[发明专利]外骨骼式手指运动功能康复机器人

说明书

技术领域：

本发明外骨骼式手指运动功能康复机器人，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。

技术背景：

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缩。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 萎缩。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 的神经通道，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。

本发明人于之前所申请的发明专利(申请号：200910081170.6)其执行部分中有移动副， 移动副给系统引入了摩擦，影响系统的性能，而如果要保证其良好的运动性能，就要对加工 精度提出较高的要求，这样不仅增加了加工难度，同时也提高了制造的成本。另外，由于方 案的机构设计原因，人手佩戴上该康复机器人后，手指每个关节的运动范围与移动副行程有 关，而由于空间的限制，移动副行程限制了手指关节的运动范围。针对这些不足，提出新的 手指运动功能康复机器人的方案。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种外骨骼式手指运动功能康复机器人，在保证其经济性和良好 运动性的前提下，不仅能够满足除去拇指以外其他手指四个自由度和各个关节运动范围的要 求，并可对患者提供多种运动功能康复训练，而且可以在一定范围内适合不同手尺寸的患者 使用。

本发明一种外骨骼式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、远近端关节驱动和掌骨关节驱动三部分组成。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(1自由度)和掌骨关节模块(2自由度)三大部分；驱动部分 则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。整个系统通过钢丝绳实现远距离、变距离传动。为了防止执行部分和驱动部 分之间的钢丝绳松弛，两部分通过钢丝绳外套连接，钢丝绳穿过钢丝绳外套实现传动。

本发明的执行部分中的三个模块都是主要由主动轴承座、主动轮、主动杆、从动杆、关 节连接和指骨基座组成。指骨基座通过尼龙粘扣固定在相应指节上；主动轴承座、主动轮、 主动杆、从动杆和关节相连组成平行四边形机构，通过驱动主动轮实现主动杆与相应指节的 同步转动。而每个模块之间则通过移动轴承座的滑动槽与主动轴承座连接，同时，利用移动 轴承座上的滑动槽可以调节模块之间的距离，来实现适应不同患者手尺寸的功能。当执行部 分的三个模块共同作用时，实现手指弯曲和伸直的动作。而当钢丝绳驱动掌骨关节模块相对 掌骨基座转动，实现手指外展和内收的动作。