[發(fā)明專利]一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810571839.9
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108969294B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李可;曾海濱;魏娜;岳壽偉;田新誠;宋銳;周樂來
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B23/12
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：包括外骨骼機(jī)械手本體、控制系統(tǒng)、直線電機(jī)、拇指三維位置傳感器和壓力傳感器，其中：

所述外骨骼機(jī)械手本體包括掌背平臺，所述掌背平臺上的對應(yīng)位置處依次布設(shè)有外骨骼拇指、外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼無名指和外骨骼小指的機(jī)械單元，所述直線電機(jī)包括六個，分別配置控制不同的機(jī)械單元，且均設(shè)置于掌背平臺上，每個直線電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動每個機(jī)械單元的運(yùn)動，所述拇指三維位置傳感器安裝在拇指遠(yuǎn)端指套末端，實(shí)時反饋直線電機(jī)運(yùn)行過程中拇指末端的位置，所述壓力傳感器固定在外骨骼食指機(jī)械單元的遠(yuǎn)端指套，與使用者食指遠(yuǎn)端指節(jié)指腹位置相對應(yīng)，測量食指遠(yuǎn)端指節(jié)指腹位置的壓力，控制系統(tǒng)接收所測量的壓力，結(jié)合直線電機(jī)的位置信號與拇指三維位置傳感器的位置信號，控制各個直線電機(jī)的運(yùn)動和/或停止；

所述直線電機(jī)上內(nèi)置有電位器位置反饋裝置，實(shí)時反饋直線電機(jī)位置。

2.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：所述掌背平臺偏向手指一側(cè)設(shè)置有四指近端連接突出軸，四指近端連接突出軸與四指外骨骼手指的機(jī)械單元的末端同軸相連，且拇指連接突出軸與外骨骼拇指機(jī)械單元末端設(shè)置的萬向節(jié)同軸相連。

3.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：所述外骨骼食指、外骨骼中指、外骨骼無名指和外骨骼小指的機(jī)械單元均包括近端指套、中間指套、遠(yuǎn)端指套、近端連桿、旋轉(zhuǎn)軸、第一指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、第二指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和遠(yuǎn)端連桿，近端指套、中間指套和遠(yuǎn)端指套依次同軸相連，且近端指套與掌背平臺相接，所述近端連桿的一端和直線電機(jī)的推桿頂端相連，另一端與旋轉(zhuǎn)軸的一端、第一指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件同軸相連；旋轉(zhuǎn)軸另一端的孔與掌背平臺上四指突出支撐軸相連，同軸旋轉(zhuǎn)；第一指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件下端與近端指套上端相連，同時與第二指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相連；第二指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的中段位置孔與中間指套上端相連，同時與遠(yuǎn)端連桿相連；遠(yuǎn)端連桿與遠(yuǎn)端指套上端相連。

4.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：所述直線電機(jī)向前運(yùn)動時，帶動近端連桿向前運(yùn)動，與同軸的旋轉(zhuǎn)軸向前旋轉(zhuǎn)，限制了第一指節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、近端指套的下降范圍。

5.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：所述直線電機(jī)向前運(yùn)動時，整體外骨骼手指向內(nèi)彎曲，直線電機(jī)向后運(yùn)動時，整體外骨骼手指向外伸展，從而通過直線電機(jī)的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)四指獨(dú)立屈曲伸展康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：所述外骨骼拇指的機(jī)械單元包括萬向節(jié)、拇指近端指套、拇指中間指套、拇指遠(yuǎn)端指套、轉(zhuǎn)軸、橫向連桿、橫向轉(zhuǎn)軸、關(guān)節(jié)軸承連接桿、關(guān)節(jié)軸承和多個連桿，所述萬向節(jié)的一端固定在掌背平臺的拇指連接突出軸上，另一端與拇指近端指套相連；拇指近端指套、拇指中間指套、拇指遠(yuǎn)端指套依次相連；轉(zhuǎn)軸下端與掌背平臺相連，上端與桿端球面接頭相連，突出軸的中段與連桿相連；桿端球面接頭與第一連桿相連，第一連桿一端與第二連桿、第三連桿一端連接在一起，第三連桿的另一端連接在拇指近端指套上；第二連桿的一端與第四連桿和第五連桿的一端連接在一起，第四連桿的另一端連接拇指中間指套，第五連桿另一端連接拇指遠(yuǎn)端指套；所述橫向連桿一端連接直線電機(jī)，一端連接橫向轉(zhuǎn)軸；橫向轉(zhuǎn)軸底端連接在掌背平臺突出平臺上；橫向轉(zhuǎn)軸頂端連接關(guān)節(jié)軸承，中段連接橫向連桿；兩個關(guān)節(jié)軸承，一個連接橫向轉(zhuǎn)軸，另一個連接在拇指近端指套上，中間通過關(guān)節(jié)軸承連接桿連接在一起。

7.如權(quán)利要求1所述的一種五指獨(dú)立運(yùn)動的外骨骼康復(fù)機(jī)械手裝置，其特征是：當(dāng)直線電機(jī)向前運(yùn)動時，帶動橫向轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由兩個關(guān)節(jié)軸承傳遞到拇指近端指套上，帶動外骨骼拇指在橫向方向上向左運(yùn)動；當(dāng)橫向直線電機(jī)向后運(yùn)動時，帶動外骨骼拇指在橫向方向上向右運(yùn)動；當(dāng)縱向直線電機(jī)向前運(yùn)動時，帶動整體外骨骼拇指向內(nèi)彎曲；當(dāng)縱向直線電機(jī)向后運(yùn)動時，帶動整體外骨骼拇指向外伸展；通過協(xié)同控制橫向、縱向兩個方向上的兩個直線電機(jī)的運(yùn)動來控制外骨骼拇指進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。