專利名稱：外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，涉及一種對(duì)手指運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的
手指關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人裝置。
背景技術(shù)：
手是人體最重要的結(jié)構(gòu)之一，它對(duì)人類的功能及外觀都顯得及其重要。特別是手 的運(yùn)動(dòng)能力是人類的日常生活和工作得以順利進(jìn)行的基本保障。然而，在生活和勞動(dòng)中手 的關(guān)節(jié)、骨骼、肌腱、神經(jīng)很容易受到損傷，一般受損治療都需要對(duì)手指長(zhǎng)時(shí)間的制動(dòng)，但長(zhǎng) 時(shí)間的制動(dòng)會(huì)由于關(guān)節(jié)肌腱淤血形成纖維變性，造成手指關(guān)節(jié)及肌腱的粘連和肌肉的萎 縮。另外，關(guān)節(jié)疾病、中風(fēng)等心血管疾病造成的偏癱也會(huì)導(dǎo)致手指關(guān)節(jié)肌腱纖維化和肌肉、 韌帶的痙攣萎縮。這些情況都會(huì)使患者喪失一些運(yùn)動(dòng)功能，造成手部運(yùn)動(dòng)功能障礙。
康復(fù)科學(xué)表明，早期的運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療有助于患者康復(fù)，通過(guò)重復(fù)的肢體運(yùn)動(dòng)，可建 立新的神經(jīng)通道，患者可重獲已喪失的運(yùn)動(dòng)功能。運(yùn)動(dòng)康復(fù)主要是指通過(guò)肢體的主動(dòng)運(yùn)動(dòng) 和被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，逐步恢復(fù)肢體的運(yùn)動(dòng)功能。 目前的運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療是在醫(yī)院中通過(guò)康復(fù)治療師進(jìn)行的，康復(fù)治療師向患者手指 施力，讓患者手指恢復(fù)力量和運(yùn)動(dòng)范圍。然而，目前的運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療存在很多問(wèn)題。首先， 康復(fù)過(guò)程是康復(fù)治療師與病人一對(duì)一的，治療費(fèi)用昂貴，效率低。其次，康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程持續(xù) 時(shí)間較長(zhǎng)且機(jī)械枯燥，患者缺乏康復(fù)訓(xùn)練的主動(dòng)性和積極性，康復(fù)訓(xùn)練很難堅(jiān)持。再次，目 前的康復(fù)訓(xùn)練依賴于康復(fù)治療師的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，不能精確控制訓(xùn)練參數(shù)并且缺乏康復(fù) 過(guò)程的客觀記錄，難以對(duì)康復(fù)效果的準(zhǔn)確評(píng)定，不利于治療方案的改進(jìn)。 隨著機(jī)器人技術(shù)、康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，為了改良傳統(tǒng)的康復(fù)治療手段和提高康復(fù)治 療效果，康復(fù)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。康復(fù)機(jī)器人由于可以進(jìn)行高精度的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)訓(xùn)練過(guò) 程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄治療數(shù)據(jù)，并可以進(jìn)行醫(yī)療測(cè)評(píng)，因此可以輔助康復(fù)治療師同時(shí)對(duì)多 個(gè)患者進(jìn)行高效的治療。另外，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到康復(fù)機(jī)器人技術(shù)上，可以將枯燥的治 療過(guò)程變成具有圖像、聲音和力反饋的治療游戲，使康復(fù)訓(xùn)練充滿趣味性，提高患者對(duì)康復(fù) 訓(xùn)練的主動(dòng)性，從而進(jìn)一步提高治療效果。 本發(fā)明人于之前所申請(qǐng)的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?00910081170.6)其執(zhí)行部分中有 移動(dòng)副，移動(dòng)副給系統(tǒng)引入了摩擦，影響系統(tǒng)的性能，而如果要保證其良好的運(yùn)動(dòng)性能，就 要對(duì)加工精度提出較高的要求，這樣不僅增加了加工難度，同時(shí)也提高了制造的成本。另 外，由于方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，人手佩戴上該康復(fù)機(jī)器人后，手指每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍與移 動(dòng)副行程有關(guān)，而由于空間的限制，移動(dòng)副行程限制了手指關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍。針對(duì)這些不 足，提出新的手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，在保證其經(jīng)濟(jì)性 和良好運(yùn)動(dòng)性的前提下，不僅能夠滿足除去拇指以外其他手指四個(gè)自由度和各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍的要求，并可對(duì)患者提供多種運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練，而且可以在一定范圍內(nèi)適合不同手尺寸的患者使用。 本發(fā)明一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，其技術(shù)方案為所述的機(jī)器人是由執(zhí)行部分、遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)三部分組成。其中，執(zhí)行部分可以分為遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊(1自由度)、近端關(guān)節(jié)模塊(1自由度)和掌骨關(guān)節(jié)模塊(2自由度)三大部分；驅(qū)動(dòng)部分則實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分的三個(gè)模塊共四個(gè)自由度的單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手指的彎曲和伸直，外展和內(nèi)收的動(dòng)作。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、變距離傳動(dòng)。為了防止執(zhí)行部分和驅(qū)動(dòng)部分之間的鋼絲繩松弛，兩部分通過(guò)鋼絲繩外套連接，鋼絲繩穿過(guò)鋼絲繩外套實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 本發(fā)明的執(zhí)行部分中的三個(gè)模塊都是主要由主動(dòng)軸承座、主動(dòng)輪、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿、關(guān)節(jié)連接和指骨基座組成。指骨基座通過(guò)尼龍粘扣固定在相應(yīng)指節(jié)上；主動(dòng)軸承座、主動(dòng)輪、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿和關(guān)節(jié)相連組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)主動(dòng)桿與相應(yīng)指節(jié)的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。而每個(gè)模塊之間則通過(guò)移動(dòng)軸承座的滑動(dòng)槽與主動(dòng)軸承座連接，同時(shí)，利用移動(dòng)軸承座上的滑動(dòng)槽可以調(diào)節(jié)模塊之間的距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同患者手尺寸的功能。當(dāng)執(zhí)行部分的三個(gè)模塊共同作用時(shí)，實(shí)現(xiàn)手指彎曲和伸直的動(dòng)作。而當(dāng)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊相對(duì)掌骨基座轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手指外展和內(nèi)收的動(dòng)作。 本發(fā)明的遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分都主要由裝有編碼器的電機(jī)、螺線輪、減速輪、主動(dòng)輪和固定架組成。電機(jī)帶動(dòng)固定在電機(jī)輸出軸上的螺線輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)經(jīng)過(guò)減速輪減速后將運(yùn)動(dòng)傳給同軸的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪再通過(guò)鋼絲繩將運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行部分的主動(dòng)輪，最終驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分工作。 本發(fā)明一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，具體結(jié)構(gòu)如下可分為執(zhí)行部分1、遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6。遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6相互獨(dú)立，通過(guò)鋼絲繩7(8根)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分1的單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者手指的彎曲和伸直，外展和內(nèi)斂的康復(fù)動(dòng)作。為了防止執(zhí)行部分1與遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6之間的鋼絲繩7松弛，其之間通過(guò)鋼絲繩外套8(8根)連接，鋼絲繩7穿過(guò)鋼絲繩外套8實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。如圖2，執(zhí)行部分1又可以分為遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2(1自由度)、近端關(guān)節(jié)模塊3(1自由度)和掌骨關(guān)節(jié)模塊4 (2自由度)。遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2通過(guò)主動(dòng)軸承座205與近端關(guān)節(jié)模塊3的移動(dòng)軸承座301相連；近端關(guān)節(jié)模塊3通過(guò)主動(dòng)軸承座307與掌骨關(guān)節(jié)模塊4的移動(dòng)軸承座401相連，由于移動(dòng)軸承座301、401可以沿其滑動(dòng)槽30101、40101相對(duì)主動(dòng)軸承座205、307移動(dòng)，因此可以調(diào)節(jié)執(zhí)行部分1各個(gè)模塊之間的距離，達(dá)到適應(yīng)不同患者人手長(zhǎng)度的要求。
在本發(fā)明的遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2中，遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和中節(jié)指骨基座204通過(guò)尼龍粘扣分別固定在患者食指的遠(yuǎn)節(jié)指骨和中節(jié)指骨上；從動(dòng)桿213的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿202相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿202固定在主動(dòng)輪211上，主動(dòng)輪211固定在主動(dòng)軸212上，主動(dòng)軸212通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座205相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器209固定在角度傳感器座208上，角度傳感器座208固定在主動(dòng)軸承座205上，并使角度傳感器209的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸212重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿212的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊206(如圖8)可以在主動(dòng)軸承座205的扇形滑槽20501內(nèi)滑動(dòng)，可通過(guò)兩端的螺母固定在主動(dòng)軸承座205上；止動(dòng)銷201固定在主動(dòng)桿202上，隨其繞軸承孔20502的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，由于軸承孔20502與扇形滑槽20501同心，因此止動(dòng)銷201也同時(shí)在扇形滑槽20501內(nèi)滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊206與止動(dòng)銷201的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接b 216與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接d 203鉸接，并分別固定在遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和主動(dòng)軸承座205上；遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接a 214與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接c 210鉸接，并分別固定在遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和主動(dòng)軸承座205上；如圖2所示，軸線a217與軸線b 218距離等于軸線c 219與軸線d 220距離，軸線b 218與軸線c 219的距離等于軸線a 217與軸線d 220的距離，因此，遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2形成了一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套8的一端固定在繩外套固定銷207上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼絲繩7驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪211，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。 在本發(fā)明的近端關(guān)節(jié)模塊3中，近節(jié)指骨基座312通過(guò)尼龍粘扣固定在患者食指的近節(jié)指骨上；從動(dòng)桿303的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座301轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿306相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿306固定在主動(dòng)輪315上，主動(dòng)輪315固定在主動(dòng)軸313上，主動(dòng)軸313通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座307相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器311固定在角度傳感器座310上，角度傳感器座310固定在主動(dòng)軸承座307上，并使角度傳感器311的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸313重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿306的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊309可以在扇形滑槽30701內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷305固定在主動(dòng)桿306上，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊309與止動(dòng)銷305的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；近端關(guān)節(jié)連接a316與近端關(guān)節(jié)連接c 314鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座301和主動(dòng)軸承座307上；近端關(guān)節(jié)連接b 302與近端關(guān)節(jié)連接d 304鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座301和主動(dòng)軸承座307上；與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2相同，近端關(guān)節(jié)模塊3也形成了一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套8的一端固定在繩外套固定銷308上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼絲繩7驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪315，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。 在本發(fā)明的掌骨關(guān)節(jié)模塊4中，掌骨基座414通過(guò)尼龍粘扣固定在患者的手掌和手腕上；從動(dòng)桿402的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座401轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿404相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿404固定在主動(dòng)輪407上，主動(dòng)輪407固定在主動(dòng)軸410上，主動(dòng)軸410通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座406相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器409固定在角度傳感器座408上，角度傳感器座408固定在主動(dòng)軸承座406上，并使角度傳感器409的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸410重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿404的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊419可以在扇形滑槽40602內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷403固定在主動(dòng)桿404上，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊419與止動(dòng)銷403的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；掌骨關(guān)節(jié)連接a 412與掌骨關(guān)節(jié)連接b 411鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座401和水平旋轉(zhuǎn)基座415上；與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2相同，掌骨關(guān)節(jié)模塊4也形成了一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套8的一端固定在繩外套固定銷405上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼絲繩7驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪407，實(shí)現(xiàn)該模塊的彎曲和伸直運(yùn)動(dòng)；水平旋轉(zhuǎn)基座415安裝在沉頭孔41401中，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；擋塊418安裝在掌骨基座414上，U型槽41801與階梯軸41502相配合，限制水平旋轉(zhuǎn)基座415的上下移動(dòng)，只允許其水平轉(zhuǎn)動(dòng)；主動(dòng)軸承座406固定在水平旋轉(zhuǎn)基座415上，通孔40601與41501同軸；傳感器固定軸413固定在沉頭孔41401內(nèi)，穿過(guò)通孔40601和41501并與角度傳感器b 416相連；角度傳感器b 416固定在主動(dòng)軸承座406上，測(cè)量水平轉(zhuǎn)角；水平主動(dòng)輪417連接在水平旋轉(zhuǎn)基座415上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)水平主動(dòng)輪417，實(shí)現(xiàn)該模塊的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。 在本發(fā)明的遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊5中，帶編碼器電機(jī)b 501固定在基座507下部；螺線輪b 513固定在帶編碼器電機(jī)b 501的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸b 512—端的減速輪b 511上；驅(qū)動(dòng)輪b 502固定在軸b 512的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)近端關(guān)節(jié)模塊3中的主動(dòng)輪315;兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊b 503上。帶編碼器電機(jī)a 510固定在基座507上部；螺線輪a 504固定在帶編碼器電機(jī)a 510的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸a 506—端的減速輪a 505上；驅(qū)動(dòng)輪a 509固定在軸a 506的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2中的主動(dòng)輪211，兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊a 508上。 在本發(fā)明的掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊6中，帶編碼器電機(jī)d 602固定在基座607下部；螺線輪d 613固定在帶編碼器電機(jī)d 602的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸d612 —端的減速輪d 611上；驅(qū)動(dòng)輪d 603固定在軸d 612的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊4中的水平主動(dòng)輪417;兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊d 601上。帶編碼器電機(jī)c 610固定在基座607上部；螺線輪c 606固定在帶編碼器電機(jī)c 610的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸c 605—端的減速輪c 604上；驅(qū)動(dòng)輪c 609固定在軸c 605的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊4中的主動(dòng)輪407，兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊c 608上。 本發(fā)明的一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于(1)與現(xiàn)有的手部康復(fù)設(shè)備相比，可以對(duì)手指的每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)；(2)本發(fā)明執(zhí)行部分長(zhǎng)度可調(diào)，在一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同尺寸的人手佩戴；(2)具有機(jī)械限位，不僅能起到保護(hù)裝置的作用，更能夠調(diào)節(jié)各個(gè)手指關(guān)節(jié)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)范圍以滿足患者處在不同康復(fù)階段時(shí)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)范圍的需求。


圖1是本發(fā)明外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人的整體系統(tǒng)2是執(zhí)行部分的三個(gè)模塊；圖3是遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊的爆炸圖；圖4是近端關(guān)節(jié)模塊的爆炸圖；圖5(a) (b)是掌骨關(guān)節(jié)模塊的爆炸圖；圖6是遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的爆炸圖；圖7是掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的爆炸圖； 圖8是止動(dòng)滑塊的結(jié)構(gòu)圖。 圖中1.執(zhí)行部分 2.遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊 201.連接d 204.中節(jié)指骨基座 205. 206.止動(dòng)滑塊 207.器 210.遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接c 211 214.遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接a 215 218.軸線b 219
止動(dòng)銷
202.主動(dòng)桿
203.遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)
主動(dòng)軸承座 20501.扇形滑槽 20502.軸承孔繩外套固定銷208.角度傳感器座 209.角度傳感
主動(dòng)輪 212.主動(dòng)軸 213.從動(dòng)桿
遠(yuǎn)節(jié)指骨基座216.遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接b 217.軸線a軸線c 220.軸線d
連接b
座
器座
3.近端關(guān)節(jié)模塊301.移動(dòng)軸承座30101.滑動(dòng)槽302.近端關(guān)節(jié)
303.從動(dòng)桿 307.主動(dòng)軸承座 310.角度傳感器座 314.近端關(guān)節(jié)連接c 4.掌骨關(guān)節(jié)模塊 403.止動(dòng)銷
40601.通孔
304.近端關(guān)節(jié)連接d 305.止動(dòng)銷
306.主動(dòng)桿
30701.扇形滑槽 311.角度傳感器 315.主動(dòng)輪 401.移動(dòng)軸承座 404.主動(dòng)桿
40602.
308.繩外套固定銷309.止動(dòng)滑塊 312.近節(jié)指骨基座313.主動(dòng)軸
316.近端關(guān)節(jié)連接a 40101.滑動(dòng)槽402.從動(dòng)桿
405.繩外套固定銷406.主動(dòng)軸承
扇形滑槽407.主動(dòng)輪 408.角度傳感
409.角度傳感器a 410.主動(dòng)軸
411.掌骨關(guān)節(jié)連接b412.掌骨關(guān)節(jié) 413.傳感器固定軸 414.掌骨基座
41401.沉頭孔415.水平旋轉(zhuǎn)
輪
定塊b
d
d
41501.通孔
41502.階梯軸
416.角度傳感器b 417.水平主動(dòng)
418.擋塊 41801. U型槽 419.止動(dòng)滑塊
5.遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng) 501.帶編碼器電機(jī)b 502.驅(qū)動(dòng)輪b 503.繩外套固
504.螺線輪a
508.繩外套固定塊a
512.軸b
6.掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)
505.減速輪a 509.驅(qū)動(dòng)輪a 513.螺線輪b 601.繩外套固定塊d
604.減速輪c 605.軸c
608.繩外套固定塊c 609.驅(qū)動(dòng)輪c
506.軸a 507.基座
510.帶編碼器電機(jī)a511.減速輪b
602.帶編碼器電機(jī)d 603.驅(qū)動(dòng)輪
606.螺線輪c 607.基座
610.帶編碼器電機(jī)c 611.減速輪
612.軸d 613.螺線輪d
7.鋼絲繩(8根) 8.鋼絲繩外套(8根)
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明是一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，本發(fā)明實(shí)施例主要是針對(duì)于食 指進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練，其方案也可應(yīng)用在中指、無(wú)名指和小指的康復(fù)訓(xùn)練上。圖l所示 是該裝置的系統(tǒng)圖，可分為執(zhí)行部分1、遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6。遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié) 驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6相互獨(dú)立，通過(guò)鋼絲繩7(8根)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分1的單獨(dú)雙向驅(qū) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患者手指的彎曲和伸直，外展和內(nèi)斂的康復(fù)動(dòng)作。為了防止執(zhí)行部分1與遠(yuǎn)近端關(guān) 節(jié)驅(qū)動(dòng)5和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)6之間的鋼絲繩7松弛，其之間通過(guò)鋼絲繩外套8 (8根)連接，鋼絲繩7穿過(guò)鋼絲繩外套8實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。如圖2，執(zhí)行部分1又可以分為遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2(1自 由度)、近端關(guān)節(jié)模塊3(1自由度)和掌骨關(guān)節(jié)模塊4(2自由度)。遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2通過(guò)主 動(dòng)軸承座205與近端關(guān)節(jié)模塊3的移動(dòng)軸承座301相連；近端關(guān)節(jié)模塊3通過(guò)主動(dòng)軸承座 307與掌骨關(guān)節(jié)模塊4的移動(dòng)軸承座401相連，由于移動(dòng)軸承座301、401可以沿其滑動(dòng)槽 30101、40101相對(duì)主動(dòng)軸承座205、307移動(dòng)，因此可以調(diào)節(jié)執(zhí)行部分1各個(gè)模塊之間的距 離，達(dá)到適應(yīng)不同患者人手長(zhǎng)度的要求。 在本發(fā)明的遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2中，如圖1和圖3所示，遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和中節(jié)指骨 基座204通過(guò)尼龍粘扣分別固定在患者食指的遠(yuǎn)節(jié)指骨和中節(jié)指骨上；從動(dòng)桿213的一端 通過(guò)軸和軸承相對(duì)遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng) 桿202相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿202固定在主動(dòng)輪211上，主動(dòng)輪211固定在主動(dòng)軸212 上，主動(dòng)軸212通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座205相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器209固定在角度 傳感器座208上，角度傳感器座208固定在主動(dòng)軸承座205上，并使角度傳感器209的轉(zhuǎn)子 軸線與主動(dòng)軸212重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿212的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊206(如圖8)可以在主動(dòng)軸 承座205的扇形滑槽20501內(nèi)滑動(dòng)，可通過(guò)兩端的螺母固定在主動(dòng)軸承座205上；止動(dòng)銷 201固定在主動(dòng)桿202上，隨其繞軸承孔20502的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，由于軸承孔20502與扇形滑槽 20501同心，因此止動(dòng)銷201也同時(shí)在扇形滑槽20501內(nèi)滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊206與止 動(dòng)銷201的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接b 216與遠(yuǎn)端 關(guān)節(jié)連接d 203鉸接，并分別固定在遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和主動(dòng)軸承座205上；遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接 a 214與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接c 210鉸接，并分別固定在遠(yuǎn)節(jié)指骨基座215和主動(dòng)軸承座205上； 如圖2所示，軸線a 217與軸線b 218距離等于軸線c 219與軸線d 220距離，軸線b 218 與軸線c 219的距離等于軸線a 217與軸線d 220的距離，因此，遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2形成了一 個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套8的一端固定在繩外套固定銷207上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼 絲繩7驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪211，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。 在本發(fā)明的近端關(guān)節(jié)模塊3中，如圖1和圖4所示，近節(jié)指骨基座312通過(guò)尼龍粘 扣固定在患者食指的近節(jié)指骨上；從動(dòng)桿303的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座301轉(zhuǎn) 動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿306相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿306固 定在主動(dòng)輪315上，主動(dòng)輪315固定在主動(dòng)軸313上，主動(dòng)軸313通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座 307相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器311固定在角度傳感器座310上，角度傳感器座310固 定在主動(dòng)軸承座307上，并使角度傳感器311的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸313重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng) 桿306的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊309可以在扇形滑槽30701內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷305固定在主動(dòng)桿306 上，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊309與止動(dòng)銷305的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功 能；近端關(guān)節(jié)連接a 316與近端關(guān)節(jié)連接c 314鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座301和主動(dòng) 軸承座307上；近端關(guān)節(jié)連接b 302與近端關(guān)節(jié)連接d 304鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座 301和主動(dòng)軸承座307上；與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2相同，近端關(guān)節(jié)模塊3也形成了一個(gè)平行四邊 形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套8的一端固定在繩外套固定銷308上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼絲繩7驅(qū)動(dòng) 主動(dòng)輪315，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。 在本發(fā)明的掌骨關(guān)節(jié)模塊4中，如圖1和圖5所示，掌骨基座414通過(guò)尼龍粘扣固 定在患者的手掌和手腕上；從動(dòng)桿402的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座401轉(zhuǎn)動(dòng)，形成 轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿404相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿404固定在主動(dòng)輪407上，主動(dòng)輪407固定在主動(dòng)軸410上，主動(dòng)軸410通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座406相連， 形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器409固定在角度傳感器座408上，角度傳感器座408固定在主動(dòng)軸 承座406上，并使角度傳感器409的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸410重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿404的轉(zhuǎn) 角；止動(dòng)滑塊419可以在扇形滑槽40602內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷403固定在主動(dòng)桿404上，通過(guò)調(diào) 整止動(dòng)滑塊419與止動(dòng)銷403的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；掌骨 關(guān)節(jié)連接a 412與掌骨關(guān)節(jié)連接b 411鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座401和水平旋轉(zhuǎn)基 座415上；與遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2相同，掌骨關(guān)節(jié)模塊4也形成了一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩 外套8的一端固定在繩外套固定銷405上；鋼絲繩外套8內(nèi)的鋼絲繩7驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪407，實(shí) 現(xiàn)該模塊的彎曲和伸直運(yùn)動(dòng)；水平旋轉(zhuǎn)基座415安裝在沉頭孔41401中，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；擋塊 418安裝在掌骨基座414上，U型槽41801與階梯軸41502相配合，限制水平旋轉(zhuǎn)基座415 的上下移動(dòng)，只允許其水平轉(zhuǎn)動(dòng)；主動(dòng)軸承座406固定在水平旋轉(zhuǎn)基座415上，通孔40601 與41501同軸；傳感器固定軸413固定在沉頭孔41401內(nèi)，穿過(guò)通孔40601和41501并與角 度傳感器b 416相連；角度傳感器b 416固定在主動(dòng)軸承座406上，測(cè)量水平轉(zhuǎn)角；水平主 動(dòng)輪417連接在水平旋轉(zhuǎn)基座415上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)水平主動(dòng)輪417，實(shí)現(xiàn)該模塊的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊5中，如圖6所示，帶編碼器電機(jī)b 501固定在基 座507下部；螺線輪b 513固定在帶編碼器電機(jī)b 501的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞 到固定在軸b 512—端的減速輪b 511上；驅(qū)動(dòng)輪b 502固定在軸b 512的另一端上，通過(guò) 鋼絲繩驅(qū)動(dòng)近端關(guān)節(jié)模塊3中的主動(dòng)輪315 ;兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊b 503 上。帶編碼器電機(jī)a 510固定在基座507上部；螺線輪a 504固定在帶編碼器電機(jī)a 510的 輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸a 506 —端的減速輪a 505上；驅(qū)動(dòng)輪a 509 固定在軸a 506的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊2中的主動(dòng)輪211，兩根鋼絲繩 外套8固定在繩外套固定塊a 508上。 在本發(fā)明的掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊6中，如圖7所示，帶編碼器電機(jī)d 602固定在基座 607下部；螺線輪d 613固定在帶編碼器電機(jī)d 602的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到 固定在軸d 612—端的減速輪d 611上；驅(qū)動(dòng)輪d 603固定在軸d 612的另一端上，通過(guò) 鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊4中的水平主動(dòng)輪417 ;兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊 d 601上。帶編碼器電機(jī)c 610固定在基座607上部；螺線輪c 606固定在帶編碼器電機(jī) c 610的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸c 605 —端的減速輪c 604上；驅(qū)動(dòng) 輪c 609固定在軸c 605的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊4中的主動(dòng)輪407，兩 根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊c 608上。
權(quán)利要求
一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，包括執(zhí)行部分、遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)三部分；特征在于遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)相互獨(dú)立，通過(guò)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分的單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)，所述的執(zhí)行部分包括遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊、近端關(guān)節(jié)模塊和掌骨關(guān)節(jié)模塊三大部分；上述執(zhí)行部分中的三個(gè)模塊都是主要由主動(dòng)軸承座、主動(dòng)輪、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿、關(guān)節(jié)連接和指骨基座組成；指骨基座通過(guò)尼龍粘扣固定在相應(yīng)指節(jié)上；主動(dòng)軸承座、主動(dòng)輪、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿和關(guān)節(jié)相連組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)主動(dòng)桿與相應(yīng)指節(jié)的同步轉(zhuǎn)動(dòng)；而每個(gè)模塊之間則通過(guò)移動(dòng)軸承座的滑動(dòng)槽與主動(dòng)軸承座連接，同時(shí)，利用移動(dòng)軸承座上的滑動(dòng)槽可以調(diào)節(jié)模塊之間的距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同患者手尺寸的功能；所述的遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分都主要由裝有編碼器的電機(jī)、螺線輪、減速輪、主動(dòng)輪和固定架組成；螺線輪固定在電機(jī)的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到減速輪上，再經(jīng)過(guò)減速輪減速后將運(yùn)動(dòng)傳給同軸的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪再通過(guò)鋼絲繩連接至執(zhí)行部分的主動(dòng)輪，將運(yùn)動(dòng)傳遞給主動(dòng)輪，最終驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部分工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，特征在于所述的遠(yuǎn)端 關(guān)節(jié)模塊(2)中，遠(yuǎn)節(jié)指骨基座(215)和中節(jié)指骨基座(204)分別固定在患者食指的遠(yuǎn)節(jié) 指骨和中節(jié)指骨上；從動(dòng)桿(213)的一端通過(guò)軸和軸承相對(duì)遠(yuǎn)節(jié)指骨基座(215)轉(zhuǎn)動(dòng)，形 成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿(202)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿(202)固定 在主動(dòng)輪(211)上，主動(dòng)輪(211)固定在主動(dòng)軸(212)上，主動(dòng)軸(212)通過(guò)軸承與主動(dòng)軸 承座(205)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器(209)固定在角度傳感器座(208)上，角度傳感 器座(208)固定在主動(dòng)軸承座205上，并使角度傳感器(209)的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸(212) 重合；止動(dòng)滑塊(206)可滑動(dòng)地固定在主動(dòng)軸承座(205)上；止動(dòng)銷(201)固定在主動(dòng)桿 (202)上，隨其繞軸承孔(20502)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；四個(gè)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)連接(203、216、210、214)分別 固定在遠(yuǎn)節(jié)指骨基座(215)和主動(dòng)軸承座(205)上，使遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊(2)形成了一個(gè)平行 四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套(8)的一端固定在繩外套固定銷(207)上；鋼絲繩外套(8)內(nèi)的鋼 絲繩(7)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪(211)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，特征在于所述的近端 關(guān)節(jié)模塊(3)中，近節(jié)指骨基座(312)固定在患者食指的近節(jié)指骨上；從動(dòng)桿(303)的一 端通過(guò)軸和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座(301)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主 動(dòng)桿(306)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿(306)固定在主動(dòng)輪(315)上，主動(dòng)輪(315)固定在 主動(dòng)軸(313)上，主動(dòng)軸(313)通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座(307)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感 器(311)固定在角度傳感器座(310)上，角度傳感器座(310)固定在主動(dòng)軸承座(307)上， 并使角度傳感器(311)的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸(313)重合；止動(dòng)滑塊(309)可以在扇形滑槽 (30701)內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷(305)固定在主動(dòng)桿(306)上；四個(gè)近端關(guān)節(jié)連接(316、314、302、 304)分別固定在移動(dòng)軸承座301和主動(dòng)軸承座307上，使近端關(guān)節(jié)模塊(3)也形成了一個(gè) 平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套(8)的一端固定在繩外套固定銷(308)上；鋼絲繩外套(8)內(nèi) 的鋼絲繩(7)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪(315)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，特征在于所述的掌骨 關(guān)節(jié)模塊(4)中，掌骨基座(414)固定在患者的手掌和手腕上；從動(dòng)桿(402)的一端通過(guò)軸 和軸承相對(duì)移動(dòng)軸承座(401)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，而另一端則通過(guò)軸和軸承與主動(dòng)桿(404)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；主動(dòng)桿(404)固定在主動(dòng)輪(407)上，主動(dòng)輪(407)固定在主動(dòng)軸(410) 上，主動(dòng)軸(410)通過(guò)軸承與主動(dòng)軸承座(406)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；角度傳感器(409)固定 在角度傳感器座(408)上，角度傳感器座(408)固定在主動(dòng)軸承座(406)上，并使角度傳感 器(409)的轉(zhuǎn)子軸線與主動(dòng)軸(410)重合，用來(lái)測(cè)量主動(dòng)桿(404)的轉(zhuǎn)角；止動(dòng)滑塊(419) 可以在扇形滑槽(40602)內(nèi)滑動(dòng)，止動(dòng)銷(403)固定在主動(dòng)桿(404)上，通過(guò)調(diào)整止動(dòng)滑塊 (419)與止動(dòng)銷(403)的起始相對(duì)位置，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)最大關(guān)節(jié)角的功能；兩個(gè)掌骨關(guān)節(jié) 連接相互鉸接，并分別固定在移動(dòng)軸承座(401)和水平旋轉(zhuǎn)基座(415)上；掌骨關(guān)節(jié)模塊 (4)也形成了一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；鋼絲繩外套(8)的一端固定在繩外套固定銷(405)上； 鋼絲繩外套(8)內(nèi)的鋼絲繩(7)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪(407)，實(shí)現(xiàn)該模塊的彎曲和伸直運(yùn)動(dòng)；水平旋 轉(zhuǎn)基座(415)安裝在沉頭孔(41401)中，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；擋塊(418)安裝在掌骨基座(414) 上，U型槽(41801)與階梯軸(41502)相配合，限制水平旋轉(zhuǎn)基座(415)的上下移動(dòng)，只允 許其水平轉(zhuǎn)動(dòng)；主動(dòng)軸承座(406)固定在水平旋轉(zhuǎn)基座(415)上，通孔(40601)與(41501) 同軸；傳感器固定軸(413)固定在沉頭孔(41401)內(nèi)，并與一固定在主動(dòng)軸承座(406)上的 角度傳感器相連；水平主動(dòng)輪(417)連接在水平旋轉(zhuǎn)基座(415)上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)水平主動(dòng)輪 (417)，實(shí)現(xiàn)該模塊的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，特征在于所述的遠(yuǎn)近 端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊(5)中，一帶編碼器電機(jī)b(501)固定在基座(507)下部；一螺線輪b(513) 固定在該帶編碼器電機(jī)b(501)的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸b(512) — 端的減速輪b(511)上；驅(qū)動(dòng)輪b(502)固定在軸b(512)的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)近端 關(guān)節(jié)模塊(3)中的主動(dòng)輪(315);兩根鋼絲繩外套(8)固定在繩外套固定塊b(503)上；帶 編碼器電機(jī)a(510)固定在基座(507)上部；螺線輪a(504)固定在帶編碼器電機(jī)a(510) 的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸a(506) —端的減速輪a(505)上；驅(qū)動(dòng) 輪a(509)固定在軸a(506)的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊(2)中的主動(dòng)輪 (211)，兩根鋼絲繩外套8固定在繩外套固定塊a(508)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，特征在于所述的掌骨 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊(6)中，帶編碼器電機(jī)d(602)固定在基座(607)下部；螺線輪d(613)固定在 帶編碼器電機(jī)d(602)的輸出軸上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸d(612) —端的減速 輪d(611)上；驅(qū)動(dòng)輪d(603)固定在軸d(612)的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊 (4)中的水平主動(dòng)輪(417);兩根鋼絲繩外套(8)固定在繩外套固定塊d(601)上；帶編碼器 電機(jī)c(610)固定在基座(607)上部；螺線輪c(606)固定在帶編碼器電機(jī)c (610)的輸出軸 上，通過(guò)鋼絲繩將力矩傳遞到固定在軸c(605) —端的減速輪c(604)上；驅(qū)動(dòng)輪c(609)固 定在軸c(605)的另一端上，通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)掌骨關(guān)節(jié)模塊(4)中的主動(dòng)輪(407)，兩根鋼絲 繩外套(8)固定在繩外套固定塊c(608)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外骨骼式手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)機(jī)器人，包括執(zhí)行部分、遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)三部分；遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)相互獨(dú)立，通過(guò)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分的單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)，所述的執(zhí)行部分包括遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)模塊、近端關(guān)節(jié)模塊和掌骨關(guān)節(jié)模塊三大部分；每個(gè)模塊之間則通過(guò)移動(dòng)軸承座的滑動(dòng)槽與主動(dòng)軸承座連接，同時(shí)，利用移動(dòng)軸承座上的滑動(dòng)槽可以調(diào)節(jié)模塊之間的距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同患者手尺寸的功能；所述的遠(yuǎn)近端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和掌骨關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分都主要由裝有編碼器的電機(jī)、螺線輪、減速輪、主動(dòng)輪和固定架組成。本發(fā)明可以對(duì)手指的每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行單獨(dú)雙向驅(qū)動(dòng)；執(zhí)行部分長(zhǎng)度可調(diào)，在一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同尺寸的人手佩戴；具有機(jī)械限位。
文檔編號(hào)A61H1/02GK101721290SQ20091023817
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者張玉茹, 李繼婷, 王舉, 王爽 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)