手部功能障碍患者康复训练用的肌电假手制造技术

一种手部功能障碍患者康复训练用的肌电假手，机械假手由微型直流电机通过齿轮传动机构带动用于辅助患者手部运动的手指。其特征在于：设置两个肌电信号采集电极贴合在患者手臂的肌电信号较为活跃的区域，分别采集代表手指张开及闭合肌电信号，把这两个肌电信号输入至设有包括单片机、电机驱动电路在内的控制模块，由单片机输出假手的开合信号，通过电机驱动电路驱动微型直流电机正转或者反转，通过齿轮传动机构使假手闭合或者张开，从而带动患者的手部做张开和闭合的运动。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及以肌电信号原理设计的假肢机械手，特别是一种用于由中风等疾病引起手部功能障碍患者的康复训练的肌电假手，属于与机械手相关的信号采集与处理、 计算机、电机控制等

技术介绍
虽然肌电控制假手已经出现了很多年，但基本上所有肌电假手都是用于作为残疾人缺失手臂的替代品，补偿残疾人缺失的手部功能，没有肌电假手用于由中风等疾病引起手部功能障碍患者的手部康复训练。在手部功能障碍患者康复训练初期，病人还无法自主支配手部运动，需要外力辅助其手部运动，而目前还没有这样一种设备帮助病人进行自主专项的康复训练，关于手部功能障碍患者如何利用肌电信号控制肌电假手，并对自身进行自主的康复训练还是一个空白。
技术实现思路
本技术提出了一种用于由中风等疾病引起手部功能障碍患者自主康复训练的肌电假手，使患者佩戴该假手后，通过自主意识支配该假手的开合，假手的开合能够带动手部的运动，从而借助假手的外力辅助自己手部运动，能够对自己的手部进行自主康复训练。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案一种手部功能障碍患者康复训练用的肌电假手，包括机械假手、控制模块和肌电信号采集电极，肌电信号采集电极的信号传入控制模块，控制模块输出控制信号给机械假手；所述控制模块包括单片机和电机驱动电路，由单片机的信号输入端连接肌电信号采集电极，单片机的控制信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端；所述机械假手包括壳体、电机、短指和长指；电机设在壳体内；短指和长指的根部都设在壳体内，并与壳体转动连接；所述短指上设有与使用者拇指连接的拇指连接装置，所述长指上设有与使用者其它手指连接的长指连接装置；所述短指的根部设有短指根部齿轮，长指的根部设有长指根部齿轮，短指根部齿轮和长指根部齿轮相互啮合；所述电机的转子上设有电机齿轮，电机齿轮连接驱动短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个；所述电机驱动电路的驱动输出端连接电机。作为进一步改进，还包括传动齿轮；传动齿轮包括同轴连接同时转动的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电机齿轮啮和，第二齿轮与短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个啮合；所述第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数。3作为优选，电机齿轮和第一齿轮啮合传动的传动比是4 1;第二齿轮和短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个啮合传动的传动比是10 1 ；短指根部齿轮和长指根部齿轮相互啮合传动的传动比是1 1。所述拇指连接装置和长指连接装置都是指环。本技术方案的原理说明如下机械假手由微型直流电机通过齿轮传动机构带动用于辅助患者手部运动的手指。 其特征在于设置两个肌电信号采集电极贴合在患者手臂的肌电信号较为活跃的区域，分别采集代表手指张开及闭合肌电信号，把这两个肌电信号输入至设有包括单片机、电机驱动电路在内的控制模块，由单片机输出假手的开合信号，通过电机驱动电路驱动微型直流电机正转或者反转，通过齿轮传动机构使假手闭合或者张开，从而带动患者的手部做张开和闭合的运动。本技术具有以下优点本技术采用肌电假手用于手部功能障碍患者的自主康复训练，实现了传统康复训练方法的创新。患者只需要佩戴好肌电假手，并把肌电信号采集电机贴在手臂的对应位置，按照按正常的习惯来发出手部运动意识，肌电信号采集电极就会把反应手部运动意识的肌电信号采集并提交单片机处理，又由单片机发出相应的电机驱动信号来驱动假手开合从而带动患者手部进行运动。患者不需要别人帮助，就能在外力辅助下进行手部康复训练，给医护人员及家人带来极大方便，同时由于患者是通过自身意识来进行手部运动训练， 比单纯通过外力进行手部训练更加有效，能够更好地起到康复训练的作用，可以帮助患者早日恢复手部自主运动能力，恢复正常生活。附图说明图1为机械假手平面传动结构示意图；图2为本技术方案的立体结构示意图；图3为本技术方案的原理框图。图中，肌电信号采集电极1、控制模块2、电机3、电机齿轮4、第一齿轮5、第二齿轮 6、短指根部齿轮7、长指根部齿轮8、短指9、长指10、机械假手11、指环12。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本技术作进一步说明一种手部功能障碍患者康复训练用的肌电假手，包括机械假手、控制模块和肌电信号采集电极，肌电信号采集电极的信号传入控制模块，控制模块输出控制信号给机械假手；所述控制模块包括单片机和电机驱动电路，由单片机的信号输入端连接肌电信号采集电极，单片机的控制信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端；所述机械假手包括壳体、 电机、短指和长指；电机设在壳体内；短指和长指的根部都设在壳体内，并与壳体转动连接；所述短指上设有与使用者拇指连接的拇指连接装置，所述长指上设有与使用者其它手指连接的长指连接装置；所述短指的根部设有短指根部齿轮，长指的根部设有长指根部齿轮，短指根部齿轮和长指根部齿轮相互啮合；所述电机的转子上设有电机齿轮，电机齿轮连接驱动短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个；所述电机驱动电路的驱动输出端连接电机。作为进一步改进，还包括传动齿轮；传动齿轮包括同轴连接同时转动的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电机齿轮啮和，第二齿轮与短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个啮合；所述第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数。作为优选，电机齿轮和第一齿轮啮合传动的传动比是4 1 ；第二齿轮和短指根部齿轮或长指根部齿轮中任一一个啮合传动的传动比是10 1;短指根部齿轮和长指根部齿轮相互啮合传动的传动比是1 1。所述拇指连接装置和长指连接装置都是指环。本实施例的说明如下如图1所示(图中机械假手只画出了用于带动患者手指的二根手指)，两个肌电信号采集电极连接到假手根部的肌电假手控制模块，肌电假手控制模块的电机驱动信号线连接到机械假手上的微型直流电机，微型直流电机输出轴(转子)上安装的电机齿轮和第一齿轮啮合传动，传动比4 1，起到减速增力的作用；与第一齿轮同轴的第二齿轮与短指根部齿轮啮合，传动比10 1，也起到减速增力的作用，短指根部齿轮的轴与短指为键固定联接，使短指和短指根部齿轮同步转动。同理，长指根部齿轮的轴和长指也为键固定联接，长指和长指根部齿轮同步转动，短指根部齿轮和长指根部齿轮啮合，传动比1 1，使长指在短指转动的同时向反方向转动，从而达到手指开合的效果。如图2所示(图中机械假手为适用于左手佩戴)，按照图中箭头方向将五指分别插入指环12中，并将机械手的根部与手腕固定好，当假手拇指(即短指)和食指(即长指) 运动时会带动患者的手指进行运动。如图3所示，当肌电信号采集电极采集到肌电信号之后，把该信号提供给肌电假手控制模块判断出患者的运动意图，并发出相应的电机驱动信号来驱动机械假手的张开和闭合，当机械假手闭合时，就会带动穿戴于假手上的患者手部运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手部功能障碍患者康复训练用的肌电假手，其特征在于包括机械假手、控制模块和肌电信号采集电极，肌电信号采集电极的信号传入控制模块，控制模块输出控制信号给机械假手；所述控制模块包括单片机和电机驱动电路，由单片机的信号输入端连接肌电信号采集电极，单片机的控制信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端；所述机械假手包括壳体、电机、短指和长指；电机设在壳体内；短指和长指的根部都设在壳体内，并与壳体转动连接；所述短指上设有与使用者拇指连接的拇指连接装置，所述长指上设有与使用者其它手指连接的长指连接装置；所述短指的根部设有短指根部齿轮，长指的根部设有长指根部齿轮，短指根部齿轮和长指根部齿轮相互啮合；所述电机的转子上设有电机齿轮，电机齿轮连接驱动短指根部齿轮或长指根部齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爱国，章华涛，吴常铖，茅晨，崔建伟，李会军，钱夔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：