本发明专利技术公开了一种基于混合驱动多模式的手部康复装置及方法，包括设于训练手套的两指之间分别固定的指间驱动器对，指间驱动器对通过驱动器基座与气动控制系统和记忆合金控制系统相连，在控制终端控制气动控制系统和记忆合金控制系统的复合驱动下，实现掌心主动弯曲力与被动伸展力。本发明专利技术通过将驱动器置于两指之间实现一对多的驱动效果，混合驱动策略可实现手指的被动助力及主动运动从而完成两种训练模式。装置结构简单、造型紧凑、功能齐全，可以进行不同肌力等级患者的康复训练，具有实用性强、操作简单方便的优点，手机APP的使用极大解放了医护压力，增加患者训练便捷性与训练积极性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于混合驱动多模式的手部康复装置及方法
本专利技术属于康复医疗机器人
，具体涉及一种智能手部训练、康复装置，可用于中风等病人指关节的助力以及多阶段康复训练的混合驱动多模式的手部康复装置及方法。
技术介绍
在目前各种手部康复方法中，运动康复训练是行至有效的方法之一。一对一的医师按摩、拉伸是较为常见的运动康复训练，该康复方法价格昂贵，且严重占用医疗资，无法满足大多数患者的需求。这一现象刺激了市场对于康复设备的需求，而传统的手部康复设备采用刚性材料、复杂的机械结构制造而成，制造工艺繁琐、价格昂贵、且刚性材料大大降低了人机和谐，易造成二次伤害，不利于市场推广。而基于软体的康复训练设备既能解决传统机械结构康复设备存在的不足，也能降低患者的治疗成本，且使得康复治疗家庭化和个性化，有十分重大的意义。现有的软体康复手套，均采用手指与驱动器一一对应的设计，结构繁琐，由于受软体材料的影响大多只能实现被动的单向抓握。授权号201810979131.7的一种气动康复手套，采用柔性气动件结构，实现了手指向手掌方向的抓握。但是此结构笨重，控制方式单一，无法满足不同患者的需求。授权号为201610802331.6的一种以EMG控制的气动软体康复机械手，该专利将纤维缠绕在手指外部，并与限制应变层配合，实现充气时的手指弯曲。然而此机械手过于复杂繁琐，价格昂贵，不便于市场普及与大众化。综上所述，在康复医疗领域，需要进行康复训练的人群手部功能受损情况各异，所需训练形式各有不同。当手部功能障碍人群手部功能恢复至肌力等级3级以上时，持续性被动活动无法满足训练需求，需要进行抗阻训练。因此，需要一种能同时提供持续性被动活动和抗阻训练的设备满足使用者不同康复治疗阶段的训练需求。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，能提供手指关节被动助力训练模式及主动阻抗训练两种模式给不同肌力等级患者，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。本专利技术提供了一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，包括训练手套、气动控制系统、记忆合金控制系统和控制终端；所述训练手套的两指之间分别固定有左右指间驱动器，所述左右指间驱动器对通过驱动器基座与气动控制系统和记忆合金控制系统相连，在控制终端控制气动控制系统和记忆合金控制系统的复合驱动下，实现掌心主动弯曲力与被动伸展力。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：作为优选，所述训练手套包括手套主体和手腕紧固带；所述手套主体由柔性材料制成，为无掌心四指穿戴结构；所述手腕紧固带包括腕带，腕带顶部设有一对棘爪基座，棘爪基座通过棘爪轴固定一对棘爪，棘爪轴上还设有扭力弹簧；在腕带内侧还缝合有棘条。作为优选，指间驱动器包括硅橡胶驱动器、记忆合金片和钓线；所述硅橡胶驱动器通过钓线与驱动器基座相连，记忆合金片设在硅橡胶驱动器和驱动器基座的记忆合金室中，并与记忆合金控制系统相连。作为优选，所述硅橡胶驱动器包括气囊、气道、锯齿状夹持片和记忆合金室；所述气囊通过气道与气动控制系统相连对气囊充气，锯齿状夹持片设在气囊底部。作为优选，所述驱动器基座包括记忆合金室、ABS基座孔和气道；ABS基座孔中贯穿有钓线，ABS基座孔外端部嵌入有拉紧弹簧和与钓线相连的拉紧棒。作为优选，所述气囊底部与两侧植入纤维编织层，其纤维方向垂直于气囊轴向并分别平行于地面与侧面。作为优选，所述记忆合金控制系统包括控制模块、混合驱动输出模块和供电系统；所述控制模块包括Arduino开发板，Arduino开发板通过蓝牙模块与控制终端连接。所述混合驱动输出模块包括分别与Arduino开发板连接的电磁阀、调节阀和电源模块，电磁阀、调节阀和电源模块连接气泵，电源模块连接记忆合金片；所述供电系统连接控制模块和混合驱动输出模块为其供电。作为优选，所述Arduino开发板中设有并联连接的三极管，三极管的并联节点一端连接5V供电系统，另一端接地，两对三极管的输入端和输出端并联连接电磁阀和调节阀，电磁阀和调节阀输出端接24V电源模块,通过并联电阻R3后接记忆合金片。本专利技术相应地给出了一种混合驱动多模式的手部康复方法，包括：被动运动康复训练模式下，将腕带固定在使用者手腕上；使用者通过控制终端与Arduino开发板通讯，使用者通过控制终端选择激活气囊驱动、记忆合金驱动或者混合驱动模式，Arduino开发板控制电磁阀和调节阀为气囊充气以及记忆合金的状态，实现指尖驱动器的掌心弯曲与背向恢复；主动阻抗康复训练模式下，使用者主动完成向掌心弯曲与背向恢复的往复运动，与记忆合金片、硅橡胶驱动器的弹性力形成阻抗训练。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：1.本专利技术采用无掌心手套设计极大的增加了使用患者穿戴时的透气性和舒适性。2.本专利技术采用双棘爪结构可以实现腕带的单手紧固与放松，提高了使用者穿戴和取下时的便捷性。3.本专利技术采用指间驱动的形式，通过将驱动器置于两指之间实现一对多的驱动效果，仅需要两个驱动器便可驱动四根手指，极大的降低了控制难度；由于固定机构位于指间，也降低了驱动器位于指背的横截面积，提高运动过程的灵活性。4.本专利技术采用混合驱动组合控制的策略、主动训练与阻抗训练结合，可实现手指的被动助力及主动运动从而完成两种训练模式，并可以满足不同肌力等级患者的康复需求。5.本专利技术采用控制终端(远程手机APP)控制的方式，具有良好的实时性与高效性，患者可根据自身感受进行自行调节，极大的解放了医护工作者的压力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1是本专利技术实施例中的整体立体结构示意图；图2是图1中手部康复训练装置手套的结构示意图；图3是图1中手部康复训练装置驱动器的结构示意图；图4是图3中硅橡胶驱动器的剖视图；图5是图3手部康复训练装置驱动器的爆炸视图；图6是本专利技术整个手部康复训练装置的控制流程图；图7是图1中手部训练康复装置控制电路示意图。图中，1.训练手套，2.右指间驱动器，3左指间驱动器，4.气动控制系统，5.记忆合金控制系统，6.驱动器基座，7.手套主体，8.手腕紧固带，9.棘条，10.左棘爪，11.右棘爪，12.棘爪基座，13.棘爪轴，14.扭力弹簧，15.硅橡胶驱动器，16.ABS基座孔，17.记忆合金片，18.拉紧弹簧，19.拉紧棒，20.钓线，21.气囊，22.气道，23.锯齿状夹持片，24.记忆合金室，25.气泵，26.电磁阀，27.调节阀，28.Arduino开发板，29.电源模块，30.蓝牙模块，31.控制终端，32.APP。具体实施方式为进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种基于混合驱动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，包括训练手套(1)、气动控制系统(4)、记忆合金控制系统(5)和控制终端(31)；所述训练手套(1)的两指之间分别固定有左右指间驱动器(3、2)，所述左右指间驱动器(3、2)通过驱动器基座(6)与气动控制系统(4)和记忆合金控制系统(5)相连，在控制终端(31)控制气动控制系统(4)和记忆合金控制系统(5)的复合驱动下，实现掌心主动弯曲力与被动伸展力。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，包括训练手套(1)、气动控制系统(4)、记忆合金控制系统(5)和控制终端(31)；所述训练手套(1)的两指之间分别固定有左右指间驱动器(3、2)，所述左右指间驱动器(3、2)通过驱动器基座(6)与气动控制系统(4)和记忆合金控制系统(5)相连，在控制终端(31)控制气动控制系统(4)和记忆合金控制系统(5)的复合驱动下，实现掌心主动弯曲力与被动伸展力。
2.根据权利要求1所述的一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，所述训练手套(1)包括手套主体(7)和手腕紧固带(8)；
所述手套主体由柔性材料制成，为无掌心四指穿戴结构；
所述手腕紧固带(8)包括腕带，腕带顶部设有一对棘爪基座(12)，棘爪基座(12)通过棘爪轴(13)固定一对棘爪(10)，棘爪轴(13)上还设有扭力弹簧(14)；在腕带内侧还缝合有棘条(9)。
3.根据权利要求1所述的一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，指间驱动器包括硅橡胶驱动器(15)、记忆合金片(17)和钓线(20)；所述硅橡胶驱动器(15)通过钓线(20)与驱动器基座(6)相连，记忆合金片(17)设在硅橡胶驱动器(15)和驱动器基座(6)的记忆合金室(24)中，并与记忆合金控制系统(5)相连。
4.根据权利要求3所述的一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，所述硅橡胶驱动器(15)包括气囊(21)、气道(22)、锯齿状夹持片(23)和记忆合金室(24)；所述气囊(21)通过气道(22)与气动控制系统(4)相连对气囊(21)充气，锯齿状夹持片(23)设在气囊(21)底部。
5.根据权利要求3所述的一种基于混合驱动多模式的手部康复装置，其特征在于，所述驱动器基座(6)包括记忆合金室(24)、ABS基座孔(16)和气道(22)；ABS基座孔(16)中贯穿有钓线(20)，ABS基座孔(16)外端部嵌入有拉紧弹簧(18)和与钓线(...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓君，童鑫，马广强，付家怡，王丹，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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