[发明专利]一种基于柔索驱动手部运动功能康复机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能康复机器人。特别是涉及一种对手指运动功能障碍患者的手指关节进行运动康复训练的基于柔索驱动手部运动功能康复机器人。

背景技术

人的手极易受到伤害，受伤导致的手部运动障碍已经成为当今社会的一大问题。手部运动障碍主要包括脑卒中引起上肢偏瘫、运动损伤以及意外损伤。研究表明中枢神经系统具有较高的可塑性，实验表明特定的功能训练能促进中枢神经系统的重组和代偿，恢复患者的肢体功能。因此康复治疗对恢复患者手的运动能力，生活自理能力，减轻功能上的残疾程度、增强患者的满意度，降低护理的高额费用以及节约社会资源等方面具有重要意义。然而，传统的康复方法为通过康复理疗师对患者进行一对一的康复，这种方法不仅价格昂贵而且费时费力，因此手部康复机器人应运而生。然而现有的康复设备存在以下不足：穿戴性差，作用在手部的重量太大；无法适应患者手指长度个体的个体差异；康复过程中存在作用于不利于患者康复的轴向分力；无法实现对作用于手指关节的康复力矩的精确控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不仅能够满足除拇指以外其他手指三个自由度和各关节的运动角度，而且能保证了对关节力矩精确控制的基于柔索驱动手部运动功能康复机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种基于柔索驱动手部运动功能康复机器人，是由驱动单元和与驱动单元相连的执行单元构成，所述的执行单元包括：用于带动手指根部关节活动的掌指关节单元模块、用于带动手指中部关节活动的近指关节单元模块和用于带动手指端部关节活动的远指关节单元模块，所述的驱动单元包括有3组独立工作且结构完全相同的分别对应驱动掌指关节单元模块、近指关节单元模块和远指关节单元模块的驱动模块。

所述的驱动模块包括有：设置在电机座上的带编码器的电机，通过平键固定连接在所述带编码器的电机输出轴上的主驱动滑轮，以及第一柔索和第二柔索，所述第一柔索和第二柔索的一端分别通过固定销轴固定连接在所述主驱动滑轮的第一柔索槽内，所述第一柔索和第二柔索的另一端贯穿一端固定在柔索外套固定架上另一端固定在掌指关节单元模块或近指关节单元模块或远指关节单元模块上的柔索外套连接所驱动的掌指关节单元模块或近指关节单元模块或远指关节单元模块，所述的柔索外套固定架固定设置在所述电机座上。

本发明的一种基于柔索驱动手部运动功能康复机器人，不仅能够满足处拇指以外其他手指三个自由度和各关节的运动角度，而且引入串联弹性驱动器，从而保证了对关节力矩的精确控制；此外大部分零件由3D打印制成，在保证强度的前提下，大大降低了作用的手指的重量；而且在一定范围内适应了手指长度的个体差异。本发明具有如下特点：

(1)本发明执行部分长度可调，在一定范围内适应手指长度的个体差异；

(2)与现有的手部康复设备相比，可以对手指的每一个关节进行独立双向驱动；

(3)与现有的手部康复设备相比，引入串联弹性驱动器，可以实现对施加在手指关节上力矩的精确控制；

(4)本发明的大部分零件都采用3D打印制成，质量轻、结构紧凑，因而作用的在手指上的重量较轻。

附图说明

图1是本发明基于柔索驱动手部运动功能康复机器人的整体结构示意图；

图2是本发明中驱动模块的整体结构示意图；

图3是本发明中主驱动滑轮内部结构示意图；

图4是本发明中掌指关节单元模块的整体结构示意图；

图5是本发明中掌指关节单元模块的分解结构示意图；

图6是本发明中近指关节单元模块的整体结构示意图；

图7是本发明中近指关节单元模块的分解结构示意图；

图8是本发明中远指关节单元模块的整体结构示意图；

图9是本发明中远指关节单元模块的分解结构示意图；

图10是本发明中第一驱动滑轮、第二驱动滑轮和第三驱动滑轮的内部结构示意图。

图中

1：驱动模块101：电机座

102：固定销轴103：平键

104：主驱动滑轮105：带编码器的电机

106：第一柔索107：柔索外套

108：柔索外套固定架109：第二柔索

1010：第一柔索槽 1011：轴孔

1012：平键槽孔 1013：销孔

1014：弹簧槽 1015：弹簧

1016：弹簧压头 1017：第二柔索槽

1018：尼龙扣带 1019：通孔