[发明专利]基于记忆合金驱动的手部外骨骼康复系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体运动辅助装置，尤其涉及一种适用于手部功能障碍患者的基于记忆合金驱动的外骨骼康复系统。

背景技术

手是人体最复杂、最重要的器官之一，然而也是一个极易受到损伤的部位。手部受伤往往康复周期长，对完成精细动作的功能恢复多不理想，严重影响了患者的生活质量。如何促进伤后手部功能恢复，己显得至关重要。

1960年，加拿大骨科医生Robert Salter提出了连续被动活动康复疗法(Continuous Passive Motion，简称CPM)。通过外力带动患肢做长时间全范围的被动活动，以此阻止病患关节的僵硬，并促进患肢血．液循环达到加速康复的目的。CPM疗法已被证实效果明显，但是这种高强度高重复性的特点，对理疗师的劳动强度提出了很高要求。为了应对这个问题，机器人及其相关技术被应用到手部康复中，通过手部外骨骼系统代替理疗师，驱动患肢进行被动运动，促进手部功能恢复。

自然界中，外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型、建筑和保护的坚硬的外部结构。虾、蟹等都为典型的外骨骼生物。从生物外骨骼得到启发，科学家开发出一系列机械外骨骼，通过机械外力，对肌肉萎缩或脑或脊髓功能损伤的人们在无人力援助的情况下进行协助，帮助残疾人、老年人进行日常生活。

在人体的各个关节中，手指的关节自由度多，结构也最为复杂，所以手部外骨骼的设计也比较困难。经过对现有技术的文献检索发现，国内对手部外骨骼的研究还处于起步阶段。中国专利申请号为：201110121085．5的发明专利公开了一种固定式手部外骨骼康复装置。该装置通过电机驱动丝杆螺母获得动力，结构简单，且易于实现。但是还存在以下几个问题：

(1)外骨骼驱动装置为电机，体积大、质量重，康复训练过程中给患者带来较大负担。因此手部外骨骼不得不做成固定式，通过基座承载驱动装置重量，影响了整套系统的便携性。

(2)传统的被动式的手部康复外骨骼，预先编制好的康复运动，动作简单、形式单一，影响康复效果。随着表面机电信号(Electromyography，简称EMG)技术的发展，开发出由患者诱发的主动式康复系统变得十分有必要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，开发出了一种新型的，由形状记忆合金(Shape MemoryAlloy)驱动、四连杆机构传动、表面肌电信号诱发的基于记忆合金驱动的手部外骨骼康复系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于记忆合金驱动的手部外骨骼康复系统，包括手套1、掌板2、动力源3以及手指联动系统，其中，所述掌板2、动力源3和手指联动系统均固定于手套1上，所述手指联动系统与掌板2相连。

优选地，所述手指联动系统包括：拇指部、食指部、中指部、无名指部以及小指部，其中：

一拇指部、食指部、中指部和无名指部均包括：MCP关节一号连杆14、MCP关节二号连杆15、MCP关节支撑杆19、PIP关节一号连杆16、PIP关节二号连杆17、PIP关节支撑杆18、主动齿轮20、从动齿轮21、一号转轴22和二号转轴23，其中，所述MCP关节一号连杆14与掌板2铰接；所述MCP关节二号连杆15的一端与MCP关节一号连杆14铰接，所述MCP关节二号连杆15的另一端与一号转轴22过盈配合；所述一号转轴22穿过MCP关节支撑杆19，并与主动齿轮20过盈配合；所述主动齿轮20与从动齿轮21相互啮合；所述二号转轴23穿过MCP关节支撑杆19，并分别与从动齿轮21和PIP关节一号连杆16过盈配合；所述PIP关节一号连杆16与PIP关节二号连杆17铰接；所述PIP关节二号连杆17与PIP关节支撑杆18铰接；所述MCP关节支撑杆19、PIP关节支撑杆18均固定在手套1上；

一小指部包括：小指部MCP关节一号连杆24、小指部MCP关节二号连杆25和小指部MCP关节支撑杆26，其中，所述小指部MCP关节一号连杆24与小指部掌板支撑杆26铰接；所述小指部MCP关节二号连杆25的一端与小指部MCP关节一号连杆24铰接，所述小指部MCP关节二号连杆25的另一端与小指部MCP关节支撑杆26铰接；所述小指部MCP关节支撑杆26固定在手套1上。

优选地，所述掌板2包括：掌板固定板9和掌板支撑杆10，所述掌板支撑杆10通过相适配的螺栓和螺母13固定在掌板固定板9上，所述掌板固定板9胶接在手套1的手背部位。