[发明专利]主/被动驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于实现主/被动驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置。

背景技术

人手是身体最容易损伤的部分之一。在创伤病例中，手外伤占很大比重。据调查显示，手外伤比例是15.0% ~ 28.6%。由于手部结构比较精细，小肌肉遍布全手，导致手部损伤治疗的要求较高，难度很大，而我国缺乏相应的单手指康复治疗设备，致使很多手外伤患者不能及时得到康复治疗。因此，单手指康复在整个康复医学体系中的地位日趋重要。

手部的功能要通过手指的灵活运动来完成，而手指的运动障碍主要由两种情况产生：车祸、骨折等意外事故和中风等疾病。临床上手外伤手术后多需将患指固定于功能位、休息位或某一特殊体位3-4周。致使淤积于关节内肌腱周围的淤血形成纤维变性，这就直接导致手指关节及肌腱的粘连，在不同程度上影响患指的功能。近年来，手外科的临床医生已经对这种情况予以高度关注，并积极寻找解决办法。以往临床单手指康复治疗主要靠医生和患者一对一的物理理疗，这种治疗方法不仅耗时费力，而且治疗效果不明显，目前这种治疗方式正在发生变化，转变为依靠单手指康复训练运动来达到治疗目的。

目前存在的手指康复训练训练设备，大多数是由电机、压缩空气、电磁等驱动的主动型装置，主动型装置具有灵活多变的特征，可以用于手指的主动或被动康复训练，但主动型力交互设备稳定性、安全性相对较差，特别是出现故障时很容易失去控制，患者的手指本身力量相对，因此对手产生二次伤害的可能性很大。由于主动型力交互装置存在上述问题，故有研究者尝试在手康复训练装置中引入被动力觉驱动器。虽然被动力觉驱动器没有上述缺点，但当其用于患者手部康复训练时无法主动施加力于患者，即不能实施对患者的被动训练，需要主动驱动器实施对患者的被动训练，因此将磁流变液力觉驱动器与主动驱动器相结合研究主/被动混合驱动器用于手指康复训练将是有益的尝试。

目前已有一些主/被动驱动器联合驱动的手指康复训练装置，但是结构都比较简单，特别是已有的外骨骼式手指康复训练装置还没有实现主/被驱动器联合驱动。然后外骨骼式的康复训练装置是最为灵活的手指康复训练装置，所以研制出基于主/被驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供有一种结构简单、活动机构运动轨迹与真实手指运动轨迹一致的且使用方便的主/被动驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于实现主/被动驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置，包括力反馈驱动器以及手指外骨骼机构，其中力反馈驱动器包括壳体以及设置在壳体两端的电机和磁流变液阻尼器，其特征在于：在所述电机和磁流变液阻尼器之间通过联轴器连接有一转动轮，在该转动轮上缠绕有一牵引绳；所述的手指外骨骼机构包括支架、设置在支架上端的直线导轨以及设置在支架下端的手指固定结构，在所述的直线导轨上设置有滑块，该滑块与所述的牵引绳连接；在所述的滑块上固定有一第一连接块，在第一连接块的下端转动连接有一L型的曲柄，曲柄的另一端转动连接有一中指节块，该中指节块另一端通过一第二连接块连接在所述的手指固定结构上。

在所述的直线导轨的末端还设置有一滑轮，所述的牵引绳绕过该滑轮并与所述的滑块连接。

所述的手指固定结构包括近指节块和指环，所述指环固定在所述近指节块上。

所述的壳体由底板及固定在底板上的右支架、左支架和挡板组成，在所述的右支架的另一端固定用作角度传感器的编码器；在所述的曲柄上装有力传感器。

所述的曲柄与中指节块之间，以及曲柄与连接块之间通过轴承相连。

所述的滑块和直线导轨为MR微型滚柱线性滑块和导轨，可以有效降低系统摩擦。

本发明主/被动驱动器联合驱动的外骨骼式手指康复训练装置包括由力反馈驱动器和手指外骨骼机构。力反馈执行器包括一个壳体，一个磁流变液阻尼器，一个编码器，一个电机，两个联轴器，一个转动轮，一根轴。手指外骨骼机构包括一个中指节块，一个曲柄，两个轴承，两个连接块，一个滑块，一个直线导轨，一个滑轮，一个支架，两个指环，一个力传感器，一个近指节块。力反馈驱动器中的转动轮上缠绕着牵引绳绳，牵引绳连接手指外骨骼机构中的滑块，转动轮转动带动滑块移动，实现手指关节弯曲运动。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：