[发明专利]一种外骨骼式15自由度康复机械手机构

说明书

本发明公开了一种外骨骼式15自由度康复机械手机构，涉及康复机器人领域，包括底座、四指弯曲机构单元、四指摆转机构单元、拇指弯曲机构单元、拇指摆转机构单元、手腕承载单元以及驱动单元。本手指康复机构一共具有15个关节转动自由度，大拇指与四指的PIP以及MP关节分别具有1个独立的转动自由度，四指的MP关节还分别具有1个相互独立的摆转自由度，大拇指的CM关节具有1个摆转自由度。本发明实现了目前手指康复机构无法解决的手掌各关节全自由度运动功能，能够实现各个手指除四指PIP关节以外的全自由度运动动作的实现，可以用于康复治疗后期的主动康复治疗中，以实现患者手指各个关节的独立自由运动。

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，尤其涉及一种外骨骼式15自由度康复机械手机构。

背景技术

康复机械手是近来生机电一体化技术的一个重要应用方向，用于对中风、外伤造成的手指瘫痪患者进行康复训练。

手指的康复训练，按时间先后分为两种训练模式，即被动训练模式和主动训练模式。在康复训练初期，由于患者不能够自主训练，需要依靠外部力量进行辅助训练，称为被动训练。这一阶段是对整个肌肉和神经进行可塑性训练，经过一段时间的康复训练之后，患者手部具备了一定的自主活动意识，接着下一阶段就是由患者的自我意识主动驱使手指进行动作，这个过程成为主动训练。在被动训练过程中，可以采用少自由度联动机构进行重复的反复训练，而在主动式康复中则要求手指康复机构具有与手指运动相同或至少能完成大部分动作所需的自由度，能够实现手指各个关节的独立运动。

目前的手指康复机器人即康复机械手机构绝大多数都为少自由度康复机构，只能完成手指的被动康复训练过程，而对手指的主动康复训练过程所需的与手指运动相同自由度康复机械手少有涉及。

人体手指的活动自由度数分布如下：四指的DIP、PIP以及MP关节分别各自具有弯曲的转动自由度，且四指MP关节还分别具有摆转自由度，大拇指的PIP与MP关节具有弯曲转动自由度，大拇指的CM关节还具有摆转自由度。其中，四指的DIP关节的转动自由度因其在远指侧，日常手指活动中较少用到且活动范围小、与四指的PIP关节又有从属运动关系的原因，因此在康复训练中可以不予考虑，故一个用于主动康复治疗的完整自由度康复机械手至少要具有15个自由度。

综上，目前已有的外骨骼康复机械手机构由于关节活动自由度少，只适用于康复过程的被动治疗这一阶段，不能应用于主动治疗阶段。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的康复机械手机构，可以适用于主动治疗阶段。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是解决现有的康复机械手机构不能应用于主动康复治疗阶段的问题，提出了一种外骨骼式15自由度康复机械手机构，能够实现四指MP与PIP关节的相互独立弯曲运动、四指MP关节的摆转动作、大拇指MP与PIP关节相互独立弯曲运动以及大拇指CM关节的摆转运动，满足了主动康复治疗阶段对于康复机械手活动自由度数的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种外骨骼式15自由度康复机械手机构，包括底座、四指弯曲机构单元、四指摆转机构单元、拇指弯曲机构单元、拇指摆转机构单元、手腕承载单元以及驱动单元；所述底座用于固定承载架以及所述手腕承载单元，并且通过紧定滑槽连接手背支撑架；所述四指弯曲机构单元经由铰链连接于所述手背支撑架上，所述四指弯曲机构单元可以整体绕四指MP关节转动；所述四指摆转机构单元以及所述驱动单元固定在手背支架盖以及所述手背支撑架上；所述拇指弯曲机构单元和所述拇指摆转机构单元以拇指支撑座为机架，所述拇指摆转机构单元实现所述拇指弯曲机构单元整体绕所述拇指支撑座转动，实现大拇指的CM关节摆转运动；所述手腕承载单元通过螺钉固定于所述承载架后的底座上，可以调整高低并用于承载手腕。