[發明專利]欠驅動耦合自適應手部外骨骼機器人

有效

• 申請號: 202110029031.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112356014B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 程龍;侯增廣;譚民;李厚成;曹然
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;A61H1/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種欠驅動耦合自適應手部外骨骼機器人，旨在解決現有技術中手部外骨骼機器人無法即幫助患者進行康復訓練又協助患者進行日常生活操作的問題。本申請提供的欠驅動耦合自適應手部外骨骼機器人能夠通過電機驅動聯動機構運動實現手指的彎曲運動和伸展運動，幫助患者做康復訓練，同時可以在日常生活中幫助穿戴者操作物體即精細抓握和力量抓握，進行助力。本發明手部外骨骼機器人體積小、質量輕、驅動力大、和人手關節運動相容、成本低、易于批量化生產。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種欠驅動耦合自適應手部外骨骼機器人。

背景技術

近年來，由于車禍、工傷等事故和腦卒中、脊髓損傷等神經系統功能障礙引起手部運動功能障礙的患者數量在不斷增加，以及康復治療成本的增長和康復醫師的不足，康復需求問題日益突出，同時大部分患者在康復后存在手部肌力不足，難以完成日常對生活所需物品的操作。近年來，諸多臨床試驗表明，手部外骨骼機器人能在一定程度上可以幫助手部運動功能障礙患者恢復其肢體主動控制能力，同時能夠協助肌力不足患者進行日常操作，受到了社會各界的廣泛關注。現有手部外骨骼機器人設計主要關注點在于幫助手部運動障礙患者進行康復訓練，鮮有考慮在患者康復之后協助患者進行日常生活操作(即助力)這個過程。因此，需要一款考慮康復到助力全過程的手部外骨骼機器人，以解決或至少減輕上述問題的發生。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術中現有技術手部外骨骼機器人無法即幫助患者進行康復訓練又協助患者進行日常生活操作(即助力)的問題，本申請提供一種欠驅動耦合自適應手部外骨骼機器人，包括依次鉸接的掌指單元、近節單元、中節單元和遠節單元以及聯動機構，所述聯動機構包括依次鉸接的第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿。

所述第一連桿背離所述第二連桿的一端裝設于所述掌指單元，所述第二連桿與所述第三連桿的鉸接端通過第一支撐座裝設于所述近節單元，所述第四連桿與所述第五連桿的鉸接端通過第二支撐座裝設于所述中節單元，所述第六連桿背離所述第五連桿的一端裝設于所述遠節單元。

所述第二連桿與所述第三連桿在靠近彼此的端部分別設置有齒輪，所述第二連桿的齒輪與所述第三連桿的齒輪嚙合，所述第四連桿與所述第五連桿在靠近彼此的端部分別設置有齒輪，所述第四連桿的齒輪與所述第五連桿的齒輪嚙合。

所述第一支撐座可轉動地裝設于所述近節單元，所述第二支撐座可轉動地裝設于所述中節單元，所述第一支撐座的轉動方向、所述第二支撐座的轉動方向與手指的彎曲方向一致。

所述第一連桿背離所述第二連桿的一端與動力裝置的輸出軸連接，所述動力裝置通過驅動所述第一連桿逆時針轉動或順時針轉動以驅動所述機器人做屈曲運動或伸展運動。

在一些優選技術方案中，通過調整所述第二連桿的齒輪與所述第三連桿的齒輪齒數比能夠調節近端指間關節的轉動角度。

在一些優選技術方案中，通過調整所述第四連桿的齒輪與所述第五連桿的齒輪齒數比能夠調節遠端指間關節的轉動角度。

在一些優選技術方案中，所述第一支撐座和所述第二支撐座結構相同，所述第一支撐座包括第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和所述第二固定部分別用于固定兩個相互嚙合的齒輪，以使兩個相互嚙合的齒輪能夠分別繞自身軸線旋轉。

在一些優選技術方案中，所述動力裝置固定于所述掌指單元，所述動力裝置的輸出軸沿手指的屈曲方向設置，所述動力裝置的輸出軸通過錐齒輪組件與所述第一連桿連接。

在一些優選技術方案中，所述第一連桿背離所述動力裝置的一端設置有球座軸承，所述第二連桿背離所述第三連桿的一端為U型端，所述第二連桿U型端的兩個固定部分別與所述球座軸承的兩個側面鉸接。

在一些優選技術方案中，所述第二連桿的齒輪與所述第三連桿的齒輪齒數比為1:1。