[发明专利]一种推杆气缸驱动的可穿戴机械手

说明书

本发明涉及可穿戴康复训练机械手领域，尤其涉及一种推杆气缸驱动的可穿戴机械手，包括驱动组和执行组，所述驱动组包括：推杆电机、密封舱、活塞片和过滤阀，当所述推杆电机动作时，所述推杆电机的推杆带动活塞片在所述密封舱内运动，实现气体的抽入与排出，组成一个驱动气源。所述执行组包括：导管、弯曲气囊、指环扣和横向气囊，能通过气囊收缩实现全手指弯曲和伸展、单手指弯曲和伸展、手掌并拢、手掌张开等多种手部康复训练动作辅助。本发明采用推杆气缸驱动作为机械手驱动方式，采用气路与气囊作为柔性执行方式，集合了电机驱动的精准控制的优点与气动输出的稳定安全的优点，实现单手指精细控制，及手掌的并拢、张开等多种手部康复训练动作辅助。

技术领域

本发明涉及可穿戴康复训练机械手领域，尤其涉及一种推杆气缸驱动的可穿戴机械手。

背景技术

手是人体最重要的器官之一，同时也是骨骼结构最复杂的器官之一。由于手在人们的生产生活中占据极为重要的位置，会使用手去完成一些较为危险的活动，时常造成手部损伤且手部损伤后康复周期长，同时对完成精细动作的功能恢复大多不理想，严重影响了患者的生活质量。另外，脑卒中导致的手部运动功能障碍，也急需有效的手部康复训练，综上所述，如何促进受伤后或脑卒中后的手部功能恢复，显得至关重要。

连续被动活动康复疗法(Continuous Passive Motion，CPM)是通过外力带动患肢做长时间全范围的被动活动，以此阻止病患关节的僵硬，并促进患肢血液循环达到加速康复的目的。CPM疗法已被证实效果明显，但由于高强度和高重复性的特点，对理疗师的劳动强度提出了很高要求。为解决上述问题，机器人及其相关技术被应用到手部康复中，利用手部外骨骼系统代替理疗师，驱动患肢进行被动运动，促进手部功能恢复。

人体手部共有约21个自由度，骨骼结构复杂，使得可穿戴康复训练机械手的设计更加困难，一般分为以刚性连杆结构为主体的外骨骼机械手和以柔性伸缩机构为主体的柔性机械手，其中外骨骼机械手如中国专利申请号为：CN201910308393.5的发明专利公开的一种外骨骼手部康复机器人，该专利所述的手部外骨骼装置采用推杆电机驱动，四连杆机构传动，其优点为采用电机驱动，控制精度高，缺点为刚性执行结构的安全性和人机工程学效果差，穿戴不舒适且易造成二次伤害。其中柔性机械手如中国专利申请号为：CN201810449300.6的发明专利公开的一种气动关节式康复机械手，通过气源驱动，可伸缩的褶皱型气囊结构执行动作，其优点是气动机械手为柔性辅助，穿戴舒适性和安全性较高，缺点是采用气泵气源，控制精度低，无法实现精确控制与单手指控制。总结目前已有的可穿戴康复训练机械手技术，仍存在以下问题：

（1）外骨骼类刚性机械手虽然控制精度高，但结构与人手结合的部分为固定连接，穿戴舒适性和长时间使用的安全性差；

（2）气动类柔性机械手虽然穿戴舒适，安全性较高，但由于采用传统气动方式驱动，控制精度差，且无法实现单手指精细控制。

针对上述问题，设计一种能够既能具备柔性机械手的舒适穿戴和高安全性，又能具备外骨骼机械手的高控制精度和单手指精细控制的刚柔结合的可穿戴康复训练机械手变得十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，设计了一种由推杆电机配合执行气缸实现精细驱动控制、由柔性气路和气囊实现柔性穿戴辅助康复训练的推杆气缸驱动的可穿戴机械手。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种推杆气缸驱动的可穿戴机械手，包括驱动组和执行组；

所述驱动组包括：推杆电机、密封舱、活塞片和过滤阀，所述推杆电机主体的前端与所述密封舱的前端密封固连，所述推杆电机的推杆头部与所述活塞片固连，所述活塞片置于所述密封舱内，所述密封舱的尾端进出气口与过滤阀固连，当所述推杆电机动作时，所述推杆电机的推杆带动活塞片在所述密封舱内运动，实现气体的抽入与排出；