[发明专利]结合视觉反馈系统的人手拇指内收康复用外骨骼装置

说明书

一种结合视觉反馈系统的人手拇指内收康复用外骨骼装置，包括：各自带有形状记忆合金驱动器的刚性拇指关节和柔性腕指连接端，其中：刚性拇指关节上设有视觉追踪标记点并通过视觉追踪系统实时监测外展角，通过闭环反馈实现对形状记忆合金驱动器的精确控制。本发明能够随时随地的进行康复训练；采用形状记忆合金作为驱动器，相较于电机、气缸具有更大的功重比，并且由于体积和质量小，则对人手的负担小；采用柔性结构能够良好贴合人手；结合计算机视觉追踪，实现了闭环反馈控制，提高了控制精度，保证了外展角度受到实时监测，提升了外骨骼的安全性。

技术领域

本发明涉及的是一种康复训练设备领域的技术，具体是一种结合视觉反馈系统的人手拇指内收康复用外骨骼装置。

背景技术

对于痉挛性脑瘫引起的拇指内收，利用矫正器治疗是通过拉伸或固定的方式来实现患者拇指的外展，由于其采用静态而非动态帮助患者进行拇指外展运动，而无法实现良好的治疗效果。随着机器人技术的快速发展，现有的康复机器人通常采用电机或舵机作为驱动器，不仅结构复杂，体积较大，不便于患者佩戴，而且为刚性运动，与患者肌肉的柔性运动有较大差异，从而影响康复训练效果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种结合视觉反馈系统的人手拇指内收康复用外骨骼装置，采用形状记忆合金作为驱动器，通过在人手拇指P1和P2关节的外骨骼部分采用刚性结构，在手腕与拇指连接的外骨骼部分采用柔性结构，柔性运动带动患者拇指进行外展康复训练，并且结合计算机视觉追踪作为反馈控制手段，提高了外骨骼的运动精度，实现了外骨骼在人手拇指的可穿戴性，进一步改善了康复训练效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种结合视觉反馈系统的人手拇指内收康复用外骨骼装置，包括：各自带有形状记忆合金驱动器的刚性拇指关节和柔性腕指连接端，其中：刚性拇指关节上设有视觉追踪标记点并通过视觉追踪系统实时监测外展角，通过闭环反馈实现对形状记忆合金驱动器的精确控制。

所述的刚性拇指关节包括：通过转动关节相铰接的尖端指节外骨骼和中间指节外骨骼，视觉追踪标记点具体设置于尖端指节外骨骼、中间指节外骨骼和转动关节表面设置视觉追踪标记点以实时监测外展角。

所述的柔性腕指连接端包括：柔性带和位于其上的手表锁扣。

所述的尖端指节外骨骼包括：用于容纳人手拇指P1指节的腔体、分别设置在腔体两侧的转动组件以及位于二者之间的连接杆。

所述的转动组件包括：扭矩弹簧、转动内轴和带有第一扭矩弹簧槽的转动外轴，其中：转动内轴与转动外轴同轴设置，扭矩弹簧缠绕在转动内轴外侧且一端固定于第一扭矩弹簧槽内。

所述的中间指节外骨骼包括：用于容纳人手拇指P2指节的腔体和分别设置在腔体两侧、与尖端指节外骨骼的转动组件配合的带有第二扭矩弹簧槽的半开放式转动轴套。

所述的转动组件的第一扭矩弹簧的另一端设置于第二扭矩弹簧槽内。

所述的形状记忆合金驱动器包括：设置于左右对称的壳体内的导线、导片、形状记忆合金弹簧和软绳，其中：导线与形状记忆合金弹簧的两端相连，导片与形状记忆合金弹簧固定连接，软绳的一端与形状记忆合金弹簧相连并由壳体的输出孔输出以与尖端指节外骨骼的连接杆以及中间指节外骨骼的连接孔连接。

所述的壳体的底部设有隔热腔以减小驱动器的传导热的速度。

所述的中间指节外骨骼在与掌部肌肉的交接处设有缺口以便于穿戴。

技术效果