本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械領(lǐng)域，尤其是涉及感知手套。

背景技術(shù)：

1、人類的手是一個(gè)多關(guān)節(jié)的復(fù)合體，對(duì)于人類進(jìn)行日常生活活動(dòng)非常重要。許多疾病，如中風(fēng)、關(guān)節(jié)炎和脊髓損傷，都可能導(dǎo)致手部功能的嚴(yán)重?fù)p害。這些損害運(yùn)動(dòng)功能的神經(jīng)肌肉疾病和創(chuàng)傷性事件可顯著惡化患者的生活質(zhì)量。手功能障礙患者需要進(jìn)行手物理康復(fù)治療，主要包括手功能評(píng)估和訓(xùn)練。

2、研究發(fā)現(xiàn)，通過反復(fù)孤立的動(dòng)作訓(xùn)練能夠促進(jìn)手部康復(fù)，然而患者需要在專業(yè)機(jī)構(gòu)尋求理療師與專業(yè)設(shè)備的幫助，不僅耗費(fèi)大量時(shí)間，而且需要承擔(dān)高昂的費(fèi)用。大量研究表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在引起肢體運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)障礙的疾病治療中都取得了不錯(cuò)的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)康復(fù)過程中的眾多問題，如耗時(shí)耗力、費(fèi)用昂貴等。

3、傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練手套由于堅(jiān)硬的驅(qū)動(dòng)裝置容易造成意外傷害，且體積大、重量大，存在一定安全隱患。此外，配合上肢康復(fù)機(jī)器人的vr康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)一般成本較大，結(jié)構(gòu)笨重，目前搭載具有力反饋功能的虛擬現(xiàn)實(shí)接口的vr康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)仍有較大研究空間。在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中，實(shí)時(shí)的手勢(shì)識(shí)別功能也是必不可少的，因此，一種具有力反饋功能和實(shí)時(shí)手勢(shì)識(shí)別功能的康復(fù)訓(xùn)練手套有待研究和開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠?qū)⑹种傅臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)通過旋轉(zhuǎn)編碼器和傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，與患者身體狀況相結(jié)合，可以更加科學(xué)迅速的調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練方案的感知手套。

2、本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、感知手套，包括手套，所述手套包括多個(gè)手指部，所述感知手套還包括多個(gè)繩索、多個(gè)限位塊、線性馬達(dá)、感知結(jié)構(gòu)以及處理器，多個(gè)所述限位塊分別固定于多個(gè)所述手指部，每一所述繩索安裝于所述限位塊，所述感知結(jié)構(gòu)包括多個(gè)感知組件以及陀螺儀，所述感知組件的數(shù)量與所述繩索的數(shù)量相同，每一所述感知組件包括底座、齒條、齒輪、編碼器以及限位組件，所述齒條滑動(dòng)安裝于所述底座，所述齒條與所述繩索固定，所述齒輪與所述齒條嚙合，所述編碼器與所述齒輪連接，所述編碼器通過所述齒輪以及所述齒條獲取所述繩索的移動(dòng)距離以獲取所述手指部彎曲角度，所述陀螺儀測(cè)量所述手套的姿態(tài)，所述處理器根據(jù)彎曲角度以及姿態(tài)判斷所述手指部的位置，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述限位組件限制所述齒條移動(dòng)以限制所述手指部活動(dòng)。

4、進(jìn)一步的，每一所述感知組件還包括彈性件，所述彈性件兩端分別與所述齒條以及所述底座抵觸，所述彈性件為所述齒條提供復(fù)位的彈力。

5、進(jìn)一步的，所述彈性件為彈簧，所述彈性件位于所述齒條以及所述限位塊之間，所述繩索穿設(shè)于所述彈簧并與所述齒條固定。

6、進(jìn)一步的，所述限位組件包括限位驅(qū)動(dòng)件以及與所述限位驅(qū)動(dòng)件傳動(dòng)連接的限位桿，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述限位驅(qū)動(dòng)件驅(qū)使所述限位桿伸出抵觸所述齒條。

7、進(jìn)一步的，所述限位驅(qū)動(dòng)件為電磁鐵，當(dāng)所述感知手套處于未使用狀態(tài)時(shí)，所述電磁鐵不通電，所述限位桿伸出抵觸所述齒條，所述手指部被限制；當(dāng)所述感知手套使用時(shí)，所述電磁鐵通電，所述限位桿回縮與所述齒條分離，所述手指部能夠彎曲，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述電磁鐵斷電，所述限位桿伸出抵觸所述齒條，所述手指部被限制。

8、進(jìn)一步的，所述感知手套還包括線性馬達(dá)，所述線性馬達(dá)安裝于所述手指部的末端，所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述線性馬達(dá)提供震動(dòng)反饋以模擬抓握物體的感覺。

9、進(jìn)一步的，每一所述手指部上固定有兩所述限位塊，一所述限位塊固定于所述手指部的末端，另一所述限位塊固定于所述手指部的關(guān)節(jié)處，所述繩索穿設(shè)于位于所述關(guān)節(jié)處的所述限位塊，所述繩索固定于末端的所述限位塊。

10、進(jìn)一步的，所述手指部的數(shù)量為五個(gè)，五個(gè)所述手指部分別對(duì)應(yīng)大拇指、食指、中指、無名指以及小拇指，所述限位塊設(shè)置于所述大拇指、食指、中指以及無名指上。

11、進(jìn)一步的，所述感知手套還包括第一套帶，所述第一套帶固定于所述感知結(jié)構(gòu)，所述第一套帶套設(shè)于所述手套使所述感知結(jié)構(gòu)安裝于所述手套的手掌部。

12、進(jìn)一步的，所述感知手套還包括電控盒以及第二套帶，所述電控盒與所述感知結(jié)構(gòu)通信連接，所述第二套帶固定于所述電控盒，所述第二套帶套設(shè)于用戶的手臂。

13、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明感知手套的手套包括多個(gè)手指部，感知手套還包括多個(gè)繩索、多個(gè)限位塊、線性馬達(dá)、感知結(jié)構(gòu)以及處理器，多個(gè)限位塊分別固定于多個(gè)手指部，每一繩索安裝于限位塊，感知結(jié)構(gòu)包括多個(gè)感知組件以及陀螺儀，感知組件的數(shù)量與繩索的數(shù)量相同，每一感知組件包括底座、齒條、齒輪、編碼器以及限位組件，齒條滑動(dòng)安裝于底座，齒條與繩索固定，齒輪與齒條嚙合，編碼器與齒輪連接，編碼器通過齒輪以及齒條獲取繩索的移動(dòng)距離以獲取手指部彎曲角度，陀螺儀測(cè)量手套的姿態(tài)，處理器根據(jù)彎曲角度以及姿態(tài)判斷手指部的位置，當(dāng)手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，限位組件限制齒條移動(dòng)以限制手指部活動(dòng)，通過上述設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑹种傅臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)通過旋轉(zhuǎn)編碼器和陀螺儀轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，與患者身體狀況相結(jié)合，可以更加科學(xué)迅速的調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練方案；當(dāng)手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，限位組件限制齒條移動(dòng)以限制手指部活動(dòng)形成力的反饋將虛擬場(chǎng)景抓握物體的感覺傳遞給人體的手指。

技術(shù)特征：

1.感知手套，包括手套，所述手套包括多個(gè)手指部，其特征在于：所述感知手套還包括多個(gè)繩索、多個(gè)限位塊、線性馬達(dá)、感知結(jié)構(gòu)以及處理器，多個(gè)所述限位塊分別固定于多個(gè)所述手指部，每一所述繩索安裝于所述限位塊，所述感知結(jié)構(gòu)包括多個(gè)感知組件以及陀螺儀，所述感知組件的數(shù)量與所述繩索的數(shù)量相同，每一所述感知組件包括底座、齒條、齒輪、編碼器以及限位組件，所述齒條滑動(dòng)安裝于所述底座，所述齒條與所述繩索固定，所述齒輪與所述齒條嚙合，所述編碼器與所述齒輪連接，所述編碼器通過所述齒輪以及所述齒條獲取所述繩索的移動(dòng)距離以獲取所述手指部彎曲角度，所述陀螺儀測(cè)量所述手套的姿態(tài)，所述處理器根據(jù)彎曲角度以及姿態(tài)判斷所述手指部的位置，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述限位組件限制所述齒條移動(dòng)以限制所述手指部活動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：每一所述感知組件還包括彈性件，所述彈性件兩端分別與所述齒條以及所述底座抵觸，所述彈性件為所述齒條提供復(fù)位的彈力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感知手套，其特征在于：所述彈性件為彈簧，所述彈性件位于所述齒條以及所述限位塊之間，所述繩索穿設(shè)于所述彈簧并與所述齒條固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：所述限位組件包括限位驅(qū)動(dòng)件以及與所述限位驅(qū)動(dòng)件傳動(dòng)連接的限位桿，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述限位驅(qū)動(dòng)件驅(qū)使所述限位桿伸出抵觸所述齒條。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的感知手套，其特征在于：所述限位驅(qū)動(dòng)件為電磁鐵，當(dāng)所述感知手套處于未使用狀態(tài)時(shí)，所述電磁鐵不通電，所述限位桿伸出抵觸所述齒條，所述手指部被限制；當(dāng)所述感知手套使用時(shí)，所述電磁鐵通電，所述限位桿回縮與所述齒條分離，所述手指部能夠彎曲，當(dāng)所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述電磁鐵斷電，所述限位桿伸出抵觸所述齒條，所述手指部被限制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：所述感知手套還包括線性馬達(dá)，所述線性馬達(dá)安裝于所述手指部的末端，所述手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，所述線性馬達(dá)提供震動(dòng)反饋以模擬抓握物體的感覺。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：每一所述手指部上固定有兩所述限位塊，一所述限位塊固定于所述手指部的末端，另一所述限位塊固定于所述手指部的關(guān)節(jié)處，所述繩索穿設(shè)于位于所述關(guān)節(jié)處的所述限位塊，所述繩索固定于末端的所述限位塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感知手套，其特征在于：所述手指部的數(shù)量為五個(gè)，五個(gè)所述手指部分別對(duì)應(yīng)大拇指、食指、中指、無名指以及小拇指，所述限位塊設(shè)置于所述大拇指、食指、中指以及無名指上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：所述感知手套還包括第一套帶，所述第一套帶固定于所述感知結(jié)構(gòu)，所述第一套帶套設(shè)于所述手套使所述感知結(jié)構(gòu)安裝于所述手套的手掌部。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知手套，其特征在于：所述感知手套還包括電控盒以及第二套帶，所述電控盒與所述感知結(jié)構(gòu)通信連接，所述第二套帶固定于所述電控盒，所述第二套帶套設(shè)于用戶的手臂。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了感知手套，屬于康復(fù)器械領(lǐng)域，多個(gè)限位塊分別固定于多個(gè)手指部，每一繩索安裝于限位塊，感知組件的數(shù)量與繩索的數(shù)量相同，每一感知組件的齒條滑動(dòng)安裝于底座，齒條與繩索固定，齒輪與齒條嚙合，編碼器與齒輪連接，編碼器通過齒輪以及齒條獲取繩索的移動(dòng)距離以獲取手指部彎曲角度，陀螺儀測(cè)量手套的姿態(tài)，處理器根據(jù)彎曲角度以及姿態(tài)判斷手指部的位置，當(dāng)手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，限位組件限制齒條移動(dòng)以限制手指部活動(dòng)，本申請(qǐng)能夠?qū)⑹种傅臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)通過旋轉(zhuǎn)編碼器和陀螺儀轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，以便于調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練方案；當(dāng)手指部達(dá)到預(yù)設(shè)位置時(shí)，限制手指部活動(dòng)形成力的反饋將虛擬場(chǎng)景抓握物體的感覺傳遞給人體的手指。

技術(shù)研發(fā)人員：郭凱,張宇澤,王杰,許方鳴,李廣澤,羅先佰,陳遠(yuǎn)凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23