[发明专利]一种基于齿轮传动的欠驱动外骨骼康复机械手

说明书

本发明涉及一种基于齿轮传动的欠驱动外骨骼康复机械手，包括手掌支架，所述的手掌支架上铰接固定有拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构及小指机构，所述的拇指机构、食指机构、中指机构、无名指机构及小指机构的结构相同，均分别包括齿轮连杆机构、近指组件、中指组件及远指组件，所述的齿轮连杆机构与电机相连，所述的齿轮连杆机构与近指组件之间设有连接两者的第一推动棒，所述的中指组件与远指组件之间设有连接两者的第二推动棒，所述的第一推动棒及第二推动棒分别推动近指节及远指节运动，所述的齿轮传动机构带动中指节运动。本发明具有适应性强、康复效率高、使用寿命长、控制简单等优点。

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，具体涉及一种基于齿轮传动的欠驱动外骨骼康复机械手。

背景技术

生活中手部的重要性不言而喻。人类正常生活需要频繁的使用手部，这一方面加强了手部的灵活性，但是另一方面也给手部瘫痪提供了一定的可能性。此外，由于病症后患留下的手部瘫痪比率也在逐年上升，特别是对患有脑卒中的病人。脑卒中已成为我国第一位死亡原因，也是中国成年人残疾的主要原因，其中40岁以上成年男性占主要部分，而对于40岁左右的男性，正是家中的顶梁柱，因此必须有安全、可靠、高效的康复训练机构，帮助其尽快的恢复手部健康。这也导致手部外骨骼式康复机械手已经成为人体康复领域的一个研究热点。

人体的运动关节中，手部的自由度较多，灵活程度更高，所以手部康复训练机构的设计也很困难。很多康复训练机构在使用一段时间后会有很大误差，极易对手部造成二次伤害。其次，对于手部尺寸不同的人没有很强的适应性，同时没能达到手指运动的极限位置，也会导致手部康复的效果出现瑕疵。

在康复训练初期需要进行大量的、长时间的、慢速的被动康复训练，这也对康复训练装置的承载能力和使用寿命提出了一定的要求。同时，在康复训练后期，为了达到正常人的手部功能，还需要不同频率的手部康复训练，包括快速的手部动作模拟训练。

目前，国内大部分的手部康复装置采用的是连杆机构。对于连杆机构来说，易产生较大的误差累积，且连杆产生的惯性力难以用一般方法消除，因而繁琐的连杆机构不宜用于快速运动，这无法完成对康复患者后期的快速康复训练，因而会让康复时间加长，降低了康复效率。其次，采用连杆机构的康复训练装置对于指节间距的调节的设计相对复杂，且调节之后会改变手指各个关节的运动状态(包括转动角度和转动速度)，这同样会使得不同的人使用同一种康复装置会有不同的状态，很难精准控制，从而降低了康复训练的效果和效率。再次，很多手部康复装置需要使用较多的动力装置(例如电机)，这增加了将康复装置与目前流行的智能控制系统相融合的复杂性，不利于康复机构的控制和大众化。

另外，手指三个关节的运动不是完全独立的，各关节的运动速度之间具有确定的比例关系，连杆机构通常不能精确的满足此设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应性强、康复效率高、使用寿命长、控制简单的基于齿轮传动的欠驱动外骨骼康复机械手。