[发明专利]一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人及使用方法

说明书

本发明提供了一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人，包括正常手柔性外骨骼手套、恢复手柔性外骨骼手套、控制系统、驱动模块、运动感知单元和鲍登线，采用三指控制与驱动；运动感知单元包括分布在正常手和恢复手外骨骼手套的多组柔性角度传感器及对应手臂上的肌电信号传感器；恢复手柔性外骨骼手套每指上掌骨端与近节指骨端安装电机驱动；鲍登线将电机驱动与恢复手柔性外骨骼手套的关节端或指尖端连接。本发明还包括上述机器人使用方法。本发明采用了三指结构的双手跟踪式康复设计式柔性外骨骼手套，建立正常手与恢复手的对称联系，结合手套上的多组电机驱动可控制每根手指的多个关节，可控制6个自由度，提高功能性与舒适性同时节省成本。

技术领域

本发明属于康复医疗器械领域技术领域，具体涉及一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人及其使用方法。

背景技术

随着我国逐渐迈入老龄化社会，老年人中风成了困扰社会的一大问题。据有关数据显示：我国每年新增脑卒中患者达一千五百万，且患者在脑卒中后后大多会患有偏瘫、肢体运动功能障碍等问题。这些问题导致了老年人生活质量差、生活不能自理等问题。而手部运动功能因其支配神经复杂，因此恢复难度更大，而且还有很多外伤也会导致手运动功能的受损甚至丧失。医学理论和实践证明，为了防止肌肉废用性萎缩，必须要采取有效的手指康复训练来达到恢复手的功能，手指康复机器人可以帮助患者更好的达到恢复效果也可以减轻医护人员的负担以及可以减少治疗费用减轻家庭经济负担，而且采用多自由度和双踪式的手指康复机器人，能够达到更好的治疗效果。

中国专利申请CN105496728A公开了一种用于手部运动功能康复的软体机器人手套，该装置可以帮助患者进行手指的康复训练，但是还是存在一些不足，采用该装置进行康复训练时不能控制手指的多个关节自由活动，只能整根手指运动，降低康复训练的效果；手套的控制系统与手套分离，使用时不方便携带走动。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双手跟踪式多自由度软体手指康复机器人，包括正常手柔性外骨骼手套、恢复手柔性外骨骼手套、控制系统、驱动模块、运动感知单元和多组鲍登线。

其中，正常手柔性外骨骼手套与恢复手柔性外骨骼手套均采用三指控制与驱动，具体为大拇指、食指和中指；

所述运动感知单元分布在正常手和恢复手的外骨骼手套以及手套使用时对应的手臂上，由多组柔性角度传感器和肌电信号传感器构成；

其中，运动感知单元输出端均与控制系统相连接，通过无线方式将其发送给控制系统；控制系统的输出端连接驱动模块；

其中，控制系统包括硬件组成部分和机器学习算法实现的软件组成部分，用来接收和处理数据以控制所述驱动模块；

其中，驱动模块包括单片机和电机驱动，用来驱使所述鲍登线来控制手指的运动；驱动模块安装在所述恢复手柔性外骨骼手套上的手背处，电机驱动为六组，分别安装在恢复手柔性外骨骼手套三指的靠近手指的掌骨端以及近节指骨端；电机驱动包括直流电机、蜗轮蜗杆以及电机控制柜；

其中，鲍登线将电机驱动与恢复手柔性外骨骼手套的关节端或指尖端连接。

进一步地，恢复手柔性外骨骼手套每指上安装两组电机驱动，电机驱动包括分别安装在大拇指掌骨的电机驱动I和近节指骨端的电机驱动II、食指掌骨端的电机驱动III和近节指骨端的电机驱动IV、中指掌骨端的电机驱动V和近节指骨端的电机驱动VI。

进一步地，所述运动感知单元包括安装在正常手柔性外骨骼手套的柔性角度传感器I、恢复手柔性外骨骼手套上的柔性角度传感器II，和安装在正常手臂上的肌电信号传感器I与恢复手臂上的肌电信号传感器II，用来收集正常手和恢复手的肌电信号和角度信号。