專利名稱：穿戴式手功能康復訓練器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模仿人體手指對指運動的穿戴式外骨骼手功能訓練器，尤其是一種用于腦卒中患者手功能障礙早期及恢復期的康復訓練器。
背景技術：
一雙健康的手在人的生活當中占據了非常重要的地位，然而對于一些老年人以及身體受到外部損傷導致手部發生痙攣以及其他傷害的時候，就對患者的生活造成了極大的困難。同時手部損傷的治療難度很大，治療后康復訓練受到很大的局限。對于傳統意義上的手部康復治療一般都是通過患者定期到醫院借助一些相對比較大的手部訓練器進行對手的康復訓練。國內四肢康復設備的研究起步較晚，在此領域展開研究的主要有清華大學、上海交通大學、復旦大學、哈爾濱工業大學等。目前，七自由度假手模擬裝置已設計完成神經信息的提取正在進行動物試驗，信息的整合與控制電路的設計進展順利。但目前的成型產品很難完全滿足患者的要求。上肢康復設備中應用范圍僅限于局部關節，且智能化程度不高、穿戴性較差。國外針對偏癱上肢的重復訓練，1991年MIT設計完成了第一臺上肢康復訓練機器人系MIT-MANUS [8]，與一般工業機器人不同，MIT-MANUS盡管在機械方面考慮到了安全性、穩定性以及患者近距離物理接觸的柔順性，但不具有穿戴性.

發明內容
本發明是要提供一種穿戴式手功能康復訓練器，該訓練器結構簡單，體積小，方便攜帶，使患者能夠在家里以及社區可以隨時隨地進行康復訓練。為實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種穿戴式手功能康復訓練器，包括背部支撐板，手指機構，四指驅動機構，拇指驅動機構，其特點是:背部支撐板的前部固定連接手指機構，用于固定放置患者的手；背部支撐板的上面以及一側安裝四指驅動機構，用于驅動患者四指的運動；背部支撐板的一側通過連接拇指背部支撐板連接拇指驅動機構，用于驅動患者的拇指運動，實現與四指的對指運動。四指驅動機構包括電機，第一斜齒輪，第二斜齒輪，齒輪箱內連接桿，小齒輪，半弧齒輪，齒輪箱外連接桿，驅動齒輪，其中，電機安裝在背部支撐板上，并通過背部支撐板上齒輪箱內第一斜齒輪與齒輪箱內連接桿上的第二斜齒輪嚙合連接，齒輪箱內連接桿另一端上的小齒輪與半弧齒輪嚙合連接，半弧齒輪與齒輪箱外連接桿連接，齒輪箱外連接桿兩端分別固定連接驅動齒輪，驅動齒輪通過傳送帶與手指機構上的傳動齒輪傳動連接。手指機構包括四根手指，四根手指終端連接件，指間連接件，四指傳動桿，傳動軸，四指帶動桿，手指近端連接桿，第一手指遠端連接桿，第二手指遠端連接件，連桿，指間傳動桿，手指支架，其中， 四根手指與四根手指終端連接件通過曲線滑桿相連接，四根手指終端連接件通過指間連接件固定連接在一起；四指傳動桿通過手指近端連接桿、第一手指遠端連接桿和第二手指遠端連接件與手指支架連接；四根手指終端通過四指帶動桿與傳動軸相連接；傳動軸固定在手指支架的兩側，并通過連桿與四指傳動桿連接，四指傳動桿與傳動齒輪相連接。拇指驅動機構包括直線電機，拇指固定板，直線電機固定架，連桿機構，直線電機通過兩個直線電機固定架固定在拇指固定板上，并通過一個聯動器與驅動連桿機構連接；連桿機構包括推桿，推桿聯動桿，拇指，拇指連接架，推桿聯動桿通過拇指連接架與拇指連接。本發明的有益效果是:
本發明的背部支撐板的前部固定連接手指機構，用于固定放置患者的手；背部支撐板的上面以及一側安裝四指驅動機構，用于驅動患者四指的運動；背部支撐板的一側通過連接拇指背部支撐板連接拇指驅動機構，用于驅動患者的拇指運動，實現與四指的對指運動。因此，本發明能夠完成拇指和食指的對指運動，食指機構的運動速度可根據患者自身的康復情況設定。同時該機構的可穿戴功能可通過穿戴手套與手部相連接實現。本發明結構簡單，質量輕，攜帶方便，可供患者在家里社區隨時進行手部的訓練。


圖1是本發明的結構立體示意 圖2是背部支撐板支架結構示意 圖3是四指驅動機構立體示意 圖4是手指機構立體意 圖5是拇指機構立體示 意圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例詳細介紹本發明的具體內容。如圖1至圖5所示，本發明的穿戴式手功能康復訓練器，包括背部支撐板22，手指機構B，四指驅動機構C，拇指驅動機構D等。背部支撐板22的前部固定連接手指機構B，用于固定放置患者的手；背部支撐板22的上面以及一側安裝四指驅動機構C，用于驅動患者四指的運動；背部支撐板22的一側通過連接拇指背部支撐板23連接拇指驅動機構D，用于驅動患者的拇指運動，實現與四指的對指運動。背部支撐板(圖2)、背部支撐板22后方為一套環將背部支撐板支架固定在手上，背部支撐板22上方固定一個齒輪箱，用于連接電機控制。如圖3所示，四指驅動機構C包括電機32，第一斜齒輪34，第二斜齒輪38，齒輪箱內連接桿35，小齒輪37，半弧齒輪36，齒輪箱外連接桿33，驅動齒輪39等。電機32安裝在背部支撐板22上，并通過背部支撐板上齒輪箱內第一斜齒輪34與齒輪箱內連接桿35上的第二斜齒輪38嚙合連接，齒輪箱內連接桿35另一端上的小齒輪37與半弧齒輪36嚙合連接，半弧齒輪36與齒輪箱外連接桿33連接，齒輪箱外連接桿33由兩個背部支撐板支架31固定在背部支撐板22上，齒輪箱外連接桿33兩端分別固定連接驅動齒輪39，驅動齒輪39通過傳送帶與手指機構B上的傳動齒輪21傳動連接。
如圖4所示，手指機構B包括四根手指(食指2、中指4、無名指8、小指7)，四根手指終端連接件(食指終端連接件1、中指終端連接件3、無名指終端連接件5、小指終端連接件6，指間連接件16，四指傳動桿18，傳動軸19，四指帶動桿17，手指近端連接桿10，第一手指遠端連接桿11，第二手指遠端連接件12，連桿13，指間傳動桿15，手指支架9等。四根手指與四根手指終端連接件通過曲線滑桿相連接，四根手指終端連接件通過指間連接件16固定連接在一起；四指傳動桿18通過手指近端連接桿10、第一手指遠端連接桿11和第二手指遠端連接件12與手指支架9連接；四根手指終端通過四指帶動桿17與傳動軸19相連接；傳動軸19固定在手指支架9的兩側，并通過連桿13與四指傳動桿18連接，四指傳動桿18與傳動齒輪21相連接。如圖5所示，拇指驅動機構D包括直線電機24，拇指固定板23，直線電機固定架
25,連桿機構,直線電機24通過兩個直線電機固定架25固定在拇指固定板23上,并通過一個聯動器與驅動連桿機構連接；連桿機構包括推桿29，推桿聯動桿30，拇指27，拇指連接架28，推桿聯動桿30通過拇指連接架(28)與拇指27連接。本發明的功能描述如下:
(I)四指訓練控制:
參見圖3，圖4，通過肌肉信號或者聲音的控制，控制電機32驅動，背部支撐板上的電機連接第一斜齒輪34，電機32驅動第二斜齒輪38的轉動，第一斜齒輪34的轉動會帶動齒輪箱內連接桿35上第二斜齒輪38的轉動，齒輪箱內連接桿35穿過固定在背部支撐板上的齒輪箱，同時齒輪箱內連接桿的另一端有一個小齒輪37，小齒輪37與半弧齒輪36相配合，半弧齒輪36與齒輪箱外連接桿33相配合，外連接桿33由兩個背部支撐板支架31固定，。背部支撐板22上的傳動齒輪21通過傳送帶與四指上的傳動軸19相連接，四指帶動桿17與傳動軸19相連接，穿過四指傳動桿18。指間連接件16將四根手指近端連接起來，電機驅動齒輪與傳動軸的運動四指傳動桿的運動，通過手指近端連接桿10、指間傳動桿15、第一手指遠端連接桿11和第二手指遠端連接件12從而驅動手指支架進行仿生運動運動。從而帶動四根手指的運動。(2)拇指訓練控制
參見圖5，通過肌電信號或者聲音的控制，控制拇指固定板23上直線電機24，由于直線電機24通過直線電機固定架25固定在拇指固定板23上，因此直線電機24固定不動，直線電機24驅動推桿29向前運動，推桿29的運動驅動推桿聯動桿30向前向下運動，由于推桿聯動桿30通過拇指連接架28與拇指27連接，因此拇指27的運動隨推桿聯動桿30的運動
權利要求
1.一種穿戴式手功能康復訓練器，包括背部支撐板(22)，手指機構(B)，四指驅動機構(C)，拇指驅動機構(D)，其特征在于:所述背部支撐板(22)的前部固定連接手指機構(B)，用于固定放置患者的手；背部支撐板(22)的上面以及一側安裝四指驅動機構(C)，用于驅動患者四指的運動；背部支撐板(22)的一側通過連接拇指背部支撐板(23)連接拇指驅動機構(D )，用于驅動患者的拇指運動，實現與四指的對指運動。
2.根據權利要求1所述的穿戴式手功能康復訓練器，其特征在于:所述四指驅動機構(C)包括電機(32)，第一斜齒輪(34 )，第二斜齒輪(38 )，齒輪箱內連接桿(35 )，小齒輪3(7，)半弧齒輪(36)，齒輪箱外連接桿(33)，驅動齒輪(39)，其中，電機(32)安裝在背部支撐板(22)上，并通過背部支撐板上齒輪箱內第一斜齒輪(34)與齒輪箱內連接桿(35)上的第二斜齒輪(38 )嚙合連接，齒輪箱內連接桿(35 )另一端上的小齒輪(37 )與半弧齒輪(36 )嚙合連接，半弧齒輪(36 )與齒輪箱外連接桿(33 )連接，齒輪箱外連接桿(33 )兩端分別固定連接驅動齒輪(39)，驅動齒輪(39)通過傳送帶與手指機構(B)上的傳動齒輪(21)傳動連接。
3.根據權利要求1所述的穿戴式手功能康復訓練器，其特征在于:所述手指機構(B)包括四根手指，四根手指終端連接件，指間連接件(16)，四指傳動桿(18)，傳動軸(19)，四指帶動桿(17)，手指近端連接桿(10)，第一手指遠端連接桿(11)，第二手指遠端連接件(12)，連桿(13)，指間傳動桿(15)，手指支架(9)其中，四根手指與四根手指終端連接件通過曲線滑桿相連接，四根手指終端連接件通過指間連接件(16)固定連接在一起；四指傳動桿(18)通過手指近端連接桿(10)、第一手指遠端連接桿(11)和第二手指遠端連接件(12)與手指支架(9)連接；四根手指終端通過四指帶動桿(17)與傳動軸(19)相連接；傳動軸(19)固定在手指支架(9)的兩側，并通過連桿(13)與四指傳動桿(18)連接，四指傳動桿(18)與傳動齒輪21相連接。`
4.根據權利要求1所述的穿戴式手功能康復訓練器，其特征在于:所述拇指驅動機構(D)包括直線電機(24)，拇指固定板(23)，直線電機固定架(25)，連桿機構，直線電機(24)通過兩個直線電機固定架(25)固定在拇指固定板(23)上，并通過一個聯動器與驅動連桿機構連接；連桿機構包括推桿(29)，推桿聯動桿(30)，拇指(27)，拇指連接架(28)，推桿聯動桿(30 )通過拇指連接架(28 )與拇指(27 )連接。
全文摘要
本發明涉及一種穿戴式手功能康復訓練器，包括背部支撐板，手指機構，四指驅動機構，拇指驅動機構，其特點是背部支撐板的前部固定連接手指機構，用于固定放置患者的手；背部支撐板的上面以及一側安裝四指驅動機構，用于驅動患者四指的運動；背部支撐板的一側通過連接拇指背部支撐板連接拇指驅動機構，用于驅動患者的拇指運動，實現與四指的對指運動。本發明能夠完成拇指和食指的對指運動，食指機構的運動速度可根據患者自身的康復情況設定。同時該機構的可穿戴功能可通過穿戴手套與手部相連接實現。本發明結構簡單，質量輕，攜帶方便，可供患者在家里社區隨時進行手部的訓練。
文檔編號A61H1/00GK103070758SQ20131002023
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者喻洪流, 蘇鵬飛, 胡鑫, 張穎, 李秀芝, 陳娜, 李繼才 申請人:上海理工大學