一种多自由度软体手指康复机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种多自由度软体手指康复机器人，包括柔性外骨骼手套、柔性角度传感器、鲍登线和驱动模块；柔性角度传感器分布在柔性外骨骼手套上，驱动模块包括单片机和多组电机驱动，每组电机驱动均由直流电机、蜗轮蜗杆以及电机控制柜构成，柔性外骨骼手套采用的是三指结构，电机驱动安装在柔性外骨骼手套三指的靠近掌指关节的掌骨处和靠近第二关节的近节指骨处；鲍登线将电机驱动与柔性外骨骼手套的关节端或指尖端连接，鲍登线可牵引手套手指的第二指关节和掌指关节运动。本发明专利技术可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度，兼具舒适性与功能性，同时还节省成本。

A Multi-Degree-of-Freedom Soft Finger Rehabilitation Robot

The invention provides a multi-degree-of-freedom soft finger rehabilitation robot, which includes flexible exoskeleton gloves, flexible angle sensors, Bauden wire and driving module. The flexible angle sensors are distributed on flexible exoskeleton gloves, and the driving module includes a single chip computer and multiple motors. Each motor drive is composed of a DC motor, worm wheel and motor control cabinet, and the flexible exoskeleton. The skeletal gloves adopt a three-finger structure, and the motor drive is installed at the metacarpal bone near the metacarpophalangeal joint of the three fingers of the flexible exoskeleton gloves and the proximal phalanx near the second joint; the Bauden wire connects the motor drive with the joint or fingertip of the flexible exoskeleton gloves, and the Bauden wire can tract the movement of the second finger joint and the metacarpophalangeal joint of the glo The invention can control the second finger joint and metacarpophalangeal joint of the finger independently, can control 6 degrees of freedom, has both comfort and function, and saves cost.

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度软体手指康复机器人
本专利技术属于康复医疗器械领域
，具体涉及一种多自由度软体手指康复机器人。
技术介绍
随着社会的不断发展，可以不断进步，人类的平均寿命延长，但是老年人中风成了困扰社会的一大问题。据有关数据显示：我国每年新增脑卒中患者达一千五百万，且患者在脑卒中后后大多会患有偏瘫、肢体运动功能障碍等问题。这些问题导致了老年人生活质量差、生活不能自理等问题。而手部运动功能因其支配神经复杂，因此恢复难度更大，而且还有很多外伤也会导致手运动功能的受损甚至丧失。医学理论和实践证明，为了防止肌肉废用性萎缩，必须要采取有效的手指康复训练来达到恢复手的功能，手指康复机器人可以帮助患者更好的达到恢复效果也可以减轻医护人员的负担以及可以减少治疗费用减轻家庭经济负担，而且采用6自由度的三指手指康复机器人，能够达到更好的治疗效果。
技术实现思路
针对现有技术中的不足与难题，本专利技术旨在提供一种多自由度软体手指康复机器人。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种多自由度软体手指康复机器人，包括柔性外骨骼手套、柔性角度传感器、多组鲍登线和驱动模块；其中，所述柔性外骨骼手套采用三指结构，可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度；其中，所述柔性角度传感器分布在柔性外骨骼手套上，用来收集恢复手训练过程中的角度信号；其中，所述驱动模块包括单片机和多组电机驱动，用来驱使所述鲍登线来控制手指的运动；每组电机驱动均由直流电机、蜗轮蜗杆以及电机控制柜构成；所述驱动模块安装在柔性外骨骼手套的手背上，单片机安装在柔性外骨骼手套手背的手掌处，电机驱动安装在柔性外骨骼手套三指的靠近掌指关节的掌骨处和靠近第二关节的近节指骨处；电机驱动包括分别安装在大拇指掌骨的电机驱动I和近节指骨端的电机驱动II、食指掌骨端的电机驱动III和近节指骨端的电机驱动IV、中指掌骨端的电机驱动V和近节指骨端的电机驱动Ⅵ。进一步地，鲍登线用于将电机驱动与柔性外骨骼手套的关节端或指尖端连接，用于牵引手套手指康复运动。其中一组鲍登线的一端连接柔性外骨骼手套的手心测的手指指尖端、另一端连接对应手指近节指骨端的电机驱动的电机控制柜；其中一组鲍登线的一端连接柔性外骨骼手套的手背侧的手指指尖端、另一端连接另一端连接对应手指近节指骨端的电机驱动的电机控制柜，上述两组鲍登线连接用来控制手指的第二关节运动。其中一组鲍登线的一端连接柔性外骨骼手套的手心测的手指第二关节端、另一端连接在对应掌骨端的电机驱动的电机控制柜中；其中一组鲍登线的一端连接柔性外骨骼手套的手背侧的手指第二关节端、另一端连接在对应手指掌骨端的电机驱动的电机控制柜中，上述两组鲍登线连接用来控制掌指关节。进一步地，鲍登线上套有固定线套，用于固定鲍登线，防止其左右移动。与现有技术相比，本专利技术有益效果包括：(1)本专利技术采用的是三指结构，并在该三指上安装可控制与驱动掌指关节和第二关节的电机驱动与鲍登线，可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度，不仅能够完成所需的功能，而且还能节省成本。(2)本专利技术的柔性外骨骼手套和驱动模块一体化，方便携带，适用于各种康复环境。(3)本专利技术通过所述柔性角度传感器收集的角度信息，可以帮助训练模型不断优化，达到更好的康复效果。(4)本专利技术柔性外骨骼手套结合了刚性外骨骼手指康复机器人和柔性康复机器人的优点，使患者穿戴舒服而且能很好的控制手指的多个关节。(5)本专利技术用的直流电机有3种状态，可以正转、反转和停止，来更好的牵引所述鲍登线控制手指的张和曲。附图说明图1为本专利技术中的柔性外骨骼手套手心面的结构示意图；图2为本专利技术中的柔性外骨骼手套手掌面的结构示意图；图3为本专利技术中的电机驱动的结构示意图。图示说明：1为柔性外骨骼手套，2为柔性角度传感器，3为鲍登线，4为固定线套，5为单片机，6为电机驱动I，7为电机驱动II，8为电机驱动III，9为电机驱动IV，10为电机驱动V，11为电机驱动Ⅵ，12为电机控制柜，13为直流电机，14为蜗轮蜗杆。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、专利技术特征、技术效果等易于明白了解，下面将结合具体图示，进一步阐述本专利技术。在本实施例中，掌骨是指手掌与手指相接的骨端，近节指骨是指靠近手指的一节骨端，掌指关节是指手掌与手指相连处的关节，第二关节是指手指近节与中节相连处的关节。一种多自由度软体手指康复机器人，包括柔性外骨骼手套1、柔性角度传感器2、多组鲍登线3和驱动模块；其中，柔性外骨骼手套1采用的是3指结构，可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度；其中，柔性角度传感器2分布在柔性外骨骼手套1上，用来收集恢复手训练过程中的角度信号；其中，驱动模块包括单片机5和多组电机驱动，用来驱使鲍登线3来控制手指的运动；其中，每组电机驱动均由直流电机13、蜗轮蜗杆14以及电机控制柜12构成；其中，驱动模块安装在柔性外骨骼手套1的手背上，单片机5安装在柔性外骨骼手套1手背的手掌处，电机驱动安装在柔性外骨骼手套1三指的靠近掌指关节的掌骨处和靠近第二关节的近节指骨处；电机驱动包括分别安装在大拇指掌骨的电机驱动I6和近节指骨端的电机驱动II7、食指掌骨端的电机驱动III8和近节指骨端的电机驱动IV9、中指掌骨端的电机驱动V10和近节指骨端的电机驱动Ⅵ11。其中，鲍登线3用于将电机驱动与柔性外骨骼手套1的关节端或指尖端连接，用于牵引手套手指康复运动。其中一组鲍登线3的一端连接柔性外骨骼手套1的手心测的手指指尖端、另一端连接对应手指近节指骨端的电机驱动的电机控制柜12；其中一组鲍登线3的一端连接柔性外骨骼手套1的手背侧的手指指尖端、另一端连接另一端连接对应手指近节指骨端的电机驱动的电机控制柜12，上述两组鲍登线3连接用来控制手指的第二关节运动。其中一组鲍登线3的一端连接柔性外骨骼手套1的手心测的手指第二关节端、另一端连接在对应掌骨端的电机驱动的电机控制柜12中；其中一组鲍登线3的一端连接柔性外骨骼手套1的手背侧的手指第二关节端、另一端连接在对应手指掌骨端的电机驱动的电机控制柜12中，上述两组鲍登线3连接用来控制掌指关节。本专利技术由控制系统进行控制，控制系统包括硬件组成部分和机器学习算法实现的软件组成部分，用来接收和处理数据来控制驱动模块；控制系统、驱动模块与柔性角度传感器2之间通过无线传输方式进行数据、信号传输。控制系统与柔性外骨骼手套1为两个独立的主体，在附图中未画出。鲍登线3上套有固定线套4，用于固定鲍登线3，防止其左右移动。本专利技术康复机器人的工作过程：首先通过外部的控制系统向驱动模块中的单片机5输入所需要的训练信息，然后患者通过带上柔性外骨骼手套1，由单片机5控制直流电机13通过正转、反转和停止来控制手指的运动，本专利技术采用的是三指结构，当患者的第二指关节弯曲时电机驱动II7、电机驱动IV9、电机驱动Ⅵ11开始工作，掌心中指尖的鲍登线3开始收，手背上指尖的鲍登线3开始出，当患者的第二指关节张开时，掌心中指尖的鲍登线3开始出，手背上指尖的鲍登线3开始收，这样就张开了。当患者的掌指关节弯曲时电机驱动I6、电机驱动III8和电机驱动V10开始工作，掌心中第二指关节的鲍登线3开始收，手背上第二指关节的鲍登线3开始出，当患者第二指关节张开时，掌心中第二指关节的鲍登线3开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度软体手指康复机器人，包括柔性外骨骼手套(1)、柔性角度传感器(2)、鲍登线(3)和驱动模块；所述柔性角度传感器(2)分布在所述柔性外骨骼手套(1)上，所述驱动模块包括单片机(5)和多组电机驱动，每组所述电机驱动均由直流电机(13)、蜗轮蜗杆(14)以及电机控制柜(12)构成，其特征在于：所述柔性外骨骼手套(1)采用的是三指结构，所述电机驱动安装在所述柔性外骨骼手套(1)三指的靠近掌指关节的掌骨处和靠近第二关节的近节指骨处，可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度；所述鲍登线(3)将所述电机驱动与所述柔性外骨骼手套(1)的关节端或指尖端连接，所述鲍登线(3)可牵引手套手指的第二指关节和掌指关节运动。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度软体手指康复机器人，包括柔性外骨骼手套(1)、柔性角度传感器(2)、鲍登线(3)和驱动模块；所述柔性角度传感器(2)分布在所述柔性外骨骼手套(1)上，所述驱动模块包括单片机(5)和多组电机驱动，每组所述电机驱动均由直流电机(13)、蜗轮蜗杆(14)以及电机控制柜(12)构成，其特征在于：所述柔性外骨骼手套(1)采用的是三指结构，所述电机驱动安装在所述柔性外骨骼手套(1)三指的靠近掌指关节的掌骨处和靠近第二关节的近节指骨处，可单独控制手指的第二指关节和掌指关节，可控制6个自由度；所述鲍登线(3)将所述电机驱动与所述柔性外骨骼手套(1)的关节端或指尖端连接，所述鲍登线(3)可牵引手套手指的第二指关节和掌指关节运动。2.根据权利要求1所述的一种多自由度软体手指康复机器人，其特征在于：所述驱动模块与所述柔性外骨骼手套(1)为一体化，所述驱动模块安装在所述柔性外骨骼手套(1)的手背上，所述单片机(5)安装在所述柔性外骨骼手套(1)手背的手掌处。3.根据权利要求1所述的一种多自由度软体手指康复机器人，其特征在于：所述电机驱动包括分别安装在大拇指掌骨的电机驱动I(6)和近节指骨端的电机驱动II(7)、食指掌骨端的电机驱动III(8)和近节...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鹏文，马勃梁，熊宏锦，林子，张华，宋爱国，李建清，刘小平，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36