CN103417355B - 穿戴式外骨骼手功能康复训练器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种穿戴式外骨骼手功能康复训练器，属于康复工程技术领域。它包括：四指驱动机构，拇指驱动机构，背部支撑板和手指机构。手部背部支撑板固定连接四指驱动机构，电机驱动通过齿轮的运动连接食指，驱动食指的运动，四指通过四指近端上的连接件连接，由食指的运动带动其他手指的运动。背部支撑板的一侧连接拇指驱动机构，本穿戴式外骨骼手功能康复训练器能够完成拇指和食指的对指运动，食指机构的运动速度可根据患者自身的康复情况设定。同时该机构的可穿戴功能可通过穿戴手套与手部相连接实现。本发明结构简单，轻便，操作方便，可供患者自主在社区以及家里进行康复训练。

Description

穿戴式外骨骼手功能康复训练器
技术领域
本发明涉及一种模仿人体手指对指运动的穿戴式外骨骼手功能训练器。
背景技术
一双健康的手在人的生活当中占据了非常重要的地位，然而对于一些老年人以及身体受到外部损伤导致手部发生痉挛以及其他伤害的时候，就对患者的生活造成了极大的困难。同时手部损伤的治疗难度很大，治疗后康复训练受到很大的局限。对于传统意义上的手部康复治疗一般都是通过患者定期到医院借助一些相对比较大的手部训练器进行对手的康复训练。
国内四肢康复设备的研究起步较晚，在此领域展开研究的主要有清华大学、上海交通大学、复旦大学、哈尔滨工业大学等。目前，七自由度假手模拟装置已设计完成神经信息的提取正在进行动物试验，信息的整合与控制电路的设计进展顺利。但目前的成型产品很难完全满足患者的要求。上肢康复设备中应用范围仅限于局部关节，且智能化程度不高、穿戴性较差。国外针对偏瘫上肢的重复训练，1991年MIT设计完成了第一台上肢康复训练机器人系MIT-MANUS[8]，与一般工业机器人不同，MIT-MANUS尽管在机械方面考虑到了安全性、稳定性以及患者近距离物理接触的柔顺性，但不具有穿戴性。
发明内容
针对现有技术的诸多缺陷，本发明提出一种穿戴式外骨骼手功能康复训练器，其结构简单，体积小，方便携带，使患者能够在家里以及社区可以随时随地进行康复训练，填充国内的缺陷。
本发明提供的一种穿戴式外骨骼手功能康复训练器，其特征在于：包括：背部支撑板，手指支架，四指驱动机构，拇指驱动机构；
背部支撑板的前部固定连接手指支架，用于固定放置患者的手；背部支撑板的上面以及一侧安装四指驱动机构，用于驱动患者四指的运动；背部支撑板的另一侧连接拇指背部支撑板。拇指驱动机构与背部支撑板想连接驱动患者的拇指运动，实现与四指的对指运动。
进一步，本发明提供的穿戴式外骨骼手功能康复训练器还可以具有这样的特征：其中，四指驱动机构具有：电机，传动机构，齿轮箱以及连杆，
齿轮箱固定在背部支撑板上，
电机，安装在背部支撑板上，通过驱动背部支撑板上齿轮箱内的组合齿轮的运动来驱动传动机构，
传动机构具有：斜齿轮1，带动齿轮箱内连接杆上斜齿轮2的转动，齿轮箱内连接杆，穿过固定在背部支撑板上的齿轮箱，同时齿轮箱内连接杆的另一端有一个小齿轮，连接杆，斜齿轮的转动会使小齿轮发生转动，小齿轮与半弧齿轮相配合，半弧齿轮与齿轮箱外连接杆相配合，连杆的运动通过带动皮带从而带动患者食指和小指的运动。
进一步，本发明提供的穿戴式外骨骼手功能康复训练器还可以具有这样的特征：其中，手指机构的结构是：四根手指的近端与远端通过曲线滑杆相连接，指间连接件，四指传动杆，传动轴，四指带动杆，手指近端连接杆,手指远端连接杆,手指远端连接件,指间传动杆；四根手指支架由手指近端与手指远端取手指的后两节；指间连接件固定在四根手指的近端将四根手指近端连接起来；四指传动杆传递转动轴的运动；传动轴固定在手指支架的两侧，齿轮转动从而带动轴运动，四指传动杆的运动通过手指近端连接杆、手指远端连接杆和手指远端连接件从而驱动手指支架进行仿生运动运动。患者的手指在本装置的下方进行穿戴，通过指板的带动进行康复锻炼。
进一步，本发明提供的穿戴式外骨骼手功能康复训练器还可以具有这样的特征：其中，一个直线电机安装在拇指固定板上，由两个直线电机固定架固定，并通过一个联动器来驱动连杆机构；连杆机构包括推杆，推杆联动杆，拇指，拇指连接架，电机驱动推杆的运动，推动推杆联动杆的运动从而驱动拇指的运动，拇指通过拇指连接架与推杆联动杆相连，同时与患者的拇指相连。拇指的运动只能实现与四指的对指运动。
发明作用与效果
综上所述，本发明提供的穿戴式外骨骼手功能康复训练器，具有：四指驱动机构，拇指驱动机构，背部支撑板和手指机构。手部背部支 撑板固定连接四指驱动机构，电机驱动通过齿轮的运动连接食指，驱动食指的运动，四指通过四指近端上的连接件连接，由食指的运动带动其他手指的运动。背部支撑板的一侧连接拇指驱动机构，本穿戴式外骨骼手功能康复训练器能够完成拇指和食指的对指运动，食指机构的运动速度可根据患者自身的康复情况设定。同时该机构的可穿戴功能可通过穿戴手套与手部相连接实现。本发明结构简单，轻便，操作方便，可供患者自主在社区以及家里进行康复训练。
附图说明
图1为本发明涉及的穿戴式外骨骼手功能康复训练器在实施例中的结构示意图；
图2为本发明涉及的背部支撑板支架在实施例中的结构示意图；
图3为本发明涉及的电机机构在实施例中的结构示意图；
图4为本发明涉及的四指控制机构在实施例中的结构示意图；
图5为本发明涉及的拇指控制机构在实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。应理解的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例
如图1、2、3、4、5所示，在本实施例中的可穿戴式外骨骼康复 手训练器，包括背部支撑板（图2）、背部支撑板（22）后方为一套环将背部支撑板支架固定在手上，背部支撑板上方固定设计一个齿轮箱，用于连接电机控制。直线电机（32）、直线电机固定架（25）、拇指固定底架（23）、食指、中指、无名指、小指、食指终端连接件、带动杆、指间连接件（16）、手指近端连接杆(10)、手指远端连接杆(11)、手指远端连接件(12)、指间传动杆(15)、四指传动杆（18）、传动轴（19）、四指带动杆（17）、拇指（27）、拇指连杆、推杆（29）、推杆联动杆（30）、背部支架（22）、电机（32）、齿轮箱外连接杆（33）、斜齿轮（34）、齿轮箱内杆（35）、半弧齿轮（36）、小齿轮（37）、齿轮箱盖（38）。
功能描述如下：
1、四指训练控制：
参见图3，图4，通过肌肉信号或者声音的控制，控制电机（32）驱动，背部支撑板上的电机连接斜齿轮1（34），电机（32）驱动斜齿轮1（34）的转动，斜齿轮1（34）的转动会带动齿轮箱内连接杆（35）上斜齿轮2（29）的转动，齿轮箱内连接杆（34）穿过固定在背部支撑板上的齿轮箱，同时齿轮箱内连接杆的另一端有一个小齿轮（37），连接杆，斜齿轮的转动会使小齿轮发生转动，小齿轮（37）与半弧齿轮（36）相配合，半弧齿轮（36）与齿轮箱外连接杆（33）相配合，外连接杆由两个背部支撑板支架（31）固定,。背部支撑板上的连接轮通过传送带与四指上的传动轴1、2相连接，四指带动杆（17）与传动轴1、2（19）相连接，穿过四指传动杆（18）。指间连 接件（16）将四根手指近端连接起来，电机驱动齿轮与传动轴的运动四指传动杆的运动，通过手指近端连接杆（10）、指间传动杆（15）、手指远端连接杆（11）和手指远端连接件（12）从而驱动手指支架进行仿生运动运动。从而带动四根手指的运动。
2、拇指训练控制
参见图5，通过肌电信号或者声音的控制，控制拇指固定板（23）上直线电机（24），由于直线电机（24）通过直线电机固定架（25）固定在拇指固定板（23）上，因此直线电机固定不动，直线电机（24）驱动推杆（29）向前运动，推杆（29）的运动驱动推杆联动杆（30）向前向下运动，由于推杆联动杆（30）通过拇指连接架（28）与拇指（27）连接，因此拇指的运动随联动杆的运动而运动。拇指（27）通过拇指固定架（28）与拇指固定板（23）连接而固定。
实施例的作用与效果
本发明涉及一种穿戴式外骨骼手功能康复训练器，属于康复工程技术领域。它包括：四指驱动机构，拇指驱动机构，背部支撑板和手指机构。手部背部支撑板固定连接四指驱动机构，电机驱动通过齿轮的运动连接食指，驱动食指的运动，四指通过四指近端上的连接件连接，由食指的运动带动其他手指的运动。背部支撑板的一侧连接拇指驱动机构，本穿戴式外骨骼手功能康复训练器能够完成拇指和食指的对指运动，食指机构的运动速度可根据患者自身的康复情况设定。同时该机构的可穿戴功能可通过穿戴手套与手部相连接实现。本发明结 构简单，轻便，操作方便，可供患者自主在社区以及家里进行康复训练。
另外，本机构的控制***可能采用肌电控制，声音控制等。
[0031] 

Claims (3)

1.一种穿戴式外骨骼手功能康复训练器，用于对患者的大拇指和其他四根手指进行康复，其特征在于，包括：背部支撑板，手指机构，四指驱动机构，控制机构以及拇指驱动机构，
所述背部支撑板的前端固定连接所述手指机构，用于固定放置所述患者的手掌，
所述背部支撑板的一侧安装所述四指驱动机构，用于驱动所述患者的所述四根手指中的食指以及小指运动，从而带动其他两根手指的运动，
所述背部支撑板的另一侧连接所述拇指驱动机构，用于驱动所述大拇指的运动，
所述控制机构根据所述患者的肌电信号或者声音信号中的任意一种控制所述四指驱动机构和所述拇指驱动机构，
其中，所述四指驱动机构具有：电机、传动机构、齿轮箱，以及齿轮箱外连接杆，
所述齿轮箱固定在所述背部支撑板上，
所述电机，安装在所述背部支撑板上，通过驱动所述背部支撑板上所述齿轮箱内的组合齿轮的运动来驱动所述传动机构，
所述传动机构具有：
齿轮箱内连接杆，穿过固定在背部支撑板上的所述齿轮箱；
斜齿轮1，带动所述齿轮箱内连接杆上的斜齿轮2进行转动，同时所述齿轮箱内连接杆的另一端有一个小齿轮；
半弧齿轮，设在所述齿轮箱外连接杆上，
所述斜齿轮2的转动会使所述小齿轮发生转动，所述小齿轮与所述半弧齿轮相配合，所述半弧齿轮与所述齿轮箱外连接杆想配合,
所述齿轮箱外连接杆的运动通过带动皮带从而带动所述患者的所述食指和所述小指进行运动。
2.根据权利要求1所述的穿戴式外骨骼手功能康复训练器，其特征在于：
所述手指机构，使用于支撑所述四根手指中的靠近所述手掌处关节的四个手指近端与用于支撑所述四根手指中的远离所述手掌处关节的的四个手指远端相连接，具有：指间连接件，四指传动杆，传动轴，四指带动杆,手指近端连接杆,手指远端连接杆,手指远端连接件,指间传动杆以及手指支架；
所述手指支架位于所述手指的近端与所述手指的远端，取所述四个手指的靠近所述手掌的两关节，
所述指间连接件固定在所述四根手指的近端将所述四根手指近端连接起来，
所述四指传动杆传递所述齿轮箱外连接杆的运动，
所述传动轴固定在所述手指支架的两侧，通过所述小齿轮转动从而带动所述传动轴运动，
所述四指传动杆的运动通过所述手指近端连接杆、所述手指远端连接杆和所述手指远端连接件从而驱动所述手指支架进行仿生运动。
3.根据权利要求1所述的穿戴式外骨骼手功能康复训练器，其特征在于：
其中，所述拇指驱动机构，包括：直线电机，拇指固定板，直线电机固定架，联动器以及连杆机构，
所述直线电机安装在拇指固定板上，由两个所述直线电机固定架固定，并通过一个所述联动器来驱动连杆机构，
所述连杆机构包括推杆，推杆联动杆，拇指，拇指连接架，
所述电机驱动所述推杆的运动，推动所述推杆联动杆的运动从而驱动所述拇指的运动，所述拇指通过所述拇指连接架与所述推杆联动杆相连，同时与患者的所述大拇指相连。
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