一种用于康复治疗的仿生机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种用于康复治疗的仿生机械手，涉及康复医疗器械领域，包括拉线、关节铰链、指骨、手掌、手肘固定板、分线器、电机固定座与电机，其中，多个指骨通过关节铰链连接为手指，该手指通过铰接方式安装在手掌上，手肘固定板的一端与手腕固定连接，该手肘固定板的另一端设置电机固定座，电机固定在电机固定座上，分线器固定在手肘固定板上，拉线的一端安装在仿生机械手上，该拉线的另一端从手肘固定板上的分线器穿出，在拉线的拉力作用下带动仿生机械手实现手指的弯曲动作。本发明专利技术通过以类似人体肌腱的线拉方式进行手指屈伸，自由度多，灵活性好，符合人手正常状态下的松弛刚度，实用性强，具备广阔的应用前景及重要研究价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于康复治疗的仿生机械手


[0001]本专利技术涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种用于康复治疗的仿生机械手。

技术介绍

[0002]康复治疗是恢复受损的肢体机能的重要医学手段。康复是通过“非药物、非手术”的生物物理方法作用于患者身体，能够解决疼痛、运动受限、肢体机能后遗症等问题。康复涉及的疾病种类较广，包括骨关节疾病、脑神经损伤、脊髓脊柱疾病、老年疾病等。当前临床上最常用的康复手段之一就是手法治疗，即康复治疗师使用自己的双手，在患者身上完成按压、提捏、保护、引导等操作。手法治疗的局限性在于大量依赖人力，因此国内外提出了采用器械来承担一部分的康复治疗，即器械化康复。手法治疗如需器械化，首先就必须具备一支与人手类似的机械手。本专利技术涉及的就是康复治疗中使用的、接触患者身体的机械手。
[0003]现有技术在仿生和类人机械手上已经有了大量的案例。从传动方式上机械手大致可以分为齿轮连杆传动式和线拉式两种，前者是采用齿轮、连杆、铰链等刚性部件连接机械手各个部件，包括手掌、指骨等，这种连接较为牢固但在松弛状态下不具备柔顺性，也就是位置一旦固定就不能反推。因此，齿轮连杆传动的机械手在康复中使用时，其患者体验和康复效果都有明显局限。第二种线拉式方法，采用尼龙线、钢丝绳等软性元件来连接机械手的各个部件，松弛状态下机械手各关节都不会锁死，仅在拉线绷紧的时候才有手上的力量。这种线拉式机械手的主要问题是无法采用以类似人体肌腱的线拉方式进行手指屈伸，呈现出类似人手的柔软状态。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于康复治疗的仿生机械手。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发出一种结构简单，采用以类似人体肌腱的线拉方式进行手指屈伸，呈现出类似人手的柔软状态的机械手。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于，包括拉线、关节铰链、指骨、手掌、手肘固定板、分线器、电机固定座与电机，其中，所述多个指骨通过所述关节铰链连接为手指，所述手指通过铰接方式安装在所述手掌上，所述手肘固定板的一端与手腕固定连接，所述手肘固定板的另一端设置所述电机固定座，所述电机固定在所述电机固定座上，所述分线器固定在所述手肘固定板上，所述拉线的一端安装在所述仿生机械手上，所述拉线的另一端从所述手肘固定板上的分线器穿出，在所述拉线的拉力作用下带动所述仿生机械手实现所述手指的弯曲动作。
[0007]进一步地，所述拉线的一端穿过所述指骨和所述手掌两端设置的过线孔后固定在所述手指的上端，所述拉线的另一端从所述分线器的孔中穿出后，由所述电机控制所述拉线长度的伸长或缩短。
[0008]进一步地，所述拉线的拉线方案至少包括单拉方案、对拉方案、混合方案中的一种方案，其中：
[0009]所述单拉方案，在每根所述手指掌侧面设置第一拉线，所述第一拉线设置为模拟弯曲所述手指的屈肌腱，所述第一拉线控制所述手指的掌指关节、近端指间关节和远端指间关节的运动，所述5根第一拉线从所述分线器穿出后组合成第一线束，所述第一线束由第一电机控制，实现所述仿生机械手的整体弯曲闭合；
[0010]所述对拉方案，在所述单拉方案的基础上，还包括在所述手指背侧面设置第二拉线，所述第二拉线设置为模拟伸直所述手指的伸肌腱，所述第二拉线控制所述手指的掌指关节、近端指间关节和远端指间关节的运动，所述5根第二拉线从所述分线器穿出后组合成第二线束，所述第二线束由第二电机控制，实现所述仿生机械手的整体伸直展开；
[0011]所述混合方案，在每根所述手指掌侧面设置第三拉线，所述第三拉线设置为模拟弯曲所述手指的屈肌腱，在所述手指背侧面设置第四拉线，所述第四拉线设置为模拟伸直所述手指的伸肌腱，所述第三拉线和所述第四拉线控制所述手指的掌指关节、近端指间关节和远端指间关节的运动；
[0012]所述5根第三拉线从所述分线器穿出后，拇指、食指和中指上的所述第三拉线各单独采用1个所述电机分别控制，实现所述拇指、所述食指和所述中指的弯曲闭合，无名指和小指上的所述第三拉线组成第三线束，所述第三线束由第三电机控制，实现所述无名指和所述小指的整体弯曲闭合；所述5根第四拉线从所述分线器穿出后组合成第四线束，所述第四线束由第四电机控制，实现所述仿生机械手的整体伸直展开。
[0013]进一步地，所述指骨和所述手掌部位采用刚性材料。
[0014]进一步地，所述刚性材料为树脂、钛合金和复合材料中任意一种材料。
[0015]进一步地，所述关节铰链采用柔性材料。
[0016]进一步地，所述柔性材料为橡胶或者硅胶。
[0017]进一步地，所述指骨两端设计有凹槽，所述手掌靠近所述每根手指端也设计有凹槽，所述关节铰链的两端设计有凸节，所述关节铰链的凸节嵌入式内置于所述凹槽中。
[0018]进一步地，所述关节铰链的截面为三角形、四边形、五边形、六边形、椭圆形和圆形中任意一种。
[0019]进一步地，所述机械手具有固定拇指和活动拇指两种状态，其中，在所述固定拇指状态下，所述拇指固定于功能位；在所述活动拇指状态，在所述手掌侧面开槽，所述拇指与所述手掌的连接处安装弹簧和铰链，实现所述拇指的外展和内收动作。
[0020]在本专利技术的较佳实施方式中，与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：
[0021]1、通过以类似人体肌腱的线拉方式进行手指屈伸，自由度多，灵活性好，经济轻便；
[0022]2、通过在刚性结构的指骨之间，以及指骨和掌骨之间加入柔性关节，符合人手正常状态下的松弛刚度，接触柔顺。
[0023]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的一个较佳实施例的主体示意图；
[0025]图2是本专利技术的一个较佳实施例的手指弯曲示意图；
[0026]图3是本专利技术的一个较佳实施例的固定拇指姿势下的手掌示意图；
[0027]图4是本专利技术的一个较佳实施例的固定拇指姿势下的侧视示意图；
[0028]图5是本专利技术的一个较佳实施例的固定拇指姿势下的俯视示意图；
[0029]图6是本专利技术的一个较佳实施例的活动拇指姿势示意图
[0030]图7是本专利技术的一个较佳实施例的活动拇指姿势示意图；
[0031]图8是本专利技术的一个较佳实施例的活动拇指连接部示意图；
[0032]图9是本专利技术的一个较佳实施例的手掌和手指连接部示意图；
[0033]图10是本专利技术的一个较佳实施例的关节铰链与手指关节嵌入式连接示意图。
[0034]其中：1
‑
分线器、2
‑
手掌、3
‑
手指、4
‑
手掌过线孔、5
‑
关节铰链、6
‑
指骨、7
‑
指骨过线孔、8
‑
手肘固定板、9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于康复治疗的仿生机械手，其特征在于，包括拉线、关节铰链、指骨、手掌、手肘固定板、分线器、电机固定座与电机，其中，所述多个指骨通过所述关节铰链连接为手指，所述手指通过铰接方式安装在所述手掌上，所述手肘固定板的一端与手腕固定连接，所述手肘固定板的另一端设置所述电机固定座，所述电机固定在所述电机固定座上，所述分线器固定在所述手肘固定板上，所述拉线的一端安装在所述仿生机械手上，所述拉线的另一端从所述手肘固定板上的分线器穿出，在所述拉线的拉力作用下带动所述仿生机械手实现所述手指的弯曲动作。2.如权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于，所述拉线的一端穿过所述指骨和所述手掌两端设置的过线孔后固定在所述手指的上端，所述拉线的另一端从所述分线器的孔中穿出后，由所述电机控制所述拉线长度的伸长或缩短。3.如权利要求2所述的仿生机械手，其特征在于，所述拉线的拉线方案至少包括单拉方案、对拉方案、混合方案中的一种方案，其中：所述单拉方案，在每根所述手指掌侧面设置第一拉线，所述第一拉线设置为模拟弯曲所述手指的屈肌腱，所述第一拉线控制所述手指的掌指关节、近端指间关节和远端指间关节的运动，所述5根第一拉线从所述分线器穿出后组合成第一线束，所述第一线束由第一电机控制，实现所述仿生机械手的整体弯曲闭合；所述对拉方案，在所述单拉方案的基础上，还包括在所述手指背侧面设置第二拉线，所述第二拉线设置为模拟伸直所述手指的伸肌腱，所述第二拉线控制所述手指的掌指关节、近端指间关节和远端指间关节的运动，所述5根第二拉线从所述分线器穿出后组合成第二线束，所述第二线束由第二电机控制，实现所述仿生机械手的整体伸直展开；所述混合方案，在每根所述手指掌侧面设置第三拉线，所述第三拉线设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛传欣，闫瑾，谢青，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属瑞金医院，
类型：发明
国别省市：