一种手部康复装置的制作方法

本公开涉及一种人体运动康复装置，尤其涉及一种手部康复装置。

背景技术：

目前老年人群中，偏瘫患者的人数日趋增加，偏瘫大多症状是手部僵硬，典型的特征就是呈现手指弯曲、蜷缩状态、时间一长，势必引起手部肌肉痉挛、萎缩，严重影响偏瘫患者的日常生活。然而目前针对偏瘫患者手部的康复训练主要采用人工一对一的按摩活动训练，不但康复训练的强度和效率不能得到好的保障，而且也加重了医务工作者的负担。另外一些手部的外伤也会引起周围神经组织损伤，导致手部肌肉出现肌无力、痉挛萎缩等现象，若不进行有效的康复训练活动，会导致病情进一步恶化。一些年龄稍长的老年人，也出现有手部肌肉无力，弱力的症状，在日程生活中手部抓取物体时，出现由于手指无力、弱力而导致的抓不紧现象，致使物体滑落损坏。因此有必要开发一款穿戴式的手部康复机器人不但可以针对病患者进行针对性的康复训练治疗，还可以针对广大的老年人群体进行日程的生活抓取服务。

目前针对手部康复治疗的相关康复设备很少，而且价格昂贵，很难适用于广大的患者群众。例如中国专利号cn_205339470_u提出了一种医用手部康复护理器械，是一种刚性无驱动的康复训练装置，没有驱动元件，只能让患者自行运动，达到锻炼手部肌肉的目的。如何设计一种安全性强、小巧便携、穿戴舒适，而且造价便宜能够在广大患者中推广的手指康复训练的外骨骼机器人显得尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本公开提供了一种手部康复装置，实现为患者提供手部的功能康复训练治疗。

本公开提供了一种手部康复装置，其特征在于，所述手部康复装置包括：手掌部，其构造为容纳患者的手掌；至少一个手指部，每个手指部包括数个指关节部，其构造为依序铰接且用于容纳患者的相应指关节；线性电机，其具有驱动轴；多级复合连杆机构，其构造为致动相应的手指部且其手掌侧的连杆连接到所述线性电机的驱动轴。

在一些实施例中，所述手指部包括依次铰接的掌指关节、近指关节以及远指关节，连接除拇指外的手指部的所述多级复合连杆机构包括依次铰接的掌指关节横杆、掌指关节竖杆、掌指关节辅助横杆、掌指关节辅助竖杆、掌指关节次级横杆、掌指关节次级竖杆、近指关节横杆、近指关节竖杆以及远指关节横杆，所述掌指关节横杆铰接于所述线性电机的驱动轴。

在一些实施例中，连接拇指的所述多级复合连杆机构包括依次铰接的掌指关节横杆、掌指关节竖杆、近指关节横杆、近指关节竖杆以及远指关节横杆，所述掌指关节横杆铰接于所述线性电机的驱动轴。

在一些实施例中，连接拇指的所述掌指关节横杆铰接于所述线性电机的驱动轴，且拇指的所述掌指关节铰接于所述手掌部。

在一些实施例中，所述掌指关节横杆、所述掌指关节竖杆以及所述掌指关节次级横杆由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接；所述掌指关节次级横杆、所述掌指关节次级竖杆、所述近指关节横杆由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接；所述近指关节横杆、所述近指关节竖杆以及所述远指关节横杆由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接。

在一些实施例中，所述手掌部设有多个铰接其上的转动件，所述转动件分别与除拇指外的所述手指部铰接连接，且其铰接于与所述手指部对应的所述线性电机的驱动轴。

在一些实施例中，所述掌指关节、所述近指关节以及所述远指关节上设有多个与所述多级复合连杆机构一一对应连接的第一凸台，所述手掌部的前端设有分别与所述转动件以及所述掌指关节辅助横杆连接的第二凸台，所述手掌部的后端设有与所述线性电机铰接的第三凸台。

在一些实施例中，所述手部康复装置还包括柔性构件，所述柔性构件分别设置于所述手指部与手掌部的内侧，且其分别连接于所述手指部和所述手掌部。

在一些实施例中，所述手部康复装置还包括控制所述线性电机的控制器。

在一些实施例中，所述手部康复装置还包括压力传感器，所述压力传感器贴合于患者的手指指腹，所述控制器接收所述压力传感器的反馈信号，并发出控制指令控制所述线性电机。

与现有技术相比，本公开实施例的有益效果在于：本公开实施例手部康复装置包括手掌部、手指部、分布在手指部的指关节部上的多级复合连杆机构、以及线性电机，实现为患有偏瘫、手部关节疾病、运动损伤的患者提供功能康复训练治疗，还可以为手部肌无力的老年人提供抓取握力，方便老年人的日常生活，同时该装置可以结合脑电波信号系统训练大脑和手指部的肌肉，达到通过锻炼恢复人体脑部控制手部肌肉的神经系统功能。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本公开实施例手部康复装置的屈曲状态结构示意图；

图2为本公开实施例手部康复装置的手指独立运动状态结构示意图；

图3为本公开实施例手部康复装置的多级复合连杆机构结构示意图；

图4为本公开实施例手部康复装置的线性电机的结构示意图；

图5为本公开实施例手部康复装置的食指结构示意图；

图6为本公开实施例手部康复装置的拇指结构示意图；

图7为本公开实施例手部康复装置的球铰副的结构示意图；

图8为本公开实施例手部康复装置的安装有转动件的手掌部结构示意图；

图9为本公开实施例手部康复装置的未安装转动件的手掌部结构示意图；

图10为本公开实施例手部康复装置的控制系统原理图。

图中的附图标记所表示的构件：

1-小拇指；2-无名指；3-中指；4-食指；5-拇指；6-手掌部；7-线性电机；8-多级复合连杆机构；20-掌指关节横杆；21-掌指关节竖杆；22-掌指关节辅助横杆；23-掌指关节辅助竖杆；24-掌指关节次级横杆；25-掌指关节次级竖杆；26-近指关节横杆；27-近指关节竖杆；28-远指关节横杆；101-掌指关节；102-近指关节；103-远指关节；201-第一凸台；202-第二凸台；203-第三凸台；204-转动件；301-球铰副连杆；302-球铰副；100-移动电源；200-降压稳压电路模块；300-驱动电路；400-控制器；500-压力传感器；600-脑电波采集头套；700-信号采集处理板卡；800-终端脑信号处理pc机。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本公开实施例提供了一种手部康复装置，如图1和图2所示，手部康复装置包括手掌部6和至少一个手指部，手掌部6构造为容纳患者的手掌，该手部康复装置可设置一个或多个手指部，如图1所示，手指部分别为小拇指1、无名指2、中指3、食指4以及拇指5，根据用户的需求可以调整手指部数量，采用上述手指部的其中一个或多个，以满足用户的多种需求，增加产品的适应性；每个手指部包括数个指关节部，数个指关节部构造为依序铰接且用于容纳患者的相应指关节，指关节部与患者手部的指关节一一对应。手部康复装置还包括线性电机7和多级复合连杆机构8(如图3和图4所示)，线性电机7具有驱动轴；多级复合连杆机构8构造为致动相应的手指部，且其手掌侧的连杆连接到线性电机7的驱动轴，实现为患有偏瘫、手部关节疾病、运动损伤的患者提供功能康复训练治疗，还可以为手部肌无力的老年人提供抓取握力，方便老年人的日常生活。

在一些实施例中，手指部包括依次铰接掌指关节101、近指关节102以及远指关节103，如图5所示，每个指关节端部通过铰链连接在一起，可以实现跟随患者手指进行自由转动，连接除拇指5外的手指部(即小拇指1、无名指2、中指3以及食指4)的多级复合连杆机构8包括依次铰接的掌指关节横杆20、掌指关节竖杆21、掌指关节辅助横杆22、掌指关节辅助竖杆23、掌指关节次级横杆24、掌指关节次级竖杆25、近指关节横杆26、近指关节竖杆27以及远指关节横杆28，掌指关节横杆20铰接于线性电机7的驱动轴，以通过线性电机7驱动连接除拇指5外的手指部上的多级复合连杆机构8运动。

进一步地，掌指关节辅助竖杆23和掌指关节次级竖杆25连接于手指部的掌指关节101，近指关节竖杆27连接于手指部的近指关节102，远指关节横杆28连接于远指关节103，上述连接处的位置不唯一，能够实现多级复合连杆机构8的传动关系即可，优选地，如图5所示，指关节辅助竖杆和掌指关节次级竖杆25分别连接于掌指关节101的两端，近指关节竖杆27连接于近指关节102的中部，远指关节横杆28连接于远指关节103的中部。

在一些实施例中，图6为本公开实施例手部康复装置的拇指结构示意图，如图6所示，连接拇指5的多级复合连杆机构8包括依次铰接的掌指关节横杆20、掌指关节竖杆21、近指关节横杆26、近指关节竖杆27以及远指关节横杆28，掌指关节横杆20铰接于线性电机7的驱动轴，以通过线性电机7驱动连接拇指5的手指部上的多级复合连杆机构8运动。

在一些实施例中，拇指5的手指部包括依次铰接掌指关节101、近指关节102以及远指关节103，连接拇指5的掌指关节横杆20铰接于线性电机7的驱动轴，且拇指5的掌指关节101铰接于手掌部6，优选地，如图6所示，连接拇指5的掌指关节横杆20和线性电机7的驱动轴通过球铰副连杆301进行连接，上述掌指关节101通过球铰副302连接于手掌部6(如图7所示)。球铰副连杆301和球铰副302相配合可以实现拇指5的内旋和外展动作，模仿人体拇指5的自由度，更好地实现抓取状态。

在一些实施例中，多级复合连杆机构8采用分级嵌套的形式进行连接，如图3和图5所示，掌指关节横杆20、掌指关节竖杆21以及掌指关节次级横杆24由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接；掌指关节次级横杆24、掌指关节次级竖杆25、近指关节横杆26由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接；近指关节横杆26、近指关节竖杆27以及远指关节横杆28由外至内依次嵌套设置，且三者于嵌套处铰接连接，分级嵌套的形式能够节省连杆占用的空间，其依次嵌套便于安装设备。

在一些实施例中，手掌部6设有多个铰接其上的转动件204，如图8所示，转动件204分别与除拇指5外的手指部铰接连接，且其铰接于与手指部对应的线性电机7的驱动轴。

在一些实施例中，掌指关节101、近指关节102以及远指关节103上设有多个与多级复合连杆机构8一一对应连接的第一凸台201(如图5所示)，继续结合图9，手掌部6的前端设有分别与转动件204以及掌指关节辅助横杆22连接的第二凸台202，手掌部6的后端设有与线性电机7铰接的第三凸台203，在线性电机7驱动转动件204运动的过程中，由于连接点空间位置的不断变化，线性电机7的轴线方向也跟着有一定的变动，通过与线性电机7铰接的第三凸台203，使得线性电机7有一定幅度的转动。

在一些实施例中，手部康复装置还包括柔性构件，柔性构件分别设置于手指部与手掌部6的内侧，且其分别连接于手指部和手掌部6，手部康复装置通过每个手指部的柔性构件(图中未示出)，以及手掌部6前后的柔性构件(图中未示出)固定在患者的手部上，柔性构件分别连接在每个指关节部，以及手掌部6开有的柔性构件的连接槽上。手部康复装置的设计按照仿生学结构原理，完全顺应人体手部结构形式，每个手指部在线性电机7的驱动下，带动多级复合连杆机构8运动，从而驱动人体手指关节完成屈曲和伸展运动。

在一些实施例中，手部康复装置还包括控制线性电机7的控制器400，手部康复装置的控制器400由移动电源100统一供电，一路经过降压稳压电路模块200输出给驱动电路300，进而控制线性电机7的运动。

在一些实施例中，手部康复装置还包括压力传感器500，压力传感器500贴合于患者的手指指腹，控制器400接收压力传感器500的反馈信号(如图10所示)，并发出控制指令控制线性电机7，压力传感器500的形状不限，便于感应患者的手部压力即可，优选地，压力传感器500为片状压力传感器，片状压力传感器粘贴在软绑带上与患者的手指指腹贴合，随时感受手部肌肉在抓握时的感应压力，并且把信号传输给控制器400，便于控制器400发出控制指令，控制直线马达的位移，从而调整机器人手指屈曲角度，此工作模式为机器人为患者提供日常生活抓握工作。

另外，在进入手指康复训练模式状态下，五个手指均处于开环运动状态，患者的手指在手部康复装置的带动下做自由活动状态，手指的屈曲和伸展完全由线性电机7的运动带动多级复合连杆机构8来实现，在手指康复训练活动的过程中，人体大脑相应的中枢神经系统会出现一定程度的肌肉控制记忆恢复，通过不断的活动训练，不断的恢复中枢神经系统的功能，以及避免患者的手指肌肉长期无法主动运动而出现的肌肉萎缩现象。患者也可以针对性的采集在训练过程中的脑部信号的变化(如图10所示)，通过穿戴脑电波采集头套600，采集脑部信号，进而通过信号采集处理板卡700，反馈给终端脑信号处理pc机800，通过医生分析脑部信号的变化情况，合理调整训练模式，以及患者每个手指的运动状态和运动频率等，通过这种有规律的康复训练，以及信号收集处理的过程使得患者能够更快速的恢复手部功能。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。