包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢制造技术

本实用新型专利技术涉及假肢技术领域，特别涉及一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢。包括前臂部分、穿戴接受腔、智能灵巧手、关节屈伸机构及控制系统，其中穿戴接受腔的下端设有肘关节，肘关节处设有肌电传感器和拉伸传感器，前臂部分的两端与肘关节和智能灵巧手连接；关节屈伸机构设置于前臂部分内，且与穿戴接受腔连接，关节屈伸机构用于实现肘关节的屈伸运动；控制系统用于接收肌电传感器和拉伸传感器分别输出的多点肌电信号和肘关节运动信息，且控制关节屈伸机构和智能灵巧手动作。本实用新型专利技术适用于前臂残肢长度较短的残疾人，通过混合使用者自身的肌电信号与肘关节运动引起的拉伸传感器信号变化，判断其运动意图，辅助其实现智能假肢手部与肘部的动作。假肢手部与肘部的动作。假肢手部与肘部的动作。

【技术实现步骤摘要】
包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢


[0001]本技术涉及假肢
，特别涉及一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢。

技术介绍

[0002]随着生活质量和科技水平的逐步提高，肢体残疾人使用假肢来替代缺失部位功能的情况已经较为常见，各种假肢产品的问世，很大程度上提高了残疾人的学习、工作、生活能力，尤其是智能假肢产品，具备更高的灵活性和可操作性。在上肢智能假肢领域，目前的大部分可商用产品广义上可分为两类，第一类以面向前臂残肢长度较长的残疾人为主，第二类以面向上臂截肢的残疾人为主。前臂残肢较长的残疾人有充足的前臂肢体空间去佩戴假肢，并且前臂内控制手指运动的肌肉仍有残留，经过训练可以产生足够强度的肌电信号来触发智能假肢的手指动作。上臂截肢的残疾人可通过肩部佩戴智能假肢，并且智能假肢包含电动肘关节，可以复现肘部动作，但上臂截肢的残疾人用于触发肘部和手部动作的肌电信号较少，很难同时完成肘部与手部的同步动作。除了上述情况，还有一类前臂残肢长度较短的残疾人，对于他们来说，目前的智能假肢均无法使用，原因在于，由于其前臂残肢长度较短，无法提供有效的支撑，不足以进行佩戴第一类的智能假肢，同时其肘关节尚存，占据了可以安装电动肘关节的内部空间，也无法佩戴第二类的智能假肢。此外，残肢中残留的肌肉量不足，也很难产生足够多的肌电信号去触发肘部与手部的同步动作。因此，针对这一类前臂残肢长度较短的残疾人，需技术一种适用于他们的可穿戴前臂智能假肢，克服现有智能假肢的适配性不良问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术的目的在于提供一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，以适配前臂残肢长度较短的残疾人，通过混合自身肌电信号与拉伸传感器信号触发，辅助其实现肘部与手部的独立动作以及同步动作。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0005]本技术实施例提供一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，包括
[0006]穿戴接受腔，穿戴接受腔的下端设有肘关节，肘关节处设有肌电传感器和拉伸传感器，肌电传感器用于采集使用者残肢处的多点肌电信号且输出，拉伸传感器用于采集使用者自身的肘关节运动信息且输出；
[0007]前臂部分，前臂部分的两端分别与肘关节和智能灵巧手连接；
[0008]关节屈伸机构，设置于前臂部分内，且与穿戴接受腔连接，关节屈伸机构用于实现肘关节的屈伸运动；
[0009]控制系统，用于接收肌电传感器和拉伸传感器分别输出的多点肌电信号和肘关节运动信息，且控制关节屈伸机构和智能灵巧手动作。
[0010]所述穿戴接受腔包括穿戴接受腔支撑端和穿戴接受腔活动端，穿戴接受腔支撑端
和穿戴接受腔活动端转动连接形成所述肘关节；穿戴接受腔活动端与所述前臂部分的后端连接；所述肌电传感器安装在穿戴接受腔活动端的内侧，所述拉伸传感器两端嵌于穿戴接受腔支撑端和穿戴接受腔活动端的下侧。
[0011]所述关节屈伸机构包括连接杆、齿轮组及无刷电机，其中无刷电机的输出端与齿轮组的输入端连接，连接杆的一端与齿轮组的输出端连接，连接杆的另一端与所述穿戴接受腔支撑端连接。
[0012]所述连接杆为齿状杆，且嵌套于所述穿戴接受腔支撑端内。
[0013]所述齿轮组设置于所述前臂部分的壳体内；所述齿轮组包括依次啮合的齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、双联齿轮Ⅰ、双联齿轮Ⅱ及齿轮Ⅲ，其中齿轮Ⅰ与所述无刷电机固连，齿轮Ⅲ与所述连接杆固连，齿轮Ⅲ的回转中心与所述肘关节的旋转中心同轴线。
[0014]所述控制系统包括控制电路板和锂电池，其中锂电池与控制电路板和所述无刷电机连接，用于提供电源；控制电路板与所述无刷电机、肌电传感器、拉伸传感器及智能灵巧手连接。
[0015]所述前臂部分的前端设有转接环，所述智能灵巧手安装在转接环上。
[0016]本技术的优点与有益效果为：
[0017]1.本技术包含电机驱动的肘关节，且电机安装位置不与使用者前臂残肢发生干涉，预留了充足的前臂活动空间，即保证了良好的穿戴性，又提供了对肘关节的有效操控功能。
[0018]2.本技术在操控时混合了使用者的肌电信号与穿戴接受腔中的拉伸传感器信号，增加了用于触发前臂及手部动作的信号来源，可实现肘部与手部的独立动作以及同步动作。
[0019]3.本技术适用于前臂残肢长度较短的残疾人，通过混合使用者自身的肌电信号与肘关节运动引起的拉伸传感器信号变化，判断其运动意图，辅助其实现智能假肢手部与肘部的动作。
附图说明
[0020]图1是本技术包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢的结构示意图；
[0021]图2是本技术中前臂部分的内部结构示意图；
[0022]图3是本技术中穿戴接受腔的结构示意图；
[0023]图4为本技术中齿轮组的结构示意图；
[0024]图中：1为前臂部分，2为穿戴接受腔，3为智能灵巧手，4为连接杆，5为齿轮组，6为无刷电机，7为锂电池，8为控制电路板，9为转接环，10为穿戴接受腔支撑端，11为穿戴接受腔活动端，12为肌电传感器，13为拉伸传感器，51为齿轮Ⅰ，52为齿轮Ⅱ，53为双联齿轮Ⅰ，54为双联齿轮Ⅱ，55为齿轮Ⅲ。
具体实施方式
[0025]为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述。
[0026]如图1至图3所示，本技术提供一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，包括
前臂部分1、穿戴接受腔2、智能灵巧手3、关节屈伸机构及控制系统，其中穿戴接受腔2佩戴于使用者肩部及上臂，用于支撑前臂部分1，穿戴接受腔2的下端设有肘关节，肘关节处设有肌电传感器12和拉伸传感器13，肌电传感器12用于采集使用者残肢处的多点肌电信号且输出，拉伸传感器13用于采集使用者自身的肘关节运动信息且输出；前臂部分1的两端分别与肘关节和智能灵巧手3连接；关节屈伸机构设置于前臂部分1内，且与穿戴接受腔2连接，关节屈伸机构用于实现肘关节的屈伸运动；控制系统用于接收肌电传感器12和拉伸传感器13分别输出的多点肌电信号和肘关节运动信息，且根据接收到的多点肌电信号和肘关节运动信息控制关节屈伸机构和智能灵巧手3动作。
[0027]如图3所示，本技术的实施例中，穿戴接受腔2包括穿戴接受腔支撑端10和穿戴接受腔活动端11，穿戴接受腔支撑端10和穿戴接受腔活动端11转动连接形成肘关节；穿戴接受腔支撑端10佩戴于使用者的肩部及上臂，用于与使用者的连接以及承载设备重量；具体地，戴接受腔活动端11的一端与穿戴接受腔支撑端10之间通过活动铰链连接，使用者残肢放置于穿戴接受腔活动端11内部，可绕活动铰链旋转；穿戴接受腔活动端11的另一端与前臂部分1的后端连接。肌电传感器12安装在穿戴接受腔活动端11的内侧，可采集使用者残肢处的多点肌电信号，用于对智能灵巧手3动作的操控；拉伸传感器13两端嵌于穿戴接受腔支撑端10和穿戴接受腔活动端11的下侧，可采集使用者自身的肘关节运动信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，其特征在于，包括穿戴接受腔(2)，穿戴接受腔(2)的下端设有肘关节，肘关节处设有肌电传感器(12)和拉伸传感器(13)，肌电传感器(12)用于采集使用者残肢处的多点肌电信号且输出，拉伸传感器(13)用于采集使用者自身的肘关节运动信息且输出；前臂部分(1)，前臂部分(1)的两端分别与肘关节和智能灵巧手(3)连接；关节屈伸机构，设置于前臂部分(1)内，且与穿戴接受腔(2)连接，关节屈伸机构用于实现肘关节的屈伸运动；控制系统，用于接收肌电传感器(12)和拉伸传感器(13)分别输出的多点肌电信号和肘关节运动信息，且控制关节屈伸机构和智能灵巧手(3)动作。2.根据权利要求1所述的包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，其特征在于，所述穿戴接受腔(2)包括穿戴接受腔支撑端(10)和穿戴接受腔活动端(11)，穿戴接受腔支撑端(10)和穿戴接受腔活动端(11)转动连接形成所述肘关节；穿戴接受腔活动端(11)与所述前臂部分(1)的后端连接；所述肌电传感器(12)安装在穿戴接受腔活动端(11)的内侧，所述拉伸传感器(13)两端嵌于穿戴接受腔支撑端(10)和穿戴接受腔活动端(11)的下侧。3.根据权利要求2所述的包含肘关节的可穿戴前臂智能假肢，其特征在于，所述关节屈伸机构包括连接杆(4)、齿轮组(5)及无...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新刚，赵明，张弼，徐壮，姚杰，李纪桅，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：