[发明专利]基于肌电控制的可穿戴式助力手指及其控制方法

摘要

本发明提供了一种基于肌电控制的可穿戴式助力手指，包括欠驱动仿人手指、磁耦合接口、康复助力连接器、肌电采集阵列、伺服电机以及控制系统；欠驱动仿人手指采用驱动连杆驱动和驱动腱驱动混合驱动的方式，充分实现活动患者手指关节的需求。同时提供了上述基于肌电控制的可穿戴式助力手指的控制方法。本发明结构简单，重量轻，可靠性好。力传感器和位置传感器连接在驱动腱上，通过驱动腱的伸缩获得驱动手指运动所需的力和位置，为康复进程提供量化参考。本发明具有机械结构简单，成本低，操作，穿戴方便，便携性，人机交互性能好，可有效克服肌肉和关节刚度带来的阻碍，使患者获得有效的康复治疗，在手指康复等领域具有较好的应用前景。

主权项

一种基于肌电控制的可穿戴式助力手指，其特征在于，包括欠驱动仿人手指、磁耦合接口、康复助力连接器、肌电采集阵列、伺服电机以及控制系统；其中：所述康复助力连接器包括一体连接的助力板和手掌接触面，所述欠驱动仿人手指设置与手掌接触面的自由端端部，所述伺服电机和控制系统设置于助力板上；所述手掌接触面与欠驱动仿人手指之间设有用于患者配戴的磁耦合接口，所述肌电采集阵列用于采集肌电信号，并与控制系统通信连接，所述控制系统与伺服电机控制连接；所述欠驱动仿人手指采用驱动腱和驱动连杆与伺服电机驱动连接；所述伺服电机包括第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机；所述欠驱动仿人手指包括拇指和四指，其中，所述拇指与第一伺服电机和第二伺服电机驱动连接，形成差动传动结构；所述四指与第三伺服电机驱动连接；所述拇指包括第一拇指关节连杆、第二拇指关节连杆、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆，其中，所述第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆串联连接，并分别通过第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆与第一伺服电机和第二伺服电机相连接，所述第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮形成差动锥齿轮传动机构，所述第三锥齿轮上依次连接有第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆，所述第一拇指关节连杆和第二拇指关节连杆通过第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆实现拇指的弯曲和伸展两个自由度；所述第一拇指关节连杆通过第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮的传动转向控制内收和弯曲两个自由度；所述第一拇指关节连杆、第二拇指关节连杆、第一拇指驱动连杆和第二拇指驱动连杆形成双摇杆结构。