[發明專利]一種基于恒轉矩柔性鉸鏈的手指手腕康復機構

有效

• 申請號: 202210367880.0
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114887299B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 邱麗芳;李重祥;戴深遠;于越;李艷琳
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: A63B23/16
• 分類號: A63B23/16;A63B23/14
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;于春曉

本發明提供一種基于恒轉矩柔性鉸鏈的手指手腕康復機構，屬于柔性康復機構技術領域。該機構包括恒轉矩柔性鉸鏈、手指抓握模塊和手腕穿戴模塊；恒轉矩柔性鉸鏈由至少三個柔性件圓周陣列層疊在一起，柔性件包括外環法蘭、內三角法蘭和圓弧形柔性片段，圓弧形柔性片段的兩端分別與外環法蘭和內三角法蘭通過圓角固接；手指抓握模塊包括抓握件和固定板，抓握件連接在固定板上；手腕穿戴模塊包括第一護腕和第二護腕；手指抓握模塊安裝在外環法蘭外側，手腕穿戴模塊安裝在內三角法蘭兩側。本發明通過手腕穿戴模塊穿戴在手腕上，用手指抓握手指抓握模塊，進行手指屈肌肌腱、韌帶和手腕的康復治療。

技術領域

本發明涉及柔性康復機構技術領域，特別是指一種基于恒轉矩柔性鉸鏈的手指手腕康復機構。

背景技術

柔性鉸鏈是一種結構簡單、形狀規則的彈性支承，具有基本固定的回轉中心，依靠彈性薄片的有限變形進行工作，在一定的扭轉載荷下，能夠繞其回轉中心在一定角度范圍內產生回轉運動。普通柔性鉸鏈在發生相對轉動時，會產生恢復力矩，并且需要施加驅動力來平衡鉸鏈的恢復力矩，容易使結構的復雜度提高。現有技術中公開了通過負剛度模塊來實現零剛度柔性鉸鏈的輸出，很好的解決了恢復力矩的問題，但未涉及恒轉矩輸出的問題。

在一定范圍內，恒力機構輸出端產生的反力可以維持在某一定值附近波動。恒轉矩柔性鉸鏈就屬于恒力機構的一種。目前獲得恒力特性的方法主要有：機電一體化和彈簧等柔性元件的結構設計等方法。機電一體化技術主要通過反饋控制實現力的輸出控制，但系統復雜、成本高。現有技術中公開了一種柔順恒力矩聯軸器和基于柔順恒力矩機構的關節支撐裝置，利用支架等柔性片段的變形產生恒力矩，而本發明采用圓弧形柔性片段的變形來實現恒力矩輸出，在結構方面是截然不同的，是兩種不同的技術方案。

在康復機構領域，現有技術公開了一種多自由度的手腕康復機構，該技術方案可以提供患者手腕內外翻、上下翻轉和旋轉等運動模式。但是，該技術采用點機配合減速器的方式帶動手腕各關節的方式進行康復，使得整體結構復雜，生產成本高。

所以，本發明將提供一種基于恒轉矩柔性鉸鏈的手指手腕康復機構，該手指手腕康復機構所涉及的恒轉矩鉸鏈具有零件少、結構簡單和無摩擦的特點，這使得所發明的手指手腕康復機構擁有較小的體積，容易穿戴。

發明內容

本發明為解決現有技術存在的結構復雜、生產成本高等問題，提供一種基于恒轉矩柔性鉸鏈的手指手腕康復機構，主要應用于康復醫療領域的機械產品中，比如手指屈肌肌腱、韌帶和手腕的康復治療。且該手指手腕康復機構體積小、可穿戴，所涉及的恒轉矩柔性鉸鏈具有零件少、無摩擦的特點，降低了生產和維修成本。

該機構包括恒轉矩柔性鉸鏈、手指抓握模塊和手腕穿戴模塊，恒轉矩柔性鉸鏈包括外環結構和內三角結構，手指抓握模塊安裝在恒轉矩柔性鉸鏈的外環結構外側，手腕穿戴模塊安裝在恒轉矩柔性鉸鏈的內三角結構兩側。

其中，恒轉矩柔性鉸鏈由至少三個柔性件圓周陣列層疊在一起，柔性件包括外環法蘭、內三角法蘭和圓弧形柔性片段，外環法蘭層疊構成外環結構，內三角法蘭層疊構成內三角結構；內三角法蘭和圓弧形柔性片段置于外環法蘭的圓圈內，圓弧形柔性片段呈圓弧形，圓弧形柔性片段的一端連接到外環法蘭的內側壁，另一端通過內三角法蘭的缺口連接到內三角法蘭的內側壁，外環法蘭和內三角法蘭通過圓弧形柔性片段連接。

手指抓握模塊包括抓握件和固定板，抓握件包括抓握板、凸軌和安裝孔，固定板通過螺栓穿過固定板上的固定板圓柱孔安裝在抓握件一端兩側的安裝孔中，抓握件另一端為抓握板，抓握件與固定板配合處內側設置凸軌，固定板形狀為弧形，能夠與恒轉矩柔性鉸鏈的外環法蘭外側配合。

手腕穿戴模塊包括第一護腕和第二護腕，第一護腕和第二護腕分別安裝在恒轉矩柔性鉸鏈的內三角結構兩側；

第一護腕和第二護腕結構鏡像對稱設置，第一護腕和第二護腕上部設置通孔，與恒轉矩柔性鉸鏈的內三角法蘭螺栓連接，第一護腕和第二護腕下部的護板相對設置。患者可以通過手腕穿戴模將手指手腕康復機構穿戴在手腕上。