[發明專利]基于肌電控制的可穿戴式助力手指及其控制方法

有效

• 申請號: 201510061885.0
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104586608B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 楊辰光;梁培棟;李智軍;蘇春翌;陳文元;宋嶸;顧捷;張群峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;南京升泰元機器人科技有限公司;上海交通大學;中山大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中,劉翠

1.一種基于肌電控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，包括欠驅動仿人手指、磁耦合接口、康復助力連接器、肌電采集陣列、伺服電機以及控制系統；其中：

所述康復助力連接器包括一體連接的助力板和手掌接觸面，所述欠驅動仿人手指設置與手掌接觸面的自由端端部，所述伺服電機和控制系統設置于助力板上；所述手掌接觸面與欠驅動仿人手指之間設有用于患者配戴的磁耦合接口，所述肌電采集陣列用于采集肌電信號，并與控制系統通信連接，所述控制系統與伺服電機控制連接；

所述欠驅動仿人手指采用驅動腱和驅動連桿與伺服電機驅動連接；

所述伺服電機包括第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機；

所述欠驅動仿人手指包括拇指和四指，其中，所述拇指與第一伺服電機和第二伺服電機驅動連接，形成差動傳動結構；所述四指與第三伺服電機驅動連接。

2.根據權利要求1所述的基于肌電控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述拇指包括第一拇指關節連桿、第二拇指關節連桿、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第三錐齒輪、第一拇指驅動連桿和第二拇指驅動連桿，其中，所述第一拇指關節連桿和第二拇指關節連桿串聯連接，并分別通過第一拇指驅動連桿和第二拇指驅動連桿與第一伺服電機和第二伺服電機相連接，所述第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪形成差動錐齒輪傳動機構，所述第三錐齒輪上依次連接有第一拇指關節連桿和第二拇指關節連桿，所述第一拇指關節連桿和第二拇指關節連桿通過第一拇指驅動連桿和第二拇指驅動連桿實現拇指的彎曲和伸展兩個自由度；所述第一拇指關節連桿通過第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪的傳動轉向控制內收和彎曲兩個自由度；

所述第一拇指關節連桿、第二拇指關節連桿、第一拇指驅動連桿和第二拇指驅動連桿形成雙搖桿結構。

3.根據權利要求1所述的基于肌電控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述四指包括四根連桿結構和驅動腱，其中，每一根連桿結構均包括：第一四指關節連桿、第二四指關節連桿、第三四指關節連桿、第一四指驅動連桿、第二四指驅動連桿和第三四指驅動連桿，所述第一四指關節連桿、第二四指關節連桿和第三四指關節連桿依次串聯連接，并分別通過第一四指驅動連桿、第二四指驅動連桿、第三四指驅動連桿以及驅動腱與第三伺服電機驅動連接；所述驅動腱通過第一四指驅動連桿驅動第一四指關節連桿，形成曲柄搖桿機構；所述第一四指關節連桿上連接有用于驅動第二四指關節連桿的第二四指驅動連桿，形成雙搖桿機構；所述第三四指驅動連桿用于驅動第三四指關節連桿運動，曲柄搖桿機構、雙搖桿機構、第三四指關節連桿和第三四指驅動連桿串聯形成四指的欠驅動機構；

所述第三伺服電機的轉軸上連接有碼盤和減速器，所述減速器設有滑輪結構，所述滑輪結構與曲柄搖桿機構驅動連接；

所述驅動腱上連接有力傳感器和位置傳感器，力傳感器和位置傳感器分別通過驅動腱的伸縮獲得欠驅動仿人手指運動所需的力和位置信息。

4.根據權利要求3所述的基于肌電控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述驅動腱包括第一絲杠、第二絲杠、第三絲杠、第四絲杠、第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪、第四滑輪、第五滑輪、第六滑輪、第七滑輪、第一柔性繩、第二柔性繩和第三柔性繩，其中，所述第一絲杠、第二絲杠、第三絲杠、第四絲杠分別與四根連桿機構的第一四指驅動連桿相連接，所述第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪和第四滑輪分別與第一絲杠、第二絲杠、第三絲杠和第四絲杠相連接，所述第一柔性繩通過第一滑輪和第二滑輪的中心與第五滑輪連接，所述第二柔性繩通過第三滑輪和第四滑輪的中心與第六滑輪連接，所述第三柔性繩通過第五滑輪和第六滑輪的中心與第七滑輪連接，所述力傳感器通過第四柔性繩連接于第七滑輪上；

所述第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪、第四滑輪、第五滑輪、第六滑輪和第七滑輪形成差動滑輪機構，實現四指的欠握緊和伸展運動。

5.根據權利要求1所述的基于肌電控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述康復助力連接器設有拇指和四指連接接口；

所述助力板上還設有用于接收肌電信號的無線數據發送接收器；

所述助力板設有用于固定的尼龍繃帶。