[发明专利]一种手指间协调性训练康复装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种训练康复装置，特别是一种手指训练康复装置。

背景技术

手是人们探索和开发世界的重要工具，手功能的削弱和失效不但使患者不能参与社会劳动，甚至失去自理能力，给社会和家庭造成极大的负担。研究表明，持续的一定强度重复性训练能够恢复手的功能，而手功能和技巧的恢复又能很大程度上促进大脑的再学习能力，否则，容易造成手的永久性残疾。

在传统的康复治疗中，治疗师手把手地对患者进行一对一的康复训练，这种方式的训练效率和训练强度难以保证，训练效果受到治疗师水平的影响，而且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。

为了减轻家庭和社会的经济负担，提高康复训练效率，研究者们将机器人技术应用于康复领域，既可提供有效的康复训练，又不增加临床医疗人员的负担和卫生保健的成本。另外，机器人可以记录详实的治疗数据及图形，能提供客观、准确的治疗和评价参数，有助于机器人辅助治疗偏瘫研究的深入开展，具有改善康复效果和提高康复效率的潜力。随着力触觉交互技术的进步，针对肢体关节康复训练的力觉交互设备得到了极大的发展，特别是用于下肢和上肢的康复训练交互设备已逐渐步入商品化阶段。但用于手指康复训练的力觉交互设备发展较慢，主要是由于手指与肢体其它关节部位不同，具有较多的自由度并且活动空间很小，使得手指康复设备的开发难度很大。

目前的手指康复装置主要由数据手套外骨骼形式及平台支撑式两种。

数据手套外骨骼装置，使用数据手套实现手姿态测量，使用外骨骼结构来实现力反馈，存在机械结构笨重，不容易穿戴，处在手指康复阶段的病人穿戴外骨骼结构容易造成二次损伤，加重了病人手部康复训练的负担；而且，外骨骼式结构的力反馈驱动执行器主要由电机、气动、液压等主动型驱动设备，存在结构复杂、体积庞大、机构摩擦力大等缺点，并且其稳定性、安全性等方面存在问题；外骨骼式结构的康复装置控制方式主要采用被动控制，训练模式单一，不能根据患者的康复状况进行适当的调节，不利于患者主观能动性的发挥；数据手套多采用CyberGrasp进口设备，价格昂贵，不便于康复医疗实用。

现存的平台支撑式康复装置，可以将驱动器及传感控制装置安装在一个平台上，只需要将偏瘫病人手指与力交互装置连接，可以减少手部的压迫感。但是现存的平台支撑式康复装置都为单指训练，不能实现多手指协调运动训练，使手指康复效果大打折扣。因此，能够实现手指间协调性训练，使用主被动混合驱动器，减少手指压迫束缚的平台支撑式康复装置有很大应用前景。

磁流变液是一种新型的液体智能材料，在磁场作用下其流变学特性中的表观粘度发生剧烈变化，由原来的牛顿流体状态转变为类似固体状态，这种状态的变化具有快速、可逆和连续的特点，该特性为被动力觉再现装置的设计提供了新思路。磁流变液阻尼器结构示意如图1所示，从图中可以看出，主要包括转子3、壳体2、线圈4、绝磁环5和轴1等，转子通过轴固定于壳体内，与壳体内壁之间有一定的轴向间距，轴与壳体之间需要用密封圈密封，使壳体与绝磁环围成一个封闭的空间，空间内充满磁流变液液体7，转子通过轴能够在密封空间内转动，壳体、转子、线圈以及液体组成一个闭合的磁路6。

磁流变液在没有施加磁场的情况下，表现为牛顿流体的特性，转子通过轴能够在密封空间内自由转动。当给线圈施加电流时，其产生的磁场沿壳体通过一侧工作间隙中的磁流变液、转子、另一侧工作间隙中的磁流变液体回壳体形成回路，磁力线垂直通过工作间隙中的磁流变液，转子和壳体都是由磁导率很高的材料制成，而磁流变液是由导磁率极低的材料制成，所以大部分磁压降到了磁流变液体上，在磁场的作用下，磁流变液的流变学特性发生了剧烈的变化，粘度在几毫秒时间内就迅速增大，屈服应力增大，转子相对壳体运动剪切磁流变液产生的力将传递到轴上，随着电流强度的增大，磁流变液的粘度也不断增大，屈服应力在磁流变液磁饱和前与电流呈现一定关系，这样可以通过控制电流强度的大小精确控制转子力矩的大小。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种手指尖协调性训练康复装置，一方面可以解决现有技术中数据手套外骨骼装置不易穿戴加重病人手部负担、体积庞大稳定安全性差、训练模式单一、价格昂贵的技术问题；另一方面可以解决现有的平台支撑式康复装置无法实现多指协调训练的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：