[发明专利]基于肌电控制的可穿戴式助力手指及其控制方法

权利要求书

1.一种基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，包括欠驱动仿人手指、磁耦合接口、康复助力连接器、肌电采集阵列、伺服电机以及控制系统；其中：

所述康复助力连接器包括一体连接的助力板和手掌接触面，所述欠驱动仿人手指设置与手掌接触面的自由端端部，所述伺服电机和控制系统设置于助力板上；所述手掌接触面与欠驱动仿人手指之间设有用于患者配戴的磁耦合接口，所述肌电采集阵列用于采集肌电信号，并与控制系统通信连接，所述控制系统与伺服电机控制连接；

所述欠驱动仿人手指采用驱动腱和驱动连杆与伺服电机驱动连接；

所述伺服电机包括第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机；

所述欠驱动仿人手指包括拇指和四指，其中，所述拇指与第一伺服电机和第二伺服电机驱动连接，形成差动传动结构；所述四指与第三伺服电机驱动连接。

2.根据权利要求1所述的基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述拇指包括第一拇指关节连杆、第二拇指关节连杆、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆，其中，所述第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆串联连接，并分别通过第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆与第一伺服电机和第二伺服电机相连接，所述第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮形成差动锥齿轮传动机构，所述第三锥齿轮上依次连接有第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆，所述第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆通过第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆实现拇指的弯曲和伸展两个自由度；所述第一拇指关节连杆通过第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮的传动转向控制内收和弯曲两个自由度；

所述第一拇指关节连杆、第二拇指关节连杆、第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆形成双摇杆结构。

3.根据权利要求1所述的基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述四指包括四根连杆结构和驱动腱，其中，每一根连杆结构均包括：第一四指关节连杆、第二四指关节连杆、第三四指关节连杆、第一四指驱动连杆、第二四指驱动连杆和第三四指驱动连杆，所述第一四指关节连杆、第二四指关节连杆和第三四指关节连杆依次串联连接，并分别通过第一四指驱动连杆、第二四指驱动连杆、第三四指驱动连杆以及驱动腱与第三伺服电机驱动连接；所述驱动腱通过第一四指驱动连杆驱动第一四指关节连杆，形成曲柄摇杆机构；所述第一四指关节连杆上连接有用于驱动第二四指关节连杆的第二四指驱动连杆，形成双摇杆机构；所述第三四指驱动连杆用于驱动第三四指关节连杆运动，曲柄摇杆机构、双摇杆机构、第三四指关节连杆和第三四指驱动连杆串联形成四指的欠驱动机构；

所述第三伺服电机的转轴上连接有码盘和减速器，所述减速器设有滑轮结构，所述滑轮结构与曲柄摇杆机构驱动连接；

所述驱动腱上连接有力传感器和位置传感器，力传感器和位置传感器分别通过驱动腱的伸缩获得欠驱动仿人手指运动所需的力和位置信息。

4.根据权利要求3所述的基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述驱动腱包括第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠、第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮、第七滑轮、第一柔性绳、第二柔性绳和第三柔性绳，其中，所述第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别与四根连杆机构的第一四指驱动连杆相连接，所述第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮和第四滑轮分别与第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠和第四丝杠相连接，所述第一柔性绳通过第一滑轮和第二滑轮的中心与第五滑轮连接，所述第二柔性绳通过第三滑轮和第四滑轮的中心与第六滑轮连接，所述第三柔性绳通过第五滑轮和第六滑轮的中心与第七滑轮连接，所述力传感器通过第四柔性绳连接于第七滑轮上；

所述第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮和第七滑轮形成差动滑轮机构，实现四指的欠握紧和伸展运动。

5.根据权利要求1所述的基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，所述康复助力连接器设有拇指和四指连接接口；

所述助力板上还设有用于接收肌电信号的无线数据发送接收器；

所述助力板设有用于固定的尼龙绷带。