[發明專利]一種基于氣動串聯彈性驅動器的可穿戴式康復器械手套

在審

• 申請號: 202110013149.3
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112587373A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙萍;鄧雪婷;張涯婷;陳渝文;關海威
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

本發明涉及一種基于氣動串聯彈性驅動器的可穿戴式康復器械手套，包括手套部分、傳動桿組和氣動驅動三部分；手套部分包括各個手指、手掌和手臂的套筒；傳動桿組包括各個手指運動所需的桿件組；氣動驅動包括各個桿組所需的氣缸驅動以及柔性驅動所需的彈簧；手套部分的各個部件由傳動桿組的各個桿件連接在一起，氣動驅動安裝在手套部分上并和傳動桿組相連接；氣動驅動通過帶動傳動桿組從而帶動手套部分對各個手指進行運動控制從而模擬人手軌跡運動，具有良好的柔順性、人機交互性和輕便性。

技術領域

本發明涉及康復機器人領域，具體涉及一種基于氣動串聯彈性驅動器的可穿戴式康復器械手套。

背景技術

由神經機能損傷導致的手功能障礙是一種常見的肢體運動障礙，且隨著社會老齡化，患手功能障礙的人群越來越多。就傳統康復項目而言，康復訓練內容枯燥乏味，康復設備多笨重且復雜。此外，傳統的康復機械結構為了保證高速和高精度的性能，往往采用剛性驅動器，一旦出現操作失誤，將對使用者的安全造成威脅。

串聯彈性驅動器（SEA），是一種將彈性元件串聯在電機和機械裝置之間的柔性彈性驅動器，現代機械設計中常常加入SEA，可以讓整個機械裝置具有一定的柔性，增加人機交互能力，將SEA應用到康復機械中提高康復器械的柔性、更好地模擬人體運動軌跡是康復器械未來研究的一個方向。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于氣動串聯彈性驅動器的可穿戴式康復器械手套，通過氣動驅動傳動桿組帶動手套部分的各手指機構進行模擬人手運動，從而輔助患者進行手部康復，相比傳統手部康復器械，具有良好的柔順性、人機交互性和輕便性，結構設計也更符合人體工學規律，具有良好的應用前景。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于氣動串聯彈性驅動器的可穿戴式康復器械手套，用于輔助患者進行手部康復，包括手套部分、傳動桿組和氣缸驅動三部分，所述手套部分包括拇指機構、食指機構、中指機構、無名指機構、小指機構、掌套和小臂套，傳動桿組包括拇指桿組、食指桿組、中指桿組、無名指桿組、小指桿組和拇指開合桿組，氣動驅動包括拇指氣缸、食指氣缸、中指氣缸、無名指氣缸、小指氣缸和拇指開合氣缸，手套部分的各部件分別由傳動桿組的各桿件連接在一起，氣動驅動安裝在手套部分上并和傳動桿組連接，氣動驅動的氣缸和傳動桿組之間串聯有彈性元件，手套部分供康復者穿戴，氣動驅動的各個氣缸帶動傳動桿組動作從而帶動手套部分的各手指機構進行模擬人手軌跡運動。

進一步地，所述拇指機構由拇指指尖套筒、拇指指末套筒和虎口套筒所組成，拇指指尖套筒頂部設有一個連接凸臺，拇指指末套筒頂部設有兩個連接凸臺，虎口套筒上設有一個連接凸臺和一個球窩連接臺，四個連接凸臺分別與拇指桿組相連接，球窩連接臺用于和拇指開合桿組連接，拇指指尖套筒尾部與拇指指末套筒頭部各有兩個連接處，通過在該兩個連接處插上圓柱梢將拇指指尖套筒尾部與拇指指末套筒連接在一起。

拇指桿組包括拇指桿件一、拇指桿件二、拇指桿件三、拇指桿件四、拇指桿件五和拇指桿件六，其中拇指桿件一的一端與拇指指尖套筒頂部的連接凸臺鉸接，另一端與拇指桿件二和拇指桿件四鉸接，拇指桿件四的另一端與拇指指末套筒頂部前端的連接凸臺鉸接，拇指指末套筒頂部后端的連接凸臺與拇指桿件六一端鉸接；拇指桿件六另一端與虎口套筒上方連接凸臺鉸接；與虎口套筒上方連接凸臺鉸接的還有拇指桿件五；拇指桿件五另一端與拇指桿件二另一端鉸接；與拇指桿件二另一端鉸接還有拇指桿件三；拇指桿件三的另一端與拇指氣缸的氣缸桿軸向固定連接。

拇指開合桿組由開合桿件一、開合桿件二、開合桿件三和開合桿件四組成，其中開合桿件一一端和虎口套筒上的球窩連接臺鉸接形成球關節，另一端和開合桿件二、開合桿件三鉸接；開合桿件二另一端與掌套上的球窩連接臺鉸接形成球關節，開合桿件三另一端與開合桿件四鉸接，開合桿件四與拇指開合氣缸的氣缸桿軸向固定連接，當氣缸桿進行往復運動時，帶動拇指開合桿組動作，能夠使虎口進行開合運動。