CN210145017U

CN210145017U - 具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼

Info

Publication number: CN210145017U
Application number: CN201920330766.4U
Authority: CN
Inventors: 梅哲晖; 袁以明; 史思邈; 宋宇欣
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University; Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-03-15

Abstract

具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，属于医疗康复器械技术领域。本实用新型包括柔性连接的手臂环和手部支架，手部支架包括手掌骨架、转动连接于手掌骨架的拇指骨架和其余四指骨架，四指骨架均包括转动连接的三截指骨；四指骨架与手掌骨架转动连接处，以及相邻指骨之间的转动连接处，均设有扭簧；手掌骨架一侧设有转轴架，转轴架上设有与手掌骨架平行的转轴，拇指骨架转动连接于转轴；手掌骨架上方设有齿轮舵机和拉绳舵机，拉绳舵机通过拉绳连接于四指骨架；齿轮舵机输出端设有主动齿轮，转轴上设有从动齿轮。本实用新型结构简单轻便，成本较低，传动高效，能够有效促进残障老人手部关节的康复。

Description

具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼

技术领域

本实用新型涉及医疗康复器械技术领域，尤其涉及一种具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼。

背景技术

目前，老年疾病诸如脑卒中的患者仅在我国就已经有800多万，且其残障率达到75%。在中国，脑卒中患者的死亡率约30%，而剩下的幸存者中，残障率高达70%。这就意味着有大量的老年人患有一定程度上的残障，在这些残障者中有38%的患者患有手部功能的残障。

手部的偏瘫症状主要有：（1）特定肌肉虚弱无力；（2）肌肉紧张感或者肌肉张力异常(痉挛状态)；(3)运动能力下降: (4)肌肉协调作用不正常: (5)关节协调能力丧失;(6)运动范围减小; (7)指头独立性降低; (8)手处于持续握紧状态。

脑卒中致残的根本原因不是肢体本身受到了伤害，而是人的中枢神经系统受到损伤，无法形成对肢体运动的有效控制，最终形成偏瘫。因此，现有的针对该类残障情况，需要通过外部介入让需要的运动信号传递到手上。

人体手部的关节主要类型是滑膜关节，按照关节面的形状的标准对关节进行分类可以分为鞍状关节、铰关节和踝状关节，踝状关节可以在冠状面内进行外展/内收运动，在矢状面内进行弯曲/伸展运动，即有2个活动自由度；鞍状关节可以在冠状面内作内收/外展运动，矢状面内作弯曲/伸展运动，即也有2个活动的自由度；显然，矢状面内进行弯曲/伸展运动,只有1个活动自由度。

康复设施目前在市场上仍处于比较稀缺的状态，且康复用医疗设备大多都比较昂贵，缺少一种简单而又能完成辅助抓握以及帮助老人完成康复训练锻炼手部肌肉的高性价比设施。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其结构简单轻便，成本较低，传动高效，能够有效促进残障老人手部关节的康复。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，包括柔性连接的手臂环和手部支架，所述手部支架包括手掌骨架、转动连接于所述手掌骨架的拇指骨架、食指骨架、中指骨架、无名指骨架、小指骨架；

所述食指骨架、中指骨架、无名指骨架和小指骨架均包括转动连接的三截指骨；所述食指骨架、中指骨架、无名指骨架和小指骨架与所述手掌骨架转动连接处，以及相邻所述指骨之间的转动连接处，均设有扭簧；

所述手掌骨架一侧设有转轴架，所述转轴架上设有与所述手掌骨架平行的转轴，所述拇指骨架转动连接于所述转轴；

所述手掌骨架上方设有一个齿轮舵机和至少一个拉绳舵机，所述拉绳舵机输出端设有绕线圈，各个所述指骨通过拉绳连接于所述绕线圈；所述齿轮舵机输出端设有主动齿轮，所述转轴上设有从动齿轮，所述主动齿轮啮合于所述从动齿轮。

本实用新型的食指骨架、中指骨架、无名指骨架和小指骨架在扭簧的作用下，能够持续处于弯曲握紧状态，可配合拇指骨架来辅助抓握东西。另外，在拉绳舵机的带动下，拉绳带动各个指骨架做收放动作，以对使用者的手部持续进行张合、伸直、弯曲等动作，从而达到康复训练的效果。当然，整个装置可以通过安装电池的方式供电，也可以通过直接连接电源的方式供电，并且装置内设有控制器来控制舵机的启停。

作为本实用新型优选，所述拉绳舵机具有两个，一个所述拉绳舵机通过拉绳连接所述食指骨架和中指骨架，另一个所述拉绳舵机通过拉绳连接所述无名指骨架和小指骨架。所述设计能够有效减轻每个拉绳舵机的工作压力，从而提高运行的稳定性。

作为本实用新型优选，所述指骨下方设有弹性紧固件。所述弹性紧固件一般可以是橡皮筋，用于将人体的手指与指骨固定。

作为本实用新型优选，所述手臂环内设有控制板，所述控制板电连接至所述齿轮舵机和拉绳舵机，所述手臂环上及所述拇指骨架上均设有操作按钮，所述操作按钮电连接至所述控制板。所述操作按钮的设置位置提供了使用者更多的操作选择，以及操作便捷度。

作为本实用新型优选，所述手臂环上设有显示屏，所述显示屏电连接至所述控制板。显示屏可以显示电量、工作时间等信息，以方便使用者的使用。

作为本实用新型优选，所述手掌骨架上设有散热口。所述散热口避免了长时间使用本装置，导致的出汗等情况。

作为本实用新型优选，所述指骨下侧面具有弧形贴合面。所述结构符合人体工程学，能够提高使用的舒适度。

作为本实用新型优选，所述指骨下侧面设有弹性层。所述弹性层一般采用橡胶，以进一步提高使用的舒适性。

作为本实用新型优选，所述手臂环一侧设有伸缩口。所述伸缩口提高了手臂环的穿戴范围，比如在增减衣物的情况下，依旧能够有效穿戴固定。

本实用新型的优点是：结构简单轻便，成本较低，传动高效，能够有效促进残障老人手部关节的康复。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1

具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，包括柔性连接的手臂环1和手部支架，所述手部支架包括手掌骨架21、转动连接于所述手掌骨架21的拇指骨架22、食指骨架23、中指骨架24、无名指骨架25、小指骨架26；所述食指骨架23、中指骨架24、无名指骨架25和小指骨架26均包括转动连接的三截指骨201；所述食指骨架23、中指骨架24、无名指骨架25和小指骨架26与所述手掌骨架22转动连接处，以及相邻所述指骨201之间的转动连接处，均设有扭簧；所述手掌骨架21一侧设有转轴架3，所述转轴架3上设有与所述手掌骨架21平行的转轴4，所述拇指骨架22转动连接于所述转轴4；所述手掌骨架21上方设有一个齿轮舵机5和至少一个拉绳舵机6，所述拉绳舵机6输出端设有绕线圈61，各个所述指骨201通过拉绳连接于所述绕线圈61；所述齿轮舵机5输出端设有主动齿轮51，所述转轴4上设有从动齿轮41，所述主动齿轮51啮合于所述从动齿轮41。

实施例2

在实施例1的基础上，所述拉绳舵机6具有两个，一个所述拉绳舵机6通过拉绳连接所述食指骨架23和中指骨架24，另一个所述拉绳舵机6通过拉绳连接所述无名指骨架25和小指骨架26。所述设计能够有效减轻每个拉绳舵机的工作压力，从而提高运行的稳定性。

另外，所述手臂环1内设有控制板，所述控制板电连接至所述齿轮舵机5和拉绳舵机6，所述手臂环1上及所述拇指骨架22上均设有操作按钮，所述操作按钮电连接至所述控制板。所述控制板在本实施例中采用Raspberry Pi控制板，所述操作按钮的设置位置提供了使用者更多的操作选择，以及操作便捷度。同时，所述手臂环1上设有显示屏，所述显示屏电连接至所述控制板。显示屏可以显示电量、工作时间等信息，以方便使用者的使用。

作为结构上的优化，所述手掌骨架21上设有散热口211。所述散热口避免了长时间使用本装置，导致的出汗等情况。所述指骨201下方设有弹性紧固件。所述弹性紧固件一般可以是橡皮筋，用于将人体的手指与指骨固定。所述指骨201下侧面具有弧形贴合面。所述结构符合人体工程学，能够提高使用的舒适度。所述指骨201下侧面设有弹性层。所述弹性层一般采用橡胶，以进一步提高使用的舒适性。所述手臂环1一侧设有伸缩口11。所述伸缩口提高了手臂环的穿戴范围，比如在增减衣物的情况下，依旧能够有效穿戴固定。

本实用新型的工作方式包括但不限于以下方式：

辅助抓握模式，先控制齿轮舵机工作，使得拇指骨架转动到其他四指骨架的下方，形成抓握姿势；然后控制拉绳舵机正反转，以改变拉绳对于四指骨架的拉力，拉紧时，四指骨架处于水平状态；随着拉力的减小，并在扭簧的回复力作用下，四指骨架逐渐恢复弯曲状态，以配合拇指骨架抓取物件。

被动康复训练模式，先控制齿轮舵机工作，使得拇指骨架向外侧转动至手掌骨架一侧，避免拇指骨架对于其他四指弯曲幅度的影响；然后控制拉绳舵机进行持续的正反转，并调节成适当的转动幅度及转动速度，拉绳舵机通过拉进、释放拉绳，并在扭簧的回复力作用下，完成对使用者四指的牵引，实现持续的张合、伸直、弯曲，从而达到康复训练的效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本实用新型整体构思下的一种实现方式，而且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。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，包括柔性连接的手臂环和手部支架，其特征在于，所述手部支架包括手掌骨架、转动连接于所述手掌骨架的拇指骨架、食指骨架、中指骨架、无名指骨架、小指骨架；

2.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述拉绳舵机具有两个，一个所述拉绳舵机通过拉绳连接所述食指骨架和中指骨架，另一个所述拉绳舵机通过拉绳连接所述无名指骨架和小指骨架。

3.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述指骨下方设有弹性紧固件。

4.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述手臂环内设有控制板，所述控制板电连接至所述齿轮舵机和拉绳舵机，所述手臂环上及所述拇指骨架上均设有操作按钮，所述操作按钮电连接至所述控制板。

5.根据权利要求4所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述手臂环上设有显示屏，所述显示屏电连接至所述控制板。

6.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述手掌骨架上设有散热口。

7.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述指骨下侧面具有弧形贴合面。

8.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述指骨下侧面设有弹性层。

9.根据权利要求1所述的具有辅助抓握以及康复训练功能的佩戴式手部机械外骨骼，其特征在于，所述手臂环一侧设有伸缩口。