外骨骼式七自由度康复机械手制造技术

本发明专利技术提供了一种外骨骼式七自由度康复机械手，包括四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、手背承载单元(4)、大拇指弯曲机构单元(5)；四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、大拇指弯曲机构单元(5)分别连接手背承载单元(4)。四指弯曲机构单元(1)能够驱动四指的PIP关节与MP关节独立转动，手指伸张机构单元(2)能够驱动四指伸张，大拇指弯曲机构单元(5)能够驱动大拇指的MP关节与PIP关节独立转动。本发明专利技术具有七个关节转动自由度，解决了目前手指康复机构无法实现的四指伸张动作以及手指MP与PIP关节的相互独立弯曲动作功能的问题，能够用于实现较为复杂的手势动作的康复治疗中。

【技术实现步骤摘要】
外骨骼式七自由度康复机械手
本专利技术涉及康复机器人领域，具体地涉及一种外骨骼式七自由度康复机械手。
技术介绍
由于缺乏专业的康复技师以及康复过程费用昂贵等问题，目前由中风或外伤导致的瘫痪患者往往在接受抢救后得不到进一步的康复治疗，因而许多患者都错失了使自己重新获得自由活动能力的机会。手指上的关节是人类最复杂并且最重要的部位之一，因此也导致了手指瘫痪患者的康复过程更加耗时且困难，而手指康复医疗机械的出现，因其准确、可以轻易实现重复被动康复训练等原因，一定程度上解决了这些问题。手指的康复训练，按时间先后分为两种训练模式，即被动训练模式和主动训练模式。在康复训练初期，由于患者不能够自主训练，需要依靠外部力量进行辅助训练，称为被动训练，这一阶段是对整个肌肉和神经进行可塑性训练，经过一段时间的康复训练之后，患者手部具备了一定的自主活动意识，接着下一阶段就是由患者的自我意识主动驱使手指进行动作，这个过程成为主动训练。在被动训练过程中，可以采用少自由度联动机构进行重复的反复训练，而在主动式康复中则要求手指康复机构具有与手指运动相同或至少能完成大部分动作所需的自由度，能够实现手指各个关节的独立运动。目前手指康复机器人主要可以分为连杆式外骨骼康复机械手、线驱动式康复机械手以及软体气动肌肉康复机械手等三种,它们各有各自的优点，连杆式外骨骼康复机械手易于实现多自由度关节运动，且关节活动范围准确易控；线驱动式康复机械手易于将驱动电机部分与末端康复机构分离，有利于减轻患者手上的承载重量；软体康复机械手相较其它两种更为安全舒适，但目前也存在只能实现单自由度弯曲动作、对于主动治疗所需的多自由度动作难以实现。目前已有的关于外骨骼连杆康复机械手的专利都采用单自由度联动连杆结构，大都只能实现四指以及五指的联动单自由度弯曲动作，对于四指掌指关节(metacarpophalangealpoint，MP)的摆转运动以及手指掌指关节(metacarpophalangealpoint，MP)和近侧指间关节(proximalinterphalangealpoint，PIP)的相互独立弯曲运动的实现都少有涉及。综上，目前已有的外骨骼康复机械手专利由于关节活动自由度少，只适用于康复过程的被动治疗这一阶段，不能应用于主动治疗阶段。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种外骨骼式多自由度康复机械手机，尤其是一种外骨骼式七自由度康复机械手机构。根据本专利技术提供的一种外骨骼式七自由度康复机械手机构，包括四指弯曲机构单元、手指伸张机构单元、手背承载单元、大拇指弯曲机构单元；四指弯曲机构单元、手指伸张机构单元、大拇指弯曲机构单元分别连接手背承载单元。优选地，所述手背承载单元包括手部固定带、手背承载板、手背承载盖、大拇指承载板；其中，手部固定带、手背承载板、手背承载盖依次连接，大拇指承载板连接手背承载板；手背承载板上设置有铰链孔、凹槽架；手背承载盖上设置有直线滑槽、凹槽架；大拇指承载板上设置有直线滑槽、凹槽架。优选地，所述的四指弯曲机构单元包括食指弯曲机构单元、中指弯曲机构单元、无名指弯曲机构单元、小指弯曲机构单元；食指弯曲机构单元、中指弯曲机构单元、无名指弯曲机构单元、小指弯曲机构单元，均包括弯曲机构组件；所述弯曲机构组件包括手指PIP关节指套、手指MP关节指套、手指中连杆、手指双摇杆、手指中曲柄、手指曲柄转销、手指双连杆、手指中推杆、手指直线滑块、手指弯曲直线驱动器、手指弯曲直线驱动内杆、手指双推杆、手指弹簧；手指PIP关节指套上设置有延伸铰链，手指PIP关节指套通过延伸铰链连接手指中连杆的一端，手指中连杆的另一端连接手指中曲柄的一端，手指中曲柄的另一端连接手背承载单元，手指中曲柄的中部通过手指曲柄转销连接手指中推杆的一端，手指中推杆的另一端连接手指弯曲直线驱动内杆的一端，手指弯曲直线驱动内杆的另一端连接手指弯曲直线驱动器，手指弯曲直线驱动器紧固安装在手背承载盖上手指对应的凹槽架上；手指MP关节指套连接手指双摇杆的一端，手指双摇杆的另一端连接手指双连杆的一端，手指双连杆的另一端连接手背承载单元，手指双连杆的中部连接手指双推杆的一端，手指双推杆的另一端连接手指直线滑块，手指直线滑块通过手指弹簧连接手背承载单元的手背承载盖上手指对应的直线滑槽。优选地，所述手指伸张机构单元包括手指伸张直线驱动器、手指伸张直线驱动内杆、手指伸张连杆、手指伸张摇杆、手指MP关节十字销、手指伸张推架；所述手指伸张直线驱动器安装在手背承载单元的手背承载板上的凹槽架上，手指伸张直线驱动内杆的一端连接手指伸张直线驱动器，手指伸张直线驱动内杆的另一端连接手指伸张推架，手指伸张推架连接手指伸张连杆的一端，手指伸张连杆的另一端连接手指伸张摇杆的一端，手指伸张摇杆的另一端分别连接四指弯曲机构单元的手指双连杆的另一端、手指中曲柄的另一端，手指伸张摇杆通过手指MP关节十字销连接手背承载单元的手背承载板上手指对应的铰链孔。优选地，在手指伸张过程中，食指、无名指、小指伸张，中指固定不动；四指弯曲机构单元的食指、无名指、小指对应的手指双连杆的另一端、手指中曲柄的另一端通过手指伸张机构单元的手指伸张摇杆连接手背承载单元的手背承载板；四指弯曲机构单元的中指对应的手指双连杆的另一端、手指中曲柄的另一端直接通过固定MP关节十字销紧固连接手背承载单元的手背承载板上中指对应的铰链孔。优选地，所述大拇指弯曲机构单元包括大拇指PIP关节指套件、大拇指MP关节指套件、大拇指中连杆件、大拇指双摇杆件、大拇指中曲柄件、大拇指曲柄转销件、大拇指中推杆件、大拇指直线驱动内杆件、大拇指直线驱动器件、大拇指直线滑块件、大拇指双推杆件、大拇指弹簧件、大拇指MP关节十字销件、大拇指双连杆件；大拇指PIP关节指套件上设置有延伸铰链，大拇指PIP关节指套件通过延伸铰链连接大拇指中连杆件的一端，大拇指中连杆件的另一端连接大拇指中曲柄件的一端，大拇指中曲柄件的另一端连接手背承载单元的大拇指承载板，大拇指中曲柄件的中部通过大拇指曲柄转销件连接大拇指中推杆件的一端，大拇指中推杆件的另一端连接大拇指直线驱动内杆件的一端，大拇指直线驱动内杆件的另一端连接大拇指直线驱动器件，大拇指直线驱动器件紧固安装在手背承载单元的大拇指承载板上大拇指对应的凹槽架上；大拇指MP关节指套件连接大拇指双摇杆件的一端，大拇指双摇杆件的另一端连接大拇指双连杆件的一端，大拇指双连杆件的另一端连接手背承载单元的大拇指承载板，大拇指双连杆件的中部连接大拇指双推杆件的一端，大拇指双推杆件的另一端连接大拇指直线滑块件，大拇指直线滑块件通过大拇指弹簧件连接手背承载单元的大拇指承载板上大拇指对应的直线滑槽；大拇指中曲柄件的另一端、大拇指双连杆件的另一端通过大拇指MP关节十字销件连接手背承载单元的大拇指承载板。优选地，所述直线滑槽、凹槽架成对设置，每对直线滑槽、凹槽架分布在一条直线上；四指弯曲机构单元的手指弯曲直线驱动内杆能够在手指弯曲直线驱动器内部和直线滑槽之间运动；大拇指弯曲机构单元的大拇指直线驱动内杆件能够在大拇指直线驱动器件内部和直线滑槽之间运动。优选地，所述手背承载盖上的直线滑槽末端设置有用于伸张时直线滑块弧形移动的扇形口。优选地，所述手指MP关节十字销的垂直轴铰接手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，包括四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、手背承载单元(4)、大拇指弯曲机构单元(5)；四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、大拇指弯曲机构单元(5)分别连接手背承载单元(4)。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，包括四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、手背承载单元(4)、大拇指弯曲机构单元(5)；四指弯曲机构单元(1)、手指伸张机构单元(2)、大拇指弯曲机构单元(5)分别连接手背承载单元(4)。2.根据权利要求1所述的外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，所述手背承载单元(4)包括手部固定带(301)、手背承载板(302)、手背承载盖(305)、大拇指承载板(306)；其中，手部固定带(301)、手背承载板(302)、手背承载盖(305)依次连接，大拇指承载板(306)连接手背承载板(302)；手背承载板(302)上设置有铰链孔(307)、凹槽架(304)；手背承载盖(305)上设置有直线滑槽(303)、凹槽架(304)；大拇指承载板(306)上设置有直线滑槽(303)、凹槽架(304)。3.根据权利要求1所述的外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，所述的四指弯曲机构单元(1)包括食指弯曲机构单元、中指弯曲机构单元、无名指弯曲机构单元、小指弯曲机构单元；食指弯曲机构单元、中指弯曲机构单元、无名指弯曲机构单元、小指弯曲机构单元，均包括弯曲机构组件；所述弯曲机构组件包括手指PIP关节指套(101)、手指MP关节指套(102)、手指中连杆(103)、手指双摇杆(104)、手指中曲柄(105)、手指曲柄转销(106)、手指双连杆(107)、手指中推杆(108)、手指直线滑块(109)、手指弯曲直线驱动器(1010)、手指弯曲直线驱动内杆(1011)、手指双推杆(1012)、手指弹簧(1013)；手指PIP关节指套(101)上设置有延伸铰链，手指PIP关节指套(101)通过延伸铰链连接手指中连杆(103)的一端，手指中连杆(103)的另一端连接手指中曲柄(105)的一端，手指中曲柄(105)的另一端连接手背承载单元(4)，手指中曲柄(105)的中部通过手指曲柄转销(106)连接手指中推杆(108)的一端，手指中推杆(108)的另一端连接手指弯曲直线驱动内杆(1011)的一端，手指弯曲直线驱动内杆(1011)的另一端连接手指弯曲直线驱动器(1010)，手指弯曲直线驱动器(1010)紧固安装在手背承载盖(305)上手指对应的凹槽架(304)上；手指MP关节指套(102)连接手指双摇杆(104)的一端，手指双摇杆(104)的另一端连接手指双连杆(107)的一端，手指双连杆(107)的另一端连接手背承载单元(4)，手指双连杆(107)的中部连接手指双推杆(1012)的一端，手指双推杆(1012)的另一端连接手指直线滑块(109)，手指直线滑块(109)通过手指弹簧(1013)连接手背承载单元(4)的手背承载盖(305)上手指对应的直线滑槽(303)。4.根据权利要求1所述的外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，所述手指伸张机构单元(2)包括手指伸张直线驱动器(201)、手指伸张直线驱动内杆(202)、手指伸张连杆(203)、手指伸张摇杆(204)、手指MP关节十字销(205)、手指伸张推架(2010)；所述手指伸张直线驱动器(201)安装在手背承载单元(4)的手背承载板(302)上的凹槽架(304)上，手指伸张直线驱动内杆(202)的一端连接手指伸张直线驱动器(201)，手指伸张直线驱动内杆(202)的另一端连接手指伸张推架(2010)，手指伸张推架(2010)连接手指伸张连杆(203)的一端，手指伸张连杆(203)的另一端连接手指伸张摇杆(204)的一端，手指伸张摇杆(204)的另一端分别连接四指弯曲机构单元(1)的手指双连杆(107)的另一端、手指中曲柄(105)的另一端，手指伸张摇杆(204)通过手指MP关节十字销(205)连接手背承载单元(4)的手背承载板(302)上手指对应的铰链孔(307)。5.根据权利要求4所述的外骨骼式七自由度康复机械手机构，其特征在于，在手指伸张过程中，食指、无名指、小指伸张，中指固定不动；四指弯曲机构单元(1)的食指、无名指、小指对应的手指双连杆(107)的另一端、手指中曲柄(105)的另一端通过手指伸张机构单元(2)的手指伸张摇杆(204)连接手背承载单元(4)的手背...

【专利技术属性】
技术研发人员：于随然，钟思灵，曹慧林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31