[發(fā)明專利]一種外骨骼康復(fù)手套

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811553365.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109646156B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉威;王從慶;石軍梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: A61F2/58
• 分類號: A61F2/58;A61H1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種外骨骼康復(fù)手套，屬于康復(fù)機器人領(lǐng)域，該外骨骼康復(fù)手套通過設(shè)置肌電信號采集裝置實時采集患者前臂的動作意圖，將動作信息傳遞給ARM控制系統(tǒng)；并利用數(shù)據(jù)手套向ARM控制系統(tǒng)反饋手指位置和指尖力信息，使得系統(tǒng)形成觸覺感知能力，進而通過控制驅(qū)動裝置實現(xiàn)對手套本體的精準控制。利用人機交互和阻抗控制，其驅(qū)動控制系統(tǒng)能夠形成控制內(nèi)環(huán)和控制外環(huán)，內(nèi)環(huán)利用數(shù)據(jù)收套采集的手部位置信息，與系統(tǒng)目標位置作比較調(diào)整系統(tǒng)的位置輸出，外環(huán)利用數(shù)據(jù)手套得到指尖力信息，通過主動柔順控制將力信號轉(zhuǎn)換為位置信號，使得該外骨骼康復(fù)手套的控制更加精準。從而準確做出患者期望的運動，幫助患者手部功能康復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種康復(fù)醫(yī)療器械，具體涉及一種外骨骼康復(fù)手套。

背景技術(shù)

據(jù)臨床統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國中風(fēng)患病率高達1.82％，并且患病年齡呈現(xiàn)年輕化趨勢。其中大約1/4患者無法獨立行走或手部殘疾，而人手是人日常生活動作的主要執(zhí)行器，并且是人體中最靈活的部分，若因中風(fēng)導(dǎo)致手部功能障礙，患者生活將會嚴重不便。

傳統(tǒng)的治療方式，主要靠理療師對患者肢體進行不斷的被動運動刺激，雖然這種方式療效比較好，但患者要有足夠的耐心和物質(zhì)資本支撐。傳統(tǒng)康復(fù)手套利用固定的編程方式，實現(xiàn)固定的幾個動作，采用被動運動的方式對患者患肢反復(fù)牽引運動，雖然有一定的作用，但是效果并不理想。而近年來出現(xiàn)的外骨骼康復(fù)手套，普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，控制精度不高，穿戴性較差等問題。例如意大利學(xué)者研制的外骨骼康復(fù)機械手HANDEXOS，采用金屬材料加工，繩輪驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜加工非常困難，且金屬材料佩戴不舒適。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種外骨骼康復(fù)手套，該康復(fù)手套能夠?qū)κ种高\動進行精確的位置和力控制，具有較高的控制精度。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種外骨骼康復(fù)手套，包括手套本體和驅(qū)動控制系統(tǒng)，所述手套本體包括手部支撐板、安裝于手部支撐板上的五個手指組件，所述五個手指組件均具有氣動筋腱以及通過所述氣動筋腱驅(qū)動的活動骨套組件；所述驅(qū)動控制系統(tǒng)包括肌電信號采集裝置、數(shù)據(jù)手套、ARM控制器以及驅(qū)動裝置；所述肌電信號采集裝置采集前臂皮膚的肌電信號，并將肌電信號傳輸給ARM控制器；所述數(shù)據(jù)手套的五個指套分別一一對應(yīng)設(shè)置于五個所述活動骨套組件內(nèi)用以采集手部位置信息和指尖力反饋信息，并將手部位置信息以及指尖力反饋信息傳輸給ARM控制器；所述驅(qū)動裝置具有驅(qū)動氣源以及與所述五個手指組件一一對應(yīng)的五個驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路具有電磁閥，所述電磁閥連接在所述驅(qū)動氣源和所述氣動筋腱之間，驅(qū)動電路接收ARM控制器發(fā)出的控制信號，并根據(jù)控制信號控制電磁閥的通斷時間，用以控制驅(qū)動氣源進入氣動筋腱的氣體流通量，從而驅(qū)動活動骨套組件動作。

有益效果：該外骨骼康復(fù)手套通過設(shè)置肌電信號采集裝置實時采集患者前臂的動作意圖，將動作信息傳遞給ARM控制系統(tǒng)；并利用數(shù)據(jù)手套向ARM控制系統(tǒng)反饋手指彎曲位置角度和指尖力，使得ARM控制系統(tǒng)形成觸覺感知能力，進而通過控制驅(qū)動裝置實現(xiàn)對手套本體的精準控制。利用人機交互和閉環(huán)阻抗控制，其驅(qū)動控制系統(tǒng)能夠形成控制內(nèi)環(huán)和控制外環(huán)，內(nèi)環(huán)利用數(shù)據(jù)收套采集的手部位置信息，與系統(tǒng)目標位置作比較調(diào)整系統(tǒng)的位置輸出，外環(huán)利用數(shù)據(jù)手套得到指尖力信息，通過主動柔順控制將力信號轉(zhuǎn)換為位置信號，使得該外骨骼康復(fù)手套的控制更加精準。從而準確做出患者期望的運動，進而高效的幫助患者手部功能康復(fù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明外骨骼康復(fù)手套的手套本體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中手套本體的另一側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中手套本體的手部支撐板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中活動骨套組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中數(shù)據(jù)手套的機構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明外骨骼康復(fù)手套的工作原理框圖；