一種用于實(shí)現(xiàn)手部康復(fù)訓(xùn)練的交互裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療輔助器械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于實(shí)現(xiàn)手部康復(fù)訓(xùn)練的交互裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]手是人們探索和開發(fā)世界的重要工具，手功能的削弱和失效不但使患者不能參與社會(huì)勞動(dòng)，甚至失去自理能力，給社會(huì)和家庭造成極大的負(fù)擔(dān)。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步和醫(yī)療條件的不斷改善，只要得到及時(shí)的救助，中風(fēng)病人生還率比較高，但有三分之一的人失去手的運(yùn)動(dòng)功能，同樣，手部意外傷害患者如斷指再植成活率很高，但部分病人仍然喪失手部功能。研宄表明，持續(xù)的一定強(qiáng)度重復(fù)性訓(xùn)練能夠恢復(fù)手的功能，而手功能和技巧的恢復(fù)又能很大程度上促進(jìn)腦再學(xué)習(xí)能力，否則，容易造成手的永久性殘疾。
[0003]目前，手部康復(fù)訓(xùn)練大多利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過康復(fù)訓(xùn)練交互裝置和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互實(shí)施訓(xùn)練，該訓(xùn)練方法具有以下優(yōu)勢(shì):
[0004](I)向患者提供實(shí)時(shí)直觀的反饋信息，訓(xùn)練過程具有吸引力，患者能主動(dòng)參與治療，積極性高，訓(xùn)練效率高；
[0005](2)能精確控制和記錄訓(xùn)練參數(shù)，有利于治療方案的確定和改進(jìn)；
[0006](3)能客觀地評(píng)價(jià)康復(fù)程度和康復(fù)訓(xùn)練效果，有利于對(duì)患者康復(fù)規(guī)律的深入研宄；
[0007](4)醫(yī)生能遠(yuǎn)程通過網(wǎng)絡(luò)同時(shí)監(jiān)控和指導(dǎo)多名患者的康復(fù)訓(xùn)練，節(jié)約醫(yī)療人力資源和提高患者參與康復(fù)的機(jī)會(huì)。
[0008]現(xiàn)有的用于手部康復(fù)訓(xùn)練的交互裝置大多采用力反饋數(shù)據(jù)手套，如RutgersMaster II力覺手套、已經(jīng)商業(yè)化的力反饋數(shù)據(jù)手套Cyber Glove等，還有部分其他類型的交互裝置，如針對(duì)單個(gè)手指運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練的裝置等。但目前的手部康復(fù)訓(xùn)練交互裝置存在以下一些問題:
[0009](I)傷殘?zhí)幮枰Ｗo(hù)，而力覺數(shù)據(jù)手套的力反饋裝置一般都穿戴于手背或安裝于手掌上，穿戴時(shí)容易引起傷殘?zhí)幍亩蝹Γ?br>[0010](2)根據(jù)患者手部傷殘程度的不同，可能需要將主被動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合才能取得較好的效果，而現(xiàn)有的力覺數(shù)據(jù)手套基本上只能進(jìn)行單獨(dú)的主動(dòng)訓(xùn)練或被動(dòng)訓(xùn)練，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)訓(xùn)練的結(jié)合；
[0011](3)單手指康復(fù)訓(xùn)練交互裝置不能實(shí)現(xiàn)手指協(xié)調(diào)性的訓(xùn)練；
[0012](4)康復(fù)訓(xùn)練需要比較柔和的力，而目前的交互裝置大多采用機(jī)械接觸傳動(dòng)，機(jī)構(gòu)剛度較大，無(wú)法產(chǎn)生相對(duì)柔和的力；
[0013](5)現(xiàn)有的力反饋數(shù)據(jù)手套或其他康復(fù)訓(xùn)練交互裝置成本都比較高，普通人群根本無(wú)法承受。
[0014]康復(fù)訓(xùn)練分為主動(dòng)訓(xùn)練和被動(dòng)訓(xùn)練，被動(dòng)訓(xùn)練設(shè)備大多用主動(dòng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)如電機(jī)、氣動(dòng)、液壓、電磁場(chǎng)等，這些裝置穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，控制難度大，一旦出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)患者造成二次傷害。主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練利用被動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，如制動(dòng)器、阻尼器等，這些設(shè)備本身是能量耗散的，相對(duì)穩(wěn)定性較好，但大多驅(qū)動(dòng)器完全依賴于機(jī)械接觸，所以摩擦力大，也有部分穩(wěn)定性不好，最主要是被動(dòng)驅(qū)動(dòng)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的被動(dòng)訓(xùn)練。根據(jù)傷殘程度不同，大多患者需要主動(dòng)訓(xùn)練與被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合，而現(xiàn)存的康復(fù)訓(xùn)練交互裝置基本上只能進(jìn)行單獨(dú)的主動(dòng)訓(xùn)練或被動(dòng)訓(xùn)練。因此，開發(fā)出集主、被動(dòng)訓(xùn)練于一身的手部康復(fù)訓(xùn)練裝置將具有很好的康復(fù)效果和廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于實(shí)現(xiàn)手部康復(fù)訓(xùn)練的交互裝置，本實(shí)用新型不但有效解決了現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的設(shè)備大都采用主動(dòng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)如電機(jī)、氣動(dòng)、液壓、電磁場(chǎng)等，這些裝置穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，控制難度大，一旦出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)患者造成二次傷害的問題，而且有效解決了傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的設(shè)備利用被動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，如制動(dòng)器、阻尼器等，這些設(shè)備本身是能量耗散的，相對(duì)穩(wěn)定性較好，但大多驅(qū)動(dòng)器完全依賴于機(jī)械接觸，所以摩擦力大，也有部分穩(wěn)定性不好，最主要是被動(dòng)驅(qū)動(dòng)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的被動(dòng)訓(xùn)練問題。
[0016]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0017]一種用于實(shí)現(xiàn)手部康復(fù)訓(xùn)練的交互裝置，包括框型安裝底座(9)，安裝底座(9)上設(shè)置有手指支撐組件，其特征在于:所述安裝底座(9)上設(shè)置有多個(gè)主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器，手指支撐組件通過主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器以及連桿機(jī)構(gòu)與手指支撐組件連接；
[0018]所述主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器包括第一主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(15)、第二主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(8)以及第三主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(2);
[0019]所述手指支撐組件包括第一手指支撐組件(17)、第二手指支撐組件(18)以及第三手指支撐組件(12);
[0020]所述連桿機(jī)構(gòu)包括第一連桿(14)、第二連桿(6)以及第三連桿(4)，第一連桿
(14)、第二連桿(6)以及第三連桿(4)上均設(shè)置有力度傳感器(22);
[0021]所述第一主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(15)、第二主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(8)均固定設(shè)置于安裝底座(9)內(nèi)側(cè)下面板上，第三主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(2)固定設(shè)置于安裝底座(9)內(nèi)側(cè)上面板上，第一主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(15)通過輸出軸(13)上設(shè)置的第一連桿(14)與第一手指支撐組件(17)連接，第二主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(8)通過輸出軸(5)上設(shè)置的第二連桿(6)與第二手指支撐組件(18)連接，第三主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(2)通過輸出軸(3)上設(shè)置的第三連桿(4)與第三手指支撐組件(12)連接；
[0022]所述第一主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(15)、第二主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(8)、第三主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器(2 )、力度傳感器(22 )均通過控制器與康復(fù)虛擬環(huán)境模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0023]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0024]所述手指支撐組件均由連接扣(19)、指套(21)構(gòu)成，指套(21)通過柱銷(20)與連接扣(19)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，手指支撐組件通過連接扣(19)與連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0025]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0026]所述主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)、磁流變液阻尼器(16)串聯(lián)構(gòu)成，主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器通過角度傳感器經(jīng)過控制器與康復(fù)虛擬環(huán)境模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0027]本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0028]所述角度傳感器包括第一角度傳感器(11)、第二角度傳感器(10)以及第三角度傳感器(I)，第一角度傳感器(11)、第二角度傳感器(10)以及第三角度傳感器(I)分別與輸出軸(13)、輸出軸(5)、輸出軸(3)連接
[0029]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
[0030]1、本實(shí)用新型的主/被動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)器采用電機(jī)與磁流變液阻尼器串聯(lián)組合的混合驅(qū)動(dòng)方式使手部康復(fù)訓(xùn)練交互裝置更具穩(wěn)定性，當(dāng)電機(jī)失控施加于患者手指上的力過大時(shí)利用磁流變液阻尼器的阻尼作用，可避免對(duì)患者傷殘部位的再次傷害，當(dāng)電機(jī)失控使手指張開角度過大時(shí)，也可通過磁流變液阻尼器的阻尼作用，使患者免受傷害。
[0031]2、本實(shí)用新型集手部主動(dòng)和被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練于一身，適合于不同傷殘程度的患者的康復(fù)訓(xùn)練。
[0032]3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、緊湊，機(jī)械加工精度要求也不高，具有便攜性，適合于在醫(yī)院、家庭或社區(qū)等各種場(chǎng)合開展康復(fù)訓(xùn)練。
[0033]4、本實(shí)用新型采用多個(gè)手指支撐組件不但能夠適應(yīng)于單手指的康復(fù)訓(xùn)練，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多手指協(xié)調(diào)性的康復(fù)訓(xùn)練，如抓握動(dòng)作的訓(xùn)練。
[0034]5、本實(shí)用新型無(wú)需將復(fù)雜繁重的機(jī)械機(jī)構(gòu)安裝于手背或手掌中，因此更具安全性，長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練也不會(huì)過于勞累，采用新興的磁流變技術(shù)，不是通過機(jī)械接觸，而是利用流體傳遞力矩，因此更為穩(wěn)定和連續(xù)性。
[0035]6、本實(shí)用新型控制更精確，通過力傳感器和角度傳感器測(cè)量手指受力和伸展程度并作為反饋信號(hào)，由此形成閉環(huán)控制，因此使得對(duì)力和角度的控制更加精確。
[0036]7、本實(shí)用新型在對(duì)手部傷殘患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的同時(shí)，能夠通過角度傳感器和力傳感器分