手套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械康复手套，包括机械手套件和控制箱，机械手套件上各手指正、反面的关节处对称设有限位管，各手指的限位管通过与腱绳连接形成多条牵引绳，多条牵引绳分别与控制箱中的驱动装置连接，驱动装置与设置在控制箱中的控制板连接，控制板上设有控制器、驱动模块、接线端子和数据接口，所述控制板通过所述接线端子与外部传感器连接，所述控制板通过所述数据接口与外部的控制平台连接，所述驱动模块、接线端子和数据接口均分别与所述控制器电连接；其效果是：通过驱动装置动作，使牵引绳拉动对应关节处的限位管，带动各手指分别动作，从而提高该机械康复手套对使用者的康复训练效果，其整体结构简单、控制灵活。

Description

一种机械康复手套

技术领域

本实用新型涉及辅助治疗的手套技术领域，具体涉及一种机械康复手套。

背景技术

机械手套是目前机器人技术领域中得到广泛实际应用的自动化装置，在工业制造、医学治疗和娱乐服务等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，进行相关作业。

目前，康复机械手套大多采用外骨骼式结构，从运动实现方式可分为末端直接拉伸式、多关节驱动式；驱动系统的执行器有电机、气缸、气动肌肉、记忆金属等；在传动机构方面，常用到多连杆、曲柄滑块等机构。在控制系统方面，常见的有通过预先固化程序进行固定轨迹驱动的开环控制，引入角度、压力传感器后的闭环控制，肌电信号控制，结合虚拟现实进行主动诱导控制等。现有同类装置普遍存在的不足：1.普遍体积较大，结构复杂，穿戴不方便等；2.开环控制能够实现的手部动作较为单一，康复训练效果欠佳；3.更为复杂的控制系统一般造价高昂，不利于产品的商业化应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、控制灵活的机械康复手套。

本实用新型采取的技术方案为：一种机械康复手套，包括机械手套件和控制箱，所述机械手套件上各手指正、反面的关节处对称设有限位管，各手指的限位管通过与腱绳连接形成多条牵引绳，多条所述牵引绳分别与所述控制箱中的驱动装置连接，所述驱动装置与设置在所述控制箱中的控制板连接，所述控制板上设有控制器、驱动模块、接线端子和数据接口，所述控制板通过所述接线端子与外部传感器连接，所述控制板通过所述数据接口与外部的控制平台连接，所述驱动装置与所述驱动模块连接，所述驱动模块、接线端子和数据接口均分别与所述控制器电连接。

优选的，所述关节包括第一关节、第二关节和第三关节；这样控制点多，便于灵活控制，使患者能做出多种复杂的动作。

优选的，所述腱绳设置在金属波纹管内，所述金属波纹管设置在所述机械手套件的掌骨关节处；这样设置便于约束各手指的运动轨迹，使其更符合人体手指的运动特征，同时也避免误损伤。

优选的，所述牵引绳的数量为十条，均匀设置在各手指的正、反面上；这样设置便于对使用者的手部进行收缩和拉伸操作。

优选的，所述限位管采用圆柱形限位管；这样设置可减少各关节连接处之间的磨损，提高该机械康复手套的使用寿命。

优选的，所述驱动装置采用伺服舵机；采用伺服舵机可提高相应的控制精度，并且各手指的伺服舵机单独控制，各手指可单独控制其动作，从而到达更好的康复训练效果。

优选的，所述外部传感器采用Leap Motion三维数据采集传感器，所述控制器采用单片机。

优选的，所述驱动模块包括两个继电器，所述控制器输出有两路电机驱动信号，每一路电机驱动信号控制一个继电器的线圈电源通断，两个继电器的常开触点均与电源VCC连接，一个继电器的公共触点接电机的正相电源连接端，另一个继电器的公共触点接电机的反相电源连接端，两个继电器的常闭触点均经过电阻R1接地。

采用上述技术方案，具有以下优点：本实用新型提出的一种机械康复手套，通过设有的接线端子与外部传感器连接，将传感器采集的数据信息通过设有的数据接口传送给外部的控制平台，控制平台进行分析计算后再通过数据接口将相应的控制命令传送给控制器进行触发，控制器根据该触发信号输出驱动信号控制驱动装置动作，使牵引绳拉动对应关节处的限位管，带动各手指分别做出各种动作，从而提高该机械康复手套对使用者的康复训练效果，其整体结构简单、控制灵活。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中控制板的电路框图；

图3为本实用新型中驱动模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图3所示，一种机械康复手套，包括机械手套件1和控制箱2，所述机械手套件上1各手指正、反面的关节处对称设有限位管11，各手指的限位管11通过与腱绳12连接形成多条牵引绳，多条所述牵引绳分别与所述控制箱2中的驱动装置21连接，所述驱动装置21与设置在所述控制箱2中的控制板22连接，所述控制板22上设有控制器221、驱动模块222、接线端子223和数据接口224，所述控制板22通过所述接线端子223与外部传感器连接，所述控制板22通过所述数据接口224与外部的控制平台连接，所述驱动装置21与所述驱动模块222连接，所述驱动模块222、接线端子223和数据接口224均分别与所述控制器电连接。

具体实施时，该机械康复手套采用轻便的塑料材料制成，在每个手指的第一关节14、第二关节15和第三关节16的正反面，对称设有所述限位管11，所述限位管11采用圆柱形限位管，从而减少各关节连接处之间的磨损，提高该机械康复手套的使用寿命，该机械康复手套可采用外部的电源供电，也可采用控制板上的蓄电池进行供电，外部传感器的电导线可设置在一插头上然后与所述接线端子223连接，所述数据接口224可采用USB接口。

进一步地，为了便于约束各手指的运动轨迹，使其更符合人体手指的运动特征，同时也避免误损伤，所述腱绳12设置在金属波纹管13内，所述金属波纹管13设置在所述机械手套件的掌骨关节处。

进一步地，为了便于对使用者的手部进行收缩和拉伸操作，所述牵引绳的数量为十条，均匀设置在各手指的正、反面上。

进一步地，所述外部传感器采用Leap Motion三维数据采集传感器，所述控制器采用单片机。所述Leap Motion三维数据采集传感器，可识别手部静态位姿和运动状态，计算出指尖、关节的空间位置坐标、掌心方向向量等信息。其两个超广角红外传感器可视范围呈倒立的四棱锥状，感应距离为设备上方25～600mm。

进一步地，为了提高相应的控制精度，使可单独控制各手指动作，从而到达更好的康复训练效果，所述驱动装置21采用伺服舵机，并且一个手指单独使用一个伺服舵机驱动,一个伺服舵机使用一个驱动模块单独驱动。

进一步地，参考图3所示，所述驱动模块222包括两个继电器，所述控制器221输出有两路电机驱动信号，每一路电机驱动信号控制一个继电器的线圈电源通断，两个继电器的常开触点均与电源VCC连接，一个继电器的公共触点接电机的正相电源连接端，另一个继电器的公共触点接电机的反相电源连接端，两个继电器的常闭触点均经过电阻R1接地。

本实用新型的工作原理为：本实用新型工作时，利用Leap Motion三维数据采集传感器，采集使用者健康手中，手部的静态位姿和运动状态，计算出指尖、关节的空间位置坐标、掌心方向向量等信息，并通过数据接口将采集的信息传输到控制平台的计算机上进行数据分析和手势识别，计算机通过数据接口将计算得到的控制命令传输至单片机进行触发，单片机根据该触发信号输出驱动信号，控制伺服舵机转动相应的角度，使每个手指通过腱绳牵引完成指定动作，所述指定动作为Leap Motion三维数据采集传感器采集的使用者健康手的手部动作，利用使用者本人的健康手，带动功能障碍手实施训练，可实现手部运动的所有动作，使其控制更加灵活，更具针对性，能有效控制康复训练的力度和精度，提高了康复训练效果，且整体结构简单，使用者可独立操作，便于推广使用。

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

最后需要说明的是，上述描述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机械康复手套，其特征在于，包括机械手套件和控制箱，所述机械手套件上各手指正、反面的关节处对称设有限位管，各手指的限位管通过与腱绳连接形成多条牵引绳，多条所述牵引绳分别与所述控制箱中的驱动装置连接，所述驱动装置与设置在所述控制箱中的控制板连接，所述控制板上设有控制器、驱动模块、接线端子和数据接口，所述控制板通过所述接线端子与外部传感器连接，所述控制板通过所述数据接口与外部的控制平台连接，所述驱动装置与所述驱动模块连接，所述驱动模块、接线端子和数据接口均分别与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述关节包括第一关节、第二关节和第三关节。

3.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述腱绳设置在金属波纹管内，所述金属波纹管设置在所述机械手套件的掌骨关节处。

4.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述牵引绳的数量为十条，均匀设置在各手指的正、反面上。

5.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述限位管采用圆柱形限位管。

6.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述驱动装置采用伺服舵机。

7.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述外部传感器采用LeapMotion三维数据采集传感器，所述控制器采用单片机。

8.根据权利要求1所述的一种机械康复手套，其特征在于，所述驱动模块包括两个继电器，所述控制器输出有两路电机驱动信号，每一路电机驱动信号控制一个继电器的线圈电源通断，两个继电器的常开触点均与电源VCC连接，一个继电器的公共触点接电机的正相电源连接端，另一个继电器的公共触点接电机的反相电源连接端，两个继电器的常闭触点均经过电阻R1接地。