一种仿生外骨骼康复机械手助力装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种仿生外骨骼康复机械手助力装置及方法，包括手指执行机构部分、手臂辅助执行机构部分、肩部机构部分；所述手指执行机构部分通过机械手指底板与手臂辅助执行机构部分相连接，手臂辅助执行机构部分通过肘关节伺服电机进行辅助活动，肩部机构部分包括肩部伺服电机以及肩部旋转伺服电机，辅助完成相应动作。使用者通过手机APP连接电源控制手指伺服电机、肘关节伺服电机、肩部伺服电机和肩部旋转伺服电机同时动作，带动使用者手指运动，实现康复动作。本发明专利技术能够针对手部运动功能障碍患者进行康复训练，使手部失去部分人体机能的病人得到一部分肢体功能的补偿，帮助其恢复原有的运动能力，以此实现康复的目的。以此实现康复的目的。以此实现康复的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生外骨骼康复机械手助力装置及方法


[0001]本专利技术涉及骨骼康复领域，具体为一种仿生外骨骼康复机械手助力装置及方法。

技术介绍

[0002]随着全国手部残疾人数比例的增加，重新恢复手部正常的活动能力是这类人群的美好期望。临床医学表明，除必须的医学治疗外，及时的康复也是非常重要的，科学和正确的康复训练对手部的恢复十分有效。目前市场上没有将可调节装置与连杆机构相结合的仿生外骨骼康复机械手助力装置，并且其成本造价高、兼容性低。
[0003]目前现有的仿生外骨骼康复机械手助力装置有以下几类：
[0004]1)连杆式
[0005]采用四杆机构作为外骨骼，通过连杆之间的协作完成驱动转动，通过绳索实现驱动，优点是满足了人手适应性要求，但是其缺点也较为明显，受使用者指长和佩戴情况影响，该机构的指节运动规律不够平稳，影响因素较多，因此不能够保持稳定的运动规律。
[0006]2)齿轮传动式
[0007]主体机构为圆弧形齿条和小齿轮，患指指骨的牵引转动经过齿轮齿条的啮合来实现。该机构的适应性较高，可以满足不同尺寸的患者使用，但是过多齿轮传动增加了装置的重量。
[0008]3)伸缩式
[0009]主要依托个关节上的滑动导杆来保证稳定性，为了满足手指的灵活性且不发生滑移现象，关键部位设计为三层伸缩式结构。该设计计便于对手指转向角度进行研究，利用伸缩式结构也满足了不同大小尺寸的使用者。
[0010]因此，需要提供一种成本低、稳定性好、便捷、安全可靠的仿生外骨骼康复机械手助力机械装置。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种仿生外骨骼康复机械手助力装置及方法，解决了
技术介绍
中所提出的问题。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种仿生外骨骼康复机械手助力装置，包括手指执行机构部分、手臂辅助执行机构部分、肩部机构部分；
[0013]所述手指执行机构部分包括有机械手指底板、手指固定架和拇指固定板，所述拇指固定板连接在机械手指底板表面，手指固定架通过电机座固定连接有伺服电机，所述伺服电机通过齿轮架连接有锥齿轮，所述锥齿轮通过掌指关节连接件连接有连杆旋转板，所述连杆旋转板连接有长套筒，所述长套筒上设有螺钉，所述长套筒外端通过直连杆连接有中套筒，所述中套筒通过弯连杆连接有短套筒，所述短套筒外端连接有旋转固定板，所述旋转固定板通过轴承连接有手指套固定板，所述手指套固定板外端连接有手指套，手指套内部连接有手指垫板；
[0014]所述手臂辅助执行机构部分包括小臂杆和大臂杆，所述小臂杆与手指执行机构部分中的机械手指底板相连接，所述小臂杆外表面连接有小臂杆调节片，所述小臂杆通过小臂杆支撑件连接有大臂杆，所述小臂杆之间设有肘关节伺服电机，所述大臂杆外表面上连接有大臂杆调节片；
[0015]所述肩部机构部分包括有臂肩连接件，所述大臂杆与臂肩连接件相连，臂肩连接件通过大臂杆支撑件连接有肩部伺服电机，所述臂肩连接件连接有肩部连接件，所述肩部连接件通过肩部旋转伺服电机连接有背部支撑杆。
[0016]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述座椅背部连接在背部支撑杆表面，座椅下端设有座椅升降杆。
[0017]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述座椅升降杆连接有座椅移动片，座椅移动片设有底座调节弹簧，可通过底座调节弹簧调节座椅前后位置，座椅移动片与底座导轨槽相连接，底座导轨槽连接在可伸缩调节底座上。
[0018]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述肘关节伺服电机与肩部伺服电机之间可转动倾斜范围0
‑
90
°
，背部支撑杆与肩部旋转伺服电机保持在同一水平线上。
[0019]本专利技术还涉及一种仿生外骨骼康复机械手助力方法，包括如下步骤：
[0020]1)使用者调节座椅移动片与座椅升降杆，调节到合适位置后，缩进调节弹簧，使身体稳定坐在座椅上；
[0021]2)使用者根据自身上肢情况，调节小臂杆调节片和大臂杆调节片，使其长度与实际臂部长度相匹配。
[0022]3)使用者通过调节手指部分套筒表面的螺钉，进行手指部分长度调节，使其可以匹配手指实际长度，并将自身手指套进手指套内；
[0023]4)使用者通过手机APP连接电源控制机构，控制手指伺服电机、肘关节伺服电机、肩部伺服电机和肩部旋转伺服电机同时动作，产生扭矩，带动使用者手部运动；
[0024]5)完成手部预设动作后，使用者通过手机APP进行控制，实现下一组康复动作的发生。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0026](1)大臂和小臂调节片的伸缩性，确保仿生外骨骼康复机械手助力机械装置能适应不同体型的人群。
[0027](2)可调节座椅通过底座导轨，对使用姿态进行调节，并起到支撑、助力、保护作用，提高了使用者在使用过程中的平衡性与安全性。
[0028](3)仿生外骨骼康复机械手助力机械装置结构设计简单、穿戴便捷、人机一体、并且成本低、易于装配。
[0029](4)康复训练模式可以为手部活动障碍人群提供运动康复训练，减缓其肌肉衰减。具有实用、便捷、体积小、成本低等特点。
[0030](5)多组伺服电机联动使用可以精确控制康复动作的发生，确保康复动作的稳定性。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1是本专利技术结构主视图；
[0033]图2是本专利技术俯视图；
[0034]图3是本专利技术侧视图；
[0035]图4是本专利技术下肢外骨骼立体结构示意图；
[0036]图5是本专利技术手指部分机构示意图。
[0037]图中：图中：1
‑
伺服电机；2
‑
手指固定架；3
‑
电机座；4
‑
齿轮架；5
‑
锥齿轮；6
‑
连杆旋转板；7
‑
长套筒；8
‑
螺钉；9
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中套筒；10
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弯连杆；11
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手指套；12
‑
手指垫板；13
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轴承；14
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手指套固定板；15
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旋转固定板；16
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短套筒；17
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直连杆；18
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拇指固定板；19
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机械手指底板；20
‑
小臂杆；21
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小臂杆调节片；22
‑
小臂杆支撑件；23
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肘关节伺服电机；24
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大臂杆；25
‑
大臂杆调节片；26
‑
大臂杆支撑件；27
‑
肩部伺服电机；28
‑
肩部旋转伺服电机；29...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生外骨骼康复机械手助力装置，其特征在于，包括手指执行机构部分、手臂辅助执行机构部分、肩部机构部分；所述手指执行机构部分包括有机械手指底板(19)、手指固定架(2)和拇指固定板(18)，所述拇指固定板(18)连接在机械手指底板(19)表面，手指固定架(2)通过电机座(3)固定连接有伺服电机(1)，所述伺服电机(1)通过齿轮架(4)连接有锥齿轮(4)，所述锥齿轮(5)通过掌指关节连接件(37)连接有连杆旋转板(6)，所述连杆旋转板(6)连接有长套筒(7)，所述长套筒(7)上设有螺钉(8)，所述长套筒(7)外端通过直连杆(17)连接有中套筒(9)，所述中套筒(9)通过弯连杆(10)连接有短套筒(16)，所述短套筒(16)外端连接有旋转固定板(15)，所述旋转固定板(15)通过轴承(13)连接有手指套固定板(14)，所述手指套固定板(14)外端连接有手指套(11)，手指套(11)内部连接有手指垫板(12)；所述手臂辅助执行机构部分包括小臂杆(20)和大臂杆(24)，所述小臂杆(20)与手指执行机构部分中的机械手指底板(19)相连接，所述小臂杆(20)外表面连接有小臂杆调节片(21)，所述小臂杆(20)通过小臂杆支撑件(22)连接有大臂杆(24)，所述小臂杆(20)之间设有肘关节伺服电机(23)，所述大臂杆(24)外表面上连接有大臂杆调节片(25)；所述肩部机构部分包括有臂肩连接件(38)，所述大臂杆(24)与臂肩连接件(38)相连，臂肩连接件(38)通过大臂杆支撑件(26)连接有肩部伺服电机(27)，所述臂肩连接件(38)连接有肩部连接件(29)，所述肩部连接件(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴神丽，任锦飞，张奕凡，刘凌，姚梓萌，梁小明，贺佳，王玉龙，杨鹏，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：