[发明专利]一种三自由度外骨骼式手指康复机器人

说明书

（一）技术领域：

本发明属于机器人领域，尤其是涉及一种三自由度外骨骼式手指康复机器人，特别适用于由中风引起的偏瘫病人的手指运动功能恢复训练

（二）背景技术：

脑卒中，俗称中风（stroke），目前已成为欧美国家成年人致残的首要原因。美国心脏协会2007年的一份调查报告显示，美国每年有超过70万的新增中风患者；在我国，据不完全统计，现有中风患者数量也在500万以上。随着人口老龄化现象的进一步加剧，在未来几年中，中风的发病率将继续保持增长的趋势。一般情况下，随着医疗水平的不断提高，大概60～75%的中风患者能够幸存。但是，其中大多数人的上肢或者下肢运动功能存在缺陷甚至导致偏瘫。手是人体比较精细的机构，微小空间内神经血管纵横交错，小肌肉遍布全手，致使手部损伤的治疗难度较大，要求较高，且治疗后康复周期长，通常把手指的康复作为上肢康复的关键难题。

根据科学论证，大脑中枢神经具有可塑性，科学高效的运动方式有助于刺激大脑神经的恢复，这就为运动康复疗法带来了理论基础。目前的运动康复治疗主要是通过康复治疗师用针灸、按摩等方法或者借助一些简易的医疗器械帮助患者恢复运动功能。首先，这使得康复训练对人力和物力的要求比较高，昂贵的医疗费用对患者造成沉重的经济负担；其次，康复效果主要依靠医疗师的经验和主观判断，缺少客观量化的评价；最后，康复训练过程中，缺少舒适的支撑结构，这使得偏瘫肢体在训练中容易造成二次的损伤。

外骨骼手指康复机器人满足人体工学的设计，为患者的偏瘫患者提供一种外置“骨骼”,以此帮助患者进行运动，同时借助一些传感器高效的控制外骨骼机器人运动，为患者提供一套科学的康复方法。然而，现有的外骨骼手指康复机器人机构都比较庞大，多采用执行机构和驱动机构分离的方法，不利于实现家庭康复。除此之外，大多数的外骨骼手指康复机器人传动结构比较复杂，不利于装卸且实现的自由度比较少。

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种三自由度外骨骼式手指康复机器人，它可以克服现有技术的不足，是一种可以帮助患者完成手指的三个关节的旋转运动，刺激患者大脑的可塑性恢复。

本发明的技术方案：一种三自由度外骨骼式手指康复机器人，其特征在于它包括电机驱动单元、传动单元和执行单元；其中，所述电机驱动单元的输入端接收脑肌电分析工作站发出的驱动信号，其输出端与传动单元的输入端连接；所述执行单元的输入端与传动单元的输出端连接，其输出端与患者的手指接触，通过力使患者手指进行动作。

所述电机驱动单元包括电机、驱动轴、手掌部分、平行槽轴；所述传动单元包括转动轴I、转动轴II、转动轴III、螺纹轴、转动轴IV、传动轮I、传动轮II、传动轮III、传动轮IV、传动轮V、平行槽轴、连接杆；所述执行单元包括手指MCP(Metacarpophalangeal joint——掌指关节)关节、手指PIP(Proximal interphalangeal joint——近端指间关节)关节、手指DIP(Distal interphalangeal joint——远端指间关节)关节、MCP关节连接开槽、手指PIP关节连接开槽、可调节滑槽、手指DIP关节连接开槽；其中，所述电机安装在手掌部分；所述驱动轴通过顶丝与电机轴连接；所述平行槽轴与驱动轴连接；所述传动轮V1通过转动轴I连接在手掌部分；所述传动轮IV和传动轮III通过转动轴II和转动轴III与手指MCP关节连接；所述传动轮I通过转动轴IV连接在手指PIP关节上；所述螺纹轴与传动轮III通过钢丝绳形成微型钢丝绳传动结构；所述传动轮II通过螺纹连接固定在转动轴III上；所述手指PIP关节和手指DIP关节之间依螺纹通过连接杆连接；所述手指DIP关节通过螺纹顶丝固定在转动轴IV上。

所述传动轮I、传动轮II、传动轮III、传动轮IV和传动轮V上均有宽度为1.5-2mm用来与钢丝绳进行配合的平行槽。

所述传动轮I、传动轮II、传动轮III、传动轮IV和传动轮V之间通过钢丝绳连接，形成微型钢丝绳传动结构。

所述手指MCP关节、手指PIP关节和手指DIP关节上有MCP关节连接开槽、手指PIP关节连接开槽和手指DIP关节连接开槽；所述连接开槽与尼龙搭扣带配合安装，将患者手指和外骨骼手指康复机器人进行连接。

所述外骨骼手指康复机器人的手指PIP关节部分有可调节滑槽，所述可调节滑槽与螺钉配合安装，根据患者的手指尺寸通过螺钉进行调节。

所述外骨骼手指康复机器人采用铝合金和不锈钢材料。