一种柔性手部康复外骨骼及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性手部康复外骨骼及其工作方法，该外骨骼包括小臂穿戴机构、手指穿戴机构、手掌穿戴机构、电机驱动系统和肌电感应系统；手指穿戴机构包括五个与人体手指一一对应的手指套；手掌穿戴机构用于穿戴在人体手掌，且手指穿戴机构与手掌穿戴机构之间通过无级调节机构进行连接；电机驱动系统与手指穿戴机构连接；肌电感应系统用于采集人体手部的肌电信号，且肌电感应系统通过中央控制器处理肌肉电信号，同时中央控制器可根据不同状态的肌肉电信号向电机驱动系统发出不同的电平信号，从而实现通过肌电信号对电机进行控制。本方案能够进行单指或多指的单独康复训练，同时具有较高的尺寸调节能力，进而提高穿戴舒适性和适应性。和适应性。和适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性手部康复外骨骼及其工作方法


[0001]本专利技术涉及可穿戴设备
，具体涉及一种柔性手部康复外骨骼及其工作方法。

技术介绍

[0002]2015年世界卫生组织指出，全球60岁以上的人群已占总人口的 12. 24%，且这一比例正逐年增加。而脑卒中作为老龄化人群中的高发病，其发病率高达 11. 2%，已经严重影响了人们的日常生活。科学研究发现，人平均每天要进行约1 500次的抓握动作，是人与外界环境沟通交流的重要工具。因此手部康复外骨骼对于偏瘫患者手部的康复与患者的日常生活辅助都有重要意义。
[0003]但是目前市面上的手部康复外骨骼种类较少，主要有气动式和电机驱动式，其中气动式的手部康复外骨骼的缺点在于手指关节弯曲角度较小，力度不够，且气泵体积大，不易携带。而电机驱动式的手部康复外骨骼则存在穿戴不舒适且有负重感，关节部位存在刚性冲击，长期佩戴会增加关节损伤的问题。并且现有的手部康复外骨骼基本上都不支持模块化的指套安装，若要进行单指或多指康复训练就需要将手部康复外骨骼穿戴完全，这样会影响单指或多指的康复训练效果，同时现有的手部康复外骨骼的尺寸调节能力不高，由此会影响到穿戴舒适感。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能够进行单指或多指的单独康复训练，同时具有较高的尺寸调节能力，进而提高穿戴舒适性的柔性手部康复外骨骼。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性手部康复外骨骼，包括小臂穿戴机构、手指穿戴机构、手掌穿戴机构、电机驱动系统和肌电感应系统；所述小臂穿戴机构用于穿戴在人体小臂；所述手指穿戴机构用于穿戴在人体手指部，以通过所述手指穿戴机构带动人体手指部运动，所述手指穿戴机构采用柔性材料制成，且所述手指穿戴机构包括五个与人体手指一一对应的手指套，且各个所述手指套相互独立安装于所述手掌穿戴机构上，以适应人体不同手指的康复需求；所述手掌穿戴机构用于穿戴在人体手掌，且所述手指穿戴机构与所述手掌穿戴机构之间通过无级调节机构进行连接，以通过所述无级调节机构适应不同人体的手指长度；所述电机驱动系统与所述手指穿戴机构连接，以通过所述电机驱动系统带动所述手指穿戴机构运动；所述肌电感应系统用于采集人体手部的肌电信号，且所述肌电感应系统与所述电机驱动系统电连接，以使得所述电机驱动系统根据所述肌电感应系统采集到的人体手部的
肌电信号对所述手指穿戴机构进行控制。
[0006]在本方案中，以穿戴上本方案后人体的方向作为参考方向，即本方案中的前、后、左、右、上、下分别对应为人体的前、后、左、右、上、下，同时本方案中的轴向为左右方向，竖向为上下方向，纵向为前后方向，且初始状态为人体手指为伸直状态时的各零件的状态。
[0007]本专利技术的工作原理是：本方案的柔性手部康复外骨骼在进行手部的康复训练时，由于各个手指套是独立安装在手掌穿戴机构上的，故在使用前，使用者可以根据康复训练的需要只将需要进行康复训练的手指套安装在手掌穿戴机构上，其余不需要进行康复训练的手指套则可以从手掌穿戴机构上拆卸下，由此实现单指或多指的单独康复训练；当选择好康复训练需要安装的手指套后，再通过无级调节机构调节手指穿戴机构与手掌穿戴机构之间的相对位置关系，当使用者的手指较长时，可以通过无级调节机构相应的增加手指穿戴机构和手掌穿戴机构之间的距离，而当使用者的手指较短时，则可以通过无级调节机构相应的减小手指穿戴机构和手掌穿戴机构之间的距离，由此使得本方案的柔性手部康复外骨骼具有较高的尺寸调节能力，进而提高穿戴的舒适性。同时由于本方案的手指穿戴机构采用柔性材料制成，故本方案的柔性手部康复外骨骼整体使用时更加的轻柔，使用更加的舒适，同时大大降低了整体的重量，方便携带。
[0008]当手指套的数量、以及手指穿戴机构和手掌穿戴机构之间的距离调节到位后，通过小臂穿戴机构、手指穿戴机构和手掌穿戴机构将本方案的柔性手部康复外骨骼穿戴在人体手部，此时可以开始进行康复训练。
[0009]在进行康复训练时，由肌电感应系统实时将采集到的人体手部的肌电信号传递给电机驱动系统，电机驱动系统根据人体手部的肌电信号判断人体手部的用力情况；当电机驱动系统判断人体手部有握紧的趋势时，电机驱动系统通过所述手指穿戴机构带动人体手指弯曲；当电机驱动系统判断人体手部有放松的趋势时，电机驱动系统通过手指穿戴机构带动人体手指伸直复位，由此完成一个康复训练周期，而当电机驱动系统判断人体手部保持为放松状态时，电机驱动系统则不通过手指穿戴机构带动人体手指运动。
[0010]优选的，各个所述手指套均具有与人体对应位置手指的指骨数量相同的多个开口向下的指骨部，且在每个所述手指套上距离所述手掌穿戴机构最近和最远的指骨部朝向手心的一侧均设有手指托件，以使得所述手指套能够穿戴在人体手指，相邻两个所述指骨部过渡连接，在相邻两个所述指骨部之间还开设有倒三角的槽口，所述槽口沿轴向方向贯穿所述手指套，且所述槽口与人体手指的指骨间关节的位置相对应。
[0011]这样，手指套采用一体式的柔性设计，加工简单方便，相邻两个指骨部的过渡连接处还可以在训练时存储一定的弹力，进而为手指伸直时提供助力；同时通过在相邻两个指骨部之间设置倒三角的槽口，使其可以在指骨间关节处的同一位置实现弯曲，同时减少了指骨间关节处的连接件，进而减轻了整个外骨骼的重量。
[0012]优选的，各个所述手指套均具有与人体对应位置手指的指骨数量相同的多个开口向下的指骨部，且在每个所述指骨部朝向手心的一侧均设有手指托件，以使得所述手指套能够穿戴在人体手指，相邻两个所述指骨部的下端通过滑动组件进行连接，所述滑动组件包括其中一个所述指骨部上的滑动凸起、以及另一个所述指骨部上的滑槽，所述滑槽沿纵向方向设置，且所述滑动凸起伸入所述滑槽并能够在纵向方向沿所述滑槽滑动，以使得相邻两个所述指骨部能够相对运动来适应对应位置手指指骨的运动。
[0013]这样，手指套的各个指骨部单独进行加工设计，相邻两个指骨部采用滑动凸起和滑槽的配合方式进行柔性连接，当人体手指在弯曲和伸直运动时，滑动凸起可以根据人体指骨间关节处的位置变化而在滑槽内自动滑移，以此来提高对人体手指运动的适应性，进而提高穿戴舒适性和康复训练效果。
[0014]优选的，在每个所述指骨部的上端均设有安装柱，且相邻两个安装柱之间套设有弹性件，且所述弹性件在初始状态时为自由伸长状态。
[0015]这样，通过设置弹性件，当手指部带动人体手指弯曲时，弹性件被拉长以存储能量，当手指部带动人体手指回到伸直状态时，弹性件通过存储的能量提供回弹力以为手指伸直提供助力效果。
[0016]优选的，所述无级调节机构包括多个无级调节组件，所述无极调节组件与所述手指套一一对应，所述无级调节组件包括调节杆和调节座，所述调节杆与所述手指套连接，所述调节座设于所述手掌穿戴机构，在所述调节座上沿纵向方向开设有调节孔，所述调节杆远离其连接所述手指套的一端滑动穿过所述调节孔，以使得所述调节杆沿所述调节孔移动时能够带动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性手部康复外骨骼，其特征在于，包括小臂穿戴机构、手指穿戴机构、手掌穿戴机构、电机驱动系统和肌电感应系统；所述小臂穿戴机构用于穿戴在人体小臂；所述手指穿戴机构用于穿戴在人体手指部，以通过所述手指穿戴机构带动人体手指部运动，所述手指穿戴机构采用柔性材料制成，且所述手指穿戴机构包括五个与人体手指一一对应的手指套，且各个所述手指套相互独立安装于所述手掌穿戴机构上，以适应人体不同手指的康复需求；所述手掌穿戴机构用于穿戴在人体手掌，且所述手指穿戴机构与所述手掌穿戴机构之间通过无级调节机构进行连接，以通过所述无级调节机构适应不同人体的手指长度；所述电机驱动系统与所述手指穿戴机构连接，以通过所述电机驱动系统带动所述手指穿戴机构运动；所述肌电感应系统用于采集人体手部的肌电信号，且所述肌电感应系统与所述电机驱动系统电连接，以使得所述电机驱动系统根据所述肌电感应系统采集到的人体手部的肌电信号对所述手指穿戴机构进行控制。2.根据权利要求1所述的柔性手部康复外骨骼，其特征在于，各个所述手指套均具有与人体对应位置手指的指骨数量相同的多个开口向下的指骨部，且在每个所述手指套上距离所述手掌穿戴机构最近和最远的指骨部朝向手心的一侧均设有手指托件，以使得所述手指套能够穿戴在人体手指，相邻两个所述指骨部过渡连接，在相邻两个所述指骨部之间还开设有倒三角的槽口，所述槽口沿轴向方向贯穿所述手指套，且所述槽口与人体手指的指骨间关节的位置相对应。3.根据权利要求1所述的柔性手部康复外骨骼，其特征在于，各个所述手指套均具有与人体对应位置手指的指骨数量相同的多个开口向下的指骨部，且在每个所述指骨部朝向手心的一侧均设有手指托件，以使得所述手指套能够穿戴在人体手指，相邻两个所述指骨部的下端通过滑动组件进行连接，所述滑动组件包括其中一个所述指骨部上的滑动凸起、以及另一个所述指骨部上的滑槽，所述滑槽沿纵向方向设置，且所述滑动凸起伸入所述滑槽并能够在纵向方向沿所述滑槽滑动，以使得相邻两个所述指骨部能够相对运动来适应对应位置手指指骨的运动。4.根据权利要求2或3所述的柔性手部康复外骨骼，其特征在于，在每个所述指骨部的上端均设有安装柱，且相邻两个安装柱之间套设有弹性件，且所述弹性件在初始状态时为自由伸长状态。5.根据权利要求2或3所述的柔性手部康复外骨骼，其特征在于，所述无级调节机构包括多个无级调节组件，所述无极调节组件与所述手指套一一对应，所述无级调节组件包括调节杆和调节座，所述调节杆与所述手指套连接，所述调节座设于所述手掌穿戴机构，在所述调节座上沿纵向方向开设有调节孔，所述调节杆远离其连接所述手指套的一端滑动穿过所述调节孔，以使得所述调节杆沿所述调节孔移动时能够带动所述手指套沿纵向方向移动，在所述调节座上沿竖向方向开设有螺纹孔，所述螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓臣，田震，徐子奥，李亚琛，谢砚冰，杨状状，曾瑞沣，黄靖杰，陈柯言，李南兰，
申请(专利权)人：重庆市南开两江中学校，
类型：发明
国别省市：