[發明專利]用于人手指驅動的雙層柔索外骨骼康復機械手

有效

• 申請號: 202011481153.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112472526B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 胡旭輝;王鈺
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/22;A63B23/16
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙偉敏

本發明涉及一種用于人手指驅動的雙層柔索外骨骼康復機械手，包括手部機構、驅動機構及連接二者的連接機構；手部機構包括手掌套及設置在手掌套前部的五根柔索設置的手指，每根手指均包括指骨驅動塊，其具有凸起部，凸起部上設有引導孔，鋼纜穿過引導孔實現指骨驅動塊的連接及驅動動作；手指綁帶，固定在指骨驅動塊上，用于固定人手指；鋼纜，包括連接鋼纜和驅動鋼纜，所述連接鋼纜固定連接各個指骨驅動塊，形成每根手指；所述驅動鋼纜連接各個指骨驅動塊，并通過連接機構與驅動機構連接，在驅動機構的作用下帶動各個手指運動。本發明的有益效果是柔順好，較強的穿戴適應性，結構簡單輕巧，更有利于手功能患者的康復使用。

技術領域

本發明屬于骨骼康復器材技術領域，尤其是涉及到一種用于人手指驅動的雙層柔索外骨骼康復機械手。

背景技術

近十幾年來，我國腦卒中的疾病負擔有爆發式增長的態勢，越來越趨近于年輕化，據推測，2030年我國腦血管病事件發生率將比2010年升高約50％。其會造成不同程度的后遺癥以及中樞神經的損傷，其中70％-85％的患者會伴有偏癱。后期的康復是一個長期的過程，而傳統的人工康復，效率低，成本高，且需要專業的康復人員，因此，在后期的康復生活中，借助機器人輔助進行康復訓練已成為發展的必然趨勢，而康復機械手的研究也變得越來越多。

目前已投入使用的康復機械手主要是氣動式康復機械手，雖然柔順性好，有較強的穿戴適應性，但其伺服控制性較差，在伸展與抓握的過程無法控制在半道，不能任意控制手的姿態，且受到溫度的影響，其準確性會降低。對于已有的剛性康復機械手，雖然有較強的運動準確性，但體積較大，而且直接將電機安裝康復機械手上，增大了整個康復機械手的重量，會對患者的手部產生較大的壓力，無法很好地用于患者的康復。

中國專利文獻中，發明名稱為“自適應穿戴式柔順外骨骼康復機械手”、公布號為CN106943277A的文獻公開了一種技術方案，包括柔性驅動推桿、五根柔性鉸接手指等，直線電機推桿、鮑登線纜、柔性驅動推桿與五根柔性鉸接手指連接形成手指驅動機構，通過三個直線推桿電機獲得動力，分別驅動四指和大拇指。雖然該技術方案采用了柔性鉸接，但是其對各個手指關節的控制不夠靈活，抓握力控制難度大。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種用于人手指驅動的雙層柔索外骨骼康復機械手；目的是實現機械手結構簡單輕巧，穿戴適應性強，將驅動裝置與手部裝置分離，可帶動手功能患者實現精確的抓握運動，及伸展屈曲運動，也可帶動正常人實現增力運動，實現鍛煉。

本發明的一種用于人手指驅動的雙層柔索外骨骼康復機械手，包括手部機構、驅動機構及連接二者的連接機構；手部機構包括手掌套及設置在手掌套前部的五根柔索設置的手指，每根手指均包括：

指骨驅動塊，其一方面用于連接手指綁帶，另一方面用于與鋼纜連接；其具有凸起部，凸起部上設有引導孔，鋼纜穿過引導孔實現指骨驅動塊的連接及驅動動作；

手指綁帶，固定在指骨驅動塊上，用于固定人手指；

鋼纜，包括連接鋼纜和驅動鋼纜，所述連接鋼纜固定連接各個指骨驅動塊，形成每根手指；所述驅動鋼纜連接各個指骨驅動塊，并通過連接機構與驅動機構連接，在驅動機構的作用下帶動各個手指運動。

進一步地，所述驅動機構包括五組相同的驅動單元，每個驅動單元驅動一個手指的運動；驅動單元包括驅動支撐架、設置在機架上的電機組件、與電機組件連接的橡膠電動輪、設置在橡膠電動輪上方與其配合對驅動鋼纜往復運動的橡膠定向輪、用于安裝橡膠定向輪的定向輪固定組件。

進一步地，所述驅動鋼纜與指尖處指骨驅動塊的兩連接端面處設有鋼纜卡扣；驅動鋼纜與指根處的指骨驅動塊兩側設有鋼纜卡扣，且靠近指根側的鋼纜卡扣與指骨驅動塊存在間隔距離；若手指只有兩個指骨驅動塊，則僅在指根處指骨驅動塊的指根側設置鋼纜卡扣，且該鋼纜卡扣與指骨驅動塊之間存在間隔距離。