[发明专利]穿戴式便携动力外骨骼手功能康复训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种外骨骼手部康复训练装置，尤其是一种用于手部功能障碍的脑卒中患者的康复训练康复装置。

背景技术

手是人体最重要的结构之一，手不仅能完成许多粗大工作，而且还能从事与日常生活密切联系的各种精细活动。然而，许多意外事故和疾病，如外伤、脑卒中等可能会导致人手的感觉和运动功能丧失。所以如何让丧失的手功能得到康复，是手功能受损患者最急需解决的问题，也是最难以解决的问题。

在手部功能受损的患者群体中，因脑卒中后遗症而导致手部功能丧失的患者占绝大多数。我国现有脑卒中患者约900万人，每年新发病例在150万人以上，大约75%脑卒中患者在发病后会留下不同程度的后遗症，在众多的后遗症中，以偏瘫发生率最高，在偏瘫的康复中，又以手功能的康复最为困难。患者的手在后期往往因肌肉痉挛，形成一个屈曲的半握拳姿势。医学理论和实践证明，肢体损伤的患者为了防止肌肉“废用性”萎缩，必须要进行有效的肢体训练才能恢复其功能。

随着机器人技术和康复医学的发展，为了改进传统的康复治疗手段和提高康复治疗效果，人手康复机器人应运而生。它具备一些传统康复手段所不具备的优势，机器人不仅可以对患者的手施加精确的力和运动控制，还可以实时记录详实的患者信息和治疗数据，并将信息可视化，为临床康复医生提供客观、准确、直观的治疗和评价参数。由机器人代替治疗师的部分体力工作，不仅能减轻治疗师的工作强度，而且训练参数重复性好，保证了训练的效率和强度，实现长期、稳定的康复训练，能够有效加快康复进程。此外，结合虚拟现实技术，康复训练任务可以在仿真环境中完成，康复训练形式可以更为丰富、有趣，患者在训练过程中可以同时得到触觉、视觉和听觉等多通道的信息反馈，提高康复训练的趣味性，从而激励患者主动、积极地进行康复训练。

外骨骼机器人技术是融合了传感、控制、信息，并为操作者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。作为外骨骼机器人在医疗康复领域的应用，创伤手指康复外骨骼手的主要任务是辅助手外伤患者进行术后的康复训练，依据现代循证医学(Evidence Based Medicine，EBM)和连续被动运动(Continuous Passive Motion，CPM)理论 ，可以使患者在尽可能短的时间内恢复健康。

发明内容

本发明在分析人手生物学特性的基础上，提出一种穿戴式便携动力外骨骼手功能康复训练装置，用于手部功能障碍的脑卒中患者的康复训练。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种穿戴式动力外骨骼手部康复训练器，包括手掌板、外壳、五个手指，仿生肌腱连接杆组件、驱动推杆、直线推杆电机组件，其特点是：直线推杆电机组件固定在手掌板上，并通过驱动推杆和固定在指根部固定座上的仿生肌腱连接杆组件分别与五个手指连接形成手指驱动机构。

仿生肌腱连接杆组件9包括与手指连接的短肌腱连杆和与手指驱动轴连接的长肌腱连杆，其中，长肌腱连杆一端通过驱动轴与驱动推杆10连接，另一端与短肌腱连杆连接，长肌腱连杆中间通过定位销与指根部固定座8上端的限位滑槽连接。

手指驱动机构包括大拇指驱动机构和四指驱动机构，每一个手指驱动机构还包括连杆连接板，手指第一驱动杆，手指第二驱动杆，手指远指节、手指中节、手指中指关节连杆一、手指中指关节连杆二、手指大关节连杆，连杆连接板上端与短肌腱连杆连接，下端与手指第一驱动杆连接，手指第一驱动杆前端与手指中指关节连杆一连接，后端通过定位销与指根部固定座中间的限位滑槽连接。 

直线推杆电机组件包括电机外壳、固定底座、直线推杆电机、电机驱动推杆，电机外壳由一个与安装面成一角度的固定底座支撑固定，直线推杆电机通过电机外壳定位。

手指中节和手指第二驱动杆下面分别通过其上的四个定位孔连接中指节绑带板和掌指关节绑带板，组成位置可调的佩带系统，适应各种患者的佩戴需求。

与现有技术相比，本发明取得了以下的有益效果：

1.通过两个直线推杆电机获得动力，分别驱动四指和大拇指，极大地简化了驱动方式和所用电机的数量，结构更加简单、易于实现。

2.手部外骨骼部分与手掌较好的贴合，起到良好的仿生效果，能更好的辅助手部功能受损的患者进行康复训练。

3.康复过程要求保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析，进行了更加合理的机械结构设计，采用连杆滑轨机构较好的模拟了人手的运动轨迹，佩戴更加自然，训练效果更好。