[发明专利]一种具备欠驱动牵引功能的手部外骨骼装置

说明书

本发明属于医疗装备相关技术领域，其公开了一种具备欠驱动牵引功能的手部外骨骼装置，手部外骨骼装置包括外骨骼本体、拇指驱动机构、四指驱动机构及紧固扭簧机构，拇指驱动机构连接于外骨骼本体，四指驱动机构通过紧固扭簧机构连接于外骨骼本体；外骨骼本体包括合线块、小指、无名指、中指、食指及拇指，小指、无名指、中指、食指及拇指分别连接于合线块，合线块连接于紧固扭簧机构，拇指通过合线块连接于拇指驱动机构；中指包括指尖指套、中指指环、近指指环及第一四指牵引尼龙绳，第一四指牵引尼龙绳的一端依次串接近指指环、中指指环及指尖指套，另一端连接于合线块。本发明减低了体积，提高了灵活性。

技术领域

本发明属于医疗装备相关技术领域，更具体地，涉及一种具备欠驱动牵引功能的手部外骨骼装置。

背景技术

双手是大多数复杂运动行为的主要效应器官，其具有高度的生物力学复杂性，对手产生影响的疾病或者损伤，通常会导致手的能力相应程度的丧失，对于一些由于神经网络损伤导致手部运动有障碍的患者，临床康复医学证明，除了必要的药物治疗以外，通过手术修复受损的神经系统后，依靠康复训练以帮助大脑皮质层重组及末梢神经再生，通过锻炼来补偿肌肉持续衰弱，对恢复患者运动能力具有重要意义。在康复训练的过程中，能够提供具有运动协同规律的手部外骨骼牵引辅助手指进行屈曲及伸展运动的康复机构种类较少。因此研制出能够提供主动运动、功能模拟、形体贴合人手表面以及使用方便的手部外骨骼牵引辅助康复机构具有极其重要的科研意义和社会价值。

目前的手部外骨骼机构普遍存在一些问题，如未考虑患者手指在进行动作间的运动协同关系，控制系统复杂，整体体积偏大等情况，在中国发明专利CN201820116470.8中提出了一种柔性手部外骨骼装置，该外骨骼装置虽然在一定程度上可以辅助手部运动损伤患者实现“捏”和“握”两个动作且有一定的欠驱动能力，但仅考虑抓握动作的可实现性，且体积较大，重量较重不方便实际使用。在中国发明专利CN201710366041.6中提出的一种手部康复训练的柔性外骨骼，可以在一定程度上将健康手的运动协同规律复制到柔性外骨骼中，但是整体机构较大，不适用于居家场合，不方便患者长期康复训练。这两种外骨骼虽然一定程度上解决了手部运动损伤患者的运动康复难题，但是其体积、质量以及操作精度还需做出较大的改进。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具备欠驱动牵引功能的手部外骨骼装置，所述装置具备四指运动协同能力的欠驱动牵引外骨骼能够有效的考虑患者在家调养的实际工况需求，有效解决手部外骨骼装置体积过大，控制系统复杂等问题；同时具备在不同应用场合中的手指伸展及屈曲功能。整个手部外骨骼装置主要从以下三个方面进行了改进：分别是柔性手环连接、扭簧防松机构、两电机四手指运动协同驱动机构。同时，本发明采用三个电机控制人手外骨骼的14个自由度，拇指电机控制拇指两个关节的伸展、屈曲自由度，四指控制采用两电机驱动的具有运动协同关系的驱动机构控制四指的12个伸展/屈曲自由度，且本发明在主动辅助人手进行抓握/伸长功能的同时，具备自适应的包络抓取/放开功能，可随手指进行灵巧操作。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具备欠驱动牵引功能的手部外骨骼装置，所述手部外骨骼装置包括外骨骼本体、拇指驱动机构、四指驱动机构及紧固扭簧机构，所述拇指驱动机构连接于所述外骨骼本体，所述四指驱动机构通过所述紧固扭簧机构连接于所述外骨骼本体；

所述外骨骼本体包括合线块、小指、无名指、中指、食指及拇指，所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指及所述拇指分别连接于所述合线块，所述合线块连接于所述紧固扭簧机构，所述拇指通过所述合线块连接于所述拇指驱动机构；所述中指包括指尖指套、中指指环、近指指环及第一四指牵引尼龙绳，所述第一四指牵引尼龙绳的一端依次串接所述近指指环、所述中指指环及所述指尖指套，另一端连接于所述合线块。

进一步地，所述小指的结构、所述无名指的结构、所述食指的结构及所述中指的结构相同。

进一步地，所述近指指环、所述中指指环及所述指尖指套均是采用橡胶制成的。