一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于它包括電機(jī)驅(qū)動單元、傳動單元和執(zhí)行單元；其工作方法包括：電機(jī)驅(qū)動力輸入、手指MCP關(guān)節(jié)運(yùn)動、手指PIP關(guān)節(jié)運(yùn)動、手指DIP關(guān)節(jié)運(yùn)動和運(yùn)動參數(shù)的調(diào)節(jié)：其優(yōu)越性在于：智能、便攜、安裝簡單、訓(xùn)練方法高效、利用手掌指關(guān)節(jié)的動作來控制患者的康復(fù)運(yùn)動。
【專利說明】一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是涉及一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，特別適用于由中風(fēng)引起的偏癱病人的手指運(yùn)動功能恢復(fù)訓(xùn)練
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]腦卒中，俗稱中風(fēng)(stroke)，目前已成為歐美國家成年人致殘的首要原因。美國心臟協(xié)會2007年的一份調(diào)查報(bào)告顯示，美國每年有超過70萬的新增中風(fēng)患者；在我國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有中風(fēng)患者數(shù)量也在500萬以上。隨著人口老齡化現(xiàn)象的進(jìn)一步加劇，在未來幾年中，中風(fēng)的發(fā)病率將繼續(xù)保持增長的趨勢。一般情況下，隨著醫(yī)療水平的不斷提高，大概60~75%的中風(fēng)患者能夠幸存。但是，其中大多數(shù)人的上肢或者下肢運(yùn)動功能存在缺陷甚至導(dǎo)致偏癱。手是人體比較精細(xì)的機(jī)構(gòu)，微小空間內(nèi)神經(jīng)血管縱橫交錯，小肌肉遍布全手，致使手部損傷的治療難度較大，要求較高，且治療后康復(fù)周期長，通常把手指的康復(fù)作為上肢康復(fù)的關(guān)鍵難題。
[0003]根據(jù)科學(xué)論證，大腦中樞神經(jīng)具有可塑性，科學(xué)高效的運(yùn)動方式有助于刺激大腦神經(jīng)的恢復(fù)，這就為運(yùn)動康復(fù)療法帶來了理論基礎(chǔ)。目前的運(yùn)動康復(fù)治療主要是通過康復(fù)治療師用針灸、按摩等方法或者借助一些簡易的醫(yī)療器械幫助患者恢復(fù)運(yùn)動功能。首先，這使得康復(fù)訓(xùn)練對人力和物力的要求比較高，昂貴的醫(yī)療費(fèi)用對患者造成沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；其次，康復(fù)效果主要依靠醫(yī)療師的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，缺少客觀量化的評價(jià)；最后，康復(fù)訓(xùn)練過程中，缺少舒適的支撐結(jié)構(gòu)，這使得偏癱肢體在訓(xùn)練中容易造成二次的損傷。
[0004]外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人滿足人體工學(xué)的設(shè)計(jì)，為患者的偏癱患者提供一種外置“骨骼”，以此幫助患者進(jìn)行運(yùn)動，同`時(shí)借助一些傳感器高效的控制外骨骼機(jī)器人運(yùn)動，為患者提供一套科學(xué)的康復(fù)方法。然而，現(xiàn)有的外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)都比較龐大，多采用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)分離的方法，不利于實(shí)現(xiàn)家庭康復(fù)。除此之外，大多數(shù)的外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人傳動結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于裝卸且實(shí)現(xiàn)的自由度比較少。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種可以幫助患者完成手指的三個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，刺激患者大腦的可塑性恢復(fù)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于它包括電機(jī)驅(qū)動單元、傳動單元和執(zhí)行單元；其中，所述電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端接收腦肌電分析工作站發(fā)出的驅(qū)動信號，其輸出端與傳動單元的輸入端連接；所述執(zhí)行單元的輸入端與傳動單元的輸出端連接，其輸出端與患者的手指接觸，通過力使患者手指進(jìn)行動作。
[0007]所述電機(jī)驅(qū)動單元包括電機(jī)、驅(qū)動軸、手掌部分、平行槽軸；所述傳動單元包括轉(zhuǎn)動軸1、轉(zhuǎn)動軸I1、轉(zhuǎn)動軸II1、螺紋軸、轉(zhuǎn)動軸IV、傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II1、傳動輪IV、傳動輪V、平行槽軸、連接桿；所述執(zhí)行單元包括手指MCP (Metacarpophalangealjoint-掌指關(guān)節(jié))關(guān)節(jié)、手指 PIP (Proximal interphalangeal joint-近端指間關(guān)
節(jié))關(guān)節(jié)、手指DIP (Distal interphalangeal joint-遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié))關(guān)節(jié)、MCP關(guān)節(jié)連
接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽、可調(diào)節(jié)滑槽、手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽；其中，所述電機(jī)安裝在手掌部分；所述驅(qū)動軸通過頂絲與電機(jī)軸連接；所述平行槽軸與驅(qū)動軸連接；所述傳動輪Vl通過轉(zhuǎn)動軸I連接在手掌部分；所述傳動輪IV和傳動輪III通過轉(zhuǎn)動軸II和轉(zhuǎn)動軸III與手指MCP關(guān)節(jié)連接；所述傳動輪I通過轉(zhuǎn)動軸IV連接在手指PIP關(guān)節(jié)上；所述螺紋軸與傳動輪III通過鋼絲繩形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)；所述傳動輪II通過螺紋連接固定在轉(zhuǎn)動軸III上；所述手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)之間依螺紋通過連接桿連接；所述手指DIP關(guān)節(jié)通過螺紋頂絲固定在轉(zhuǎn)動軸IV上。
[0008]所述傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II1、傳動輪IV和傳動輪V上均有寬度為1.5-2mm用來與鋼絲繩進(jìn)行配合的平行槽。
[0009]所述傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II1、傳動輪IV和傳動輪V之間通過鋼絲繩連接，形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)。
[0010]所述手指MCP關(guān)節(jié)、 手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)上有MCP關(guān)節(jié)連接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽；所述連接開槽與尼龍搭扣帶配合安裝，將患者手指和外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行連接。
[0011]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指PIP關(guān)節(jié)部分有可調(diào)節(jié)滑槽，所述可調(diào)節(jié)滑槽與螺釘配合安裝，根據(jù)患者的手指尺寸通過螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0012]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用鋁合金和不銹鋼材料。
[0013]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人與患者接觸的地方呈弧形，且弧度滿足人體工學(xué)的設(shè)計(jì)要求。
[0014]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用Maxon無刷直流電機(jī)驅(qū)動的方式，電機(jī)與手掌部分連接，減小機(jī)器人的尺寸。
[0015]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人具有三個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)手指MCP關(guān)節(jié)、PIP關(guān)節(jié)和DIP關(guān)節(jié)的彎曲和伸展運(yùn)動。
[0016]一種三自由度外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的工作方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0017]①電機(jī)驅(qū)動力輸入:
[0018]外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人通過手指MCP關(guān)節(jié)連接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽穿戴患者的偏癱手指上，當(dāng)患者受到一個(gè)來自外界的視覺刺激時(shí)，將其產(chǎn)生的腦電信號輸入到腦電分析工作站中，工作站對腦電信號進(jìn)行處理并向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出驅(qū)動信號，使電機(jī)獲得驅(qū)動力，從而帶動手指MCP關(guān)節(jié)、手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)工作，通過給出一個(gè)外力，使得患者手指進(jìn)行動作；
[0019]②手指MCP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0020]電機(jī)轉(zhuǎn)動后，帶動驅(qū)動軸和平行槽軸轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩將傳動力傳給傳動輪V，使傳動輪V帶動與其連接的手指關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動；
[0021]③手指PIP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0022]傳動輪V還可以通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪IV，傳動輪IV同樣通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪III，傳動輪III和螺紋軸形成微型鋼絲繩傳動機(jī)構(gòu)帶動螺紋軸和連接桿轉(zhuǎn)動，連接桿帶動手指PIP關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動；[0023]④手指DIP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0024]由傳動輪111的動作，通過轉(zhuǎn)動軸111帶動傳動輪II轉(zhuǎn)動，傳動輪11通過鋼絲繩帶動傳動輪I轉(zhuǎn)動，傳動輪I帶動轉(zhuǎn)動軸IV轉(zhuǎn)動，使得與轉(zhuǎn)動軸IV連接的手指DIP關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動；
[0025]⑤運(yùn)動參數(shù)的調(diào)節(jié):
[0026]外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指關(guān)節(jié)運(yùn)動信息通過外界傳感器將運(yùn)動信息反饋給腦肌電分析工作站，根據(jù)患者的手指運(yùn)動情況調(diào)節(jié)運(yùn)動參數(shù)，進(jìn)一步將新的參數(shù)信號作為電機(jī)驅(qū)動單元的驅(qū)動信號，驅(qū)動電機(jī)工作，發(fā)出不同的外力作用于患者手指上，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)越性在于:1、采用電機(jī)驅(qū)動方式，改變了過往的外骨骼手指結(jié)構(gòu)的驅(qū)動裝置和運(yùn)動裝置相分離的缺點(diǎn)，大大減小了康復(fù)系統(tǒng)的尺寸，同時(shí)，機(jī)器人傳動結(jié)構(gòu)采用微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)，解決了傳動結(jié)構(gòu)安裝復(fù)雜的問題；2、機(jī)器人尺寸小，具有便攜性，適于家庭康復(fù)訓(xùn)練；3、外骨骼機(jī)器人主要采用鋁合金和不銹鋼材料，符合人體工學(xué)的設(shè)計(jì)，在機(jī)器人的關(guān)節(jié)處設(shè)計(jì)有調(diào)劑裝置以滿足不同患者的穿戴需求；4、將外骨骼機(jī)器人技術(shù)與康復(fù)醫(yī)學(xué)相結(jié)合，科學(xué)證明高效的運(yùn)動刺激有助于偏癱患者的神經(jīng)再塑，因此該機(jī)器人主要使用電機(jī)驅(qū)動的方式提供人手掌指關(guān)節(jié)(MCP關(guān)節(jié))，近端指間關(guān)節(jié)(PIP關(guān)節(jié))遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)(DIP關(guān)節(jié))的三個(gè)自由度的屈伸運(yùn)動，刺激`患者神經(jīng)，幫助其恢復(fù)運(yùn)動功能。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]圖1為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖2為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的右側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的手指MCP關(guān)節(jié)的零件示意圖。
[0032]圖5為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的手指PIP關(guān)節(jié)的零件示意圖。
[0033]圖6為本發(fā)明所涉一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人的手指DIP關(guān)節(jié)的零件示意圖。
[0034]其中，I為電機(jī),2為驅(qū)動軸,3為手掌部分,4為轉(zhuǎn)動軸1,5為手指MCP關(guān)節(jié),6為轉(zhuǎn)動軸II，7為轉(zhuǎn)動軸III，8為螺紋軸，9為手指PIP關(guān)節(jié)，10為轉(zhuǎn)動軸IV，11為手指DIP關(guān)節(jié)，12為傳動輪I，13為傳動輪II，14為傳動輪III，15為傳動輪IV，16為傳動輪V，17為平行槽軸，18為連接桿，19為手指MCP關(guān)節(jié)的連接開槽，20為手指PIP關(guān)節(jié)的連接開槽，21為手指PIP關(guān)節(jié)的可調(diào)節(jié)滑槽，22為手指PIP關(guān)節(jié)的連接開槽。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0035]實(shí)施例:一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人(見圖1)，其特征在于它包括電機(jī)驅(qū)動單元、傳動單元和執(zhí)行單元；其中，所述電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端接收腦肌電分析工作站發(fā)出的驅(qū)動信號，其輸出端與傳動單元的輸入端連接；所述執(zhí)行單元的輸入端與傳動單元的輸出端連接，其輸出端與患者的手指接觸，通過力使患者手指進(jìn)行動作。[0036]所述電機(jī)驅(qū)動單元(見圖2、圖3)包括電機(jī)1、驅(qū)動軸2、手掌部分3、平行槽軸17 ；所述傳動單元包括轉(zhuǎn)動軸14、轉(zhuǎn)動軸116、轉(zhuǎn)動軸1117、螺紋軸8、轉(zhuǎn)動軸IV10、傳動輪112、傳動輪1113、傳動輪11114、傳動輪IV15、傳動輪V16、平行槽軸17、連接桿18 ;所述執(zhí)行單
兀包括手指 MCP (Metacarpophalangeal joint-掌指關(guān)節(jié))關(guān)節(jié) 5、手指 PIP (Proximal
interphalangeal joint-近端指間關(guān)節(jié))關(guān)節(jié) 9、手指 DIP (Distal interphalangeal
joint——遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié))關(guān)節(jié)11、MCP關(guān)節(jié)連接開槽19、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽20、可調(diào)節(jié)滑槽21、手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽22 ;其中，所述電機(jī)I安裝在手掌部分3 ;所述驅(qū)動軸2通過頂絲與電機(jī)軸連接；所述平行槽軸17與驅(qū)動軸2連接；所述傳動輪V16通過轉(zhuǎn)動軸14連接在手掌部分3 ;所述傳動輪IV15和傳動輪II114通過轉(zhuǎn)動軸116和轉(zhuǎn)動軸II17與手指MCP關(guān)節(jié)5連接；所述傳動輪112通過轉(zhuǎn)動軸IVlO連接在手指PIP關(guān)節(jié)9上；所述螺紋軸8與傳動輪III14通過鋼絲繩形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)；所述傳動輪II13通過螺紋連接固定在轉(zhuǎn)動軸III7上；所述手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)之間依螺紋通過連接桿18連接；所述手指DIP關(guān)節(jié)11通過螺紋頂絲固定在轉(zhuǎn)動軸IVlO上。
[0037]所述傳動輪112、傳動輪1113、傳動輪11114、傳動輪IV15和傳動輪V16上均有寬度為1.5_用來與鋼絲繩進(jìn)行配合的平行槽。
[0038]所述傳動輪112、傳動輪1113、傳動輪11114、傳動輪IV15和傳動輪V16之間通過鋼絲繩連接，形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)。
[0039]所述手指MCP關(guān)節(jié)5、手指PIP關(guān)節(jié)9和手指DIP關(guān)節(jié)11 (見圖4、圖5、圖6)上有MCP關(guān)節(jié)連接開槽19、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽20和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽22 ;所述連接開槽與尼龍搭扣帶配合安裝，將患者手指和外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行連接。
[0040]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指PIP關(guān)節(jié)9部分(見圖5)有可調(diào)節(jié)滑槽21，所述可調(diào)節(jié)滑槽與螺釘配合安裝，根據(jù)患者的手指尺寸通過螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0041]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用鋁合金和不銹鋼材料。
[0042]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人與患者接觸的地方呈弧形，且弧度滿足人體工學(xué)的設(shè)計(jì)要求。
[0043]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用Maxon無刷直流電機(jī)驅(qū)動的方式，電機(jī)與手掌部分3連接，減小機(jī)器人的尺寸。
[0044]所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人具有三個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)手指MCP關(guān)節(jié)、PIP關(guān)節(jié)和DIP關(guān)節(jié)的彎曲和伸展運(yùn)動。
[0045]一種三自由度外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的工作方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0046]①電機(jī)驅(qū)動力輸入:
[0047]外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人通過手指MCP關(guān)節(jié)連接開槽19、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽20和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽22穿戴患者的偏癱手指上，當(dāng)患者受到一個(gè)來自外界的視覺刺激時(shí)，將其產(chǎn)生的腦電信號輸入到腦電分析工作站中，工作站對腦電信號進(jìn)行處理并向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出驅(qū)動信號，使電機(jī)I獲得驅(qū)動力，從而帶動手指MCP關(guān)節(jié)、手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)工作，通過給出一個(gè)外力，使得患者手指進(jìn)行動作；
[0048]②手指MCP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0049]電機(jī)I轉(zhuǎn)動后,帶動驅(qū)動軸2和平行槽軸17轉(zhuǎn)動,通過鋼絲繩將傳動力傳給傳動輪V16，使傳動輪V16帶動與其連接的手指關(guān)節(jié)5產(chǎn)生運(yùn)動；[0050]③手指PIP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0051]傳動輪V16還可以通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪IV15，傳動輪IV15同樣通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪11114，傳動輪II114和螺紋軸8形成微型鋼絲繩傳動機(jī)構(gòu)帶動螺紋軸8和連接桿18轉(zhuǎn)動，連接桿18帶動手指PIP關(guān)節(jié)9產(chǎn)生運(yùn)動；
[0052]④手指DIP關(guān)節(jié)運(yùn)動:
[0053]由傳動輪II114的動作，通過轉(zhuǎn)動軸II17帶動傳動輪II13轉(zhuǎn)動，傳動輪II13通過鋼絲繩帶動傳動輪112轉(zhuǎn)動，傳動輪112帶動轉(zhuǎn)動軸IVlO轉(zhuǎn)動，使得與轉(zhuǎn)動軸IVlO連接的手指DIP關(guān)節(jié)11產(chǎn)生運(yùn)動；
[0054]⑤運(yùn)動參數(shù)的調(diào)節(jié):
[0055]外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指關(guān)節(jié)運(yùn)動信息通過外界傳感器將運(yùn)動信息反饋給腦肌電分析工作站，根據(jù)患者的手指運(yùn)動情況調(diào)節(jié)運(yùn)動參數(shù)，進(jìn)一步將新的參數(shù)信號作為電機(jī)驅(qū)動單元的驅(qū)動信號，驅(qū)動電機(jī)I工作，發(fā)出不同的外力作用于患者手指上，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
【權(quán)利要求】
1.一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于它包括電機(jī)驅(qū)動單元、傳動單元和執(zhí)行單元；其中，所述電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端接收腦肌電分析工作站發(fā)出的驅(qū)動信號，其輸出端與傳動單元的輸入端連接；所述執(zhí)行單元的輸入端與傳動單元的輸出端連接，其輸出端與患者的手指接觸，通過力使患者手指進(jìn)行動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動單元包括電機(jī)、驅(qū)動軸、手掌部分、平行槽軸；所述傳動單元包括轉(zhuǎn)動軸1、轉(zhuǎn)動軸I1、轉(zhuǎn)動軸II1、螺紋軸、轉(zhuǎn)動軸IV、傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II 1、傳動輪I V、傳動輪V、平行槽軸、連接桿；所述執(zhí)行單元包括手指MCP關(guān)節(jié)、手指PIP關(guān)節(jié)、手指DIP關(guān)節(jié)、MCP關(guān)節(jié)連接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽、可調(diào)節(jié)滑槽、手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽；其中，所述電機(jī)安裝在手掌部分；所述驅(qū)動軸通過頂絲與電機(jī)軸連接；所述平行槽軸與驅(qū)動軸連接；所述傳動輪Vl通過轉(zhuǎn)動軸I連接在手掌部分；所述傳動輪IV和傳動輪III通過轉(zhuǎn)動軸II和轉(zhuǎn)動軸III與手指MCP關(guān)節(jié)連接；所述傳動輪I通過轉(zhuǎn)動軸IV連接在手指PIP關(guān)節(jié)上；所述螺紋軸與傳動輪III通過鋼絲繩形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)；所述傳動輪II通過螺紋連接固定在轉(zhuǎn)動軸III上；所述手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)之間依螺紋通過連接桿連接；所述手指DIP關(guān)節(jié)通過螺紋頂絲固定在轉(zhuǎn)動軸IV上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II1、傳動輪IV和傳動輪V上均有寬度為1.5-2mm用來與鋼絲繩進(jìn)行配合的平行槽； 所述傳動輪1、傳動輪I1、傳動輪II1、傳動輪IV和傳動輪V之間通過鋼絲繩連接，形成微型鋼絲繩傳動結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述手指MCP關(guān)節(jié)、手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)上有MCP關(guān)節(jié)連接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽；所述連接開槽與尼龍搭`扣帶配合安裝，將患者手指和外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行連接。
5.所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指PIP關(guān)節(jié)部分有可調(diào)節(jié)滑槽，所述可調(diào)節(jié)滑槽與螺釘配合安裝，根據(jù)患者的手指尺寸通過螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用鋁合金和不銹鋼材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人與患者接觸的地方呈弧形，且弧度滿足人體工學(xué)的設(shè)計(jì)要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人采用Maxon無刷直流電機(jī)驅(qū)動的方式，電機(jī)與手掌部分連接，減小機(jī)器人的尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三自由度外骨骼式手指康復(fù)機(jī)器人，其特征在于所述外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人具有三個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)手指MCP關(guān)節(jié)、PIP關(guān)節(jié)和DIP關(guān)節(jié)的彎曲和伸展運(yùn)動。
10.一種三自由度外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的工作方法，其特征在于它包括以下步驟: ①電機(jī)驅(qū)動力輸入: 外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人通過手指MCP關(guān)節(jié)連接開槽、手指PIP關(guān)節(jié)連接開槽和手指DIP關(guān)節(jié)連接開槽穿戴患者的偏癱手指上，當(dāng)患者受到一個(gè)來自外界的視覺刺激時(shí)，將其產(chǎn)生的腦電信號輸入到腦電分析工作站中，工作站對腦電信號進(jìn)行處理并向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出驅(qū)動信號，使電機(jī)獲得驅(qū)動力，從而帶動手指MCP關(guān)節(jié)、手指PIP關(guān)節(jié)和手指DIP關(guān)節(jié)工作，通過給出一個(gè)外力，使得患者手指進(jìn)行動作； ②手指MCP關(guān)節(jié)運(yùn)動: 電機(jī)轉(zhuǎn)動后，帶動驅(qū)動軸和平行槽軸轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩將傳動力傳給傳動輪V，使傳動輪V帶動與其連接的手指關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動； ③手指pip關(guān)節(jié)運(yùn)動: 傳動輪V還可以通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪IV，傳動輪IV同樣通過鋼絲繩將傳動力傳遞給傳動輪III，傳動輪III和螺紋軸形成微型鋼絲繩傳動機(jī)構(gòu)帶動螺紋軸和連接桿轉(zhuǎn)動，連接桿帶動手指PIP關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動； ④手指DIP關(guān)節(jié)運(yùn)動: 由傳動輪III的動作，通過轉(zhuǎn)動軸III帶動傳動輪II轉(zhuǎn)動，傳動輪II通過鋼絲繩帶動傳動輪I轉(zhuǎn)動，傳動輪I帶動轉(zhuǎn)動軸IV轉(zhuǎn)動，使得與轉(zhuǎn)動軸IV連接的手指DIP關(guān)節(jié)產(chǎn)生運(yùn)動； ⑤運(yùn)動參數(shù)的調(diào)節(jié): 外骨骼手指康復(fù)機(jī)器人的手指關(guān)節(jié)運(yùn)動信息通過外界傳感器將運(yùn)動信息反饋給腦肌電分析工作站，根據(jù)患者的手指運(yùn)動情況調(diào)節(jié)運(yùn)動參數(shù)，進(jìn)一步將新的參數(shù)信號作為電機(jī)驅(qū)動單元的驅(qū)動信號，驅(qū)動電機(jī)工作，發(fā)出不同的外力作用于患者手指上，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
【文檔編號】A61H1/02GK103750976SQ201310749850
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】魏巍, 郭書祥, 張帆, 張武, 趙芳, 郭健, 吉月輝, 馬旭, 李雙坤, 李世遠(yuǎn) 申請人:天津理工大學(xué)