CN211214224U - 一种主动式指关节康复外骨骼机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主动式指关节康复外骨骼机械臂。包括：近端指节基座、中间指节基座、远端指节基座、电机减速器组件、关节传动轴和控制盒；所述近端指节基座上设置有第一指节固定槽。本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂具有本机械臂采用纽扣电池和USB接口两种可选供电方式，适用性广，且无电伤害风险；本机械臂的电机减速盒采用了双向蜗轮蜗杆结构，可靠性强，适合长期使用；本机械臂小巧轻便，便于携带，易于操作，利于在多种环境中使用，患者甚至无需说明指导就能佩戴使用；本机械臂成本极低，极大地降低了患者的康复支出。

Description

一种主动式指关节康复外骨骼机械臂

技术领域

本实用新型涉及康复训练设备领域，尤其涉及一种主动式指关节康复外骨骼机械臂。

背景技术

目前针对指关节康复训练的主动式设备，通常有两种方案，一种是多关节康复设备，需要整只手臂佩戴，重量大且结构复杂；另一种为单关节康复设备，往往设有体积庞大携带困难的底座或大型驱动装置，如气压、液压等装置。

液压驱动方式，在使用过程中常常出现泄漏问题，而且系统工作效率不高及系统成本高，气压驱动方式，虽然元件重量轻、价格便宜，但气缸的功率/体积质量较低，通常无法满足负荷要求，也不适用于对安装空间和轻便性要求较高的外骨骼机械臂系统，应用范围限制较大。

制造和使用成本高，对于普通家庭难以承担；操作需要配备专业人员，患者独自无法使用或操作难度过高，如何有效地解决一般的康复训练设备无法满足普遍患者的康复训练要求携带方便、操作简单、价格低廉等问题，是该领域技术人员急需解决的问题。

因此，有必要提供一种主动式指关节康复外骨骼机械臂解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种主动式指关节康复外骨骼机械臂，解决了主动式指关节康复外骨骼机械设备无法满足普遍患者的康复训练要求携带方便、操作简单、价格低廉等问题的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂包括：近端指节基座、中间指节基座、远端指节基座、电机减速器组件、关节传动轴和控制盒；所述近端指节基座上设置有第一指节固定槽，并且近端指节基座的顶部开设有第一螺孔，所述近端指节基座的一侧开设有第一圆连接孔，并且近端指节基座的一侧开设有D型连接孔；所述中间指节基座上设置有第二指节固定槽，并且中间指节基座的顶部开设有第二螺孔，所述中间指节基座的后端的两侧分别设置有第二圆连接孔和第三圆连接孔，并且中间指节基座的前端的两侧分别开设有第一连接槽和第二连接槽；所述远端指节基座上开设有第三指节固定槽，并且远端指节基座的一侧开设有第四圆连接孔，所述远端指节基座的一侧开设有D型连接孔；所述电机减速器组件包括驱动电机和减速盒，所述驱动电机的底部通过螺丝与所述第二螺孔相适配，并且驱动电机的输出端与所述减速盒之间连接，所述减速盒的两侧分别设有近端指节传动通孔和远端指节传动槽；所述关节传动轴的两端分别为短D型轴口和长D型轴口，并且关节传动轴设置有两个；所述控制盒的内部社会有控制室，并且控制盒的两侧分别开设有微型USB插孔和三相开关孔，所述控制盒的底部开设有第三螺孔。

优选的，所述第二螺孔与所述电机减速器组件4底部的螺孔对应，并且第二螺孔与所述电机减速器组件之间通过螺丝进行固定。

优选的，所述关节传动轴中间圆柱的部分置于所述第三圆连接孔内，并且关节传动轴中间圆柱的部分置于第一连接槽内。

优选的，所述第二连接槽通过铆钉与所述第四圆连接孔相连。

优选的，所述减速盒的内部采用双向蜗轮蜗杆结构。

优选的，所述控制室的内部设置有控制电路板及纽扣电池，所述微型USB插孔的内部置入微型USB插孔，所述三相开关孔上置入收纳箱开关按钮。

优选的，所述第三螺孔与所述第一螺孔之间通过螺丝固定。

与相关技术相比较，本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂具有如下有益效果：

本实用新型提供一种主动式指关节康复外骨骼机械臂，本机械臂以便于携带和易于操作为设计理念，小巧轻便利于在任何环境使用，患者甚至无需说明指导就能佩戴使用，进行训练；本机械臂采用电机驱动模块，智能化高，可靠性强；本机械臂的电机减速盒采用了双向蜗轮蜗杆结构，适合长期使用；本机械臂采用纽扣电池和USB接口两种可选供电方式，适用性广，且无电伤害风险；本机械臂采用了机械硬限位和控制器程序软限位相结合的方式，安全可靠，无二次伤害风险；本机械臂成本极低，极大地降低了患者的康复支出；本装置与手指的连接采用弹性固定槽与可调伸缩组合结构，可调伸缩结构适合不同指长患者使用，弹性固定槽与不同粗细手指吻合性高，动力传输更顺滑，手指的固定和脱离非常方便。

附图说明

图1为本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂的一种较佳实施例的三维图；

图2为图1所示的近端指节基座部分的三维图；

图3为图1所示的中间指节基座部分的三维图；

图4为图1所示的远端指节基座部分的三维图；

图5为图1所示的电机减速盒部分的三维图；

图6为图1所示的关节传动轴部分的三维图；

图7为图1所示的控制盒部分的三维图。

图中标号：1、近端指节基座，11、第一指节固定槽，12、第一螺孔，13、第一圆连接孔，14、第一D型连接孔，2、中间指节基座，21、第二指节固定槽，22、第二螺孔，23、第二圆连接孔，24、第三圆连接孔，25、第一连接槽，26、第二连接槽，3、远端指节基座，31、第三指节固定槽，32、第四圆连接孔，33、第二D型连接孔，4、电机减速器组件，41、驱动电机，42、减速盒，421、近端指节传动通孔，422、远端指节传动槽，5、关节传动轴，51、短D型轴口，52、长D型轴口，6、控制盒，61、控制室，62、微型USB插孔，63、三相开关孔，64、第三螺孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，其中，图1为本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂的一种较佳实施例的三维图；图2为图1所示的近端指节基座部分的三维图；图3为图1所示的中间指节基座部分的三维图；图4为图1所示的远端指节基座部分的三维图；图5为图1所示的电机减速盒部分的三维图；图6为图1所示的关节传动轴部分的三维图；图7为图1所示的控制盒部分的三维图。一种主动式指关节康复外骨骼机械臂包括：近端指节基座1、中间指节基座2、远端指节基座3、电机减速器组件4、关节传动轴5和控制盒6；所述近端指节基座1上设置有第一指节固定槽11，并且近端指节基座1的顶部开设有第一螺孔12，所述近端指节基座1的一侧开设有第一圆连接孔13，并且近端指节基座1的一侧开设有第一D型连接孔14；所述中间指节基座2上设置有第二指节固定槽21，并且中间指节基座2的顶部开设有第二螺孔22，所述中间指节基座2的后端的两侧分别设置有第二圆连接孔23和第三圆连接孔24，并且中间指节基座2的前端的两侧分别开设有第一连接槽25和第二连接槽26；所述远端指节基座3上开设有第三指节固定槽31，并且远端指节基座3的一侧开设有第四第四圆连接孔32，所述远端指节基座3的一侧开设有第二D型连接孔33；所述电机减速器组件4包括驱动电机41和减速盒42，所述驱动电机41的底部通过螺丝与所述第二螺孔22相适配，并且驱动电机41的输出端与所述减速盒42之间连接，所述减速盒42的两侧分别设有近端指节传动通孔421和远端指节传动槽422；所述关节传动轴5的两端分别为短D型轴口51和长D型轴口52，并且关节传动轴5设置有两个；所述控制盒6的内部社会有控制室61，并且控制盒6的两侧分别开设有微型USB插孔62和三相开关孔63，所述控制盒6的底部开设有第三螺孔64。

本机械臂以便于携带和易于操作为设计理念，小巧轻便利于在任何环境使用，患者甚至无需说明指导就能佩戴使用，进行训练；本机械臂采用电机驱动模块，智能化高，可靠性强；本机械臂的电机减速盒采用了双向蜗轮蜗杆结构，适合长期使用；本机械臂采用纽扣电池和USB接口两种可选供电方式，适用性广，且无电伤害风险；本机械臂采用了机械硬限位和控制器程序软限位相结合的方式，安全可靠，无二次伤害风险；本机械臂成本极低，极大地降低了患者的康复支出；本装置与手指的连接采用弹性固定槽与可调伸缩组合结构，可调伸缩结构适合不同指长患者使用，弹性固定槽与不同粗细手指吻合性高，动力传输更顺滑，手指的固定和脱离非常方便。

所述第二螺孔22与所述电机减速器组件4底部的螺孔对应，并且第二螺孔与所述电机减速器组件4之间通过螺丝进行固定。

所述关节传动轴5中间圆柱的部分置于所述第三圆连接孔24内，并且关节传动轴5中间圆柱的部分置于第一连接槽25内。

所述第二连接槽26通过铆钉与所述第四第四圆连接孔32相连。

所述减速盒42的内部采用双向蜗轮蜗杆结构。

所述控制室61的内部设置有控制电路板及纽扣电池，所述微型USB插孔62的内部置入微型USB插孔，所述三相开关孔63上置入收纳箱开关按钮。

所述第三螺孔64与所述第一螺孔12之间通过螺丝固定。

近端指节基座1设有第一指节固定槽11，手指指节可通过按压方式进入第一指节固定槽11，另外，第一指节固定槽11缺口附近具有一定弹性，对不同粗细手指具有一定适应性。

近端指节基座1顶部设有第一螺孔12，与控制盒6底部第三螺孔64对应，通过螺丝与控制盒6进行固定。

近端指节基座1一侧设有第一圆连接孔13，通过铆钉与中间指节基座2的第二圆连接孔23相连，可进行相对转动。

近端指节基座1一侧设有第一D型连接孔14，关节传动轴5的短D型轴口51插入第一D型连接孔14并输出动力。

中间指节基座2设有第二指节固定槽21，手指指节可通过按压方式进入第二指节固定槽21，另外，第二指节固定槽21缺口附近具有一定弹性，对不同粗细手指具有一定适应性。

中间指节基座2顶部设有第二螺孔22，与电机减速器组件4底部螺孔对应，通过螺丝与电机减速器组件4进行固定。

中间指节基座2后端一侧设有第二圆连接孔23，通过铆钉与近端指节基座1的第一圆连接孔13相连，可进行相对转动，中间指节

中间指节基座2后端一侧设有第三圆连接孔24，关节传动轴5中间的圆柱部分置于第三圆连接孔24内，关节传动轴5为近端指节基座1的第一D型连接孔14传动转动时，中间指节基座2不发生转动。

中间指节基座2前端一侧设有第一连接槽25，关节传动轴5中间的圆柱部分置于第一连接槽25内，关节传动轴5为远端指节基座3的第二D型连接孔33传动转动时，中间指节基座2不发生转动，此外，关节传动轴5中间的圆柱部分在第一连接槽25内可以横向移动，调节指节固定位置间距，适用于不同指长的患者。

中间指节基座2前端一侧设有第二连接槽26，通过铆钉与远端指节基座3的第四圆连接孔32相连，可进行相对转动，此外，铆钉可在第二连接槽26内可以横向移动，调节指节固定位置间距，适用于不同指长的患者。

远端指节基座3设有第三指节固定槽31，手指指节可通过按压方式进入第三指节固定槽31，另外，第三指节固定槽31缺口附近具有一定弹性，对不同粗细手指具有一定适应性。

远端指节基座3一侧设有第四圆连接孔32，通过铆钉与中间指节基座2的第二连接槽26相连，可进行相对转动，也可以横向移动，调节指节固定位置间距，适用于不同指长的患者。

远端指节基座3一侧设有第二D型连接孔33，关节传动轴5的短D型轴口51插入第一D型连接孔14并输出动力，也可以相对中间指节基座2的第一连接槽25进行横向移动，调节指节固定位置间距，适用于不同指长的患者。

电机减速器组件4由驱动电机41和减速盒42组成，驱动电机41底部通过螺丝与中间指节基座2顶部的第二螺孔22固定，通过转轴将动力输出至减速盒42内。

减速盒42内部采用了双向蜗轮蜗杆结构，此结构根据电机功率和转速、转臂所需转矩及转速设定变比，并将驱动电机41的纵向旋转驱动力转化为横向旋转驱动力，同时输出至近端指节基座1的第一D型连接孔14和远端指节基座3的第二D型连接孔33，近端指节基座1和远端指节基座3相对于中间指节基座2同时发生转动，此外，蜗轮蜗杆结构具有双向性，支持电机正反转的动力传输。

减速盒42内部设有限位组件，能够对指关节运动位置进行硬件限位。

减速盒42一侧设有近端指节传动通孔421，关节传动轴5中间圆柱部分处于近端指节传动通孔421内。

减速盒42一侧设有远端指节传动槽422，关节传动轴5中间圆柱部分处于远端指节传动槽422内，并可以横向移动，调节指节固定位置间距，适用于不同指长的患者。

关节传动轴5一侧为短D型轴口51，两根分别为近端指节和远端指节传输动力的关节传动轴5的短D型轴口51分别插入近端指节基座1的第一D型连接孔14和远端指节基座3的第二D型连接孔33，传输减速盒42内的转动力。

关节传动轴5一侧为长D型轴口52，两根分别为近端指节和远端指节传输动力的关节传动轴5的长D型轴口52分别穿过减速盒42的近端指节传动通孔421和远端指节传动槽422，分别插入对应减速齿轮获取动力。

控制盒6内部为控制室61，置入控制电路和纽扣电池等器件。

控制盒6一侧设有微型USB插孔62，置入微型USB插孔，可接受USB方式进行供电。

控制盒6一侧设有三相开关孔63，置入三相开关按钮，对机械臂实现开关和方向控制。

控制盒6底部设有第三螺孔64，与近端指节基座1顶部第一螺孔12通过螺丝固定。

本实施例的主动式指关节康复外骨骼机械臂使用方法极其简单：将手指压入各指节基座的指节固定槽，根据指节长度，调节远端指节基座与中间指节基座的相对位置，通过三相控制开关即可控制指关节机械臂的启停和运动方向。训练完毕后，关闭开关，将手指从各指节基座的指节固定槽抽离，即可取下机械臂。

手指关节康复外骨骼机械臂，相较与整只手臂的外骨骼机械臂具有更好的灵活性，更低的成本和更强的可靠性。

减速盒42内部采用了双向蜗轮蜗杆结构，此结构根据电机功率和转速、转臂所需转矩及转速设定变比，并将驱动电机41的纵向旋转驱动力转化为横向旋转驱动力，同时输出至近端指节基座1的第一D型连接孔14和远端指节基座3的第二D型连接孔33，近端指节基座1和远端指节基座3相对于中间指节基座2同时发生转动，此外，蜗轮蜗杆结构具有双向性，支持电机正反转的动力传输。

本指关节康复外骨骼机械臂为针对3指节手指的用法，对于2指节的大拇指，拆除远端指节基座3也可正常使用。

本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂的工作原理如下：

本实施例的主动式指关节康复外骨骼机械臂使用方法极其简单：将手指压入各指节基座的指节固定槽，根据指节长度，调节远端指节基座与中间指节基座的相对位置，通过三相控制开关即可控制指关节机械臂的启停和运动方向。训练完毕后，关闭开关，将手指从各指节基座的指节固定槽抽离，即可取下机械臂；

减速盒42内部采用了双向蜗轮蜗杆结构，此结构根据电机功率和转速、转臂所需转矩及转速设定变比，并将驱动电机41的纵向旋转驱动力转化为横向旋转驱动力，同时输出至近端指节基座1的第一D型连接孔14和远端指节基座3的第二D型连接孔33，近端指节基座1和远端指节基座3相对于中间指节基座2同时发生转动，此外，蜗轮蜗杆结构具有双向性，支持电机正反转的动力传输。

与相关技术相比较，本实用新型提供的主动式指关节康复外骨骼机械臂具有如下有益效果：

本机械臂以便于携带和易于操作为设计理念，小巧轻便利于在任何环境使用，患者甚至无需说明指导就能佩戴使用，进行训练；本机械臂采用电机驱动模块，智能化高，可靠性强；本机械臂的电机减速盒采用了双向蜗轮蜗杆结构，适合长期使用；本机械臂采用纽扣电池和USB接口两种可选供电方式，适用性广，且无电伤害风险；本机械臂采用了机械硬限位和控制器程序软限位相结合的方式，安全可靠，无二次伤害风险；本机械臂成本极低，极大地降低了患者的康复支出；本装置与手指的连接采用弹性固定槽与可调伸缩组合结构，可调伸缩结构适合不同指长患者使用，弹性固定槽与不同粗细手指吻合性高，动力传输更顺滑，手指的固定和脱离非常方便。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，包括：

近端指节基座、中间指节基座、远端指节基座、电机减速器组件、关节传动轴和控制盒；

所述近端指节基座上设置有第一指节固定槽，并且近端指节基座的顶部开设有第一螺孔，所述近端指节基座的一侧开设有第一圆连接孔，并且近端指节基座的一侧开设有D型连接孔；

所述中间指节基座上设置有第二指节固定槽，并且中间指节基座的顶部开设有第二螺孔，所述中间指节基座的后端的两侧分别设置有第二圆连接孔和第三圆连接孔，并且中间指节基座的前端的两侧分别开设有第一连接槽和第二连接槽；

所述远端指节基座上开设有第三指节固定槽，并且远端指节基座的一侧开设有第四圆连接孔，所述远端指节基座的一侧开设有D型连接孔；

所述电机减速器组件包括驱动电机和减速盒，所述驱动电机的底部通过螺丝与所述第二螺孔相适配，并且驱动电机的输出端与所述减速盒之间连接，所述减速盒的两侧分别设有近端指节传动通孔和远端指节传动槽；

所述关节传动轴的两端分别为短D型轴口和长D型轴口，并且关节传动轴设置有两个；

所述控制盒的内部社会有控制室，并且控制盒的两侧分别开设有微型USB插孔和三相开关孔，所述控制盒的底部开设有第三螺孔。

2.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述第二螺孔与所述电机减速器组件底部的螺孔对应，并且第二螺孔与所述电机减速器组件之间通过螺丝进行固定。

3.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述关节传动轴中间圆柱的部分置于所述第三圆连接孔内，并且关节传动轴中间圆柱的部分置于第一连接槽内。

4.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述第二连接槽通过铆钉与所述第四圆连接孔相连。

5.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述减速盒的内部采用双向蜗轮蜗杆结构。

6.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述控制室的内部设置有控制电路板及纽扣电池，所述微型USB插孔的内部置入微型USB插孔，所述三相开关孔上置入收纳箱开关按钮。

7.根据权利要求1所述的主动式指关节康复外骨骼机械臂，其特征在于，所述第三螺孔与所述第一螺孔之间通过螺丝固定。

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