[发明专利]一种双级推杆式软体手智能控制系统

说明书

本发明公开了一种双级推杆式软体手智能控制系统，在双级推杆式气缸作用下，丝杆推动活塞改变缸体内部压强，通过电机的无级变速和高频跳变特性，实现缸体内部压强的连续稳定精确控制，进而实现软体手运动的精确控制；该装置由控制盒、智能控制系统及软体手组成；控制盒：控制系统硬件实现设备，主要包含双级推杆式气缸装置、触摸屏、功能按钮、控制芯片等设备；软体手由快速气动网格结构构成，每个手指的运动可以实现单独控制，用于患者手部运动康复训练；智能控制系统：根据不同患者手部特征，自动切换不同的控制方法，实现手部智能康复运动训练。本发明用于软体手的精确智能控制，简单可靠，价格低廉，易于维护，特别适合在家中使用。

技术领域

本发明涉及软体机器人控制领域，特别涉及一种双级推杆式软体手智能控制系统。

背景技术

脑血管疾病与癌症、心脏病被称为医学界公认为威胁人类健康的三大疾病，其中，脑血管病的发病率最高。根据世界卫生组织（the World Health Organization, WHO) 统计，每一年有1500多万新增中风或脑血管疾病患者，有数据显示，未来十几年，脑中风造成的偏瘫患者人数将以每年200 万人次的数目增加，到2020 年仅我国的中风患者将达到2000万，这其中有75%的患者患有不同程度的功能性障碍，其中手部日常功能的缺失是最常见症状。而手是人们与客观世界之间一条重要的纽带，可以完成各类复杂动作，也可以表达思想。手内部构造精细、复杂，导致其受伤后难以康复。现代康复治疗手段根据医学中脑皮层重塑理论，在医师指导下，通过外部辅助装置帮助患者运动训练康复。其中康复装置多采用刚性装置，其存在结构复杂、体型较大、价格昂贵和自由度受限等缺点。软体辅助设备区别于传统机械辅助设备，由于其良好的人际交互性，环境友好性，受到越来越多人的关注和研究，但是目前软体机器人由于其控制设备体型大，重量大，价格昂贵，控制简单难以实现复杂精确控制，本发明提供一种全新装置，通过双级推杆可以实现软体康复手的精确控制，同时实现设备小型化，降低设备价格，进而走进患者家庭。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种软体手精确控制系统，为中风病人提供一种家庭穿戴式的软体手部康复设备。包括：控制盒及软体手，控制盒包括触摸屏、功能按钮、指示灯、通信接口、电池组、电磁阀、气压传感器、流速传感器、多通阀门、导气管以及双级推杆式气缸装置；软体手套包括气动网格手指、位置传感器、力传感器、速度传感器、加速度传感器、角度传感器。

所述双级推杆式气缸装置包括电机、活塞、缸体、丝杆、气压传感器、液位传感器、温度传感器、外围冷却液。通过控制电机转动实现对丝杆的精确运动控制，通过丝杆的精确移动实现缸体内部体积控制，从而实现气缸内压强精准控制。

所述的电机为步进电机，根据不同的需求，选用不同规格的电机，根据电机尺寸和气筒尺寸，可以灵活的将电机固定在固定板上，或者气缸内侧，实现更加紧凑的装置布局。外侧固定板将气液缸，电机和导气管固定在一起，可以方便的固定到其他设备中。

作为电机的优化方案，选用伺服电机，使用伺服电机的无级变速的优点，实现更加精确的控制性能。

所述的缸体采用复合材料制作，一方面可以承受活塞高频运动所产生的高温，另一方可以将该热量通过缸壁扩散到外界，避免活塞或者缸体的形变。缸体的形状与容积根据实际需求，可以为圆形，或者多边形，缸体容积也可以根据实际需求进行大小、长短、粗细等参数的更改。

气缸外侧包裹一个空腔，可以在该空腔内注满冷却液采用液冷方式降温，或风冷方式进行降温。通过温度传感器检测缸体的温度，可以改变液冷或风冷的循环速度，实现对缸体温度的精准控制。

所述的多通阀门可以将任意数量的容器进行链接，如果将该装置应用为向某容器进行压强控制时，可以通过该多通阀门连接到某气源中，以弥补气压变化受缸体容积的限制，同时实现增加或减少缸体气液体的目的。