專利名稱：手指運動功能康復機器人的制作方法
技術領域：
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本實用新型手指運動功能康復機器人，涉及一種對運動功能障礙患者進行康復訓練的設備，特別涉及一種對手指運動功能障礙患者的手指關節(jié)進行運動功能康復訓練的機器人裝置。
背景技術：
手是人體最重要的結構之一，它對人類的功能及外觀都顯得及其重要。特別是手的運動能力是人類的日常生活和工作得以順利進行的基本保障。然而，在生活和勞動中手的關節(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手指長時間的制動，但長時間的制動會由于關節(jié)肌腱淤血形成纖維變性，造成手指關節(jié)及肌腱的粘連和肌肉的萎縮。另外，關節(jié)疾病、中風等心血管疾病造成的偏癱也會導致手指關節(jié)肌腱纖維化和肌肉、韌帶的痙攣萎縮。這些情況都會使患者喪失一些運動功能，造成手部運動功能障礙。
康復科學表明，早期的運動康復治療有助于患者康復，通過重復的肢體運動，可建立新的祌經(jīng)通道，患者可重獲已喪失的運動功能。運動康復主要是指通過肢體的主動運動和被動運動，逐步恢復肢體的運動功能。
目前的運動康復治療是在醫(yī)院中通過康復治療師進行的，康復治療師向患者手指施力，讓患者手指恢復力量和運動范圍。然而，目前的運動康復治療存在很多問題。首先，康復過程是康復治療師與病人一對一的，治療費用昂貴，效率低。其次，康復訓練過程持續(xù)時間較長且機械枯燥，患者缺乏康復訓練的主動性和積極性，康復訓練很難堅持。再次，目前的康復訓練依賴于康復治療師的經(jīng)驗和主觀判斷，不能精確控制訓練參數(shù)并且缺乏康復過程的客觀記錄，難以對康復效果的準確評定，不利于治療方案的改進。
隨著機器人技術、康復醫(yī)學的發(fā)展，為了改良傳統(tǒng)的康復治療手段和提高康復治療效果，康復機器人技術應運而生?？祻蜋C器人由于可以進行高精度的重復運動，對訓練過程進行實時監(jiān)控記錄治療數(shù)據(jù)，并可以進行醫(yī)療測評，因此可以輔助康復治療師同時對多個患者進行高效的治療。另外，將虛擬現(xiàn)實技術引入到康復機器人技術上，可以將枯燥的治療過程變成具有圖像、聲音和力反饋的治療游戲，使康復訓練充滿趣味性，提高患者對康復訓練的主動性，從而進一步提高治療效果。實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種佩戴式的手指運動功能康復機器人，能夠滿足除去拇指以外其他手指四個自由度的要求，并且可以實現(xiàn)患者被動和主動等康復模式，將虛擬現(xiàn)實技術加入到康復系統(tǒng)中，增加康復訓練的趣味性，提高患者對康復訓練的主動性。
本實用新型一種手指運動功能康復機器人，其技術方案為所述的機器人是由執(zhí)行部分和驅(qū)動部分組成。其中，執(zhí)行部分可以分為遠端關節(jié)模塊(1自由度)、近端關節(jié)模塊(l自由度)和掌骨關節(jié)模塊(2自由度)三大部分；驅(qū)動部分則分成四個獨立的驅(qū)動模塊實現(xiàn)對執(zhí)行部分的三個模塊共四個自由度的單獨雙向驅(qū)動,實現(xiàn)手指的彎曲和伸直，外展和內(nèi)收的動作。由于整個系統(tǒng)通過鋼絲繩實現(xiàn)遠距離、變距離傳動，因此在康復過程中人手可以在一定范圍內(nèi)任意移動。為了防止執(zhí)行部分和驅(qū)動部分之間的鋼絲繩松弛，兩部分通過硬度較大的鋼絲繩外套連接，鋼絲繩穿過鋼絲繩外套實現(xiàn)傳動。
本實用新型一種手指運動功能康復機器人，其特征在于該機器人由執(zhí)行部分和驅(qū)動部
分兩大部分組成，上述兩部分通過鋼絲繩外套5a、 5b、 5c、 5d連接；
其中，執(zhí)行部分分為掌骨關節(jié)模塊2、近端關節(jié)模塊3和遠端關節(jié)模塊4三部分；驅(qū)動部分則分成四個獨立的驅(qū)動模塊la、 lb、 lc、 ld實現(xiàn)對執(zhí)行部分的驅(qū)動；
所述掌骨關節(jié)模塊2主要由近節(jié)指骨基座201、掌骨基座202、旋轉(zhuǎn)基座208、前滑塊203、后滑塊204、 205、扇形輪206、水平輪209、滑輪207、鋼絲繩6a01、 6a02、 6b01、6b02、鋼絲繩外套固定塊210、 216、限位螺釘211、 212和限位塊213構成；
所述近端關節(jié)模塊3主要由后滑塊304、 305、前滑塊301、扇形輪302、滑輪303、鋼絲繩6c01、 6c02、鋼絲繩外套固定塊309、限位螺釘306、 307和限位塊308構成；
所述遠端關節(jié)模塊4主要由中節(jié)指骨基座407、遠節(jié)指骨基座401、前滑塊401、后滑塊405、 406、扇形輪404、滑輪403、鋼絲繩6d01、 6d02、鋼絲繩外套固定塊416、限位螺釘412、 413和限位塊414構成;
所述驅(qū)動部分的四個模塊是相同的；其中，驅(qū)動模塊Ala主要由電機la01、固定架la03、la04、減速機構、張緊裝置lal2、驅(qū)動主軸la10、主動輪la09、鋼絲繩6a01、 6a02和鋼絲繩外套固定塊lall組成；
在掌骨關節(jié)模塊2中，近節(jié)指骨基座201和掌骨基座202分別固定在手指的近節(jié)指骨和掌骨上；旋轉(zhuǎn)基座208連接在掌骨基座202上，可以進行繞軸承轉(zhuǎn)動；水平輪209固聯(lián)在旋轉(zhuǎn)基座208上；鋼絲繩外套固定塊210連接在掌骨基座202上；鋼絲繩6a01和鋼絲繩(6a02)的一端固定在水平輪209上；后滑塊203連接在旋轉(zhuǎn)基座208上，構成一個移動副；鋼絲繩外套固定塊216連接在后滑塊204、 205上；前滑塊203連接在近節(jié)指骨基座201上，構成另一個移動副；同時，前滑塊203固聯(lián)在扇形輪206上；扇形輪206安裝在后滑塊204、 205上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩6b01和鋼絲繩6b02的一端固定在扇形輪206上；
在近端關節(jié)模塊3中，前滑塊301固聯(lián)在扇形輪302上；扇形輪302安裝在后滑塊304、305上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩6c01和鋼絲繩6c02的一端固定在扇形輪302上；后滑塊304、 305連接在掌骨關節(jié)模塊2中的近節(jié)指骨基座201上，構成一個移動副；鋼絲繩外套固定塊309連接在后滑塊304、 305上；
在遠端關節(jié)模塊4中，中節(jié)指骨基座407和遠節(jié)指骨基座401通過粘扣分別固定在手指的中節(jié)指骨和遠節(jié)指骨上；前滑塊402連接在遠節(jié)指骨基座401上，構成一個移動副；前滑塊402固聯(lián)在扇形輪404上；扇形輪404安裝在后滑塊405、 406上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩外套固定塊416連接在后滑塊405、 406上；鋼絲繩6d01和鋼絲繩6d02的一端固定在扇形輪404上；中節(jié)指骨基座407連接在近端關節(jié)模塊3中的前滑塊301上，形成一個移動副；
在驅(qū)動模塊Ala中，電機laOl固定在固定架la03上；減速機構連接在電機la01和驅(qū)動主軸上lalO;減速機構中的兩根鋼絲繩通過張緊裝置lal2張緊；主動輪la09連接在驅(qū)動主軸上lalO;鋼絲繩6a01和鋼絲繩6a02的一端連接在主動輪la09上；鋼絲繩外套固定塊lall連接在后滑塊la04上。
其中，所述的每個驅(qū)動模塊的結構相同且相對獨立。其中，所述的扇形輪上加工有多個通孔，用來安裝相應的限位螺釘。其中，所述的限位螺釘可連接在扇形輪上的不同通孔上，以改變扇形輪最大轉(zhuǎn)角。其中，所述的后滑塊205、 305、 406上加工有方孔，用來安裝相應的限位塊。其中，所述的驅(qū)動模塊Ala中的張緊裝置由張緊螺母lal201、螺釘lal202和螺母lal203組成。
本實用新型的執(zhí)行部分中的三個模塊都是主要由扇形輪、前滑塊、后滑塊、滑輪和基座組成。基座通過尼龍粘扣固定在相應指節(jié)上；前滑塊固定在扇形輪上；扇形輪通過軸連接在后滑塊上；前后滑塊和相應的基座組成移動副。當鋼絲繩驅(qū)動扇形輪轉(zhuǎn)動的同時，前后滑塊相對于相應的基座滑動，驅(qū)動相應關節(jié)轉(zhuǎn)動。當執(zhí)行部分的三個模塊共同作用時，實現(xiàn)手指彎曲和伸直的動作。而當鋼絲繩驅(qū)動掌骨關節(jié)模塊相對掌骨基座轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手指外展和內(nèi)收的動作。
本實用新型的驅(qū)動部分中的每個驅(qū)動模塊都是相同的。每個驅(qū)動模塊都主要由裝有編碼器的電機、減速機構、主動輪和固定架組成。減速機構是由螺線輪、減速輪和兩個鋼絲繩組成。電機輸出軸驅(qū)動螺線輪轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩傳動經(jīng)過減速輪減速后將運動傳給同軸的主動輪，主動輪再通過鋼絲繩將運動傳遞給執(zhí)行部分的扇形輪，最終驅(qū)動執(zhí)行部分工作。
本實用新型的手指運動功能康復機器人的優(yōu)點在于(1)與現(xiàn)有的手部康復設備相比，可以對手指的每個關節(jié)進行單獨雙向驅(qū)動；(2)具有機械限位，能夠調(diào)節(jié)各個手指關節(jié)的最大轉(zhuǎn)動范圍以滿足患者處在不同康復階段吋對不同運動范圍的需求，并能適應不同運動能力的患者；(3)在一定范圍內(nèi)適應不同尺寸的人手佩戴，并且手部可以在一定范圍內(nèi)任意移動。


圖1是本實用新型手指運動功能康復機器人的整體系統(tǒng)圖；圖2(a)(b)是該康復機器人實現(xiàn)人手的彎曲和伸直；圖3是驅(qū)動模塊的爆炸圖4(a)(b)是驅(qū)動模塊的減速輪及其張緊裝置的結構圖5(a)(b)是驅(qū)動模塊的主動輪的結構圖6(a)(b)是掌骨關節(jié)模塊的結構圖和爆炸圖7是水平輪的結構圖8(a)(b)是扇形輪的機構圖9(a)(b)是近端關節(jié)模塊的結構圖和爆炸圖10(a)(b)是遠端關節(jié)模塊的結構圖和爆炸圖。
圖中1.驅(qū)動部分la.驅(qū)動模塊Ala01.電機
la02.編碼器la03.固定架la04.固定架la0401.沉頭孔
la05.螺線輪la06.減速輪la0601.通孔la0602.通孔
la0603.螺紋孔la0604.通孔la0605.螺紋孔la0606.通孔
la0607.螺紋孔la07.減速機構鋼絲繩la08.減速機構鋼絲繩la09.主動輪
la0901.通孔la0902,通孔la0903.螺紋孔la0904.螺紋孔
la0905.螺紋孔la0906.線槽la0907.線槽la10.驅(qū)動主軸
lall.鋼絲繩外套固定塊lal101.螺紋孔lal102.通孔
lal2.張緊裝置lal201.張緊螺母lal202.螺釘lal203.螺母
lal204.通孔lb.驅(qū)動模塊Blc.驅(qū)動模塊Cld.驅(qū)動模塊D
2.掌骨關節(jié)模塊201.近節(jié)指骨基座202.掌骨基座20201.軸承20202.通孔203.前滑塊20301.滑槽204.后滑塊
20401.滑槽205.后滑塊20501.滑槽20502.方孔
206.扇形輪20601.通孔20602.通孔20603.線槽
20604.線槽20605.軸孔20606.螺紋孔207.滑輪
208.旋轉(zhuǎn)基座209.水平輪20901.通孔20902.通孔
20903.線槽20904.線槽210.鋼絲繩外套固定塊211.限位螺釘
212.限位螺釘213.限位塊214.軸215.銅柱
216.鋼絲繩外套固定塊217.軸套218.小滑輪219.銅銷
220.小滑輪221.粘扣連接片222.粘扣連接片
3.近端關節(jié)模塊301.前滑塊30101.滑槽302.扇形輪
303.滑輪304.后滑塊30401.滑槽305.后滑塊
30501.滑槽306.限位螺釘307.限位螺釘308.限位塊
309.鋼絲繩外套固定塊
4.遠端關節(jié)模塊401.遠節(jié)指骨基座40101.滑槽402.前滑塊
403.滑輪404.扇形輪405.后滑塊a40501.滑槽
406.后滑塊b40601.滑槽407.中節(jié)指骨基座408.銅銷
409.小滑輪410.小滑輪411.粘扣連接片412.限位螺釘
413.限位螺釘414.限位塊415.粘扣連接片416.鋼絲繩外套固
5a 鋼絲繩外套5b 鋼絲繩外套5c鋼絲繩外套5d 鋼絲繩外套
5a01.鋼絲繩外套5a02.鋼絲繩外套5b01.鋼絲繩外套5b02.鋼絲繩外套
5c01.鋼絲繩外套5c02.鋼絲繩外套5d01.鋼絲繩外套5d02.鋼絲繩外套
6a01.鋼絲繩6a02.鋼絲繩6b01.鋼絲繩6b02.鋼絲繩
6c01.鋼絲繩6c02.鋼絲繩6d01.鋼絲繩6d02.鋼絲繩
具體實施方式
下面將結合附圖對發(fā)明進行進一步的詳細說明。
本實用新型是一種手指運動功能康復機器人，能夠?qū)Τツ粗敢酝獾钠渌种高M行運動功能康復訓練。圖l所示是整個康復機器人的系統(tǒng)圖，可分為驅(qū)動部分l和執(zhí)行部分，執(zhí)行部分可以分為掌骨關節(jié)模塊2(2自由度)、近端關節(jié)模塊3(1自由度)和遠端關節(jié)模塊4(1自由度)三大部分；驅(qū)動部分則分成四個相同的驅(qū)動模塊la、 lb、 1C、 ld,實現(xiàn)對執(zhí)行部分的三個模塊共四個自由度的單獨雙向驅(qū)動,實現(xiàn)手指的彎曲和伸直(如圖2)，外展和內(nèi)收的動作。由于整個系統(tǒng)通過鋼絲繩實現(xiàn)遠距離、變距離傳動，因此在康復過程中人手可以在一定范圍內(nèi)任意移動。為了防止執(zhí)行部分和驅(qū)動部分之間的鋼絲繩松弛，兩部分通過硬度較大的鋼絲繩外套連接，鋼絲繩穿過鋼絲繩外套實現(xiàn)傳動。
在康復訓練初期，由于患者自主運動能力很弱，本實用新型帶動患者手部實現(xiàn)彎曲和伸直，外展和內(nèi)收的被動康復訓練；在進行一段時間的被動康復訓練后，患者有了一定的自主運動能力便可對患者進行主動運動康復訓練。所謂主動運動康復訓練是指患者手指自由運動，本實用新型進行隨動，通過上位機將虛擬環(huán)境和本實用新型連接起來，通過本實用新型對患者手指進行力反饋，將枯燥的康復訓練變成具有自主性和趣味性的康復訓練游戲。
在本實用新型的驅(qū)動模塊1A中，如圖3所示，裝有編碼器la02功率為25W，直流電機la01通過螺釘固定在固定架la03上；減速機構的螺線輪la05固定在電機la01的輸出軸上，并通過兩根減速機構鋼絲繩la07、 la08與減速輪la06連接成減速機構，如圖4 (a)所示鋼絲繩la07的末端通過減速輪la06的通孔la0601最終通過張緊裝置上的通孔lal204并打結固定在張緊裝置lal2的張緊螺母lal201上，鋼絲繩la08的末端通過減速輪la06的通孔la0601最終通過張緊裝置上的通孔lal204并打結固定在張緊裝置lal2的張緊螺母lal201上，并在螺紋孔la0603、 la0605上安裝螺釘以保證鋼絲繩的固定；張緊裝置是通過螺母lal203將螺釘lal202固定在減速輪la06的通孔la0602、 la0606上，通過調(diào)節(jié)張緊螺母lal201與螺釘lal202的旋入量來達到張緊的效果；減速輪la06通過安裝在螺紋孔la0607上的頂絲固定在驅(qū)動主軸lalO上；驅(qū)動主軸lalO則通過兩個軸承連接在固定架la03和la04上；主動輪la09通過安裝在螺紋孔la0905上的頂絲固定在驅(qū)動主軸lalO上。如圖5所示，主動輪la09上車有兩道獨立的線槽la0906、 la0907用來分別放置鋼絲繩6a02和6a01起到對鋼絲繩導向的作用；鋼絲繩6a02的末端穿過線槽la0906上的通孔la0901，并通過安裝在螺紋孔la0903上的螺釘將鋼絲繩6a02固定在通孔la0901上，另一端則按如圖3所示從主動輪la09導出；同理，鋼絲繩6a01的末端穿過線槽la0907上的通孔la0902，并通過安裝在螺紋孔la0904上的螺釘將鋼絲繩6a01固定在通孔la0902上，另一端則按如圖3所示從主動輪la09導出。鋼絲繩外套固定塊lall通過螺紋孔lal101和沉頭孔la0401固定在固定架la04上，鋼絲繩外套5a01和5a02固定在鋼絲繩外套固定塊lall上的通孔lal102上；為保證鋼絲繩從主動輪la09平行導出，通孔lal102的位置與鋼絲繩6a01和6a02從主動輪la09的導出位置相對應；鋼絲繩6a01和6a02分別通過鋼絲繩外套5a01和5a02到達執(zhí)行部分中的掌骨關節(jié)模塊2。由于驅(qū)動模塊都是相同的，其它3個模塊不再詳述，驅(qū)動模塊B lb的兩根鋼絲繩6b01和6b02分別通過鋼絲繩外套5b01和5b02到達執(zhí)行部分中的掌骨關節(jié)模塊2;驅(qū)動模塊C lc的兩根鋼絲繩6c01和6c02分別通過鋼絲繩外套5c01和5c02到達執(zhí)行部分中的近端關節(jié)模塊3;驅(qū)動模塊D Id的兩根鋼絲繩6d01和6d02分別通過鋼絲繩外套5d01和5d02到達執(zhí)行部分中的遠端關節(jié)模塊4。
在本實用新型的掌骨關節(jié)模塊2中，如圖6所示，利用粘扣通過固定在掌骨基座202上的粘扣連接片221將掌骨基座202固定在患者的掌骨上；掌骨基座202上的通孔20202用來連接鋼絲繩外套固定塊210;鋼絲繩外套5a01和5a02的一端連接在驅(qū)動模塊Ala上，另一端則固定在鋼絲繩外套固定塊210上；固定在掌骨基座202上的軸承20201用來連接旋轉(zhuǎn)基座208，使其在掌骨基座202上水平轉(zhuǎn)動；水平輪209通過螺釘固定在接旋轉(zhuǎn)基座208上；水平輪209加工有兩道獨立的線槽20903和20904用來分別引導從驅(qū)動模塊Ala導出并穿過鋼絲繩外套5a01和5a02的兩根鋼絲繩6a01和6a02;鋼絲繩6a01和6a02的末端分別穿過線槽上的通孔20902和20901打結固定在水平輪209上，并通過調(diào)整驅(qū)動模塊Ala中主動輪la09的鋼絲繩將鋼絲繩張緊。這樣，驅(qū)動模塊Ala便可驅(qū)動水平輪209實現(xiàn)手指的外展和內(nèi)收的動作。
在本實用新型的掌骨關節(jié)模塊2中，利用粘扣通過固定在近節(jié)指骨基座201上的粘扣連接片222將近節(jié)指骨基座201固定在患者的近節(jié)指骨上；利用銅銷219通過前滑塊203上的滑槽20301將近節(jié)指骨基座201與前滑塊203連接起來，形成一個移動副，并且前滑塊203固定在扇形輪206上。扇形輪206通過安裝在螺紋孔20607上的頂絲將扇形輪206固定在穿過軸孔20605的軸214上，并通過軸承和軸套217將扇形輪206安裝定位在后滑塊205和204上，這樣扇形輪206和前滑塊203相對后滑塊204和205轉(zhuǎn)動；利用螺釘將后滑塊205和204與銅柱215和鋼絲繩外套固定塊216連接在一起，成為一整體；并通過兩個小滑輪220和滑塊205和204上的滑槽20501和20401連接在旋轉(zhuǎn)基座208上，組成另一個移動副。鋼絲繩外套5b01和5b02的一端連接在驅(qū)動模塊Blb上，另一端則固定在鋼絲繩外套固定塊216上。扇形輪206上加工有兩道獨立的線槽20603和20604用來分別引導從驅(qū)動模塊Blb導出兩根鋼絲繩6b01和6b02;滑輪207用來改變鋼絲繩6b01的傳動方向以方便結構上的設計；穿過鋼絲繩外套5b01和5b02的鋼絲繩6a01和6a02的末端分別穿過線槽上的通孔20601和20602打結固定在扇形輪206上，并通過調(diào)整驅(qū)動模塊Blb中主動輪的鋼絲繩將鋼絲繩張緊，這樣，驅(qū)動模塊Blb便可驅(qū)動扇形輪206實現(xiàn)掌骨關節(jié)的正反向旋轉(zhuǎn)。加工在扇形輪206上的螺紋孔20606用來安裝限位螺釘211和212;限位塊213安裝在后滑塊205上 的方孔20502內(nèi)，扇形輪206上加工有多個螺紋孔20606，通過改變限位螺釘211和212相 對安裝位置，便能調(diào)整扇形輪206的轉(zhuǎn)角范圍，進而調(diào)節(jié)患者關節(jié)的運動范圍。
本實用新型中的近端關節(jié)模塊3和遠端關節(jié)模塊4結構與掌骨關節(jié)模塊2結構相似，本 實用新型中的近端關節(jié)模塊3中，如圖9所示，前滑塊301固定在扇形輪302上；扇形輪 302安裝在后滑塊304和305上；通過前滑塊301的滑槽30101和遠端關節(jié)模塊4中的銅銷 408將前滑塊301與中節(jié)指骨基座407連接在一起，組成移動副；通過后滑塊304、 305的 滑槽30401、 30501和掌骨關節(jié)模塊2中的小滑輪218將后滑塊304、 305與近節(jié)指骨基座 201連接起來，組成另一個移動副。鋼絲繩外套5c01和5c02的一端連接在驅(qū)動模塊Clc上， 另一端則固定在鋼絲繩外套固定塊309上；從驅(qū)動模塊Clc導出的鋼絲繩6c01和6c02，穿 過鋼絲繩外套5c01和5c02固定在扇形輪302上；滑輪303用來改變鋼絲繩6c01的傳動方 向以方便結構上的設計。通過調(diào)整驅(qū)動模塊Clc中主動輪的鋼絲繩將鋼絲繩張緊，這樣，驅(qū) 動模塊Clc便可驅(qū)動扇形輪302實現(xiàn)近端關節(jié)的正反向旋轉(zhuǎn)。限位塊308安裝在后滑塊305 上，通過改變限位螺釘306和307的相對安裝位置，便能調(diào)整扇形輪302的轉(zhuǎn)角范圍，進而 調(diào)節(jié)患者關節(jié)的運動范圍。
本實用新型的遠端關節(jié)模塊4中，如圖10所示，利用粘扣通過固定在中節(jié)指骨基座407 上的粘扣連接片415將中節(jié)指骨基座407固定在患者的中節(jié)指骨上；利用粘扣通過固定在遠 節(jié)指骨基座401上的粘扣連接片411將遠節(jié)指骨基座401固定在患者的遠節(jié)指骨上。前滑塊 402通過安裝在上面的小滑輪410和遠節(jié)指骨基座401上的滑槽40101,將前滑塊402連接 在遠節(jié)指骨基座401上，組成一個移動副；前滑塊402固連在扇形輪404上；扇形輪404 安裝在后滑塊405、 406上；通過后滑塊405、 406的滑槽40501、 40601和小滑輪409將后 滑塊405、 406與中節(jié)指骨基座407連接起來，組成另一個移動副。鋼絲繩外套5d01和5d02 的一端連接在驅(qū)動模塊Dld上，另一端則固定在鋼絲繩外套固定塊416上；從驅(qū)動模塊Dld 導出的鋼絲繩6d01和6d02,穿過鋼絲繩外套5d01和5d02固定在扇形輪404上；滑輪403 用來改變鋼絲繩6d01的傳動方向以方便結構上的設計。通過調(diào)整驅(qū)動模塊Did中主動輪的 鋼絲繩將鋼絲繩張緊，這樣，驅(qū)動模塊Did便可驅(qū)動扇形輪404實現(xiàn)遠端關節(jié)的正反向旋轉(zhuǎn)。 限位塊414安裝在后滑塊406上，通過改變限位螺釘412和413的相對安裝位置，便能調(diào)整
扇形輪404的轉(zhuǎn)角范圍，進而調(diào)節(jié)患者關節(jié)的運動范圍。
驅(qū)動模塊Blb、驅(qū)動模塊Clc、驅(qū)動模塊Dld協(xié)調(diào)作用，便能實現(xiàn)手指的彎曲和伸直的 動作。
權利要求1、一種手指運動功能康復機器人，其特征在于該機器人由執(zhí)行部分和驅(qū)動部分兩大部分組成，上述兩部分通過鋼絲繩外套(5a、5b、5c、5d)連接；其中，執(zhí)行部分分為掌骨關節(jié)模塊(2)、近端關節(jié)模塊(3)和遠端關節(jié)模塊(4)三部分；驅(qū)動部分則分成四個獨立的驅(qū)動模塊(1a、1b、1c、1d)實現(xiàn)對執(zhí)行部分的驅(qū)動；所述掌骨關節(jié)模塊(2)主要由近節(jié)指骨基座(201)、掌骨基座(202)、旋轉(zhuǎn)基座(208)、前滑塊(203)、后滑塊(204、205)、扇形輪(206)、水平輪(209)、滑輪(207)、鋼絲繩(6a01、6a02、6b01、6b02)、鋼絲繩外套固定塊(210、216)、限位螺釘(211、212)和限位塊(213)構成；所述近端關節(jié)模塊(3)主要由后滑塊(304、305)、前滑塊(301)、扇形輪(302)、滑輪(303)、鋼絲繩(6c01、6c02)、鋼絲繩外套固定塊(309)、限位螺釘(306、307)和限位塊(308)構成；所述遠端關節(jié)模塊(4)主要由中節(jié)指骨基座(407)、遠節(jié)指骨基座(401)、前滑塊(401)、后滑塊(405、406)、扇形輪(404)、滑輪(403)、鋼絲繩(6d01、6d02)、鋼絲繩外套固定塊(416)、限位螺釘(412、413)和限位塊(414)構成；所述驅(qū)動部分的四個模塊是相同的；其中，驅(qū)動模塊A(1a)主要由電機(1a01)、固定架(1a03、1a04)、減速機構、張緊裝置(1a12)、驅(qū)動主軸(1a10)、主動輪(1a09)、鋼絲繩(6a01、6a02)和鋼絲繩外套固定塊(1a11)組成；在掌骨關節(jié)模塊(2)中，近節(jié)指骨基座(201)和掌骨基座(202)分別固定在手指的近節(jié)指骨和掌骨上；旋轉(zhuǎn)基座(208)連接在掌骨基座(202)上，可以進行繞軸承轉(zhuǎn)動；水平輪(209)固聯(lián)在旋轉(zhuǎn)基座(208)上；鋼絲繩外套固定塊(210)連接在掌骨基座(202)上；鋼絲繩(6a01)和鋼絲繩(6a02)的一端固定在水平輪(209)上；后滑塊(203)連接在旋轉(zhuǎn)基座(208)上，構成一個移動副；鋼絲繩外套固定塊(216)連接在后滑塊(204、205)上；前滑塊(203)連接在近節(jié)指骨基座(201)上，構成另一個移動副；同時，前滑塊(203)固聯(lián)在扇形輪(206)上；扇形輪(206)安裝在后滑塊(204、205)上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩(6b01)和鋼絲繩(6b02)的一端固定在扇形輪(206)上；在近端關節(jié)模塊(3)中，前滑塊(301)固聯(lián)在扇形輪(302)上；扇形輪(302)安裝在后滑塊(304、305)上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩(6c01)和鋼絲繩(6c02)的一端固定在扇形輪(302)上；后滑塊(304、305)連接在掌骨關節(jié)模塊(2)中的近節(jié)指骨基座(201)上，構成一個移動副；鋼絲繩外套固定塊(309)連接在后滑塊(304、305)上；在遠端關節(jié)模塊(4)中，中節(jié)指骨基座(407)和遠節(jié)指骨基座(401)通過粘扣分別固定在手指的中節(jié)指骨和遠節(jié)指骨上；前滑塊(402)連接在遠節(jié)指骨基座(401)上，構成一個移動副；前滑塊(402)固聯(lián)在扇形輪(404)上；扇形輪(404)安裝在后滑塊(405、406)上，構成一個轉(zhuǎn)動副；鋼絲繩外套固定塊(416)連接在后滑塊(405、406)上；鋼絲繩(6d01)和鋼絲繩(6d02)的一端固定在扇形輪(404)上；中節(jié)指骨基座(407)連接在近端關節(jié)模塊(3)中的前滑塊(301)上，形成一個移動副；在驅(qū)動模塊A(1a)中，電機(1a01)固定在固定架(1a03)上；減速機構連接在電機(1a01)和驅(qū)動主軸上(1a10)；減速機構中的兩根鋼絲繩通過張緊裝置(1a12)張緊；主動輪(1a09)連接在驅(qū)動主軸上(1a10)；鋼絲繩(6a01)和鋼絲繩(6a02)的一端連接在主動輪(1a09)上；鋼絲繩外套固定塊(1a11)連接在后滑塊(1a04)上。
2、 根據(jù)權利要求1所述的手指運動功能康復機器人，其特征在于所述的每個驅(qū)動模 塊的結構相同且相對獨立。
3、 根據(jù)權利要求1所述的手指運動功能康復機器人，其特征在于所述的扇形輪上加 工有多個通孔，安裝相應的限位螺釘。
4、 根據(jù)權利要求3所述的手指運動功能康復機器人，其特征在于所述的限位螺釘連接在扇形輪上的不同通孔上，以改變扇形輪最大轉(zhuǎn)角。
5、 根據(jù)權利要求1所述的手指運動功能康復機器人，其特征在于所述的后滑塊(205、 305、 406)上加工有方孔，安裝相應的限位塊。
6、 根據(jù)權利要求1所述的手指運動功能康復機器人，其特征在于所述的驅(qū)動模塊A (la)中的張緊裝置由張緊螺母(lal201)、螺釘(lal202)和螺母(lal203)組成。
專利摘要本實用新型一種手指運動功能康復機器人，由執(zhí)行部分和驅(qū)動部分兩大部分組成，上述兩部分通過鋼絲繩外套(5a、5b、5c、5d)連接；其中，執(zhí)行部分分為掌骨關節(jié)模塊(2)、近端關節(jié)模塊(3)和遠端關節(jié)模塊(4)三部分；驅(qū)動部分則分成四個獨立的驅(qū)動模塊(1a、1b、1c、1d)實現(xiàn)對執(zhí)行部分的驅(qū)動；由于整個系統(tǒng)通過鋼絲繩實現(xiàn)遠距離、變距離傳動，因此在康復過程中人手可以在一定范圍內(nèi)任意移動。本實用新型的優(yōu)點(1)可對手指的每個關節(jié)進行單獨雙向驅(qū)動；(2)具有機械限位，能調(diào)節(jié)各個手指關節(jié)的最大轉(zhuǎn)動范圍以滿足患者處在不同康復階段時對不同運動范圍的需求；(3)一定范圍內(nèi)適應不同尺寸的人手佩戴，手部可以在一定范圍內(nèi)任意移動。
文檔編號B25J11/00GK201394837SQ200920106939
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2009年4月3日
發(fā)明者張玉茹, 李繼婷, 舉 王, 爽 王 申請人:北京航空航天大學