[发明专利]一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人

说明书

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，尤其涉及一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人。

背景技术

医学理论与实践证明，对于意外伤害、手术后遗症、心脑血管疾病或神经系统疾病等引起的手部运动功能损伤的患者，一定强度的科学的康复训练治疗对于最大限度的恢复手部运动功能有着非常重要的意义。目前国内外对于患者手部运动功能受损的改善和康复治疗方法主要是通过修复或重塑受损神经，加强肌肉肌腱的强度锻炼，完成运动学习来重建或改善患者手部的运动功能，防止患者肌肉的废用性发生，促进脑神经代偿。传统的康复治疗中，治疗师手把手的对患者进行一对一式康复疗法，这种方法不仅劳动量大、费用昂贵，而且训练效率和强度难以保证，缺乏评价训练参数和康复效果关系的客观数据，难以对训练参数进行优化以获得最佳治疗方案。为了解决以上弊端，将机器人应用与康复领域的辅助康复疗法相结合的手部功能康复机器人技术的研究及运用应运而生。

外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。一般是把虾、蟹、昆虫等节肢动物体表坚韧的几丁质的骨骼称为外骨骼，它有保护和支持作用。

手部外骨骼康复训练机器人正是从生物外骨骼得到思路的一种对人体手部机能进行强化的方式，是根据人体工程学的特点进行设计的，相当于患者的手部外骨骼，患者将其穿戴在手部来辅助患指的康复训练，通过建立患者数据库以及设备配套的传感器可以对患者康复情况进行客观量化有针对性的训练，使患者康复效果最大化。但现有的外骨骼康复训练装置不仅体积较大，不具有便携性，而且并非每个重要手指关节都在运动，大部分手部康复训练装置都忽略了这一点。因此，本发明意在解决上述问题而设立。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的局限性，解决手部运动功能受损的患者的手部康复问题，提供了一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种穿戴式手部外骨骼康复训练机器人，包括固定于手背及手腕上的手部固定装置，所述手部固定装置上分别连接有拇指康复系统和四指康复系统，所述拇指康复系统包括拇指中部电机、拇指直线电机、和与拇指中部电机、拇指直线电机相连的拇指机构；所述四指康复系统包括四指直线电机、和与四指直线电机相连的食指、中指、无名指和小指机构；所述拇指机构以及食指、中指、无名指和小指机构分别与手指各关节相连，相连端设有压力传感器，通过拇指中部电机、拇指直线电机和四指直线电机带动拇指康复系统与四指康复系统运动，从而带动手指做外骨骼康复训练。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案：

作为优化，所述食指、中指、无名指和小指机构包括四个并列设在手部固定装置后部、并通过四指直线电机底座支撑四指直线电机连接的四指固定机构和曲柄机构，四指固定机构通过球铰与四指直线电机的输出轴相连，曲柄机构通过螺钉贯穿手部固定装置前部调节孔与其相连。

进一步地，所述四指固定机构包括连接在四指直线电机的输出轴上的PIP关节外骨骼，所述PIP关节外骨骼包括直线臂和PIP弧形臂；所述曲柄机构包括手部固定装置前部的MP关节外骨骼，所述MP关节外骨骼包括MP弧形臂与伸缩臂；

进一步地，所述MP弧形臂与PIP关节外骨骼直线臂通过1#圆柱销连接，所述MP关节外骨骼伸缩臂与PIP弧形臂通过2#圆柱销连接。

进一步地，所述MP关节外骨骼的伸缩臂包括连接在MP弧形臂上的连接杆，连接杆螺纹连接丝杆，丝杆通过圆柱销连接能够折叠的连架杆，连架杆连接有与PIP弧形臂相套接的推杆；推杆上连接有DIP关节外骨骼。

进一步地，所述MP弧形臂和PIP弧形臂设有双弧形轨道槽，双弧形轨道槽中分别设有限位销；设在PIP关节外骨骼直线臂上的1#圆柱销，和设在推杆上的2#圆柱销与轨道槽内的轴承相接，轴承能够沿关节外骨骼的轨道槽内滚动。

进一步地，所述PIP弧形臂内弧根部与DIP关节外骨骼端部分别通过魔术贴与手指各关节相连，在PIP弧形臂内弧根部与DIP关节外骨骼端部分别设有第一压力传感器和第二压力传感器。

作为优化，所述拇指康复系统包括设在手部固定装置侧部、并通过三个拇指直线电机底座支撑拇指直线电机连接的拇指固定机构；所述拇指固定机构包括拇指中部电机连接的拇指IP关节外骨骼，和通过轴承连接在手部固定装置上的拇指MP关节外骨骼。