外骨骼机械辅助手制造技术

本实用新型专利技术公开了一种外骨骼机械辅助手，包括机械结构部分和动力部分，所述机械结构部分包括塑料手腕套、按照完整的手掌仿形设置的掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套、以及装于掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套背面的连动结构，塑料手腕套与掌部仿形塑料壳连接，所述动力部分包括舵机和压力传感器，舵机安装于掌部仿形塑料壳背面且连接连动结构，压力传感器安装于手指关节塑料指套的指尖部位，舵机和压力传感器电连接至单片机控制系统。本实用新型专利技术的外骨骼机械辅助手重量轻，易携带，能满足大量手功能受损患者日常辅助训练的需求。

【技术实现步骤摘要】
外骨骼机械辅助手
本技术涉及机械手装置，属于机械与控制领域，尤其涉及一种外骨骼机械辅助手。
技术介绍
对于手部疾病患者，包括意外伤害、中风等，科学的康复训练治疗对于最大限度的恢复手部灵活有着非常重要的意义。外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。一般是把虾、蟹、昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质的骨骼称为外骨骼，它有保护和支持作用。机械外骨骼就是从生物外骨骼得到思路的一种全新技术，其作为一种通过机械对人体机能进行强化的方式，早在上世纪就已被提出，最初被尝试运用于军事领域；同时，机械外骨骼的辅助性和强化性也对康复治疗和灾害救援提供了全新的思路。中国专利CN201910672628.9公开了一种外骨骼手指康复训练装置及其使用方法，这种外骨骼手指康复训练装置结构复杂，重量重从而不易携带，无法满足大量手功能受损患者日常辅助训练的需求。
技术实现思路
为了解决上述问题之一，本技术提供一种外骨骼机械辅助手，重量轻，从而易携带，能满足大量手功能受损患者日常辅助训练的需求。为实现上述目的，本技术提供一种外骨骼机械辅助手，包括机械结构部分和动力部分，所述机械结构部分包括塑料手腕套、按照完整的手掌仿形设置的掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套、以及装于掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套背面的连动结构，塑料手腕套与掌部仿形塑料壳连接，所述动力部分包括舵机和压力传感器，舵机安装于掌部仿形塑料壳背面且通过牵拉件连接连动结构，压力传感器安装于手指关节塑料指套的指尖部位，舵机和压力传感器电连接至单片机控制系统。作为本技术的进一步改进，所述牵拉件的牵拉移动范围为0-3cm，舵机的转动角度为0-60°。使外骨骼机械辅助手完全可以实现抓紧不同半径的物体。作为本技术的更进一步改进，所述手指关节塑料指套的指尖部位的表面为粗糙面，压力传感器位于粗糙面处。用以增大工作时的摩擦力。作为本技术的更进一步改进，所述手指关节塑料指套的指尖部位的粗糙面为指纹式粗糙面。用以增大工作时的摩擦力。作为本技术的进一步改进，所述手指关节塑料指套包括拇指关节指套、食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套，食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套、拇指关节指套的背面均装有一所述连动结构，各连动结构连接一所述舵机，拇指关节指套、食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套均包括彼此铰接连接的前端指节指套、中间指节指套和末端指节指套，各连动结构安装在相应的前端指节指套、中间指节指套和末端指节指套上。每个舵机控制一根手指的控制方式，可以使外骨骼机械辅助手更加偏向于人的手掌，不同的舵机通过单片机控制系统控制，从而可以实现手指的灵活运动。作为本技术的更进一步改进，所述食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套上的各连动结构均包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五、连杆六、连杆七、连杆八、连杆九和连杆十，连杆一、连杆二、连杆三、连杆五均分别安装在末端指节指套、中间指节指套、前端指节指套、掌部仿形塑料壳上，连杆四通过连杆九和连杆十分别连接前端指节指套和掌部仿形塑料壳，连杆一与连杆二连接，连杆二和连杆三之间通过连杆六连接，连杆三和连杆四之间通过连杆七连接，连杆四和连杆五之间通过连杆八连接。结构简单，便于实现食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套活动。作为本技术的更进一步改进，所述拇指关节指套上的连动结构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆，第一连杆、第二连杆、第三连杆、第五连杆均分别安装在拇指关节指套的末端指节指套、中间指节指套、前端指节指套、掌部仿形塑料壳上，第四连杆的两端分别连接前端指节指套、掌部仿形塑料壳，第一连杆、第二连杆连接，第二连杆、第三连杆之间通过第六连杆连接，第三连杆、第五连杆之间通过第七连杆连接。结构简单，便于实现拇指关节指套活动。作为本技术的更进一步改进，所述拇指关节指套、食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套的前端指节指套、中间指节指套和末端指节指套的背面和掌部仿形塑料壳的背面均安装有安装座，各连杆一、各连杆二、各连杆三、各连杆五、各连杆九、各连杆十、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆均安装在相应安装座上，牵拉件包括牵拉件一和牵拉件二，所述的各连杆五均为v型连杆，各V型连杆的一边与相应的连杆八连接，各V型连杆的另一边通过一所述牵拉件一连接至相应舵机，第五连杆或第七连杆通过一所述牵拉件二连接至相应舵机，牵拉件二位于第五连杆和第七连杆相互连接的位置近侧。作为本技术的更进一步改进，所述塑料手腕套与手掌仿形壳之间通过弹性伸缩软带连接。弹性伸缩软带的使用使得外骨骼机械辅助手可以适应不同人手长度，使整个外骨骼机械辅助手的设计具有良好的仿生性，让使用者的佩戴更加安全舒适。作为本技术的更进一步改进，所述弹性伸缩软带安装于塑料手腕套与手掌仿形壳的背面，塑料手腕套的正面开有裂口。裂口的设计更为便于穿戴。与现有技术相比，本技术的外骨骼机械辅助手的有益效果如下：(1)采用塑料手腕套、掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套，实现了轻量化设计，使结构更加合理，更易携带，使外骨骼机械辅助手的使用更加简单化，能满足大量手功能受损患者日常辅助训练的需求。(2)利用机电一体化的设计思想，使产品更加自动化智能化，并且采用单片机控制系统和压力传感器，能够实现对握力的检测，智能化自动化调节握力大小，使产品更加智能化。(3)采用舵机作为动力系统，可以更加有效的控制外骨骼机械辅助手的收紧和放松，提高产品精度，更好的固定力量，防抖震和反应更快。(4)机械结构部分采用纯机械结构，使机械手构件更少，结构更为简单，控制更加稳定，精度更高。(5)外骨骼机械辅助手可穿戴在手上，人的参与提高了外骨骼机械辅助手的智能程度，而外骨骼机械辅助手虽然承受了很高的负载，但拓展了人的能力，还保留了人本身灵活的运动能力，人机组成的系统具有很高的智能程度，对环境的适应能力和改造能力大大得到了增强，而且外骨骼机械辅助手适用范围也更广，可以用于搬运、旅游、救灾、士兵负重行军、助残、工厂装配、辅助等等。(6)外骨骼机械辅助手能够辅助人们抓持重物，并使得抓持的物品更加稳固，可将日常生活活动与康复训练结合起来，使手指康复运动的进行更加有效。通过以下的描述并结合附图，本技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本技术的实施例。附图说明图1为本技术外骨骼机械辅助手的示意图。图2为抓住物体时的示意图。图3为单根手指的舵机控制结构示意图。图4为五个舵机的分布示意图。图5为舵机的控制电路图，其中的S1为控制开关，R2为舵机电位器，R3为舵机传动角度调整电位器。图6为外骨骼机械辅助手的总控制电路图。具体实施方式的附图标号说明：塑料手腕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼机械辅助手，包括机械结构部分和动力部分，其特征在于：所述机械结构部分包括塑料手腕套、按照完整的手掌仿形设置的掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套、以及装于掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套背面的连动结构，塑料手腕套与掌部仿形塑料壳连接，所述动力部分包括舵机和压力传感器，舵机安装于掌部仿形塑料壳背面且通过牵拉件连接连动结构，压力传感器安装于手指关节塑料指套的指尖部位，舵机和压力传感器电连接至单片机控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机械辅助手，包括机械结构部分和动力部分，其特征在于：所述机械结构部分包括塑料手腕套、按照完整的手掌仿形设置的掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套、以及装于掌部仿形塑料壳和手指关节塑料指套背面的连动结构，塑料手腕套与掌部仿形塑料壳连接，所述动力部分包括舵机和压力传感器，舵机安装于掌部仿形塑料壳背面且通过牵拉件连接连动结构，压力传感器安装于手指关节塑料指套的指尖部位，舵机和压力传感器电连接至单片机控制系统。


2.如权利要求1所述的外骨骼机械辅助手，其特征在于：所述牵拉件的牵拉移动范围为0-3cm，舵机的转动角度为0-60°。


3.如权利要求2所述的外骨骼机械辅助手，其特征在于：所述手指关节塑料指套的指尖部位的表面为粗糙面，压力传感器位于粗糙面处。


4.如权利要求3所述的外骨骼机械辅助手，其特征在于：所述手指关节塑料指套的指尖部位的粗糙面为指纹式粗糙面。


5.如权利要求4所述的外骨骼机械辅助手，其特征在于：所述手指关节塑料指套包括拇指关节指套、食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套，食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套、拇指关节指套的背面均装有一所述连动结构，各连动结构连接一所述舵机，拇指关节指套、食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套均包括彼此铰接连接的前端指节指套、中间指节指套和末端指节指套，各连动结构安装在相应的前端指节指套、中间指节指套和末端指节指套上。


6.如权利要求5所述的外骨骼机械辅助手，其特征在于：所述食指关节指套、中指关节指套、无名指关节指套、小指关节指套上的各连动结构均包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五、连杆六、连杆七、连杆八、连杆九和连杆十，连杆一、连杆二、连杆三、连杆五均分别安...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大维，李英汉，李盛明，黄泽聪，刘裕涛，张金祥，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：新型
国别省市：广东;44