[實(shí)用新型]一種康復(fù)機(jī)械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420047222.4
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN203724419U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玨;鄭楊;王剛;高琳;秦永輝;陳壘;郭小鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B23/16
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于醫(yī)療保健器械康復(fù)機(jī)器人技術(shù)，特別涉及一種康復(fù)機(jī)械手。

背景技術(shù)

腦損傷(腦卒中、腦癱、腦外傷、腦腫瘤)是如今威脅人類健康的重大疾病，死亡率和致殘率很高。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國現(xiàn)有肢體殘疾人約2422萬，腦卒中約有1000萬人，每年新增400萬人。運(yùn)動功能障礙一般表現(xiàn)為肢體障礙，由于上肢負(fù)責(zé)從事大量精細(xì)動作，所以其功能受損后恢復(fù)難度較大，容易導(dǎo)致終身殘疾，對患者日常生活造成嚴(yán)重影響。臨床研究表明，康復(fù)訓(xùn)練可以防止肌肉痙攣，增強(qiáng)關(guān)節(jié)活動度。目前針對中風(fēng)病人康復(fù)治療采用的物理療法(如針灸、電刺激、按摩)比較多，有一定療效，在治療過程中患者只是被動的接受治療，其主動參與性得不到保證。同樣還有藥物治療，但是治療比較單一，而且會有副作用。因此為了患者被動或者主動康復(fù)，需要一種用于手指運(yùn)動的器械。但目前的訓(xùn)練機(jī)器人都是患者的大關(guān)節(jié)(如肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié))的運(yùn)動，并非每個重要關(guān)節(jié)都在運(yùn)動，特別是手部的運(yùn)動，而且手部負(fù)責(zé)日常生活中許多精細(xì)的動作，關(guān)節(jié)更多更加靈活，因此恢復(fù)手部是必不可少的，但大部分的上肢康復(fù)器械都忽略了這一點(diǎn)，而且缺乏五指協(xié)調(diào)的康復(fù)訓(xùn)練。有專利采用四連桿機(jī)構(gòu)牽拉手指端部，但其在驅(qū)動手指彎曲的同時還會使手指承受徑向拉壓力，容易損傷手指。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種康復(fù)機(jī)械手，采用直線電機(jī)驅(qū)動、能夠輔助患者進(jìn)行五手指主被動屈曲伸展，拇指食指對捏，拇指、食指和中指三指的抓取等康復(fù)訓(xùn)練，多模式訓(xùn)練可以幫助患者進(jìn)行手部功能康復(fù)訓(xùn)練。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種康復(fù)機(jī)械手，包括機(jī)械手底板1，機(jī)械手底板1上側(cè)平面用于固定手部機(jī)械結(jié)構(gòu)和動力控制系統(tǒng)，下側(cè)面為弧形面以適應(yīng)人手結(jié)構(gòu)，通過繃帶固定于手部；手部機(jī)械結(jié)構(gòu)為五組相同的結(jié)構(gòu)適用于五指，其結(jié)構(gòu)為：機(jī)械手底板上1上通過電機(jī)固定底座2固定直線推桿電機(jī)3，直線推桿電機(jī)3為機(jī)械手的屈曲和伸展提供動力，直線推桿電機(jī)3與電機(jī)固定底座2通過銷釘鏈接并能夠圍繞電機(jī)固定底座2上的銷釘進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直線推桿電機(jī)3端部通過銷釘連接弧形架5的一端且能夠相對轉(zhuǎn)動，弧形架5的另一端與推桿6一端相連接，弧形架5上設(shè)置有伸縮孔以便調(diào)節(jié)圓弧半徑；弧形架5上的孔和雙側(cè)位固定架4的孔同軸相連，推桿6另一端與手指固定座9相連，推桿6上設(shè)置有雙向限位螺釘7和用于長度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)孔8，在手指固定座9上設(shè)置有繃帶，在手指固定座9及繃帶上還設(shè)置有檢測手指外展的傳感器10和手指屈曲的傳感器11。

動力控制系統(tǒng)包括與直線推桿電機(jī)3相連的主控器12、主控器12采用的是基于ARM-Cortex-M3架構(gòu)下的STM32F107VC，STM32F107擁有全速USB（OTG）接口，兩路CAN2.0B接口，以及以太網(wǎng)10/100MAC模塊，主控器12實(shí)現(xiàn)手指外側(cè)力傳感器10和手指內(nèi)側(cè)力傳感器11的數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)采集的信號驅(qū)動直線推桿電機(jī)3；主控器12內(nèi)的信號調(diào)理單元用于處理手指外側(cè)力傳感器10、手指內(nèi)側(cè)力傳感器11以及驅(qū)動直線推桿電機(jī)3反饋的位移信號，對傳感器信號進(jìn)行相應(yīng)的放大濾波，送到采集板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

所述的用于檢測手指外展的傳感器10和手指屈曲的傳感器11采用壓阻式薄膜壓力傳感器。

所述的推桿6上設(shè)置有雙向限位螺釘7。

所述的推桿6上設(shè)置不同位置的調(diào)節(jié)孔8。

所述的弧形架5上設(shè)置有伸縮孔以便調(diào)節(jié)圓弧半徑。

本實(shí)用新型所提供的五手指康復(fù)器械，由機(jī)械手底板1、直線推桿電機(jī)3和手部機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成，符合人體手部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，并且設(shè)有固定手指和手腕的繃帶，采用電機(jī)驅(qū)動，可以實(shí)現(xiàn)位置的精確控制，限位螺釘和調(diào)節(jié)孔有效地控制了手部關(guān)節(jié)的運(yùn)動范圍。設(shè)計(jì)了多模式訓(xùn)練方式，可以實(shí)現(xiàn)輔助患者手部進(jìn)行主被動抓握，拇指、食指捏取以及拇指、食指、中指抓取的動作。

附圖說明

圖1為一種康復(fù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為一種康復(fù)機(jī)械手的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為一種康復(fù)機(jī)械手控制主流程圖。

圖4為一種康復(fù)機(jī)械手的控制被動模式流程圖。

圖5為一種康復(fù)機(jī)械手的控制主動模式流程圖。

圖中：1.機(jī)械手底板，2.電機(jī)固定底座，3.直線推桿電機(jī)，4.雙側(cè)位固定架，5.弧形架，6.推桿，7.調(diào)節(jié)孔，8.限位螺釘，9.手指固定底座，10.檢測手指外展力傳感器，11.檢測手指屈曲力傳感器，12.主控器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。