[发明专利]便携式多模式控制手功能康复训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种手功能康复训练装置，尤其是一处应用于脑卒中病人手部康复训练的便携式设备。

背景技术

在中国，脑卒中标化患病率约为1.82%，40岁以上罹患脑卒中的人数高达1036万人，其中85%患者有上肢功能缺陷，在康复治疗中，手以其关节数量多、动作精细程度高的因素，导致了手功能康复治疗最为困难。

国内外已经得到临床应用的外骨骼式手功能康复训练机器人基本都是走中大型设备的路线，比如技术比较成熟的三个产品意大利IDROGENET公司的Gloreha机器人、德国FESTO的ExoHand机器人和香港理工大学的EMG驱动机械手机器人。现有产品明显增大了患者视野范围内的设备体积，会不同程度的增加病人的心理压力。

与此同时，只有大型医院或康复中心才会购买这类价格较高的中大型设备，这样的设备特性就限制病人必须在规定时间地点做间断性的几组康复训练动作，训练量达不到病人最佳康复需求。在小型医院，病人必须依靠专业理疗师才能进行手部的定时定点康复训练。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种便携式多模式控制手功能康复训练装置，该装置所占空间小，重量轻，具有高传动比，高转矩输出，可以允许有多种控制方式的手功能训练器。它允许病人在不同阶段，可以在不依靠专业医师或者在户外的情况下，自主进行训练。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式多模式控制手功能康复训练装置，包括外壳、拇指板、手掌板，拇指板上安装有四指驱动机构和四指减速机构，拇指板上安装有拇指驱动机构和拇指减速机构，所述四指驱动机构通过四指减速机构连接连杆机构，连杆机构连接弧形滑槽机构，弧形滑槽机构连接自适应手指调节机构，通过四指驱动机构驱动弧形滑槽机构，实现掌关节的运动和近端指关节的运动；所述拇指驱动机构通过拇指减速机构连接拇指驱动连杆机构，驱动连杆机构连接拇指弧形滑槽机构，拇指弧形滑槽机构前端连接拇指用非弹性绑带，通过拇指驱动机构驱动拇指弧形滑槽机构，促使拇指关节运动。

四指减速机构由行星减速机构和直齿轮减速机构组成，传动比为1000，其中行星减速比10，直齿轮减速机构传动比100，输入转矩5mNM，输出转矩为5000mNM。

拇指板与手掌板之间通过铰链连接，通过铰链微调拇指板与手掌板之间的角度，满足不同情况的病人的需要。

自适应手指调节机构具有一弹性绑带经过位于手掌板上的绑带孔和位于拇指板上的绑带孔对手掌部分进行固定的固定手掌部分、由弹性绑带和非弹性绑带对手指进行固定的固定手指部分。

拇指减速机构设有固定孔1，外壳上设有第一固定孔和第二固定孔，第一固定孔、第二固定孔、固定孔分别与拇指板上的三个直槽口通过螺纹连接，通过调节外壳和减速机构上固定孔与拇指板上三个直槽口之间的连接位置实现拇指位置的微调。

手功能康复训练装置还包括控制器、肌电信号传感器、语音输入器，肌电信号传感器将患者肌电信号（EMG）经过特征提取后通过控制器来控制手指的动作和动作速度；语音输入器接收患者语音输入的命令，进行语音识别后通过控制器来控制手指的动作和动作速度。

本发明的有益效果是：

四指驱动固定于手掌板上，通过减速机构、连杆机构、弧形滑槽机构和自适应手指调节机构，完成四指掌关节和近端指关节的运动。即单个电机实现双自由度的运动。

减速机构部分，采用行星减速和直齿轮减速，传动比达到1000，其中行星减速传动比为10，直齿轮部分减速比为100。高传动比高转矩输出，可以满足病人训练的需要。

自适应手指调节机构，包括手掌固定部分和手指固定部分。手指固定部分又分为弹性固定和非弹性固定部分，弹性部分用于固定手指根部，非弹性部分用于固定靠指尖部分，防止肌张力过大，以致于达不到训练的效果。

根据病人的差异，拇指板和手掌板之间的角度可根据需要通过铰链的固定进行调节。

根据病人康复的不同时期和不同病人的差异，可分别通过语音控制，软瘫期病人通过健侧肌电控制患侧手的运动，恢复期病人通过患侧肌电控制患侧手的运动。

本发明采用语音和肌电两种控制方式：软瘫期脑卒中患者可以运用健侧肌电信号控制患侧手的运动；恢复期病人可以在患侧有一定肌力的情况下，由患侧肌电信号直接控制手的运动，也可直接进行语音控制来完成手部的训练。这种应用语音和肌电进行混合控制的方法， 可以实现被动与主动康复训练。