[發明專利]一種推桿氣缸驅動的可穿戴機械手

在審

• 申請號: 202011605961.7
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112891129A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 杜義浩;于金須
• 申請（專利權）人: 蘇州瑞邁康健醫療科技有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 河北盟邦知識產權代理事務所(普通合伙) 13153
• 代理人: 陳建民

本發明涉及可穿戴康復訓練機械手領域，尤其涉及一種推桿氣缸驅動的可穿戴機械手，包括驅動組和執行組，所述驅動組包括：推桿電機、密封艙、活塞片和過濾閥，當所述推桿電機動作時，所述推桿電機的推桿帶動活塞片在所述密封艙內運動，實現氣體的抽入與排出，組成一個驅動氣源。所述執行組包括：導管、彎曲氣囊、指環扣和橫向氣囊，能通過氣囊收縮實現全手指彎曲和伸展、單手指彎曲和伸展、手掌并攏、手掌張開等多種手部康復訓練動作輔助。本發明采用推桿氣缸驅動作為機械手驅動方式，采用氣路與氣囊作為柔性執行方式，集合了電機驅動的精準控制的優點與氣動輸出的穩定安全的優點，實現單手指精細控制，及手掌的并攏、張開等多種手部康復訓練動作輔助。

技術領域

本發明涉及可穿戴康復訓練機械手領域，尤其涉及一種推桿氣缸驅動的可穿戴機械手。

背景技術

手是人體最重要的器官之一，同時也是骨骼結構最復雜的器官之一。由于手在人們的生產生活中占據極為重要的位置，會使用手去完成一些較為危險的活動，時常造成手部損傷且手部損傷后康復周期長，同時對完成精細動作的功能恢復大多不理想，嚴重影響了患者的生活質量。另外，腦卒中導致的手部運動功能障礙，也急需有效的手部康復訓練，綜上所述，如何促進受傷后或腦卒中后的手部功能恢復，顯得至關重要。

連續被動活動康復療法(Continuous Passive Motion，CPM)是通過外力帶動患肢做長時間全范圍的被動活動，以此阻止病患關節的僵硬，并促進患肢血液循環達到加速康復的目的。CPM療法已被證實效果明顯，但由于高強度和高重復性的特點，對理療師的勞動強度提出了很高要求。為解決上述問題，機器人及其相關技術被應用到手部康復中，利用手部外骨骼系統代替理療師，驅動患肢進行被動運動，促進手部功能恢復。

人體手部共有約21個自由度，骨骼結構復雜，使得可穿戴康復訓練機械手的設計更加困難，一般分為以剛性連桿結構為主體的外骨骼機械手和以柔性伸縮機構為主體的柔性機械手，其中外骨骼機械手如中國專利申請號為：CN201910308393.5的發明專利公開的一種外骨骼手部康復機器人，該專利所述的手部外骨骼裝置采用推桿電機驅動，四連桿機構傳動，其優點為采用電機驅動，控制精度高，缺點為剛性執行結構的安全性和人機工程學效果差，穿戴不舒適且易造成二次傷害。其中柔性機械手如中國專利申請號為：CN201810449300.6的發明專利公開的一種氣動關節式康復機械手，通過氣源驅動，可伸縮的褶皺型氣囊結構執行動作，其優點是氣動機械手為柔性輔助，穿戴舒適性和安全性較高，缺點是采用氣泵氣源，控制精度低，無法實現精確控制與單手指控制。總結目前已有的可穿戴康復訓練機械手技術，仍存在以下問題：

（1）外骨骼類剛性機械手雖然控制精度高，但結構與人手結合的部分為固定連接，穿戴舒適性和長時間使用的安全性差；

（2）氣動類柔性機械手雖然穿戴舒適，安全性較高，但由于采用傳統氣動方式驅動，控制精度差，且無法實現單手指精細控制。

針對上述問題，設計一種能夠既能具備柔性機械手的舒適穿戴和高安全性，又能具備外骨骼機械手的高控制精度和單手指精細控制的剛柔結合的可穿戴康復訓練機械手變得十分必要。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的不足，設計了一種由推桿電機配合執行氣缸實現精細驅動控制、由柔性氣路和氣囊實現柔性穿戴輔助康復訓練的推桿氣缸驅動的可穿戴機械手。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種推桿氣缸驅動的可穿戴機械手，包括驅動組和執行組；

所述驅動組包括：推桿電機、密封艙、活塞片和過濾閥，所述推桿電機主體的前端與所述密封艙的前端密封固連，所述推桿電機的推桿頭部與所述活塞片固連，所述活塞片置于所述密封艙內，所述密封艙的尾端進出氣口與過濾閥固連，當所述推桿電機動作時，所述推桿電機的推桿帶動活塞片在所述密封艙內運動，實現氣體的抽入與排出；