[发明专利]一种刚软结合气动可穿戴手指康复装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种刚软结合气动可穿戴手指康复装置及其制造方法，所述的手指康复装置包括手套和五根与手指接触的气动手指执行器，每根手指执行器由软体关节、刚体指节和底片组成。软体关节采用波浪形整体气腔，变形原理为气动网络原理，通过上、下腔模具使用超弹性材料硅胶制成。刚性指节由上、下两个中空结构的壳体组成，且使用光敏树脂采用3D打印方法制作。本发明比纯柔性装置具有更强的传力性能和手指贴合性，比纯刚性装置有更强的柔性和更高的安全性，且结构简单。本发明采用刚软结合的形式，能够更好地贴合人的手指，实现手部康复训练的效用；另外，本发明方法能够实现批量化、低成本生产气动软体康复手指。

技术领域

本发明属于气动软体康复技术领域，具体涉及一种刚软结合气动可穿戴手指康复装置及其制造方法。

背景技术

近年来，由中风等疾病引起的手部功能丧失的患者人数逐年上升。对于这类患者，除一般药物治疗外，还需辅以抓、握和捏等手部运动功能的恢复治疗。但是传统的刚性手部可穿戴康复装置柔性不足、与手指贴合性较差，不能很好的模拟人手的运动，而且容易造成患者手指发生侧弯或者扭转，造成二次伤害。

随着柔性机器人和软材料科学的发展，出现了一些采用柔性技术或者软材料的康复手结构，比如气动网格结构软体康复手和基于纤维增强驱动器的软体康复手。专利《一种气动软体手指的制作工艺》(CN 108749017 A)和专利《一种气动软体机械手及制作方法》(CN 107856044 A)介绍了纯柔性的气动手指的结构及制作工艺。现有的软体康复手虽然采用硅橡胶软体材料，但是充气后整个结构都会弯曲，不能很好地贴附人手，因此会给患者带来不适感，而且纯柔性结构具有驱动力小等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种刚软结合气动可穿戴手指康复装置及其制造方法，包括软体手指的设计与制作以及软体关节与刚性指节的接口设计方案。该装置综合刚性装置与软体装置的优点，采用软体关节与刚性指节结合的形式，不仅具有比纯柔性装置更强的传力性能和手指的贴合性，而且具有比纯刚性装置更强的柔性和更高的安全性，且结构简单、成本低。

本发明采用的技术方案：

一种刚软结合气动可穿戴手指康复装置，包括手套、五根与手指接触的气动手指执行器，每根气动手指执行器包括三个软体关节1、三个刚体指节2和底片3。

所述软体关节1中设有气腔，软体关节1的两端设有突出的连接通口，便于与刚体指节2连接。

所述刚体指节2为上、下壳体组成的中空结构，上、下两个壳体将刚体指节2分为上、下两个腔室；上、下壳体采用卡扣结构连接，以减少零件的数量，使结构简单，从而减轻装置的重量。所述上、下壳体的两端均设有半圆孔，上、下壳体合并连接时两半圆孔组成一个完整的壳体孔。

软体关节1与刚体指节2之间通过管路接口依次交错连接，管路接口采用楔形设计，管路接口插入软体关节突出的连接通口中，然后将软体关节的连接通口结构卡入刚体指节2的壳体孔内，合上刚体指节2的两壳体，通过两壳体上的卡扣进行固定。

所述底片3采用硅胶粘接剂粘接在软体关节1底部，每根气动手指执行器通过底片3分别粘接到手套的五根手指部位上；气动手指执行器上的三个气动软体关节1通过气路连接到一起，采用欠驱动原理，当气路中通入压力气体时，三个软体关节同时产生弯曲运动，进而带动整个气动手指执行器产生弯曲运动，实现对手部抓、握和捏等功能的康复运动。

进一步地，所述软体关节1的气腔为波浪形结构的整体气腔，变形原理为气动网络原理，截面为圆弧形状，以增加变形量、减小应力、增加装置的安全性能；软体关节1的材质为超弹性硅胶材料，采用分体式浇筑工艺制作。

进一步地，刚体指节2的卡扣结构为：上壳体带有卡爪，下壳体带有卡槽，上、下壳体合并时完成自锁；所述刚体指节2的材质为光敏树脂，采用3D打印方法制作。