[發明專利]結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復裝置及方法

在審

• 申請號: 202110412251.0
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113101139A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張月;周在偉;鐘鴻川;何炳蔚;陰翔宇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A63B23/16;A63B21/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

1.結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復方法，其特征在于：所述康復方法包括以下步驟；

步驟S1、使用者手部佩戴外骨骼設備運動以對外骨骼設備施力，

步驟S2、外骨骼設備的控制模塊經外骨骼設備的壓力傳感器采集施力數據；所述施力數據包括使用者手部對外骨骼設備施加的壓力大小和壓力分布；再以采集的使用者施力數據為手部當前體征數據，結合手部健康狀態下的施力數據，形成適用于使用者當前手部狀態的康復運動方案；

步驟S3、當使用者的手部佩戴外骨骼設備并進行運動，或是外骨骼設備主動驅動使用者手部進行康復運動時，外骨骼設備按康復運動方案，經壓力傳感器監測使用者手部受力大小及受力分布，并根據監測數據調整外骨骼設備的工況，以使手部所受壓力處于可承受范圍內。

2.根據權利要求1所述的結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復方法，其特征在于：所述外骨骼設備為可穿戴于手部的傳感手套；

在步驟S1中，使用者手部先自然放松，再把傳感手套調整至合適位置，佩戴并固定在手部，讓手部和手套內側的壓力傳感器充分接觸；

在步驟S2中，啟動外骨骼設備，由壓力傳感器先監測并標定手部自然狀態的壓力值分布數據，然后使手部自然運動，由壓力傳感器采集佩戴者手部所能施加的壓力數據及其分布情況。

3.根據權利要求2所述的結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復方法，其特征在于：在步驟S2中，外骨骼設備的控制模塊利用手套內側的壓力傳感器讀取佩戴者手部施力數據并傳輸至外部的計算設備，計算設備對收到的數據進行分析，得到佩戴者手部動作時壓力大小及壓力分布情況，獲得佩戴者手部的當前狀態數據，計算設備通過佩戴者手部的當前狀態數據與正常健康手部運動壓力分布對比，判斷佩戴者當前手部功能情況，形成適用于使用者當前手部狀態的康復運動方案。

4.根據權利要求3所述的結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復方法，其特征在于：所述康復運動方案包括以外骨骼設備驅動手指運動的康復作業；所述外骨骼設備的控制模塊包括單片機；

當佩戴者手指按康復作業要求進行主動運動，或是外骨骼設備向佩戴者手指施力以輔助其按康復作業要求運動時，壓力傳感器實時采集外骨骼設備驅動佩戴者手部運動時的壓力數據及其分布，將數據實時反饋到單片機，單片機將數據實時傳輸到計算設備，計算設備計算外骨骼設備驅動每根手指實現康復作業的動作所需要的驅動力和當前驅動力之間的差值，將差值信息傳遞至單片機，使單片機對外骨骼設備的工況進行調節。

5.結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復裝置，包括權利要求4中所述的外骨骼裝置和計算設備，其特征在于：所述外骨骼裝置包括傳感手套（1）、外骨骼和氣動控制裝置；所述外骨骼包括分設于傳感手套五指指關節前側、指關節后側處的支撐板；所述傳感手套內腔腔壁處設有與控制模塊相連的壓力傳感器；所述氣動控制裝置包括氣囊件（7）；所述氣囊件以外骨骼的支撐板固定，當氣囊件收縮或舒張時驅動傳感手套指部屈伸，以帶動傳感手套內的手指運動。

6.根據權利要求5所述的結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復裝置，其特征在于：所述氣囊件為可縱向伸縮的波紋軟管件；所述波紋軟管件經氣路與氣源裝置（10）相連。

7.根據權利要求6所述的結合壓力傳感器的自適應控制手部外骨骼康復裝置，其特征在于：所述氣源裝置包括箱體（9）、空氣壓縮機和氣動三聯件；所述空氣壓縮機輸出的氣體經精密減壓閥（11）分為五個氣路，五個氣路經五路電氣比例閥（12）、調整閥（13）和氣管（8）與傳感手套五指關節處的氣囊件相連；

所述壓力傳感器數量為多個，以陣列方式密集分布并緊貼于傳感手套內側處，壓力傳感器為具備親膚性的柔性壓力傳感器。