[发明专利]一种手部功能康复训练的软体机器人手套及控制方法

说明书

本发明提供一种手部功能康复训练的软体机器人手套及控制方法。该手套包括手掌部分和多个手指部分，每个手指部分的内外表面之间包含内腔结构，该内腔结构根据手指特征分为非关节处内腔结构和关节处内腔结构，并且在所述非关节处内腔结构和所述关节处内腔结构中分别独立设置用于控制内腔形变的执行部位。本发明的软体机器人手套和控制方法能够灵活精确地控制手指每个关节的动作以及与手套的贴合程度，提高了佩戴者的舒适度和康复训练效果。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于手部功能康复训练的软体机器人手套及控制方法。

背景技术

手是人或其他灵长类动物臂前端的一部分，由五只手指以及手掌组成，能够作为人与外界进行交互的重要媒介。能否自如的控制双手，特别是手指的精确活动，对人类而言意义重大。对于手部功能障碍患者，如脑卒中引起的手部活动障碍，手部的康复治疗与训练变得极为迫切，而利用外部器械辅助患肢进行主动训练愈发得到关注。

现有的手部功能康复(助力)手套主要可分为两种形式，第一种是末端牵引式，利用细绳牵引提供动力，控制手指的弯曲，这种细绳牵引一般只能提供单方向的拉力。第二种方式是外骨骼式，特别是设计成特定结构的软体气腔，通过调节气腔压力改变其形状从而辅助手指的弯曲或伸展。这两种方式往往是将单个手指的三个关节的弯曲视作一个整体，难以针对特定手指的特定关节进行弯曲控制。而人体手指关节的运动是复杂多变的，是一种精细的运动，需要多关节协同配合，目前对于手指单一的运动规划在关节弯曲精确控制与多重刺激方面存在一定的不足。

因此，需要对现有技术进行改进，以提供能够精确控制手指关节弯曲的机器人手套。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种手部功能康复训练的软体机器人手套及控制方法，用于辅助手部运动和功能康复训练。

根据本发明的第一方面，提供了一种手部功能康复训练的软体机器人手套。该手套包括手掌部分和多个手指部分，每个手指部分的内外表面之间包含内腔结构，该内腔结构根据手指特征分为非关节处内腔结构和关节处内腔结构，并且在所述非关节处内腔结构和所述关节处内腔结构中分别独立设置用于控制内腔形变的执行部位。

在一个实施例中，所述非关节处内腔结构与关节处内腔结构在手指部分的截面方向上分别包括指背执行部位、指腹执行部位、以及手指两侧相对设置的第一侧面执行部位和第二侧面执行部位。

在一个实施例中，所述非关节处内腔结构的指背执行部位、指腹执行部位、第一侧面执行部位、第二侧面执行部位，以及所述关节处内腔结构的指背执行部位、指腹执行部位、第一侧面执行部位、第二侧面执行部位独立地填充用于控制内腔形变的驱动器或智能高分子材料或弹性材料或颗粒材料。

在一个实施例中，所述非关节处内腔结构的指背执行部位和指腹执行部位中填充颗粒材料；所述关节处内腔结构的指背执行部位和指腹执行部位嵌入驱动器；所述非关节处内腔结构的第一侧面执行部位、所述非关节处内腔结构的第二侧面执行部位、所述关节处内腔结构的第一侧面执行部位以及所述关节处内腔结构的第二侧面执行部位均分别嵌入驱动器。

在一个实施例中，所述驱动器是采用阵列排列的多个管状流体腔。

在一个实施例中，在相邻手指部分之间的掌指关节部位设置指间驱动器。

在一个实施例中，所述指间驱动器是由形状记忆聚合物制造的“人”字形结构。

在一个实施例中，对于所述多个手指部分，在每个关节位置设置用于感测关节弯曲信息的柔性弯曲传感器，并在非关节位置设置用于感测手指受力信息的柔性压力传感器。

根据本发明的第二方面，提供一种用于本发明的手部功能康复训练的软体机器人手套的控制方法，该方法包括：

基于关节的弯曲信息和受力信息，识别手套佩戴者的运动意图；