[发明专利]多自由度变形结构及包括该结构的穿着式动作辅助装置

说明书

本发明公开了一种多自由度变形结构及包括该结构的穿着式动作辅助装置，其中多自由度变形结构包括：预拉伸内管，为具有充气口的弹性管，充气后使驱动外管直径增加；驱动外管，由若干厚度可变的软体驱动膜片叠加而成，所述的软体驱动膜片包括：支撑骨架，该支撑骨架为形变材料，具有若干沿其周向分布的镂空区域；驱动薄膜，绷设在所述的镂空区域内，所述的驱动薄膜在外加激励下改变厚度。本发明的穿着式动作辅助装置通过线驱动产生主要运动，可以辅助手指的屈、伸、张开或并拢，再通过电驱动弯曲装置辅助精细运动，通过线驱动和电驱动混合控制，可以达到单一驱动方式难以达到的运动精度和协调性。

技术领域

本发明涉及辅助医疗器械技术领域，尤其涉及一种多自由度变形结构及包括该结构的穿着式动作辅助装置。

背景技术

辅助康复手套目前仍是一个新兴领域，现有的产品大多仅具有握力检测、肌电信号采集、手部动作采集等检测功能，而不具有外力辅助患者手部动作的功能。少数具有辅助功能的手套单独采用的线拉驱动或气压驱动作为动力源，单一的动力源难以实现复杂、多自由度的运动，不能对患者的肌肉进行精细的牵拉运动。

如申请号为201220109867.7的实用新型专利提供一种脑瘫用康复手套，它包括手套体、充放气装置和尾端与充放气装置连接的气动肌条；所述的气动肌条设置在手套体手指部的背侧，所述的气动肌条的腹侧设有弹性钢片，背侧设有弧形软管，所述的弧形软管的腹侧与弹性钢片是粘合的；所述的弹性钢片镶嵌在弧形软管的腹侧壁；所述的弧形软管的背侧在放气状态下呈皱缩状。其优点在于：本实用新型的康复手套不仅能训练脑瘫患者手指被动背伸，还能锻炼手指的握拳弯曲，技术标准统一，锻炼效果好；能控制充放气时间和频率，便于患者根据自身情况进行选择；便于移动状态下锻炼手部功能；还可辅助脑瘫患者握持物品；使用方便，成本低，环保。但是该康复手套仅能在充气与放气状态实现握拳、平展两个动作，不能对手指上各个指节的运动进行精细的辅助。回弹所用的钢条也容易让患者产生受约束感。

如申请号为201410415108.7的发明专利一种穿着式动作辅助装置，其特征在于，包括：动作辅助手套，具有插入有穿着者手指的手指插入部；驱动部，配置在所述动作辅助手套的手背侧，驱动所述手指插入部；线状部件，沿着所述手指插入部的延伸方向配置以将所述驱动部的驱动力传递到所述手指插入部；生物信号检测部，检测用于使所述穿着者的手指动作的生物信号；控制部，根据由该生物信号检测部所生成的生物信号向所述驱动部输出驱动控制信号；其中，所述驱动部根据来自所述控制部的驱动控制信号使所述线状部件沿所述手指插入部的伸展方向或弯曲方向动作。该方案的驱动部分每个手指仅有一个自由度，辅助效果比较单一。

发明内容

本发明提供了一种多自由度变形结构，该变形结构可以实现伸长、收缩、弯曲、扭转等多自由度的形变。

一种多自由度变形结构，包括：

预拉伸内管，为具有充气口的弹性管，充气后使驱动外管直径增加；

驱动外管，由若干厚度可变的软体驱动膜片叠加而成，所述的软体驱动膜片包括：

支撑骨架，该支撑骨架为形变材料，具有若干沿其周向分布的镂空区域；

驱动薄膜，绷设在所述的镂空区域内，所述的驱动薄膜在外加激励下改变厚度。

本发明的多自由度变形结构在工作时，首先向预拉伸内管充气，充气后的预拉伸内管可以使驱动外管直径增加，实现对驱动外管的预拉伸，使驱动外管进入工作状态；对不同软体驱动膜片的不同驱动薄膜施加特定的外加激励，改变不同驱动薄膜的厚度，可以实现多自由度变形结构的伸长、收缩、弯曲、扭转等多自由度的形变。

例如，通过外加激励增加所有驱动薄膜的厚度时，可实现多自由度变形结构的伸长；减小所有驱动薄膜的厚度时，可实现多自由度变形结构的收缩；增加或减小单侧驱动薄膜的厚度时，可实现多自由度变形结构的弯曲等。