[發明專利]一種雙手跟蹤式多自由度軟體手指康復機器人及使用方法

在審

• 申請號: 201811153769.1
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109481226A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 熊鵬文;馬勃梁;熊宏錦;黃鑫;何孔飛;宋愛國;李建清;劉小平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/107;A61B5/0488
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明提供了一種雙手跟蹤式多自由度軟體手指康復機器人，包括正常手柔性外骨骼手套、恢復手柔性外骨骼手套、控制系統、驅動模塊、運動感知單元和鮑登線，采用三指控制與驅動；運動感知單元包括分布在正常手和恢復手外骨骼手套的多組柔性角度傳感器及對應手臂上的肌電信號傳感器；恢復手柔性外骨骼手套每指上掌骨端與近節指骨端安裝電機驅動；鮑登線將電機驅動與恢復手柔性外骨骼手套的關節端或指尖端連接。本發明還包括上述機器人使用方法。本發明采用了三指結構的雙手跟蹤式康復設計式柔性外骨骼手套，建立正常手與恢復手的對稱聯系，結合手套上的多組電機驅動可控制每根手指的多個關節，可控制6個自由度，提高功能性與舒適性同時節省成本。

技術領域

本發明屬于康復醫療器械領域技術領域，具體涉及一種雙手跟蹤式多自由度軟體手指康復機器人及其使用方法。

背景技術

隨著我國逐漸邁入老齡化社會，老年人中風成了困擾社會的一大問題。據有關數據顯示：我國每年新增腦卒中患者達一千五百萬，且患者在腦卒中后后大多會患有偏癱、肢體運動功能障礙等問題。這些問題導致了老年人生活質量差、生活不能自理等問題。而手部運動功能因其支配神經復雜，因此恢復難度更大，而且還有很多外傷也會導致手運動功能的受損甚至喪失。醫學理論和實踐證明，為了防止肌肉廢用性萎縮，必須要采取有效的手指康復訓練來達到恢復手的功能，手指康復機器人可以幫助患者更好的達到恢復效果也可以減輕醫護人員的負擔以及可以減少治療費用減輕家庭經濟負擔，而且采用多自由度和雙蹤式的手指康復機器人，能夠達到更好的治療效果。

中國專利申請CN105496728A公開了一種用于手部運動功能康復的軟體機器人手套，該裝置可以幫助患者進行手指的康復訓練，但是還是存在一些不足，采用該裝置進行康復訓練時不能控制手指的多個關節自由活動，只能整根手指運動，降低康復訓練的效果；手套的控制系統與手套分離，使用時不方便攜帶走動。

發明內容

針對現有技術中的不足與難題，本發明旨在提供一種雙手跟蹤式多自由度軟體手指康復機器人。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種雙手跟蹤式多自由度軟體手指康復機器人，包括正常手柔性外骨骼手套、恢復手柔性外骨骼手套、控制系統、驅動模塊、運動感知單元和多組鮑登線。

其中，正常手柔性外骨骼手套與恢復手柔性外骨骼手套均采用三指控制與驅動，具體為大拇指、食指和中指；

所述運動感知單元分布在正常手和恢復手的外骨骼手套以及手套使用時對應的手臂上，由多組柔性角度傳感器和肌電信號傳感器構成；

其中，運動感知單元輸出端均與控制系統相連接，通過無線方式將其發送給控制系統；控制系統的輸出端連接驅動模塊；

其中，控制系統包括硬件組成部分和機器學習算法實現的軟件組成部分，用來接收和處理數據以控制所述驅動模塊；

其中，驅動模塊包括單片機和電機驅動，用來驅使所述鮑登線來控制手指的運動；驅動模塊安裝在所述恢復手柔性外骨骼手套上的手背處，電機驅動為六組，分別安裝在恢復手柔性外骨骼手套三指的靠近手指的掌骨端以及近節指骨端；電機驅動包括直流電機、蝸輪蝸桿以及電機控制柜；

其中，鮑登線將電機驅動與恢復手柔性外骨骼手套的關節端或指尖端連接。

進一步地，恢復手柔性外骨骼手套每指上安裝兩組電機驅動，電機驅動包括分別安裝在大拇指掌骨的電機驅動I和近節指骨端的電機驅動II、食指掌骨端的電機驅動III和近節指骨端的電機驅動IV、中指掌骨端的電機驅動V和近節指骨端的電機驅動VI。

進一步地，所述運動感知單元包括安裝在正常手柔性外骨骼手套的柔性角度傳感器I、恢復手柔性外骨骼手套上的柔性角度傳感器II，和安裝在正常手臂上的肌電信號傳感器I與恢復手臂上的肌電信號傳感器II，用來收集正常手和恢復手的肌電信號和角度信號。