[实用新型]抑制手部震颤的助餐机器人

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种抑制手部震颤的助餐机器人。

背景技术：

通常人体的某部位发生非意愿颤动的现象，医学上称之为“震颤”。震颤是一种不自主的、有规律性的、近似正弦往复摆动的肢体运动，常见于人的四肢和头部，是最常见的神经科疾病症状之一，如原发性震颤（ET）、帕金森病（PD）等。原发性震颤（essential tremor，ET）是一种常见的运动障碍，常有家族聚集现象，任何年龄均可发病，平均起病年龄45岁左右。近年来发病率呈上升趋势的帕金森病，除了肢体震颤外，还伴有肌僵直和运动减退等症状。肢体震颤按病因分为生理性震颤和病理性震颤两类。生理性震颤是人体的一种固有震颤，所有人的肢体都具有这种现象，只是强弱不同而已；病理性震颤是由于人体的病变而带来的一种震颤，如帕金森综合症和小脑病变等，给众多患者的日常生活带来了极大不便，甚至使患者的生活不能自理。

医学界对震颤发生机理及其药物治疗已开展了几十年的研究，至今还没有治疗震颤非常有效的方法。肢体震颤特别是手臂，影响精细动作、日常饮食和书写，严重时给患者的日常生活带来诸多不便。近几年国内外科研人员尝试通过“非药物”途径，综合利用机器人技术研制和开发震颤抑制康复装置，帮助肢体震颤患者克服运动障碍，恢复生活自理能力，已初步得到了医学界和肢体震颤患者的认可。

利用机器人技术的抑震康复装置采用两种抑震方法：一种是“被动”震颤抑制控制方法，主要是通过连续调节机器人系统的关节阻尼和惯量系数，进而改变整个人机系统的生物力学特性，达到减弱肢体震颤运动的目的；另一种是“主动”震颤抑制控制方法，主要是通过实时预估肢体震颤运动信号，控制抑震装置产生与震颤运动方向相反的运动，达到抵消肢体震颤运动的目的。

目前应用较广的助餐机器人是英国的Handy1，日本Secom公司的“My spoon”等。Handy1是目前世界上最成功的一种助餐机器人，它具有5个自由度和带有手爪的机器手臂，手臂可灵活地从进餐托盘的7个格子中取餐。“My Spoon”仅需少量操纵杆操作和按钮操作便可将食物送至嘴边，然后按照用餐者的进食快慢来辅助就餐。美国专利《SELF-FEEDING APPLIANCE》（US4398857）公开了一种自主助餐器具，使用对象为双臂残疾人。以上这几种助餐机器人均是为先天性身体残疾、脊髓损伤、肌肉萎缩症疾病的患者研制和使用的。目前还没有一种专门为抑制原发性震颤、帕金森氏震颤患者用餐时手部震颤的助餐机器人。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种抑制手部震颤的助餐机器人，结构简单、操作方便，解决了震颤患者日常饮食上的不便，提高了患者的日常生活质量。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种抑制手部震颤的助餐机器人，其组成包括：机座，控制系统安装在所述的机座上，所述的控制系统与操作臂A通过肩关节与操作臂B连接，所述的肩关节与安装有编码器A的伺服电机A连接，所述的操作臂B通过肘关节与操作臂C连接，所述的操作臂C与安装有编码器B的伺服电机B连接，所述的操作臂C通过仰俯关节与操作臂D连接，所述的操作臂D与回转关节连接，所述的回转关节上安装有勺子，所述的勺子的勺把上安装有三维力传感器，所述的三维力传感器通过RS485通信接口与所述的控制系统连接。

所述的抑制手部震颤的助餐机器人，所述的俯仰关节、所述的回转关节均安装回转限位挡块，限定所述的勺子的俯仰角度θ₃为﹣45°~45°，限定所述的勺子的回转角度θ₄为﹣30°~30°，在所述的俯仰关节上安装有双向旋转阻尼器。

所述的抑制手部震颤的助餐机器人，所述的控制系统包括上位机，所述的上位机与单片机连接，所述的单片机与肩关节驱动回路、肘关节驱动回路连接，所述的肩关节驱动回路与所述的肩关节连接，所述的肘关节驱动回路与所述的肘关节连接。