[发明专利]一种用于康复机器人的手部外骨骼

说明书

一种用于康复机器人的手部外骨骼，包括拇指模块、手掌模块和四个指模块，拇指模块和四个指模块分别与手掌模块连接；所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块和四个指模块分别为簧片耦合驱动结构，用于驱动手指关节的弯曲或伸展运动，手掌模块用于连接和约束拇指模块和四指模块，拇指模块通过手掌模块上的定型软管实现弯折。手部外骨骼采用簧片耦合驱动结构，舒适轻便，具有镜像互换功能，可使左右手互换使用。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼，具体涉及一种用于康复机器人的手部外骨骼，属于康复机器 人领域。

背景技术

中风患者因失去了其运动功能丧失了生活自理的能力，严重者身体完全瘫痪，而中风 后导致偏瘫的概率达百分之五十以上。手作为人体在日常生活中使用最频繁的器官，因此 手部的康复训练成为中风患者最急需康复的内容。康复训练通常采用的方法是由医护人员 或患者家属等进行人工康复训练，采用辅助患者进行长时间手指屈曲、伸展等康复运动， 来促进神经系统康复。但是这种人工辅助康复训练存在着消耗大量人力、效率低、成本高 昂等不足。而通过康复机器人带动患者进行康复训练，从而节约人力与成本，是一种弥补 人工康复训练不足的方式。

手指的运动形式主要有两种：弯曲/伸展和内收/外展运动。在中风患者康复训练过程中 通过五指的弯曲/伸展运动，以实现手部抓握动作为主，是涉及手部运动神经最多的动作， 能够有效激活患者手部相关神经的通路。

研究表明，手部距离躯干较远，在抓握动作中，手指关节属于远心运动，单根手指掌 指关节和指间关节的屈曲运动不是完全独立的，两个关节的运动速度之间具有确定的比例 关系。如何利用欠驱动的轻量结构充分模拟手指三个关节的自然耦合远心运动，改善康复 效果成为现阶段的研究课题。

目前，国内一些手部康复机械驱动装置已经被研制出来，这些驱动装置通常实现的是 对各个关节的独立控制，按照一定的关节旋转角度实现手指关节的耦合运动。但这种方式 会造成手部机构的臃肿笨重，舒适性差，手指关节的运动不自然，康复治疗的效果不尽人 意。为此，需要设计一种仿生驱动技术的外骨骼手指驱动装置，使机械手外骨骼机构的运 动轨迹与手指关节的自然运动轨迹更加贴近，手指动作更快达到预期的康复效果。

目前，在市面上已经存在着一些手功能康复设备，但这一类产品绝大多数都不具备感 知功能，为了方便对病人的康复情况进行评价，需要将传感器整合到机器人中，在康复训 练的过程中实时采集病人手指各个关节的角度信息以供医生和患者参考。

目前，现有手部功能康复设备绝大多是只能够适用于一侧手部康复，无法应用到对侧， 应用时必须为康复中心配备两套一左一右的康复设备。为了尽可能节约成本、提高应用的 便利性，需要对手部外骨骼的镜像互换功能进行设计，以满足不同侧偏瘫患者都能够便捷 使用一套设备的需求。

综上，现有的康复机械手，设备臃肿笨重舒适性差，关节运动不自然，康复治疗的效 果不尽人意以及不具备感知功能和镜像互换功能。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种用于康复机器人的手部外骨骼。该手部外骨 骼采用簧片耦合驱动结构，舒适轻便，具有镜像互换功能，可使左右手互换使用。

本发明的技术方案是：

一种用于康复机器人的手部外骨骼，所述手部外骨骼包括拇指模块、手掌模块和四个 指模块，所述手部外骨骼为手性对称性设计，拇指模块和四个指模块分别为三层簧片耦合 驱动结构，手掌模块连接拇指模块和四个指模块，用于驱动手指的同步弯曲或伸展，拇指 模块通过手掌模块上的定型软管实现弯折。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明采用了簧片耦合驱动结构，该结构能够绕着手指指间关节和掌指关节做远心旋 转运动，簧片轻薄韧性好，能够极大减轻机构重量、简化机构形式；使关节运动更加自然， 符合手指实际运动形式，实现人机相容性；上层簧片设有限位槽，用于运动范围耦合的同 时，还能够实现机械限位，保证系统的安全性；