动力外骨骼手功能康复训练器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种动力外骨骼手功能康复训练器，包括手掌板、外壳、五个手指，仿生肌腱连接杆组件、驱动推杆、直线推杆电机组件，直线推杆电机组件固定在手掌板上，并通过驱动推杆和固定在指根部固定座上的仿生肌腱连接杆组件分别与五个手指连接形成手指驱动机构。本实用新型专利技术通过两个直线推杆电机获得动力，分别驱动四指和大拇指，极大地简化了驱动方式和所用电机的数量，结构更加简单、易于实现。手部外骨骼部分与手掌较好的贴合，起到良好的仿生效果，能更好的辅助手部功能受损的患者进行康复训练。采用位置可调式手指绑带系统设计，可以按照患者的手部尺寸自如的调节佩戴方式，无需特殊定制，具有更广泛的实用性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种外骨骼手部康复训练装置，尤其是一种用于手部功能障碍的脑卒中患者的康复训练康复装置。
技术介绍
手是人体最重要的结构之一，手不仅能完成许多粗大工作，而且还能从事与日常生活密切联系的各种精细活动。然而，许多意外事故和疾病，如外伤、脑卒中等可能会导致人手的感觉和运动功能丧失。所以如何让丧失的手功能得到康复，是手功能受:损患者最急需解决的问题，也是最难以解决的问题。在手部功能受损的患者群体中，因脑卒中后遗症而导致手部功能丧失的患者占绝大多数。我国现有脑卒中患者约900万人，每年新发病例在150万人以上，大约75%脑卒中患者在发病后会留下不同程度的后遗症，在众多的后遗症中，以偏瘫发生率最高，在偏瘫的康复中，又以手功能的康复最为困难。患者的手在后期往往因肌肉痉挛，形成一个屈曲的半握拳姿势。医学理论和实践证明，肢体损伤的患者为了防止肌肉“废用性”萎缩，必须要进行有效的肢体训练才能恢复其功能。随着机器人技术和康复医学的发展，为了改进传统的康复治疗手段和提高康复治疗效果，人手康复机器人应运而生。它具备一些传统康复手段所不具备的优势，机器人不仅可以对患者的手施加精确的力和运动控制，还可以实时记录详实的患者信息和治疗数据，并将信息可视化，为临床康复医生提供客观、准确、直观的治疗和评价参数。由机器人代替治疗师的部分体力工作，不仅能减轻治疗师的工作强度，而且训练参数重复性好，保证了训练的效率和强度，实现长期、稳定的康复训练，能够有效加快康复进程。此外，结合虚拟现实技术，康复训练任务可以在仿真环境中完成，康复训练形式可以更为丰富、有趣，患者在训练过程中可以同时得到触觉、视觉和听觉等多通道的信息反馈，提高康复训练的趣味性，从而激励患者主动、积极地进行康复训练。外骨骼机器人技术是融合了传感、控制、信息，并为操作者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。作为外骨骼机器人在医疗康复领域的应用，创伤手指康复外骨骼手的主要任务是辅助手外伤患者进行术后的康复训练，依据现代循证医学(Evidence BasedMedicine,EBM)和连续被动运动(Continuous Passive Motion,CPM)理论，可以使患者在尽可能短的时间内恢复健康。
技术实现思路
本技术在分析人手生物学特性的基础上，提出一种动力外骨骼手功能康复训练器，用于手部功能障碍的脑卒中患者的康复训练。本技术是通过以下技术方案来实现的一种动力外骨骼手功能康复训练器，包括手掌板、外壳、五个手指，仿生肌腱连接杆组件、驱动推杆、直 线推杆电机组件，其特点是直线推杆电机组件固定在手掌板上，并通过驱动推杆和固定在指根部固定座上的仿生肌腱连接杆组件分别与五个手指连接形成手指驱动机构。仿生肌腱连接杆组件包括与手指连接的短肌腱连杆和与手指驱动轴连接的长肌腱连杆，其中，长肌腱连杆一端通过驱动轴与驱动推杆连接，另一端与短肌腱连杆连接，长肌腱连杆中间通过定位销与指根部固定座上端的限位滑槽连接。手指驱动机构包括大拇指驱动机构和四指驱动机构，每一个手指驱动机构还包括连杆连接板，手指第一驱动杆，手指第二驱动杆，手指远指节、手指中节、手指中指关节连杆一、手指中指关节连杆二、手指大关节连杆，连杆连接板上端与短肌腱连杆连接，下端与手指第一驱动杆连接，手指第一驱动杆前端与手指中指关节连杆一连接，后端通过定位销与指根部固定座中间的限位滑槽连接，手指中指关节连杆一分别与手指中部和手指中指关节连杆二连接，手指中指关节连杆二后端连接手指第二驱动杆，手指第二驱动杆通过定位销与指根部固定座下端的限位滑槽连接，手指中节前端连接手指远指节，手指远指节、手指中节和手指中指关节连杆一、手指中指关节连杆二、食指大关节连杆组成四边形连杆机构。直线推杆电机组件包括电机外壳、固定底座、直线推杆电机、电机驱动推杆，电机外壳由一个与安装面成一角度的固定底座支撑固定，直线推杆电机通过电机外壳定位。手指中节和手指第二驱动杆下面分别通过其上的四个定位孔连接中指节绑带板和掌指关节绑带板，组成位置可调的佩带系统，适应各种患者的佩戴需求。与现有技术相比，本技术取得了以下的有益效果1.通过两个直线推杆电机获得动力，分别驱动四指和大拇指，极大地简化了驱动方式和所用电机的数量，结构更加简单、易于实现。2.手部外骨骼部分与手掌较好的贴合，起到良好的仿生效果，能更好的辅助手部功能受损的患者进行康复训练。3.康复过程要求保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析，进行了更加合理的机械结构设计，采用连杆滑轨机构较好的模拟了人手的运动轨迹，佩戴更加自然，训练效果更好。4.采用位置可调式手指绑带系统设计，可以按照患者的手部尺寸自如的调节佩戴方式，无需特殊定制，具有更广泛的实用性。本技术基于四边形连杆及连杆滑槽机构设计了外骨骼手机构本体，该外骨骼手可以适应不同人手长度，帮助运动功能受损的手指进行弯曲和内收/外展康复运动。具有良好的仿生性、灵活性和便携性。手功能受损患者佩戴后，患肢被外骨骼训练器支撑和固定，通过贴在患肢手臂拮抗肌上的体表电极接收患者手臂肌肉运动的微弱电流，将电流放大后驱动电机带动外骨骼训练器运动。从而带动无法运动的手部进行抓握运动，进行康复训练和日常生活辅助、此外对训练器的控制还可以通过语音信号\健侧手信号来进行控制。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是食指组件结构示意图；图3是四指驱动机构示意图；图4是四指驱动机构手指平放状态示意图；图5是四指驱动机构手指收握状态示意图；图6是大拇指驱动机构示意图；图7是直线推杆电机组件结构示意图；图8是位置可调式手指绑带系统示意图。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术作进一步说明。如图1至图8所示，本技术的动力外骨骼手功能康复训练器，包括手掌板1、外壳2、大姆指3、食指4、中指5、无名指6、小姆指7以及各个手指的指跟固定基座8、仿生肌腱连接杆组件9、驱动推杆10、直线推杆电机组件11等。直线推杆电机组件11固定在手掌板I上，并通过驱动推杆10和固定在指根部固定座8上的仿生肌腱连接杆组件9分别与五个手指连接形成手指驱动机构。手指驱动机构包括大拇指驱动机构和四指驱动机构。四指驱动机构还包括食指4组件、中指5组件、无名指6组件和小拇指7组件。大拇指驱动机构还包括大拇指3组件，并且食指4组件、中指5组件、无名指6组件和小拇指7组件以及大拇指3组件都相同。动力外骨骼手功能康复训练器的动力来自于两个分置的直线电机组，一个用于驱动大拇指机构，另一个用于驱动其他四个手指。仿生肌腱连接杆组件9包括与手指连接的短肌腱连杆和与手指驱动轴连接的长肌腱连杆，其中，长肌腱连杆一端通过驱动轴与驱动推杆10连接，另一端与短肌腱连杆连接，长肌腱连杆中间通过定位销与指根部固定座8上端的限位滑槽连接。 如图3所示，四指驱动机构安装在手掌板I上的直线推杆电机组11通过驱动推杆10推动四肢驱动轴27,推动固定在指根部固定座8的四个手指(食指4、中指5、无名指6、小拇指7)在定位滑槽的作用下做抓握运动(图5)。如图6所示，大拇指驱动机构与四指驱动机构类似，由直线推杆电机组11驱动驱动推杆10带动大拇指驱动轴28使大拇指3在指根部固定基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力外骨骼手功能康复训练器，包括手掌板（1）、外壳（2）、五个手指，仿生肌腱连接杆组件（9）、驱动推杆（10）、直线推杆电机组件（11），其特征在于：所述直线推杆电机组件（11）固定在手掌板（1）上，并通过驱动推杆（10）和固定在指根部固定座（8）上的仿生肌腱连接杆组件（9）分别与五个手指连接形成手指驱动机构。

【技术特征摘要】
1.一种动力外骨骼手功能康复训练器，包括手掌板(I)、外壳(2)、五个手指，仿生肌腱连接杆组件(9)、驱动推杆(10)、直线推杆电机组件(11)，其特征在于所述直线推杆电机组件(11)固定在手掌板(I)上，并通过驱动推杆(10 )和固定在指根部固定座(8 )上的仿生肌腱连接杆组件(9 )分别与五个手指连接形成手指驱动机构。2.根据权利要求1所述的动力外骨骼手功能康复训练器，其特征在于所述仿生肌腱连接杆组件(9)包括与手指连接的短肌腱连杆和与手指驱动轴连接的长肌腱连杆，其中，长肌腱连杆一端通过驱动轴与驱动推杆(10)连接，另一端与短肌腱连杆连接，长肌腱连杆中间通过定位销与指根部固定座(8 )上端的限位滑槽连接。3.根据权利要求1所述的动力外骨骼手功能康复训练器，其特征在于所述手指驱动机构包括大拇指驱动机构和四指驱动机构，每一个手指驱动机构还包括连杆连接板，手指第一驱动杆，手指第二驱动杆，手指远指节、手指中节、手指中指关节连杆一、手指中...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鑫，喻洪流，易金花，张颖，李继才，赵展，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：