[发明专利]力值测量机构

说明书

力值测量机构包括两个力值输入构件(105，106)、一对悬臂弹簧(101，102)以及一个力值测量装置(107)。每个悬臂弹簧的一端由第一个约束装置(103)固定，每个悬臂弹簧的另一端由第二个约束装置(104)固定，在第一个和第二个约束装置之间的每个悬臂弹簧均具有无约束长度，可以自由弯曲。约束装置(103，104)可以将悬臂弹簧(101，102)保持为平行且相互间隔开的状态。力值输入构件(105，106)可以经由约束装置连接，从而力值输入构件的相对运动可使悬臂弹簧(101，02)弯曲。可以设置力值测量装置(107)，用以测量施加在力值输入构件之间的力度大小。

技术领域

本发明涉及一种力值测量机构，应用于康复辅助，并连接计算机和机器人系统使用。

背景技术

认知能力，特别是注意能力，对受伤后大脑重建和重新学习机能性运动的能力至关重要。对于手臂和手无力的人，传统治疗的作用是结合认知和运动两个方面，执行和重复日常生活所需的任务。增加此类治疗的时间和强度可以改善患者的恢复效果，这已被我们熟知。

迄今为止的许多疗法都卓有成效但受资源限制(例如监督理疗、机器人技术)；或虽为资源节约型疗法但由于缺乏证据、患者身体条件受限或积极性不高而效果不佳(例如基于互联网的练习，治疗性橡皮泥)。具体例子包括：任天堂Wii^TM型接口，不具备力量感测功能，且大多数患者无法使用，或者Tyromotion的“Pablo”^TM手柄，提供力量感测但不符合要求，限制了对力量的控制和反馈。除此之外，目前使用移动硬件(平板电脑和智能手机技术)的基于互联网的/移动应用程序(App)康复软件不涉及有实效功能的运动训练，而是侧重点击、触摸屏幕和滑动动作。

发明内容

本发明提供一种力值测量机构，包括两个力值输入构件、一对悬臂弹簧和一个力值测量装置。每个悬臂弹簧的一端由第一个约束装置固定，每个悬臂弹簧的另一端由第二个约束装置固定，在第一个和第二个约束装置之间的每个悬臂弹簧的长度均无约束，可以自由弯曲。约束装置可以将悬臂弹簧保持为平行状态且相互间隔开。力值输入构件可以经由约束装置连接，力值输入构件的相对运动能够使悬臂弹簧弯曲。通过对力值测量装置进行设置可以测量施加在力值输入构件之间的力值。感测的应力既可以是压力也可以是拉力，没有摩擦力或后冲力。

此力值测量装置可以内置力度传感器，例如负载传感器，或者可以进行设置用来测量此机构两部分之间的距离的变化，例如测量两个力值输入构件之间的距离。这点可以理解为：输入构件之间或者一个输入构件与此机构中一个或多个其它部件之间的距离，会随作用在力值输入构件上的力度变化而变化。因此，该距离可以用于作用力的测量。或者，此力值测量装置可以内置一个弯曲度传感器，用于测量至少一个弹簧的弯曲。

两个悬臂弹簧可以具有相同的无约束长度。当对输入构件之间施加力时，可以将悬臂弹簧在弯曲时设置为保持平行的状态。

该机构还可以内置第二对悬臂弹簧，其中第二对悬臂弹簧中的每根弹簧的一端可以由第一个约束装置固定，第二对悬臂弹簧中的每根弹簧的另一端可以由第三个约束装置固定。第二对悬臂弹簧中的每根弹簧在第一个和第三个约束装置之间无约束长度，可以自由弯曲。约束装置可以将每对悬臂弹簧固定为平行状态且相互间隔开。这可以理解为：此机构可以内置多对悬臂弹簧，例如三对、四对、五对或更多对悬臂弹簧。

第一个约束装置可以将两对旋臂弹簧约束到一起。第二个和第三个约束装置可以分别单独作用，当作用力施加在力值输入构件上时可以彼此间相对移动。力值输入构件可以附接到单独的约束装置上。力值输入构件可以设计为适合人手的大小。

当力作用在两个力值输入构件之间时，可以通过设置实现第二对悬臂弹簧的弯曲形状同第一对悬臂弹簧保持一致。可以在悬臂弹簧上安装柔度调节构件，用于调节悬臂弹簧的有效弯曲长度。