采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，包括防护手套和驱动装置，防护手套包括五个指套部；驱动装置包括指部组件、连续柔性体和驱动组件，其中，指部组件设置在五个指套部中的一个指套部的背部上、大拇指对应的指套部的外侧上、食指对应的指套部的外侧上或腕掌关节对应的防护手套的背部处，连续柔性体的一端与指部组件的一端相连且另一端与驱动组件相连；驱动组件控制连续柔性体的收放，通过指部组件将连续柔性体传递的力转换成弯矩。本发明专利技术的结构简单、成本低、生产效率高，体积小、重量轻、便携性好，不会给病人手部造成很大承重负担，附加惯量小，不会对手指造成刚性冲击，安全性好。安全性好。安全性好。

【技术实现步骤摘要】
采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人


[0001]本专利技术涉及机器人与医疗康复
，尤其是涉及一种采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人。

技术介绍

[0002]手是人体上肢最重要的关节之一，具有灵活度高，功能性强的特点，日常生活中的各种活动都离不开手部的精细操作。临床上有许多因脊髓损伤、脑卒中等疾病而导致手部功能部分丧失、手指活动范围受限、手指肌力不足的患者，但研究表明，对髓损伤、脑卒中等而导致手功能受损患者进行积极的手功能恢复训练，可以加速手部功能的恢复。传统手部康复训练主要采用医师手把手辅助治疗，一名治疗师只能同时对一名患者进行训练，工作量大、训练效率低、无法保证患者得到足够的训练强度，而且治疗效果也多取决于治疗师的经验和水平。
[0003]随着科技的不断进步，利用机器人技术进行康复训练成为了手部康复治疗的重要手段之一。手部康复机器人不仅可以减小治疗师的工作量，缓解康复医疗资源的压力，还可以实现康复数据的精确记录，帮助治疗师对康复效果进行客观评价，保证康复方案的及时调整与个体化制定。
[0004]现有的手部康复机器人大多为刚性外骨骼，使用刚性连杆或其他复杂的刚性传动机构实现手指的康复运动，主要存在以下问题：1、手指灵活度很高，需要实现多自由度精准复杂运动，使得刚性传动机构的结构设计十分复杂，成本高，生产效率低；2、刚性外骨骼整体体积大，重量重，便携性差，给病人的手部造成很大的承重负担；3、刚性杆件及其他刚性传动机构的应用附加惯量和质量较大，极大地改变了手部的动力学特性；4、刚性构件容易对手指关节造成刚性冲击，产生二次伤害，对控制系统的精确性，实时性，安全性要求很高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，结构简单、成本低、生产效率高，体积小、重量轻、便携性好，不会给病人手部造成很大承重负担，附加惯量小，不会对手指造成刚性冲击，安全性好。
[0006]根据本专利技术实施例的采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，包括：
[0007]防护手套，所述防护手套包括五个指套部；
[0008]驱动装置，所述驱动装置包括指部组件、连续柔性体和驱动组件，其中，所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上、大拇指对应的所述指套部的外侧上、食指对应的所述指套部的外侧上或腕掌关节对应的所述防护手套的背部处，所述连续柔性体的一端与所述指部组件的一端相连且另一端与所述驱动组件相连；所述驱动组件控制所述连续柔性体的收放，通过所述指部组件将所述连续柔性体传递的力转换成弯矩；
[0009]当所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上时，所述弯
矩控制对应的手指做伸展/屈曲运动；
[0010]当所述指部组件设置在大拇指对应的所述指套部的外侧上或食指对应的所述指套部的外侧上时，所述弯矩相应地控制大拇指或食指做外展/内收运动；
[0011]当所述指部组件设置在腕掌关节对应的所述防护手套的背部处时，所述弯矩控制大拇指做对掌运动。
[0012]根据本专利技术实施例的采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，一方面，本专利技术通过利用连续柔性体代替现有技术中手指关节上的复杂传动机构，直接驱动手指运动，具有如下优点，第一，结构更加简单，不存在复杂刚性结构，因此本专利技术的手部灵巧康复机器人成本更低，控制更为方便；第二，不会对手指造成刚性冲击，安全性好；第三、可以极大地减小本专利技术的手部灵巧康复机器人的质量和体积，实现了康复设备的轻量化，具有很好的便携性，减少了使用者的承重负担。另一方面，本专利技术的手部灵巧康复机器人具有模块化特征，可以根据手指康复运动需求进行不同组合，以满足多样化的手指康复运动需求。
[0013]在一些实施例中，所述连续柔性体为钢索、薄钢条或纤维条，所述驱动组件为电动推杆组件、电机滚筒组件和蜗杆齿条组件；其中，
[0014]当所述连续柔性体为所述钢索时，所述驱动组件为所述电动推杆组件或所述蜗杆齿条组件且固定在所述防护手套上或不固定在所述防护手套上，或所述驱动组件为所述电机滚筒组件且不固定在所述防护手套上；
[0015]当所述连续柔性体为所述薄钢条或所述纤维条时，所述驱动组件为所述电动推杆组件或所述蜗杆齿条组件且固定在所述防护手套上。
[0016]在一些实施例中，当所述连续柔性体为所述钢索且不固定在所述防护手套上时，所述钢索上设有导向组件，所述导向组件位于所述驱动组件和所述指部组件之间，用于对所述连续柔性体的运动方向进行引导。
[0017]在一些实施例中，所述引导组件包括第一引导口、软管和第二引导口，所述第一引导口和所述第二引导口分别固定在所述软管的两端，所述第一引导口固定在所述防护手套上且靠近所述指部组件，所述第二引导口不固定在所述防护手套上且远离所述指部组件，所述连续柔性体可移动地穿过所述第一引导口、所述软管和所述第二引导口。
[0018]在一些实施例中，所述指部组件包括支撑板；所述支撑板能弯曲但不能拉伸；
[0019]当所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上时，所述支撑板的一端与对应的所述指套部的指尖处固定，所述支撑板的另一端与对应的所述指套部的基部处固定，所述连续柔性体的一端固定在所述支撑板的一端处；
[0020]当所述指部组件设置在大拇指对应的所述指套部的外侧上或食指对应的所述指套部的外侧上时，所述支撑板的一端相应地与大拇指或食指的近侧指间关节与远侧指间关节之间的位置对应的所述指套部固定，所述支撑板的另一端相应地与大拇指或食指对应的所述指套部的基部处固定，所述连续柔性体的一端固定在所述支撑板的一端处；
[0021]当所述指部组件设置在腕掌关节对应的所述防护手套的背部处时，所述支撑板的一端与大拇指掌腕关节对应的所述防护手套的背部处固定，所述支撑板的另一端与食指掌腕关节对应的所述防护手套的背部处固定，所述连续柔性体的一端固定在所述支撑板的一端处。
[0022]在一些实施例中，所述支撑板为波浪形塑料板、波浪形纤维板或链条板。
[0023]在一些实施例中，当所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上时，所述指部组件还包括指尖套，所述指尖套与所述支撑板的一端相连，所述指尖套套设于对应的所述指套部的指尖上。
[0024]在一些实施例中，所述指部组件还包括约束器，所述约束器设置在所述支撑板上的上表面上，所述连续柔性体可移动地穿过所述约束器。
[0025]在一些实施例中，所述支撑板的一端处设有锚固点。
[0026]在一些实施例中，所述驱动装置的数量为1至8个，其中，不属于同一个所述驱动装置的所述指部组件在所述防护手套上的设置位置不同。
[0027]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0028]本专利技术的上述和/或附加的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，其特征在于，包括：防护手套，所述防护手套包括五个指套部；驱动装置，所述驱动装置包括指部组件、连续柔性体和驱动组件，其中，所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上、大拇指对应的所述指套部的外侧上、食指对应的所述指套部的外侧上或腕掌关节对应的所述防护手套的背部处，所述连续柔性体的一端与所述指部组件的一端相连且另一端与所述驱动组件相连；所述驱动组件控制所述连续柔性体的收放，通过所述指部组件将所述连续柔性体传递的力转换成弯矩；当所述指部组件设置在五个所述指套部中的一个所述指套部的背部上时，所述弯矩控制对应的手指做伸展/屈曲运动；当所述指部组件设置在大拇指对应的所述指套部的外侧上或食指对应的所述指套部的外侧上时，所述弯矩相应地控制大拇指或食指做外展/内收运动；当所述指部组件设置在腕掌关节对应的所述防护手套的背部处时，所述弯矩控制大拇指做对掌运动。2.根据权利要求1所述的采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，其特征在于，所述连续柔性体为钢索、薄钢条或纤维条，所述驱动组件为电动推杆组件、电机滚筒组件和蜗杆齿条组件；其中，当所述连续柔性体为所述钢索时，所述驱动组件为所述电动推杆组件或所述蜗杆齿条组件且固定在所述防护手套上或不固定在所述防护手套上，或所述驱动组件为所述电机滚筒组件且不固定在所述防护手套上；当所述连续柔性体为所述薄钢条或所述纤维条时，所述驱动组件为所述电动推杆组件或所述蜗杆齿条组件且固定在所述防护手套上。3.根据权利要求2所述的采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，其特征在于，当所述连续柔性体为所述钢索且不固定在所述防护手套上时，所述钢索上设有导向组件，所述导向组件位于所述驱动组件和所述指部组件之间，用于对所述连续柔性体的运动方向进行引导。4.根据权利要求3所述的采用连续柔性体驱动的手部灵巧康复机器人，其特征在于，所述引导组件包括第一引导口、软管和第二引导口，所述第一引导口和所述第二引导口分别固定在所述软管的两端，所述第一引导口固定在所述防护手套上且靠近所述指部组件，所述第二引导口不固定在所述防护手套上且远离所述指部组件，所述连续柔性体...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠峰，霍晔，孔令杰，段金昊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：