手指运动功能康复机器人制造技术

本实用新型专利技术一种手指运动功能康复机器人，由执行部分和驱动部分两大部分组成，上述两部分通过钢丝绳外套（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）连接；其中，执行部分分为掌骨关节模块（２）、近端关节模块（３）和远端关节模块（４）三部分；驱动部分则分成四个独立的驱动模块（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）实现对执行部分的驱动；由于整个系统通过钢丝绳实现远距离、变距离传动，因此在康复过程中人手可以在一定范围内任意移动。本实用新型专利技术的优点：（１）可对手指的每个关节进行单独双向驱动；（２）具有机械限位，能调节各个手指关节的最大转动范围以满足患者处在不同康复阶段时对不同运动范围的需求；（３）一定范围内适应不同尺寸的人手佩戴，手部可以在一定范围内任意移动。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

-本技术手指运动功能康复机器人，涉及一种对运动功能障碍患者进行康复训练的设备，特别涉及一种对手指运动功能障碍患者的手指关节进行运动功能康复训练的机器人装置。
技术介绍
手是人体最重要的结构之一，它对人类的功能及外观都显得及其重要。特别是手的运动能力是人类的日常生活和工作得以顺利进行的基本保障。然而，在生活和劳动中手的关节、骨骼、肌腱、神经很容易受到损伤， 一般受损治疗都需要对手指长时间的制动，但长时间的制动会由于关节肌腱淤血形成纤维变性，造成手指关节及肌腱的粘连和肌肉的萎縮。另外，关节疾病、中风等心血管疾病造成的偏瘫也会导致手指关节肌腱纤维化和肌肉、韧带的痉挛萎縮。这些情况都会使患者丧失一些运动功能，造成手部运动功能障碍。康复科学表明，早期的运动康复治疗有助于患者康复，通过重复的肢体运动，可建立新的祌经通道，患者可重获已丧失的运动功能。运动康复主要是指通过肢体的主动运动和被动运动，逐步恢复肢体的运动功能。目前的运动康复治疗是在医院中通过康复治疗师进行的，康复治疗师向患者手指施力，让患者手指恢复力量和运动范围。然而，目前的运动康复治疗存在很多问题。首先，康复过程是康复治疗师与病人一对一的，治疗费用昂贵，效率低。其次，康复训练过程持续时间较长且机械枯燥，患者缺乏康复训练的主动性和积极性，康复训练很难坚持。再次，目前的康复训练依赖于康复治疗师的经验和主观判断，不能精确控制训练参数并且缺乏康复过程的客观记录，难以对康复效果的准确评定，不利于治疗方案的改进。随着机器人技术、康复医学的发展，为了改良传统的康复治疗手段和提高康复治疗效果，康复机器人技术应运而生。康复机器人由于可以进行高精度的重复运动，对训练过程进行实时监控记录治疗数据，并可以进行医疗测评，因此可以辅助康复治疗师同时对多个患者进行高效的治疗。另外，将虚拟现实技术引入到康复机器人技术上，可以将枯燥的治疗过程变成具有图像、声音和力反馈的治疗游戏，使康复训练充满趣味性，提高患者对康复训练的主动性，从而进一步提高治疗效果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种佩戴式的手指运动功能康复机器人，能够满足除去拇指以外其他手指四个自由度的要求，并且可以实现患者被动和主动等康复模式，将虚拟现实技术加入到康复系统中，增加康复训练的趣味性，提高患者对康复训练的主动性。本技术一种手指运动功能康复机器人，其技术方案为所述的机器人是由执行部分和驱动部分组成。其中，执行部分可以分为远端关节模块(1自由度)、近端关节模块(l自由度)和掌骨关节模块(2自由度)三大部分；驱动部分则分成四个独立的驱动模块实现对执行部分的三个模块共四个自由度的单独双向驱动,实现手指的弯曲和伸直，外展和内收的动作。由于整个系统通过钢丝绳实现远距离、变距离传动，因此在康复过程中人手可以在一定范围内任意移动。为了防止执行部分和驱动部分之间的钢丝绳松弛，两部分通过硬度较大的钢丝绳外套连接，钢丝绳穿过钢丝绳外套实现传动。本技术一种手指运动功能康复机器人，其特征在于该机器人由执行部分和驱动部分两大部分组成，上述两部分通过钢丝绳外套5a、 5b、 5c、 5d连接；其中，执行部分分为掌骨关节模块2、近端关节模块3和远端关节模块4三部分；驱动部分则分成四个独立的驱动模块la、 lb、 lc、 ld实现对执行部分的驱动；所述掌骨关节模块2主要由近节指骨基座201、掌骨基座202、旋转基座208、前滑块203、后滑块204、 205、扇形轮206、水平轮209、滑轮207、钢丝绳6a01、 6a02、 6b01、6b02、钢丝绳外套固定块210、 216、限位螺钉211、 212和限位块213构成；所述近端关节模块3主要由后滑块304、 305、前滑块301、扇形轮302、滑轮303、钢丝绳6c01、 6c02、钢丝绳外套固定块309、限位螺钉306、 307和限位块308构成；所述远端关节模块4主要由中节指骨基座407、远节指骨基座401、前滑块401、后滑块405、 406、扇形轮404、滑轮403、钢丝绳6d01、 6d02、钢丝绳外套固定块416、限位螺钉412、 413和限位块414构成;所述驱动部分的四个模块是相同的；其中，驱动模块Ala主要由电机la01、固定架la03、la04、减速机构、张紧装置lal2、驱动主轴la10、主动轮la09、钢丝绳6a01、 6a02和钢丝绳外套固定块lall组成；在掌骨关节模块2中，近节指骨基座201和掌骨基座202分别固定在手指的近节指骨和掌骨上；旋转基座208连接在掌骨基座202上，可以进行绕轴承转动；水平轮209固联在旋转基座208上；钢丝绳外套固定块210连接在掌骨基座202上；钢丝绳6a01和钢丝绳(6a02)的一端固定在水平轮209上；后滑块203连接在旋转基座208上，构成一个移动副；钢丝绳外套固定块216连接在后滑块204、 205上；前滑块203连接在近节指骨基座201上，构成另一个移动副；同时，前滑块203固联在扇形轮206上；扇形轮206安装在后滑块204、 205上，构成一个转动副；钢丝绳6b01和钢丝绳6b02的一端固定在扇形轮206上；在近端关节模块3中，前滑块301固联在扇形轮302上；扇形轮302安装在后滑块304、305上，构成一个转动副；钢丝绳6c01和钢丝绳6c02的一端固定在扇形轮302上；后滑块304、 305连接在掌骨关节模块2中的近节指骨基座201上，构成一个移动副；钢丝绳外套固定块309连接在后滑块304、 305上；在远端关节模块4中，中节指骨基座407和远节指骨基座401通过粘扣分别固定在手指的中节指骨和远节指骨上；前滑块402连接在远节指骨基座401上，构成一个移动副；前滑块402固联在扇形轮404上；扇形轮404安装在后滑块405、 406上，构成一个转动副；钢丝绳外套固定块416连接在后滑块405、 406上；钢丝绳6d01和钢丝绳6d02的一端固定在扇形轮404上；中节指骨基座407连接在近端关节模块3中的前滑块301上，形成一个移动副；在驱动模块Ala中，电机laOl固定在固定架la03上；减速机构连接在电机la01和驱动主轴上lalO;减速机构中的两根钢丝绳通过张紧装置lal2张紧；主动轮la09连接在驱动主轴上lalO;钢丝绳6a01和钢丝绳6a02的一端连接在主动轮la09上；钢丝绳外套固定块lall连接在后滑块la04上。其中，所述的每个驱动模块的结构相同且相对独立。其中，所述的扇形轮上加工有多个通孔，用来安装相应的限位螺钉。其中，所述的限位螺钉可连接在扇形轮上的不同通孔上，以改变扇形轮最大转角。其中，所述的后滑块205、 305、 406上加工有方孔，用来安装相应的限位块。其中，所述的驱动模块Ala中的张紧装置由张紧螺母lal201、螺钉lal202和螺母lal203组成。本技术的执行部分中的三个模块都是主要由扇形轮、前滑块、后滑块、滑轮和基座组成。基座通过尼龙粘扣固定在相应指节上；前滑块固定在扇形轮上；扇形轮通过轴连接在后滑块上；前后滑块和相应的基座组成移动副。当钢丝绳驱动扇形轮转动的同时，前后滑块相对于相应的基座滑动，驱动相应关节转动。当执行部分的三个模块共同作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手指运动功能康复机器人，其特征在于：该机器人由执行部分和驱动部分两大部分组成，上述两部分通过钢丝绳外套（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）连接；　其中，执行部分分为掌骨关节模块（２）、近端关节模块（３）和远端关节模块（４）三部分；驱动部分则 分成四个独立的驱动模块（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）实现对执行部分的驱动；　所述掌骨关节模块（２）主要由近节指骨基座（２０１）、掌骨基座（２０２）、旋转基座（２０８）、前滑块（２０３）、后滑块（２０４、２０５）、扇形轮（２０６）、水平轮（ ２０９）、滑轮（２０７）、钢丝绳（６ａ０１、６ａ０２、６ｂ０１、６ｂ０２）、钢丝绳外套固定块（２１０、２１６）、限位螺钉（２１１、２１２）和限位块（２１３）构成；　所述近端关节模块（３）主要由后滑块（３０４、３０５）、前滑块（３０１） 、扇形轮（３０２）、滑轮（３０３）、钢丝绳（６ｃ０１、６ｃ０２）、钢丝绳外套固定块（３０９）、限位螺钉（３０６、３０７）和限位块（３０８）构成；　所述远端关节模块（４）主要由中节指骨基座（４０７）、远节指骨基座（４０１）、前滑块（４０ １）、后滑块（４０５、４０６）、扇形轮（４０４）、滑轮（４０３）、钢丝绳（６ｄ０１、６ｄ０２）、钢丝绳外套固定块（４１６）、限位螺钉（４１２、４１３）和限位块（４１４）构成；　所述驱动部分的四个模块是相同的；其中，驱动模块Ａ（１ａ）主 要由电机（１ａ０１）、固定架（１ａ０３、１ａ０４）、减速机构、张紧装置（１ａ１２）、驱动主轴（１ａ１０）、主动轮（１ａ０９）、钢丝绳（６ａ０１、６ａ０２）和钢丝绳外套固定块（１ａ１１）组成；　在掌骨关节模块（２）中，近节指骨基座（２０ １）和掌骨基座（２０２）分别固定在手指的近节指骨和掌骨上；旋转基座（２０８）连接在掌骨基座（２０２）上，可以进行绕轴承转动；水平轮（２０９）固联在旋转基座（２０８）上；钢丝绳外套固定块（２１０）连接在掌骨基座（２０２）上；钢丝绳（６ａ０１）和钢丝绳（６ａ０２）的一端固定在水平轮（２０９）上；后滑块（２０３）连接在旋转基座（２０８）上，构成一个移动副；钢丝绳外套固定块（２１６）连接在后滑块（２０４、２０５）上；前滑块（２０３）连接在近节指骨基座（２０１）上，构成另一个移动副；同时，前滑块（２０３）固联在扇形轮（２０６）上；扇形轮（２０６）安装在后滑块（２０４、２０５）上，构成一个转动副；钢丝绳（６ｂ０...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李继婷，王举，张玉茹，王爽，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]