CN208726201U - 一种可穿戴主动式手功能康复机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及康复机器人技术领域，尤其涉及一种可穿戴主动式手功能康复机械手，包括：手背支架、手指关节、推杆电机、机械手控制模块，所述手背支架作为整个机械手的机架，所述手指关节包括近指端、近指驱动节、调节器、连接块、中指端和远指驱动节，并通过近指端固连在所述手背支架上，所述推杆电机底端固连在所述手背支架上，推杆末端与所述手指关节的近指驱动节铰接，所述机械手控制模块固连在所述手指关节的远指驱动节，患者穿戴机械手，所述机械手控制模块采集患者手指远指关节的运动信息并预估患者手指的运动趋势，所述机械手控制模块将此运动趋势转换为驱动信号控制所述推杆电机动作，所述推杆电机推拉的速度和方向受到所述机械手控制模块的实时控制，从而保证了手指关节整体的运动和患者的主动动作意图相匹配，实现患者主动控制和单根手指精确控制。

Description

一种可穿戴主动式手功能康复机械手

技术领域

本实用新型实施例涉及康复机器人技术领域，尤其涉及一种可穿戴主动式手功能康复机械手。

背景技术

现代康复医学工程快速发展，相关理论与实践证明，对于脑卒中等神经系统损伤疾病引起的肢体功能障碍可以通过正确的肢体训练进行康复。康复机器人可以辅助患者完成康复训练，大大缓解了康复治疗医师的工作强度。目前，针对上肢和下肢等大关节康复的专用机器人比较完善，而适用于康复后期手部小关节康复的专用机器人较少。

患者康复后期应针对小关节进行康复训练，使患者能够完成小关节精细动作。对于手部康复而言，应能够实现对每一个手指的单独康复训练，且使患者可以主动参与康复训练，加速恢复手指间的协调性，进而完成手部精细动作。

当前的手部康复机器人康复模式单一，大多只能实现全部5个手指的整段屈伸，无法精确地对每个手指进行康复训练；在手部康复机器人的控制方面，大多采用开关量进行完全被动的屈伸控制，无法实现患者主动参与的康复训练模式，导致患者康复效率较低、且康复效果不明显。

发明内容

本实用新型实施例提供一种可穿戴主动式手功能康复机械手，能够实现对每一根手指进行单独的康复训练，并且患者可以主动参与康复训练，进而实现精细训练与主被动结合训练。

本实用新型实例提供一种可穿戴主动式手功能康复机械手，包括：

手背支架，所述手背支架下表面通过束带与人体手背贴合束紧，上表面与其它机械手部件配合，作为整个机械手的机架；

手指关节，所述手指关节通过束带与人体手指相应部位束紧，尾端固连在所述手背支架上，将所述推杆电机的直线位移转换为手指各关节的屈伸运动；

推杆电机，所述推杆电机推杆末端与所述手指关节铰接，底端固连在所述手背支架上；

机械手控制模块，所述机械手控制模块固连在所述手指关节的顶端，集成了微处理器和惯性传感器等电子元件；

本实用新型实施例提供一种手功能康复机械手，包括所述手背支架，所述手指关节，所述推杆电机，所述机械手控制模块。

本实用新型实施例提供的可穿戴主动式手功能康复机械手，所述机械手控制模块采集患者手指远指骨的加速度、角度等运动信息，预估手指的运动趋势，根据所述机械手控制模块预估的运动趋势来控制所述推杆电机进行相应的驱动，所述推杆电机驱动所述手指关节、带动患者手指进行屈伸训练。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要概述。显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机械手整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的手指关节结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机械手控制模块示意图；

图4为本实用新型实施例提供的单一手指的控制与驱动示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型实施例提供了一种可穿戴主动式手功能康复机械手，如图1中所示，机械手包括手背支架1，手指关节2，推杆电机3，机械手控制模块4，机械手控制模块4固连在手指关节2的末端关节，采集患者手指运动信息并根据运动信息对推杆电机3进行控制，推杆电机3以相应的速度和方向推拉驱动手指关节2做符合患者手指运动趋势的屈伸运动，实现单一手指的运动控制和患者主动参与训练。

具体地，下文将结合附图对一种可穿戴主动式手功能康复机械手的结构及原理进行描述。

图2展示的是手指关节2的具体机械结构，近指端21具有弧形滑槽，固定在手背支架1上，作为整个手指关节2的机架，近指驱动节22前端与推杆电机3连接，后端与连接块24滑动连接，近指驱动节中部通过小轴承与近指端21滑动连接，近指端21的弧形滑槽对近指驱动节22的运动进行限位，调节器23与近指端21和中指端25转动连接，通过双头螺纹结构可以调节整个手指关节长度，连接块24底部具有人体工学弧面贴合人手指中指骨前部，并留有束带孔可穿过束带束紧手指，连接块24与中指端25滑动连接，中指端25具有弧形滑槽，远指驱动节26后部通过轴承与中指端25滑动连接，中指端25的弧形滑槽对远指驱动节26的运动进行限位，远指驱动节26尾部具有人体工学弧面贴合人手指的近指骨，并留有束带孔可穿过束带束紧手指。

图3展示的是机械手控制模块构成，惯性传感器41由多个芯片和电子元件组成，负责采集加速度、速度、角度和旋转姿态等运动信息，42为嵌入式微处理器，负责将惯性传感器41采集的运动信息进行分析处理并转换为对推杆电机3的控制信号，控制信号由针脚43有线输出到推杆电机3。

图4展示的是单一手指关节的驱动控制示意，机械手控制模块4固连在远指驱动节26，采集患者手指近指关节的运动信息并预估患者手指的运动趋势，机械手控制模块4将此运动趋势转换为驱动信号控制推杆电机3动作，推杆电机3推拉的速度和方向受到机械手控制模块4的实时控制，从而保证了手指关节2整体的运动和患者的主动运动意图相匹配，实现患者主动参与康复训练。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种可穿戴主动式手功能康复机械手，其特征在于，包括：

手背支架，所述手背支架下表面通过束带与人体手背贴合并束紧，其上表面与机械手其他部件配合；

手指关节，所述手指关节通过束带将人体手指相应部位束紧，其尾端固连在所述手背支架上，所述手指关节由近指端、近指驱动节、调节器、连接块、中指端和远指驱动节组成；

推杆电机，所述推杆电机推杆末端与所述手指关节铰接，其底端固连在所述手背支架上；

机械手控制模块，所述机械手控制模块固定在所述手指关节远指驱动节的前端。

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴主动式手功能康复机械手，其特征在于，所述手背支架下表面根据人体工学设计为与人手背面贴合的曲面形状，上表面固连所述推杆电机和所述手指关节，作为整个机械手的支架。

3.根据权利要求1所述的一种可穿戴主动式手功能康复机械手，其特征在于，所述手指关节包括：

近指端，所述近指端的一端与所述手背支架固连，作为单根所述手指关节的机架，另一端与所述连接块滑动连接，所述近指端两侧开有弧形滑槽；

近指驱动节，所述近指驱动节前端与所述推杆电机连接，作为单根所述手指关节的主动件，后端与所述连接块滑动连接，近指驱动节中部通过小轴承与所述近指端滑动连接，所述近指端的弧形滑槽对所述近指驱动节的运动进行限位；

调节器，所述调节器与所述近指端和所述中指端转动连接，所述调节器通过双头螺纹结构可以调节整个所述手指关节的长度；

连接块，所述连接块底部具有人体工学弧面贴合人手指中指骨前部，并留有束带孔可穿过束带来束紧手指，所述连接块与所述中指端和所述近指驱动节滑动连接；

中指端，所述中指端具有弧形滑槽，与所述调节器转动连接，与所述连接块滑动连接；

远指驱动节，所述的远指驱动节尾部具有人体工学弧面贴合人手指的远指骨，并留有束带孔可穿过束带来束紧手指，所述远指驱动节后部通过轴承与所述中指端滑动连接，所述中指端的弧形滑槽对所述驱动节的运动进行限位。

4.根据权利要求1所述的一种可穿戴主动式手功能康复机械手，其特征在于，所述机械手控制模块集成了惯性传感器与嵌入式微处理器，能够采集人单根手指的运动信息，并评估运动趋势，以此为依据对所述推杆电机进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种可穿戴主动式手功能康复机械手，其特征在于，所述推杆电机通过机械手体系外接电源和驱动模块进行供电，接收所述机械手控制模块的控制信号调节推杆运动方向与运动速度。