用于偏癱患者康復(fù)訓(xùn)練的手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及康復(fù)訓(xùn)練裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于偏癱患者的多自由度拇指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]手是人體上最有特色的器官之一?？茖W(xué)家認(rèn)為，手是使人能夠具有高度智慧的三大重要器官之一，是人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的重要工具，是人們?nèi)粘Ｉ钪凶钜蕾嚨牟课?，也是最容易損傷的部位之一。在人的五個(gè)手指中，大拇指顯得尤為重要，它可以和其他四個(gè)手指協(xié)同運(yùn)動(dòng)，從而完成拿、捏等動(dòng)作。各種神經(jīng)肌肉紊亂如中風(fēng)等導(dǎo)致手部偏癱功能喪失是很常見(jiàn)的，而手部的屈伸運(yùn)動(dòng)又是最經(jīng)常受損的機(jī)動(dòng)功能，這嚴(yán)重影響了患者的個(gè)人自理能力，給社會(huì)和家庭造成較大負(fù)擔(dān)。研宄表明，除了必要的藥物介入外，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)患者肢體功能的恢復(fù)有很大的輔助作用。
[0003]目前，針對(duì)偏癱患者所進(jìn)行的手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練多是在醫(yī)生的一對(duì)一指導(dǎo)和輔助下完成的，醫(yī)生根據(jù)患者的實(shí)際情況制定康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃，幫助患者手指進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到恢復(fù)訓(xùn)練的效果。這種治療方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且治療效果不明顯。
[0004]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已逐漸運(yùn)用于康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域。目前存在的手指康復(fù)訓(xùn)練訓(xùn)練設(shè)備，已經(jīng)可以用于手指的主動(dòng)或被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，但是由于拇指是人的五個(gè)手指中最為精細(xì)、靈巧的一個(gè)，其自由度高，活動(dòng)范圍小，而且容易受到二次傷害，對(duì)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求非常高。
[0005]目前針對(duì)偏癱患者的手指康復(fù)裝置對(duì)拇指多采用與其他手指相同的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，而拇指與其他手指構(gòu)造不同，運(yùn)動(dòng)更加靈活，這就大大降低了手指康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的適用性和訓(xùn)練效果。另外驅(qū)動(dòng)裝置多使用電機(jī)、壓縮空氣、電磁等主動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，很容易對(duì)患者手指產(chǎn)生二次傷害，穩(wěn)定性、安全性得不到保證。因此，為了滿足偏癱患者對(duì)拇指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的需求，研制出主被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)方式，多自由度的拇指康復(fù)訓(xùn)練裝置具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能根據(jù)關(guān)節(jié)彎曲自適應(yīng)改變距離的指關(guān)節(jié)活動(dòng)靈活的用于偏癱患者康復(fù)訓(xùn)練的手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及多自由度運(yùn)動(dòng)的康復(fù)訓(xùn)練裝置，使得偏癱患者在訓(xùn)練中習(xí)得正確的拇指運(yùn)動(dòng)方式，有助于患者拇指正常運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于偏癱患者康復(fù)訓(xùn)練的手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)桿、驅(qū)動(dòng)桿連接桿、肖U端指套連接桿、后端指套連接桿、肖U端指套和后端指套，所述驅(qū)動(dòng)桿的一端與所述力反饋驅(qū)動(dòng)器的輸出端通過(guò)鉸鏈機(jī)構(gòu)連接，所述驅(qū)動(dòng)桿的另一端鉸接在所述驅(qū)動(dòng)桿連接桿的中部，所述如端指套連接桿的一端和后端指套連接桿的一端分別連接在所述驅(qū)動(dòng)桿連接桿的兩端，在所述前端指套連接桿的另一端設(shè)置有一導(dǎo)槽，所述后端指套連接桿的中部滑動(dòng)的設(shè)置在所述導(dǎo)槽內(nèi)用于調(diào)節(jié)前端指套和后端指套的相對(duì)位置，所述前端指套設(shè)置在所述前端指套連接桿上導(dǎo)槽的前部，所述后端指套設(shè)置在所述后端指套連接桿的端部。
[0008]所述鉸鏈機(jī)構(gòu)包括一軸承固定塊、第一軸承、第二軸承以及封蓋，所述軸承固定塊設(shè)置在所述封蓋內(nèi)，所述軸承固定塊固定在所述力反饋驅(qū)動(dòng)器的輸出端，所述第一軸承設(shè)置在所述封蓋內(nèi)，所述第二軸承設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)桿內(nèi)，兩個(gè)軸承的內(nèi)圈固定在所述的軸承固定塊上，所述封蓋與所述驅(qū)動(dòng)桿固定連接。
[0009]在所述導(dǎo)槽內(nèi)設(shè)置有一滾輪，該滾輪與所述前端指套連接桿連接。
[0010]所述前端指套和后端指套均為半封閉指套，在所述半封閉指套內(nèi)設(shè)置有雙面魔術(shù)貼。
[0011]一種用于偏癱患者的多自由度手指康復(fù)訓(xùn)練裝置，包括力反饋驅(qū)動(dòng)器以及手指訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，其中力反饋驅(qū)動(dòng)器包括機(jī)架以及設(shè)置在機(jī)架上的電機(jī)、磁流變液阻尼器和力矩傳感器，其特征在于:所述手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿、驅(qū)動(dòng)桿連接桿、前端指套連接桿、后端指套連接桿、前端指套和后端指套，所述驅(qū)動(dòng)桿的一端與所述力反饋驅(qū)動(dòng)器的輸出端通過(guò)鉸鏈機(jī)構(gòu)連接，所述驅(qū)動(dòng)桿的另一端鉸接在所述驅(qū)動(dòng)桿連接桿的中部，所述前端指套連接桿的一端和后端指套連接桿的一端分別連接在所述驅(qū)動(dòng)桿連接桿的兩端，在所述前端指套連接桿的另一端設(shè)置有一導(dǎo)槽，所述后端指套連接桿的中部滑動(dòng)的設(shè)置在所述導(dǎo)槽內(nèi)用于調(diào)節(jié)前端指套和后端指套的相對(duì)位置，所述前端指套設(shè)置在所述前端指套連接桿上導(dǎo)槽的前部，所述后端指套設(shè)置在所述后端指套連接桿的端部。
[0012]在所述導(dǎo)槽內(nèi)設(shè)置有一滾輪，該滾輪與所述前端指套連接桿連接。
[0013]所述鉸鏈機(jī)構(gòu)包括一軸承固定塊、第一軸承、第二軸承以及封蓋，所述軸承固定塊設(shè)置在所述封蓋內(nèi)，所述軸承固定塊固定在所述力反饋驅(qū)動(dòng)器的輸出端，所述第一軸承設(shè)置在所述封蓋內(nèi)，所述第二軸承設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)桿內(nèi)，兩個(gè)軸承的內(nèi)圈固定在所述的軸承固定塊上，所述封蓋與所述驅(qū)動(dòng)桿固定連接。
[0014]所述軸承為雙面鐵密封蓋軸承。
[0015]所述前端指套和后端指套均為半封閉指套，在所述半封閉指套內(nèi)設(shè)置有雙面魔術(shù)貼。
[0016]在偏癱患者進(jìn)行主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，傳感器用于測(cè)量患者手指的速度與受力情況，控制器控制電機(jī)與磁流變液阻尼器輸出相應(yīng)的反饋力，反饋力作用到患者手指上形成一個(gè)閉環(huán)的控制，提供的力包括助力或者阻力，使得不同康復(fù)時(shí)期患者的手指都可以得到有效的主動(dòng)訓(xùn)練。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)米用驅(qū)動(dòng)桿連接桿、肖U端指套連接桿和后端指套連接桿，肖U端指套較接在前端指套連接桿上，后端指套鉸接在后端指套連接桿上，在前端指套連接桿上，裝有一滾輪，在后端指套連接桿上，設(shè)置有一導(dǎo)槽。當(dāng)手指固定在前端指套和后端指套后，手指關(guān)節(jié)彎曲時(shí)，前端指套和后端指套之間的角度合距離也隨之同時(shí)變化，自適應(yīng)手指關(guān)節(jié)的變化，不會(huì)二次損傷關(guān)節(jié)，適用于手指運(yùn)動(dòng)的各個(gè)階段，使得手指運(yùn)動(dòng)更加流暢。使用硬鋁合金材料加工，重量小，強(qiáng)度高，可靠性好。指套為半封閉指套，通過(guò)雙面魔術(shù)貼與手指固定，使得手指在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中更加舒適。
[0018]2、在驅(qū)動(dòng)桿和驅(qū)動(dòng)軸之間通過(guò)一個(gè)鉸鏈機(jī)構(gòu)連接，針對(duì)手指的特殊構(gòu)造，使得手指在空間內(nèi)可以自由活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了手指的多自由度運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練。
[0019]3、手指訓(xùn)練機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)裝置采用有源的直流力矩電機(jī)與無(wú)源的磁流變液阻尼器相結(jié)合，磁流變液阻尼器是無(wú)源執(zhí)行器，不能給操作者施加主動(dòng)的作用力，即操作者在沒(méi)有動(dòng)作時(shí)是無(wú)法感受到裝置的作用力的，只有在進(jìn)行動(dòng)作時(shí)才能感受到來(lái)自它的反作用力，且電機(jī)具有超調(diào)性，經(jīng)過(guò)磁流變液阻尼器的調(diào)節(jié)之后可以使驅(qū)動(dòng)裝置更加平穩(wěn)的運(yùn)行，因此電機(jī)與磁流變液阻尼器的混合驅(qū)動(dòng)方式更加安全、穩(wěn)定。
[0020]4、在進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，磁流變液阻尼器可以輔助電機(jī)進(jìn)行剎車，且在檢測(cè)到手指超過(guò)安全運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)可以快速提供阻尼力鎖住電機(jī)，防止手指受到二次傷害；
5、在進(jìn)行主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，電機(jī)和磁流變液阻尼器組成的混合驅(qū)動(dòng)裝置可以相互配合，結(jié)合控制策略提供相應(yīng)的主、被動(dòng)力，幫助患者完成主動(dòng)訓(xùn)練；
6、結(jié)合電機(jī)、磁流變液阻尼器組成的混合驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了多種訓(xùn)練模式，其中主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)通過(guò)患者手指的情況提供不等的助力或阻力，幫助患者進(jìn)行手指的康復(fù)訓(xùn)練，不同的訓(xùn)練模式適用于不同康復(fù)時(shí)期患者的康復(fù)需求。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明手指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明康復(fù)訓(xùn)練裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明磁流變液阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中:1、底座，2、密封圈，3、軸承，4、軸，5、O形密封圈，6、絕磁環(huán)，7、上蓋，8、固定盤，9、旋轉(zhuǎn)盤，10、墊片，11、大墊片，12、軸承，13、驅(qū)動(dòng)桿，14、驅(qū)動(dòng)桿連接桿，15、前端指套連接桿，16、如端指套，17、后端指套，18、后端指套連接桿，19、軸承固定塊，20、驅(qū)動(dòng)桿封