[发明专利]一种手指辅助锻炼装置

说明书

本发明公开了一种手指辅助锻炼装置以及辅助锻炼方法。现有软驱动的手指辅助运动装置难以契合手指的弯曲特性。本发明一种手指辅助锻炼装置，包括气动辅助手套和驱动气路。气动辅助手套包括手套主体，手背弯曲机构和手心伸直机构。手背弯曲机构包括第一通气管和五个屈指组件。五个屈指组件分别设置在手套主体五根指套的外侧面。屈指组件由分支气管和多个单体气囊。多个单体气囊沿对应指套的长度方向依次排列。手心伸直机构包括第二通气管和五根伸直橡胶管。五根伸直橡胶管分别设置在手套主体五根指套的内侧面。本发明采用软驱动方式，不容易对手指造成二次伤害，其同时具备辅助弯曲和辅助伸直的功能。

技术领域

本发明属于软机器人技术领域，具体涉及一种手指辅助锻炼装置以及工作方法。

背景技术

许多人由于各种事故造成的手指功能缺陷。同时，随着老龄化速度加快越来越多人患上中风或瘫痪等疾病，为了帮助这些手指功能障碍者进行手指训练，手指辅助运动装置成为现在研究的热点。

现有的手指辅助运动装置的驱动方式一般分为传统驱动和软驱动。传统驱动指采用电机驱动手指辅助运动装置刚性运动，这种驱动方式容易对手指造成二次伤害，且装置笨重，不利于轻便化；软驱动指采用柔索驱动、弹簧背拉和人工肌肉驱动等柔性驱动方式，软驱动拥有多向自由度、轻柔性好、可穿戴等优点。随着软体机器人领域的研究相继取得成果，这种驱动方式也越来越成熟。但是，软驱动对于如何契合手指的弯曲特性，如何实现轻便化等问题仍需研究。

专利文献CN108904224A(申请号：201810979131.7)公开一种气动康复手套，包括掌部佩戴部、手指支撑件和柔性气动件；手指支撑件至少设有多个；手指支撑件可拆卸式固定连接在掌部佩戴部上；掌部佩戴部和手指支撑件分别用于佩戴在手掌和手指上；手指支撑件上至少设有一个用于安装柔性气动件的半开放型腔体；柔性气动件用于驱动手指支撑件完成弯曲和伸展动作。该发明无法实现轻便化，此外，柔性驱动过于简单，无法贴合手指的弯曲。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手指辅助锻炼装置以及工作方法。

本发明一种手指辅助锻炼装置，包括气动辅助手套和驱动气路。所述的气动辅助手套包括手套主体，手背弯曲机构和手心伸直机构。所述的手背弯曲机构包括第一通气管和五个屈指组件。第一通气管设置在手套上。五个屈指组件分别设置在手套主体五根指套的外侧面。屈指组件由分支气管和多个单体气囊。分支气管沿对应指套的长度方向设置。多个单体气囊沿对应指套的长度方向依次排列。单体气囊的进气口均与分支气管连通。五个屈指组件内分支气管的进气口与第一通气管的五个出气口分别连通。

所述的手心伸直机构包括第二通气管和五根伸直橡胶管。第二通气管设置在手套上。五根伸直橡胶管分别设置在手套主体五根指套的内侧面。伸直橡胶管沿对应指套的长度方向设置。五根伸直橡胶管的进气口与第二通气管的五个出气口分别连接。

所述的手背弯曲机构及手心伸直机构均由驱动气路驱动。

进一步地，沿着对应指套的指尖向指根的方向上，各个单体气囊的壁厚逐个增大。

进一步地，本发明一种手指辅助锻炼装置还包括握力传感器。所述的握力传感器包括球状基体和压电片组。球状基体上设置有沿自身周向均布的n条弧形凸条。n个压电片组分别设置在n条弧形凸条上。压电片组包括m片压电片。m片压电片沿弧形凸条的长度方向依次等间距排列。

进一步地，各压电片的信号输出接口分别通过电压放大电路与第二控制器连接。

进一步地，所述的驱动气路包括气源、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀。第一通气管的进气口与第一电磁换向阀的工作气口连通。第二通气管的进气口与第二电磁换向阀的工作气口连通。第一电磁换向阀及第二电磁换向阀的进气口与气源的出气口连接，回气口与外界环境连接。气源包括气泵和减压阀。气泵的出气与减压阀的进气口连接。