一种康复机械手

本发明涉及手指康复训练医疗器械，更具体地，涉及一种康复机械手。

背景技术：

1、康复机械手的技术发展迅速，现今，市面上涌现出了很多种手指康复训练器械，通过模拟人类手的运动，协助患者进行被动或主动简单的往复运动，恢复患者关节运动及肌肉强度从而改善患者运动障碍。康复机械手的核心技术包括智能康复机器人的关键系统，即传感系统、控制系统和驱动系统。尽管康复机械手的技术发展迅速，但仍面临一些挑战，如提高康复效率、降低成本、增强用户体验等。未来的康复机械手将更加注重智能化、舒适化，由仿制到创新，再到独立创新，产品呈现多元化特点，在适用部位、功能、训练模式愈加丰富的基础上开始追求舒适度，同时在使用场景上不断探索、逐步渗透。对于手指康复训练器械主要涉及四指的屈曲伸展和内收外展运动以及拇指的内收外展运动。

2、现有技术公开了一种利用气动人工肌肉的牵引式手指康复训练装置及控制方法，通过启动各个控制摆动缸的气泵，控制各三位五通电磁比例阀向各摆动缸中充放气，使各摆动气缸带动载物圆台沿周向摆动一定的角度，从而分别带动上部拇指支撑架、上部食指支撑架、上部中指支撑架、上部无名指支撑架和上部小指支撑架做左右方向的展合运动。该装置在对四指进行内收外展运动时，对四指分别采用了一个驱动机构进行驱动，控制复杂且成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种康复机械手，仅采用一个驱动机构就能够实现四指的内收外展运动，控制方式简单且成本较低。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种康复机械手，包括机架、第一驱动机构和四组康复训练机构，所述四组康复训练机构一一对应手部小拇指、无名指、中指和食指；所述康复训练机构一端沿第一转动轴转动连接在所述机架上；所述第一驱动机构安装连接在所述机架上；还包括用于分别带动四组康复训练机构转动的旋转底座，所述旋转底座包括至少四个输出机构，四个输出机构的一端分别对应连接四组康复训练机构的另一端；相邻两个输出机构之间通过弹性件连接，且所述弹性件初始状态为压缩状态；所述输出机构分别转动安装在所述机架上；还包括第一定滑轮、第二定滑轮、第一连接绳和第二连接绳，所述第一定滑轮和第二定滑轮分别位于所述旋转底座的两侧，所述第一连接绳的一端、第二连接绳的一端分别一一对应与最外侧的两个输出机构的一端连接，所述第一连接绳的另一端绕过第一定滑轮后与所述第一驱动机构的输出端连接，所述第二连接绳的另一端绕过第二定滑轮后与第一驱动机构的输出端连接；所述第一驱动机构驱动所述旋转底座转动，从而同时带动四组所述康复训练机构沿第一转动轴转动。

4、根据上述技术手段，本发明提供的一种康复机械手，在患者进行手指康复时，弹性件初始为压缩状态，将手指一一对应放置在四组康复训练机构上，启动第一驱动机构，第一驱动机构的转动同时带动第一连接绳和第二连接绳伸长，让弹性件处于伸长状态，弹性件的伸长带动四个输出机构转动，进而带动四组康复训练机构转动。从而本装置仅采用一个驱动机构就能够实现四指的内收外展运动，控制方式简单且成本较低。

5、进一步地，所述四个输出机构分别为食指旋转底座、中指旋转底座、无名指旋转底座和小拇指旋转底座，所述第一连接绳的一端、第二连接绳的一端分别一一对应与小拇指旋转底座的一端、食指旋转底座的一端连接；所述弹性件包括大弹性件和小弹性件，所述食指旋转底座与中指旋转底座和所述无名指旋转底座与小拇指旋转底座均通过所述大弹性件连接，所述中指旋转底座与所述无名指旋转底座通过所述小弹性件连接，所述大弹性件和所述小弹性件的中心轴平行且位于同一平面内；在所述第一驱动机构带动所述旋转底座转动的过程中，食指旋转底座与小拇指旋转底座、中指旋转底座与无名指旋转底座的旋转角度比例均为1:1，中指旋转底座与食指旋转底座的旋转角度比例为1:3。通过大弹性件和小弹性件的设置，让食指旋转底座、中指旋转底座、无名指旋转底座和小拇指旋转底座转动依据大弹性件和小弹性件的不同伸长程度而实现不同角度的转动，从而能够复合人手自然内收外展运动的转动角度，让食指与小拇指和中指与无名指的旋转角度比例均为1:1，中指和食指的旋转角度比例为1:3。

6、进一步地，所述康复训练机构包括第二驱动机构、指部机构件、指部连接块以及用于带动所述指部机构件屈曲伸展运动的连杆机构；所述连杆机构与所述第二驱动机构的输出端连接，所述指部连接块沿所述第一转动轴转动连接在所述机架上，所述指部机构件一端沿第二转动轴转动连接在所述指部连接块上，所述指部机构件另一端通过所述连杆机构与对应的旋转底座连接。通过启动第二驱动机构，第二驱动机构通过连杆机构带动指部机构件运动，从而实现指部机构件相对手部平面上下运动。

7、进一步地，所述连杆机构包括固定座、主动杆、第一限制连杆、限制三角连杆、第二限制连杆和从动三角连杆，所述固定座包括设在所述输出机构上的固定杆、设在所述固定杆一端的支撑杆以及设在所述固定杆另一端的限制杆，所述主动杆与所述第二驱动机构的输出端连接，所述主动杆一端与所述第二驱动机构的输出端同轴铰接在所述支撑杆上，所述第一限制连杆一端与所述固定杆铰接，所述第一限制连杆另一端与所述限制三角连杆第一端铰接，所述第二限制连杆一端与所述限制杆铰接，所述第二限制连杆另一端与所述限制三角连杆第二端铰接，所述从动三角连杆第一端与所述主动杆另一端铰接，所述从动三角连杆第二端与所述限制三角连杆第三端铰接，所述从动三角连杆第三端与所述指部机构件另一端铰接。在启动第二驱动机构时，带动主动杆转动，在第一限制连杆、限制三角连杆和第二限制连杆的限制作用下，带动从动三角连杆的第三端模仿手指的屈曲伸展的运动轨迹运动，从而带动指部机构件进行运动。

8、进一步地，所述连杆机构还包括传动杆、第一对角连杆和第二对角连杆，所述限制杆上开设有第一滑动槽，所述传动杆一端与所述从动三角连杆第三端铰接，所述传动杆另一端与所述指部机构件另一端铰接，所述传动杆上开设有第二滑动槽，所述第一对角连杆一端与所述第二滑动槽滑动连接，所述第一对角连杆另一端与所述第一滑动槽滑动连接，所述第二对角连杆一端与所述限制杆铰接，所述第二对角连杆另一端与所述第二滑动槽滑动连接；所述第一对角连杆与所述第二对角连杆铰接，所述铰接点平分所述第一对角连杆和所述第二对角连杆，所述第一对角连杆与所述第二对角连杆长度相等。通过设置传动杆、第一对角连杆和第二对角连杆，与限制杆一共四根杆形成平行连杆机构，让传动杆的另一端模仿从动三角连杆第三端的运动轨迹，从而让指部机构件模仿从动三角连杆第三端的运动轨迹，避免连杆机构与对指部机构件的运动造成干涉。

9、进一步地，所述第二驱动机构包括微型电机、第二绳轮、六杆绳轮和轮绳索，所述微型电机设在所述旋转底座上，所述第二绳轮设在所述微型电机输出端，所述六杆绳轮设在所述连杆机构上，所述第二绳轮和所述六杆绳轮通过所述轮绳索传动连接。启动微型电机驱动第二绳轮转动，第二绳轮通过轮绳索带动六杆绳轮转动，从而实现带动连杆机构运动。

10、进一步地，所述指部机构件包括近指机构件、中指机构件和远指机构件，所述近指机构件一端转动安装在所述指部连接块上，所述中指机构件转动安装在所述近指机构件另一端上，所述远指机构件转动安装在所述中指机构件另一端上，所述远指机构件另一端安装连接在所述连杆机构上。通过设置一一对应手指的近指、中指和远指的近指机构件、中指机构件和远指机构件，让连杆机构带动指部机构件运动时，实现手指的屈曲伸展运动。

11、进一步地，所述第一驱动机构和第二驱动机构输出端均连接有角度传感器。通过角度传感器的设置能够监控第一驱动机构和第二驱动机构的转动角度，从而监控手指的运动轨迹。

12、进一步地，还包括大拇指内收外展机构，所述大拇指内收外展机构包括大拇指机构件、拇指转轴、扭簧、大拇指驱动机构和绳索，所述大拇指机构件通过拇指转轴转动安装在所述机架上，所述扭簧安装连接在所述拇指转轴上，所述扭簧两端分别与所述大拇指机构件和所述机架连接，所述大拇指驱动机构设在所述机架上，所述绳索绕设在所述大拇指驱动机构输出端，所述绳索一端与所述大拇指驱动机构输出端连接，所述绳索另一端与所述大拇指机构件远离所述拇指转轴的一端连接，所述绳索带动所述大拇指机构件绕所述拇指转轴转动。启动大拇指驱动机构带动绳索缩短，绳索拉动大拇指机构件绕拇指转轴转动，实现大拇指的外展运动，此时扭簧积累弹性势能；启动大拇指驱动机构带动绳索伸长，扭簧进行复位，带动大拇指机构件反向绕拇指转轴转动，实现大拇指的内收运动。通过大拇指内收外展机构能够对大拇指进行内收外展的康复训练。

13、进一步地，还包括调节组件，所述调节组件包括连接件和紧固件，所述连接件通过所述紧固件与所述机架固定连接，所述大拇指机构件通过拇指转轴转动安装在所述连接件上，所述扭簧两端分别与所述大拇指机构件和所述连接件连接。拧松紧固件，将连接件相对机架滑动，能够改变大拇指机构件的安装位置；将连接件相对机架转动，能够改变大拇指机构件的安装角度。通过设置调节组件，能够对大拇指机构件的安装位置和角度进行改变，从而使本装置适用于不同的人群。

14、与现有技术相比，有益效果是：

15、1、本发明提供的一种康复机械手，通过设置第一驱动机构、旋转底座、第一定滑轮、第二定滑轮、第一连接绳、第二连接绳和弹性件，通过控制弹性件的伸缩来对旋转底座的转动进行控制，从而仅采用一个驱动机构就能够实现四指的内收外展运动，控制方式简单且成本较低。

16、2、本发明提供的一种康复机械手，通过设置大弹性件和小弹性件，让食指旋转底座、中指旋转底座、无名指旋转底座和小拇指旋转底座转动依据大弹性件和小弹性件的不同伸长程度而实现不同角度的转动，从而能够复合人手自然内收外展运动的转动角度，让食指与小拇指、中指与无名指的旋转角度比例均为1:1，中指和食指的旋转角度比例为1:3。

17、3、本发明提供的一种康复机械手，通过设置特殊的连杆机构，能够让从动三角连杆的第三端模仿手指的屈曲伸展的运动轨迹运动，从而带动指部机构件进行运动；通过设置一一对应手指的近指、中指和远指的近指机构件、中指机构件和远指机构件，让连杆机构带动指部机构件运动时，实现手指的屈曲伸展运动。

18、4、本发明提供的一种康复机械手，通过大拇指内收外展机构能够对大拇指进行内收外展的康复训练；同时通过调节组件的设置，能够对大拇指机构件的安装位置和角度进行改变，从而使本装置适用于不同的人群。

技术特征：

1.一种康复机械手，包括机架(1)、第一驱动机构(3)和四组康复训练机构(2)，所述四组康复训练机构(2)一一对应手部小拇指、无名指、中指和食指；所述康复训练机构(2)一端沿第一转动轴转动连接在所述机架(1)上；所述第一驱动机构(3)安装连接在所述机架(1)上；

2.根据权利要求1所述的康复机械手，其特征在于，所述四个输出机构分别为食指旋转底座(401)、中指旋转底座(402)、无名指旋转底座(403)和小拇指旋转底座(404)，所述第一连接绳(7)的一端、第二连接绳(8)的一端分别一一对应与小拇指旋转底座(404)的一端、食指旋转底座(401)的一端连接；所述弹性件(9)包括大弹性件(901)和小弹性件(902)，所述食指旋转底座(401)与中指旋转底座(402)和所述无名指旋转底座(403)与小拇指旋转底座(404)均通过所述大弹性件(901)连接，所述中指旋转底座(402)与所述无名指旋转底座(403)通过所述小弹性件(902)连接，所述大弹性件(901)和所述小弹性件(902)的中心轴平行且位于同一平面内；在所述第一驱动机构(3)带动所述旋转底座转动的过程中，食指旋转底座(401)与小拇指旋转底座(404)、中指旋转底座(402)与无名指旋转底座(403)的旋转角度比例均为1:1，中指旋转底座(402)与食指旋转底座(401)的旋转角度比例为1:3。

3.根据权利要求2所述的康复机械手，其特征在于，所述康复训练机构(2)包括第二驱动机构(201)、指部机构件(202)、指部连接块(221)以及用于带动所述指部机构件(202)屈曲伸展运动的连杆机构(203)；所述连杆机构(203)与所述第二驱动机构(201)的输出端连接，所述指部连接块(221)沿所述第一转动轴转动连接在所述机架(1)上，所述指部机构件(202)一端沿第二转动轴转动连接在所述指部连接块(221)上，所述指部机构件(202)另一端通过所述连杆机构(203)与对应的旋转底座连接。

4.根据权利要求3所述的康复机械手，其特征在于，所述连杆机构(203)包括固定座(231)、主动杆(232)、第一限制连杆(233)、限制三角连杆(234)、第二限制连杆(235)和从动三角连杆(236)，所述固定座(231)包括设在所述输出机构上的固定杆(2311)、设在所述固定杆(2311)一端的支撑杆(2312)以及设在所述固定杆(2311)另一端的限制杆(2313)，所述主动杆(232)与所述第二驱动机构(201)的输出端连接，所述主动杆(232)一端与所述第二驱动机构(201)的输出端同轴铰接在所述支撑杆(2312)上，所述第一限制连杆(233)一端与所述固定杆(2311)铰接，所述第一限制连杆(233)另一端与所述限制三角连杆(234)第一端铰接，所述第二限制连杆(235)一端与所述限制杆(2313)铰接，所述第二限制连杆(235)另一端与所述限制三角连杆(234)第二端铰接，所述从动三角连杆(236)第一端与所述主动杆(232)另一端铰接，所述从动三角连杆(236)第二端与所述限制三角连杆(234)第三端铰接，所述从动三角连杆(236)第三端与所述指部机构件(202)另一端铰接。

5.根据权利要求4所述的康复机械手，其特征在于，所述连杆机构(203)还包括传动杆(237)、第一对角连杆(238)和第二对角连杆(239)，所述限制杆(2313)上开设有第一滑动槽(23131)，所述传动杆(237)一端与所述从动三角连杆(236)第三端铰接，所述传动杆(237)另一端与所述指部机构件(202)另一端铰接，所述传动杆(237)上开设有第二滑动槽(2371)，所述第一对角连杆(238)一端与所述第二滑动槽(2371)滑动连接，所述第一对角连杆(238)另一端与所述第一滑动槽(23131)滑动连接，所述第二对角连杆(239)一端与所述限制杆(2313)铰接，所述第二对角连杆(239)另一端与所述第二滑动槽(2371)滑动连接；所述第一对角连杆(238)与所述第二对角连杆(239)铰接，所述铰接点平分所述第一对角连杆(238)和所述第二对角连杆(239)，所述第一对角连杆(238)与所述第二对角连杆(239)长度相等。

6.根据权利要求3所述的康复机械手，其特征在于，所述第二驱动机构(201)包括微型电机(211)、第二绳轮(212)、六杆绳轮(213)和轮绳索(214)，所述微型电机(211)设在所述旋转底座上，所述第二绳轮(212)设在所述微型电机(211)输出端，所述六杆绳轮(213)设在所述连杆机构(203)上，所述第二绳轮(212)和所述六杆绳轮(213)通过所述轮绳索(214)传动连接。

7.根据权利要求3所述的康复机械手，其特征在于，所述指部机构件(202)包括近指机构件(222)、中指机构件(223)和远指机构件(224)，所述近指机构件(222)一端转动安装在所述指部连接块(221)上，所述中指机构件(223)转动安装在所述近指机构件(222)另一端上，所述远指机构件(224)转动安装在所述中指机构件(223)另一端上，所述远指机构件(224)另一端安装连接在所述连杆机构(203)上。

8.根据权利要求3至7任一项所述的康复机械手，其特征在于，所述第一驱动机构(3)和第二驱动机构(201)输出端均连接有角度传感器(12)。

9.根据权利要求1至7任一项所述的康复机械手，其特征在于，还包括大拇指内收外展机构(10)，所述大拇指内收外展机构(10)包括大拇指机构件(1001)、拇指转轴(1002)、扭簧(1003)、大拇指驱动机构(1004)和绳索(1005)，所述大拇指机构件(1001)通过拇指转轴(1002)转动安装在所述机架(1)上，所述扭簧(1003)安装连接在所述拇指转轴(1002)上，所述扭簧(1003)两端分别与所述大拇指机构件(1001)和所述机架(1)连接，所述大拇指驱动机构(1004)设在所述机架(1)上，所述绳索(1005)绕设在所述大拇指驱动机构(1004)输出端，所述绳索(1005)一端与所述大拇指驱动机构(1004)输出端连接，所述绳索(1005)另一端与所述大拇指机构件(1001)远离所述拇指转轴(1002)的一端连接，所述绳索(1005)拉扯所述大拇指机构件(1001)绕所述拇指转轴(1002)转动。

10.根据权利要求9所述的康复机械手，其特征在于，还包括调节组件(11)，所述调节组件(11)包括连接件(111)和紧固件(112)，所述连接件(111)通过所述紧固件(112)与所述机架(1)固定连接，所述大拇指机构件(1001)通过拇指转轴(1002)转动安装在所述连接件(111)上，所述扭簧(1003)两端分别与所述大拇指机构件(1001)和所述连接件(111)连接。

技术总结
本发明涉及手指康复训练医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种康复机械手。包括机架、第一驱动机构和四组康复训练机构，所述四组康复训练机构一一对应手部小拇指、无名指、中指和食指；还包括用于分别带动四组康复训练机构转动的旋转底座，相邻两个输出机构的一端之间通过弹性件连接，且所述弹性件初始状态为压缩状态；还包括第一定滑轮、第二定滑轮、第一连接绳和第二连接绳；所述第一驱动机构驱动所述旋转底座转动，从而同时带动四组所述康复训练机构沿第一转动轴转动。本发明通过控制弹性件的伸缩来对旋转底座的转动进行控制，从而仅采用一个驱动机构就能够实现四指的内收外展运动，控制方式简单且成本较低。

技术研发人员：杨平,金烨,刘晴,户天成,杨国峰,栾天昕,张华明,赵秀婷
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23