一种手指康复机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种手指康复机器人，包括机械手、控制模块、模式切换开关、电机驱动模块和控制系统电源模块，所述机械手一端电机驱动模块安装有第一指关节和第二指关节，所述第一指关节和第二指关节连接处安装有弯度角度传感器，所述第二指关节一端安装有指尖压力传感器，所述弯度角度传感器、指尖压力传感器和模式切换开关的输出端均与ADC数据采集模块的输入端电性连接，所述ADC数据采集模块的输出端与控制模块的输入端电性连接，本实用新型专利技术体积小，便携方便，成本低，采用肌肉检测传感器、弯度角度传感器实时反馈手部运动状态。多种模式设定，有效解决训练模式的单一性问题，结合程序和结构的配名，提高安全性。提高安全性。提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种手指康复机器人


[0001]本技术涉及机器人
，具体为一种手指康复机器人。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的飞速发展，人民群众的生活水平也有了很大的提高，但与此同时伴随着人口老龄化的问题。在老龄化人群中，有很多脑卒中患者。脑卒中即脑血管意外(cerebral vascular accident，CVA)，也称为中风，是一类由不同原因(痉挛，阻塞或破碎)引起的急性脑循环障碍疾病的总称，可引起持续性脑半球或脑干局部神经功能缺陷。脑卒中是造成的手指神经损伤是主要的原因之一。脑卒中发病率、致残率和致死率极高。脑卒中是一种突发性脑血液循环障碍疾病，其主要临床症状为患者失去用意识控制运动的能力，如肢体偏瘫、面部麻痹、语言障碍等，肢体偏瘫是中风患者最常见的症状。调查显示：约有55％
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75％脑卒中患者会遗留肢体运动功能障碍问题，而手指运动功能障碍占到其中的八成以上，其中只有约30％的患者能完全恢复手指运动功能，而且有中风病史的病人，两年内复发率达到25％，四年内复发率达到75％。近年来，随着现代康复技术的不断发展，虽然死亡率已经大幅度下降，但其致残率仍然很高，复发率也很高。
[0003]康复机器人是医疗机器人的重要组成部分之一，是康复医学和相关机器人技术的完美结合。它是为了帮助患者在创伤或疾病后恢复患者或器官形状或功能的辅助类装置，研究内容涉及到许多学科，如康复医学，生物力学，机械工程，电子电气工程，计算机科学，人体工程学，和机器人及控制学等，其研究具有重要的现实意义。手指和上肢功能障碍包括由脑中风引起的上肢偏瘫，手指功能损伤和事故损伤，手指康复机器人是一种机器人技术，以临床康复医学为理论依据，通过辅助或完全取代医生完成手指运动障碍患者的康复治疗，降低肢体功能障碍残疾率，同时具有恢复患者运动能力；提高其生活能力和满意度；降低高额的人工护理成本；节省社会资源等伟大的意义。
[0004]随着科学技术的发展，手指康复机器人的发展速度惊人。通过研究国内外的手部康复机器人现状发现，国内外的研究水平虽然还有一定差距，但这些差距在不断减小。目前为止，国内外关于外骨骼手指康复机器人的研究已经取得了不小的成绩，但仍然存在一些问题。下面列出几项现阶段研究已存在的问题：
[0005](1)便携程度较低。康复机器人的驱动和执行结构过于复杂，体积较大，便携性差，安全性和舒适性也有待提高。
[0006](2)成本较高。目前市面上见到的关于手指康复的机器人大多采用了昂贵的电机和传感器，造成手指康复机器人的成本偏高，普通家庭根本无法承受。
[0007](3)体积庞大。常见到的手指康复机器人大多是固定在机座上的，体积较大，不能被家庭内部使用，只能在医院或者康复中心才能用到，患者要定期到康复中心去做康复治疗，降低了康复的效果。
[0008](4)安全性差。在国内外的研究成果来看，大多数的外骨骼手指康复机器人均采用纯刚性结构，但刚性结构又容易对患者造成二次伤害，不利于机器人的发展。
[0009](5)康复训练运动模式及训练过程比较单一。康复训练模式还是局限于手指的屈曲/伸展，缺乏对各手指外展/内收运动的实现，训练过程的单调与枯燥乏味，不利于激发患者主动运动意念和参与训练的积极性。
[0010](6)精度不够高。康复机器人的机械结构和控制系统还有待提高，在康复训练过程中，缺乏对患者手指关节角度、关节力矩和关节速度等参数的实时精确地控制。
[0011]市面上，大部分国外的连续被动运动设备均是针对膝关节、肘关节和肩关节这种运动简单的康复训练，对于比较复杂的手指关节的康复设备相对较少，这主要是因为人手指及手掌的复杂程度以及人手的灵活性造成的。目前国内市场上出现了一些适合手指恢复治疗的装置，但是其价格昂贵，但是这些装置不能实现精确控制，而且不能对康复过程中患者的状态进行调整。

技术实现思路

[0012](一)解决的技术问题
[0013]针对现有技术的不足，本技术提供了一种手指康复机器人，依据现代康复医学理论、仿生学理论以及人体工程学理论，设计一款采用3D打印技术和机械结构结合根据手指大小制作的仿生手指械结构，本结构可以解决体积大，便携程度低，成本高等问题，采用肌肉检测传感器、弯度角度传感器实时反馈手部运动状态，采用步进电机实现精确控制。多种模式设定，有效解决训练模式的单一性问题，结合程序和结构的配名，提高安全性。
[0014](二)技术方案
[0015]为实现上述能够进行全方位角度调节使用，而且可以通过电动控制旋转，操作方便等优点的目的，本技术提供如下技术方案：一种手指康复机器人，包括机械手、控制模块、模式切换开关、电机驱动模块和控制系统电源模块，所述机械手一端电机驱动模块安装有第一指关节和第二指关节，所述第一指关节和第二指关节连接处安装有弯度角度传感器，所述第二指关节一端安装有指尖压力传感器，所述弯度角度传感器、指尖压力传感器和模式切换开关的输出端均与ADC数据采集模块的输入端电性连接，所述ADC数据采集模块的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与电机驱动模块的输入端电性连接。
[0016]进一步优化本技术方案，所述电机驱动模块由电机、传动轴、三角支架和端部铰接杆组成，所述电机一端铰接在机械手上，电机输出端通过传动轴与三角支架一端铰接，三角支架下部与第一指关节上侧一端铰接，三角支架另一端铰接有端部铰接杆，且端部铰接杆一端与第二指关节端部铰接。
[0017]进一步优化本技术方案，所述控制模块的输出端与控制系统电源模块和 OLED液晶显示屏的输入端电性连接。
[0018]进一步优化本技术方案，所述控制模块的输入端电性连接有安全按键。
[0019]进一步优化本技术方案，所述控制模块采用型号为STM32F103微处理器作为主控核心。
[0020]进一步优化本技术方案，所述模式切换开关设置有三种模式，分别为被动训练、助力训练模式、主动训练模式。
[0021](三)有益效果
[0022]与现有技术相比，本技术提供了一种手指康复机器人，具备以下有益效果：
[0023]1、该手指康复机器人，具有模式选择，可以选择三种模式：被动训练、助力训练模式、主动训练模式。被动模式为机械按照程序设定的康复运动法来带动，助力训练模式和主动训练模式应该采用手动为主导，传感器以及电机、外骨骼为辅助训练法。
[0024]2、该手指康复机器人，拥有紧急时刻调到手指舒适位置的安全按键，避免二次伤害发生。
[0025]3、该手指康复机器人，拥有显示功能，把训练时的数据显示出来，用以辅助康复治疗。
附图说明
[0026]图1为本技术系统结构原理图；
[0027]图2为本技术整体结构及部分电气安装示意图；
[0028]图3为本技术拉伸时结构示意图；
[0029]图4为本技术弯曲时结构示意图；
[0030]图5为本技术电源电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手指康复机器人，包括机械手(1)、控制模块(7)、模式切换开关(11)、电机驱动模块(6)和控制系统电源模块(8)，其特征在于：所述机械手(1)一端电机驱动模块(6)安装有第一指关节(2)和第二指关节(3)，所述第一指关节(2)和第二指关节(3)连接处安装有弯度角度传感器(4)，所述第二指关节(3)一端安装有指尖压力传感器(5)，所述弯度角度传感器(4)、指尖压力传感器(5)和模式切换开关(11)的输出端均与ADC数据采集模块(12)的输入端电性连接，所述ADC数据采集模块(12)的输出端与控制模块(7)的输入端电性连接，所述控制模块(7)的输出端与电机驱动模块(6)的输入端电性连接。2.根据权利要求1所述的一种手指康复机器人，其特征在于：所述电机驱动模块(6)由电机(601)、传动轴(602)、三角支架(603)和端部铰接杆(604)组成，所述电机(601)一端铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉薇，沈启广，朱庆红，吕家仁，黄晶晶，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：新型
国别省市：