CN107569365A - 一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器 - Google Patents
一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，包括臂连接架、手掌连接架、手指固定装置，所述的臂连接架上下两侧固定的两个腕部连接板与手掌连接架后端转动连接，臂连接架通过电机架固定有伺服电机，伺服电机输出轴上固定驱动杆和带轮二，带轮二通过带带动带轮一，带轮一固定通过转轴，转轴固定手掌连接架，驱动杆上滑动安装滑动杆，并且滑动杆位置可固定，驱动杆通过串联的三个曲柄连杆机构与手指固定装置连接，过调节滑动杆在驱动杆上的固定位置实现四指弯曲幅度相对于手腕运动幅度的增大或减小，适合不同患者或者患者不同康复阶段的需要。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种手腕手指康复训练器，尤其涉及一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，属于康复医疗器械领域。
二、背景技术
我国是人口大国，每年的中风、偏瘫、脑外伤、手部外伤的患者多达数百万，而且一部分人口正值壮年，提高患者发病后的生活质量受到社会各界的关注，康复训练是做为患者康复措施的重要手段，目前医疗机构投入的康复训练器械逐年增加。
而目前的手指或手腕康复训练器功能单一，只能实现手指或手腕的单一康复功能，即使能够实现手腕手指康复功能的训练器大部分采用两个以上的电机驱动，控制机构也较为复杂，成本较高，安全性差；或者是手腕手指康复训练器的手腕和手指关节的运动幅度无法调节，不适合一部分患者的使用；或者是手腕手指康复训练器的驱动电机位于手掌位置，未能将驱动电机后置到小臂处，增加了康复训练器的前端质量；又或者是手指康复训练器虽然采用了连杆式的机构，通常需要采用逆四连杆或者逆平行四连杆机构，需要与机架采用多个支撑铰链连接，而且逆四连杆或者逆平行四连杆机构的杆的摆动速度变化幅度非常不均匀，严重影响患者康复训练的舒适度。
本申请的手腕手指康复训练器采用带传动机构和连杆机构传动，单一电机驱动，成本低，便于患者经济上能够接受，同时通过调节电机输出轴上的连杆长度实现患者的四指屈伸而手腕不动，避免手腕手指康复训练器增加离合器等装置，减轻手腕手指康复训练器的重量，便于将手腕手指康复训练器安装在上肢康复训练机器人上，或者过调节电机输出轴上的连杆长度实现四指弯曲幅度相对于手腕运动幅度的增大或减小，适合不同患者或者患者不同康复阶段的需要，采用三级串联式曲柄摇杆机构对四指的弯曲幅度进行放大，适应患者腕部运动幅度小而手指运动幅度大的要求，驱动电机后置，降低康复训练器前端的重量，提高康复训练器的轻巧性和稳定性。
三、发明内容
本发明的目的在于：为手腕手指功能障碍的患者提供一种进行手指摆动而手腕不动或者手指的弯曲角度相对于手腕的摆动角度变化可调节的康复训练器。
本发明的目的是这样实现的：一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器包括臂连接架1、手掌连接架3、手指固定装置4、伺服电机2，其特征在于：所述的臂连接架1上下两侧固定腕部连接板一6后端、腕部连接板二12的后端，腕部连接板一6的前端通过柱销一7与手掌连接架3后端铰链连接，转轴10上端固定连接手掌连接架3，转轴10的中部转动连接腕部连接板二12的前端，转轴10下端固定带轮一11，带轮一11通过带9与带轮二16形成带传动，带轮二16固定在伺服电机2的输出轴下端，伺服电机2通过电机架14固定在臂连接架1上，伺服电机2的输出轴沿上下方向竖直设置，驱动杆17一端设置有与伺服电机2的输出轴固定或脱离的调整结构，所述的驱动杆17与滑动杆18一端滑动连接，并且滑动固定位置可调整，滑动杆18的另一端通过柱销二20与连杆一19的后端铰链连接，手掌连接架3的后部、前端下表面分别向右侧伸出水平连接板五304、水平连接板六303，连杆二23左端通过柱销三32与水平连接板五304铰链连接，连杆二23右端、连杆一19的前端、连杆三24的L形一边端部通过柱销四22形成复合铰链连接，连杆三24呈L形，连杆三24的L形的一边的另一端部通过柱销五25与连杆四26的L形一边的中部铰链连接，连杆四26的L形一边的端部通过柱销六29与水平连接板六303铰链连接，连杆四26的L形另一边端部通过柱销七27与连杆五28的右端铰链连接，连杆五28的左端通过柱销八33与摆动杆30的中部铰链连接，摆动杆30的后端通过柱销九31与连杆三24的L形的另一边端部铰链连接，所述的手指固定装置4固定在摆动杆30上，并且固定位置可调整。
根据权利要求1所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的带轮一11与带轮二16的传动比为1∶1，所述的连杆一19上连接的柱销二20到柱销四22之间的距离与转轴一10到伺服电机2输出轴的距离相等
所述的手指固定装置4包括摆动架41、托架45、滑杆42、滑块44、指套43，所述的摆动架41的下端方孔与摆动杆30滑动连接，摆动架41的下端方孔位置设置有紧定螺钉三34，用以实现摆动架41在摆动杆30上的固定或位置调整，摆动架41上固定四个L形托架45的一边，托架45的L形另一边固定沿前后方向水平设置的滑杆42，滑杆42上滑动安装滑块44，滑块44上固定指套43。
所述的柱销四22到柱销三32的距离大于柱销五25到柱销六29的距离，使连杆二23、连杆三24、连杆四26、手掌连接架3形成的铰链四杆机构中，连杆二23为摇杆，连杆四26为曲柄，同样的所述的柱销五25到柱销七27的距离大于柱销九31到柱销八33之间的距离。
所述的带9为同步带，带9在不进入带轮啮合的位置开有缺口，缺口之间用拉伸弹簧自动张紧。
所述的臂连接架1上设置有小臂绑带5，手掌连接架3上设置有手掌绑带8。
所述的驱动杆17一端设置有与伺服电机2的输出轴固定或脱离的调整结构为：驱动杆17一端设置有连接圆柱孔171，连接圆柱孔171与伺服电机2的输出轴的上部转动连接，连接圆柱孔171上设置有紧定螺钉一15，用于实现连接圆柱孔171固定在伺服电机2的输出轴上并同步转动。
所述的驱动杆17与滑动杆18一端滑动连接，并且滑动固定位置可调整的结构为：驱动杆17另一端设置的T形滑槽与滑动杆18一端的T形杆滑动连接，驱动杆17的另一端设置有紧定螺钉二21，用以滑动杆18在驱动杆17上的固定或长度调整。
所述的臂连接架1上设置有小臂绑带5，手掌连接架3上设置有手掌绑带8。
所述的臂连接架1后端设置有臂连接板，臂连接板上设置有连接孔，用于固定臂连接架1。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本申请的手腕手指康复训练器采用带传动机构和连杆机构传动，单一电机驱动，成本低，便于患者经济上能够接受；
2.同时通过调节电机输出轴上的连杆长度实现患者的四指屈伸而手腕不动，避免手腕手指康复训练器增加离合器等装置，减轻手腕手指康复训练器的重量，便于将手腕手指康复训练器安装在上肢康复训练机器人上；
3.过调节电机输出轴上的连杆长度实现四指弯曲幅度相对于手腕运动幅度的增大或减小，适合不同患者或者患者不同康复阶段的需要；
4.采用三级串联式曲柄摇杆机构对四指的弯曲幅度进行放大，适应患者腕部运动幅度小而手指运动幅度大的要求；
5.驱动电机后置，降低康复训练器前端的重量，提高康复训练器的轻巧性和稳定性。
四、附图说明
图1是手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器的总体结构图。
图2是康复训练器的小臂至手腕传动结构图一。
图3是康复训练器的小臂至手腕传动结构图二。
图4是康复训练器的手腕至手指传动结构图一。
图5是康复训练器的手腕至手指传动结构图二。
图6是调节手腕不动手指运动的调整结构图。
图7是驱动杆和滑动杆固定调整结构图。
图8是带的张紧结构图。
五、具体实施方式
结合图1-8，一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器包括臂连接架1、手掌连接架3、手指固定装置4、伺服电机2，所述的臂连接架1的竖直边的上端和下端分别设置有向左伸出的水平连接板一101、水平连接板二102，沿前后方向水平设置的腕部连接板一6呈L形，水平连接板一101上表面固定腕部连接板一6的L形一边的后端，腕部连接板一6的L形另一边向右侧伸出端部转动连接柱销一7的上端，手掌连接架3的后端上、下表面分别向左侧伸出水平连接板三301、水平连接板四302，连接柱销一7的下端固定水平连接板三301，沿前后方向水平设置的腕部连接板二12呈L形，水平连接板二102下表面固定腕部连接板二12的L形一边的后端，腕部连接板二12的L形另一边向右侧伸出端部转动连接转轴一10的中部，转轴一10上端固定连接水平连接板四302，转轴一10下端固定带轮一11，带轮一11通过带9与带轮二16形成带传动，带轮二16固定在伺服电机2的输出轴下端，伺服电机2固定在电机架14上，电机架14固定在臂连接架1竖直边的右侧面表面，伺服电机2的输出轴沿上下方向竖直设置，驱动杆17一端设置有连接圆柱孔171，连接圆柱孔与伺服电机2的输出轴的上部转动连接，连接圆柱孔171上设置有紧定螺钉一15，用于实现连接圆柱孔171固定在伺服电机2的输出轴上并同步转动，所述的驱动杆17设置的T形滑槽与滑动杆18一端滑动连接，驱动杆17的另一端设置有紧定螺钉二21，紧定螺钉二21顶紧或放松滑动杆18的上表面，实现滑动杆18在驱动杆17上的固定或长度调整，滑动杆18的另一端通过柱销二20与连杆一19的后端铰链连接，手掌连接架3的后部、前端下表面分别向右侧伸出水平连接板五304、水平连接板六303，连杆二23左端通过柱销三32与水平连接板五304铰链连接，连杆二23右端、连杆一19的前端，连杆三24的L形一边端部通过柱销四22形成复合铰链连接，即三个杆之间的任意两杆均可沿柱销四22相对转动，连杆三24呈L形，连杆三24的L形的一边的另一端部通过柱销五25与连杆四26的L形一边的中部铰链连接，连杆四26呈L形，连杆四26的L形一边的端部通过柱销六29与水平连接板六303铰链连接，连杆四26的L形另一边端部通过柱销七27与连杆五28的右端铰链连接，连杆五28的左端通过柱销八33与摆动杆30的中部铰链连接，摆动杆30的后端通过柱销九31与连杆三24的L形的另一边端部铰链连接。
所述的手指固定装置4包括摆动架41、托架45、滑杆42、滑块44、指套43，所述的摆动架41的下端方孔与摆动杆30滑动连接，摆动架41的下端方孔位置设置有紧定螺钉三34，用以实现摆动架41在摆动杆30上的固定或位置调整，摆动架41上固定四个L形托架45的一边，托架45的L形另一边固定沿前后方向水平设置的滑杆42，滑杆42上滑动安装滑块44，适应不同患者手指长度需要和患者四指在弯曲的过程中指关节与康复训练器机构位置的轻微变化，滑块44上固定指套43。
所述的带轮一11与带轮二16的传动比为1∶1，所述的连杆一19上连接的柱销二20到柱销四22之间的距离与转轴一10到伺服电机2输出轴的距离相等，当调整滑动杆18在驱动杆17上的固定位置，使柱销二20到伺服电机2输出轴的距离与转轴一10到柱销四22之间的距离相等，此时转轴一10、腕部连接板二12、臂连接架1、电机架14、伺服电机2的输出轴、驱动杆17、滑动杆18、柱销二20、连杆一19、柱销四22、连杆二23、柱销三32、手掌连接架3形成平行四连杆机构，所以此时无论伺服电机2如何转动，只能通过带轮二16带动带轮一11转动，实现手腕的运动，此时由于平行四连杆机构的作用，连杆二23与手掌连接架3上设置的水平连接板五304之间不发生相对转动，连杆三24、连杆四26、连杆五28、摆动杆30之间不发生相对转动，患者的四指不做屈伸运动；如果调整滑动杆18向驱动杆17外侧滑动并固定，此时原来的平行四连杆机构变成曲柄摇杆机构，此时的驱动杆17和其固定的滑动杆18构成摇杆，连杆二23为曲柄，摇杆转动较小的角度，曲柄转动较大的角度，从而驱动连杆三24、连杆四26、连杆五28、摆动杆30运动，驱动患者四指运动。滑动杆18向驱动杆17外侧滑动的距离越大，患者的四指运动角度变化越大，实现患者四指弯曲角度的调整。
所述的柱销四22到柱销三32的距离大于柱销五25到柱销六29的距离，使连杆二23、连杆三24、连杆四26、手掌连接架3形成的铰链四杆机构中，连杆二23为摇杆，连杆四26为曲柄，同样的所述的柱销五25到柱销七27的距离大于柱销九31到柱销八33之间的距离，实现患者腕部的运动角度变化小，手指弯曲变化大的要求。
所述的带9为同步带，带9在不进入带轮啮合的位置开有缺口，缺口之间用拉伸弹簧自动张紧。
所述的臂连接架1上设置有小臂绑带5，手掌连接架3上设置有手掌绑带8。
患者只需要手腕康复运动时，将患者的小臂放置在臂连接架1上，绑紧小臂绑带5，手掌放在手掌连接架3上，绑紧手掌绑带8，患者四指的远端指节套在指套43上，松开紧定螺钉一15、紧定螺钉二21，调整滑动杆在驱动杆17上的滑动位置，使柱销二20到伺服电机2输出轴的距离与转轴一10到柱销四22之间的距离相等，此时转轴一10、腕部连接板二12、臂连接架1、电机架14、伺服电机2的输出轴、驱动杆17、滑动杆18、柱销二20、连杆一19、柱销四22、连杆二23、柱销三32、手掌连接架3形成平行四连杆机构，一次锁紧紧定螺钉二21、紧定螺钉一15，电机正反方向转动，带轮二16通过带9带动带轮一11转动，实现手腕的左右摆动。
患者需要手腕手指同时康复运动时，调整滑动杆18向驱动杆17外侧滑动并固定，此时上述的平行四连杆机构变成曲柄摇杆机构，此时的驱动杆17和其固定的滑动杆18构成摇杆，连杆二23为曲柄，摇杆转动较小的角度，曲柄转动较大的角度，虽然带轮11在摆动，但是曲柄摇杆机构摆动使连杆一19向前摆动的更往前，连杆二23相对手掌连接架3向前摆动，从而驱动连杆四26、连杆五28、摆动杆30运动，驱动患者四指运动，根据患者的病情好转需要，滑动杆18向驱动杆17外侧滑动的距离越大，患者的四指运动角度变化越大，实现患者四指弯曲角度的调整。
Claims (10)
1.一种手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器包括臂连接架(1)、手掌连接架(3)、手指固定装置(4)、伺服电机(2)，其特征在于：所述的臂连接架(1)上下两侧分别固定腕部连接板一(6)后端、腕部连接板二(12)的后端，腕部连接板一(6)的前端通过柱销一(7)与手掌连接架(3)后端铰链连接，转轴(10)上端固定连接手掌连接架(3)，转轴(10)的中部转动连接腕部连接板二(12)的前端，转轴(10)上固定带轮一(11)，带轮一(11)通过带(9)与带轮二(16)形成带传动，带轮二(16)固定在伺服电机(2)的输出轴上，伺服电机(2)通过电机架(14)固定在臂连接架(1)上，伺服电机(2)的输出轴沿上下方向竖直设置，驱动杆(17)一端设置有与伺服电机(2)的输出轴固定或脱离的调整结构，所述的驱动杆(17)与滑动杆(18)一端滑动连接，并且滑动固定位置可调整，滑动杆(18)的另一端通过柱销二(20)与连杆一(19)的后端铰链连接，手掌连接架(3)的后部、前端下表面分别向右侧伸出水平连接板五(304)、水平连接板六(303)，连杆二(23)左端通过柱销三(32)与水平连接板五(304)铰链连接，连杆二(23)右端、连杆一(19)的前端、连杆三(24)的L形一边端部通过柱销四(22)形成复合铰链连接，连杆三(24)呈L形，连杆三(24)的L形的一边的另一端部通过柱销五(25)与连杆四(26)的L形一边的中部铰链连接，连杆四(26)的L形一边的端部通过柱销六(29)与水平连接板六(303)铰链连接，连杆四(26)的L形另一边端部通过柱销七(27)与连杆五(28)的右端铰链连接，连杆五(28)的左端通过柱销八(33)与摆动杆(30)的中部铰链连接，摆动杆(30)的后端通过柱销九(31)与连杆三(24)的L形的另一边端部铰链连接，所述的手指固定装置(4)固定在摆动杆(30)上，并且固定位置可调整。
2.根据权利要求1所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：根据权利要求(1)所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的带轮一(11)与带轮二(16)的传动比为1∶1，所述的连杆一(19)上连接的柱销二(20)到柱销四(22)之间的距离与转轴一(10)到伺服电机(2)输出轴的距离相等。
3.根据权利要求2所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的手指固定装置(4)包括摆动架(41)、托架(45)、滑杆(42)、滑块(44)、指套(43)，所述的摆动架(41)的下端方孔与摆动杆(30)滑动连接，摆动架(41)的下端方孔位置设置有紧定螺钉三(34)，用以实现摆动架(41)在摆动杆(30)上的固定或位置调整，摆动架(41)上固定四个L形托架(45)的一边，托架(45)的L形另一边固定沿前后方向水平设置的滑杆(42)，滑杆(42)上滑动安装滑块(44)，滑块(44)上固定指套(43)。
4.根据权利要求2所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的柱销四(22)到柱销三(32)的距离大于柱销五(25)到柱销六(29)的距离，使连杆二(23)、连杆三(24)、连杆四(26)、手掌连接架(3)形成的铰链四杆机构中，连杆二(23)为摇杆，连杆四(26)为曲柄，所述的柱销五(25)到柱销七(27)的距离大于柱销九(31)到柱销八(33)之间的距离。
5.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的带(9)为同步带，带(9)在不进入带轮啮合的位置开有缺口，缺口之间用拉伸弹簧自动张紧。
6.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的臂连接架(1)上设置有小臂绑带(5)，手掌连接架(3)上设置有手掌绑带(8)。
7.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的驱动杆(17)一端设置有与伺服电机(2)的输出轴固定或脱离的调整结构为：驱动杆(17)一端设置有连接圆柱孔(171)，连接圆柱孔(171)与伺服电机(2)的输出轴的上部转动连接，连接圆柱孔(171)上设置有紧定螺钉一(15)，用于实现连接圆柱孔(171)固定在伺服电机(2)的输出轴上并同步转动。
8.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的驱动杆(17)与滑动杆(18)一端滑动连接，并且滑动固定位置可调整的结构为：驱动杆(17)另一端设置的T形滑槽与滑动杆(18)一端的T形杆滑动连接，驱动杆(17)的另一端设置有紧定螺钉二(21)，用以滑动杆(18)在驱动杆(17)上的固定或长度调整。
9.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的臂连接架(1)上设置有小臂绑带(5)，手掌连接架(3)上设置有手掌绑带(8)。
10.根据权利要求1-4任一项所述的手指弯曲角度可调节的手腕手指康复训练器，其特征在于：所述的臂连接架(1)后端设置有臂连接板，臂连接板上设置有连接孔，用于固定臂连接架(1)。
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