康复辅助手套转让专利
申请号 : CN202110495881.9
文献号 : CN113397906B
文献日 : 2022-04-19
发明人 : 张笑千 , 尚鹏 , 刘程祥 , 杨德龙 , 侯增涛 , 付威廉 , 王博
申请人 : 中国科学院深圳先进技术研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括:多个手指单元,每个所述手指单元包括至少两个指箍;
多个驱动组件,多个驱动组件一一对应地与多个手指单元连接,每个驱动组件用于驱动对应的手指单元,且在驱动对应的手指单元时,所述手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定;
其中,每个所述驱动组件包括相连接的驱动装置和连杆组件,在伸直状态下,每个所述手指单元从靠近到远离所述驱动装置依次有第一指箍、第二指箍和第三指箍,所述连杆组件包括第一连杆、连接于所述第一指箍的第二连杆、连接于所述第二指箍的第三连杆以及连接于所述第三指箍的第四连杆,所述第一连杆的第一端连接于驱动装置,所述第一连杆从靠近到远离所述第一端依次设有所述第一连杆和所述第二连杆相连接的点、所述第一连杆和所述第三连杆相连接的点、以及所述第一连杆和所述第四连杆相连接的点。
2.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述连杆组件与对应的手指单元的每个所述指箍均连接,所述驱动装置通过对应的所述连杆组件驱动对应的所述手指单元的每个所述指箍转动。
3.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述连杆组件包括:具有至少三个角的支点连杆,连接于驱动装置;
第五连杆,所述第五连杆的一端连接于所述支点连杆的第一角,所述第五连杆的另一端连接于所述第一连杆的第一端;
第六连杆,所述第六连杆的一端连接于所述支点连杆的第二角,所述第六连杆的另一端连接于所述第一指箍;
第七连杆,所述第七连杆的一端连接于所述支点连杆的第三角,所述第七连杆的另一端连接于所述驱动装置的安装座。
4.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括手套内层、以及套设于所述手套内层外部的手套外层,所述手套外层内部被所述手套内层分隔成第一容置腔和用于容纳手的第二容置腔,所述驱动组件设置于所述第一容置腔内。
5.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括控制装置,所述控制装置耦接于多个驱动装置,所述驱动装置内设有力矩传感器和/或行程传感器,所述控制装置用于根据所述力矩传感器和/或所述行程传感器检测的数据控制对应的所述驱动装置运行,以驱动对应的手指单元。
6.根据权利要求5所述的康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括多个与所述控制装置耦接的压力传感器,每一所述指箍处设置有一压力传感器,所述控制装置用于根据所述力矩传感器和/或所述行程传感器、以及对应的所述手指单元上的所述压力传感器检测的数据,控制对应的所述驱动装置运行,以驱动对应的手指单元。
7.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括控制装置,所述控制装置耦接于多个驱动装置,所述控制装置内设有通信模块,所述控制装置用于通过所述通信模块与外部设备通信连接,以获得所述外部设备下达的指令,并基于所述指令控制所述驱动装置运行,进而驱动对应的手指单元。
8.根据权利要求1所述的康复辅助手套,其特征在于,所述康复辅助手套包括内置电池,所述内置电池与所述驱动组件电性连接。
说明书 :
康复辅助手套
技术领域
背景技术
发明内容
动。
连杆,第二连杆、第三连杆和第四连杆连接于第一连杆的不同节点。
相连接的点。
置腔内。
据控制对应的驱动装置运行,以驱动对应的手指单元。
压力传感器检测的数据,控制对应的驱动装置运行,以驱动对应的手指单元。
令,并基于指令控制驱动装置运行,进而驱动对应的手指单元。
元时,手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定,从而在驱动装置的驱动下,手套的
手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能,可以对手部疾病患者进行有效的训练。
即只需在手指单元的一指箍输入某速度,其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转,最大
程度模拟真实手指弯曲。
附图说明
具体实施方式
施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所
获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。
位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该
特征。另外,各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人
员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案
的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
指箍111、第二指箍112和第三指箍113这三个指箍,对应于拇指的手指单元可以仅包括两个
指箍,这样用户在佩戴本申请的康复辅助手套100时,每一个指骨均对应有一个指箍,从而
通过驱动组件就可驱使用户所有指骨运动,以便训练用户手指。不可排除的是,为适配某些
手型异常的用户,手指单元中指箍的数量可以调节,例如手套中的每个手指单元均包括2个
指箍等。
而在驱动装置的驱动下,手套的手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能,可以对
手部疾病患者进行有效的训练。即只需在手指单元的一指箍输入某速度,其他指箍按照此
速度的固定倍数进行旋转,最大程度模拟真实手指弯曲。
单元的指箍转动,从而可以通过指箍驱使用户手指弯曲或伸直。在其他实施例中,每个驱动
组件可以包括至少两个驱动装置,每个驱动组件中的至少两个驱动装置一一对应地与对应
的手指单元中的至少两个指箍连接,这样一个驱动装置驱动一个指箍,且在驱动手指单元
运动时,通过控制该手指单元对应的驱动组件中的至少两个驱动装置,使得手指单元中的
至少两个指箍的旋转速度比例恒定。
单元的每个指箍转动。实务上本申请的连杆组件也可替换为其他类型的连接组件,例如在
其他实施例中,连接组件也可为齿轮传动组件。
的第四连杆134。第二连杆132、第三连杆133和第四连杆134连接于第一连杆131的不同节
点,这样与手指单元上所有指箍连接的连杆均连接于第一连杆131,从而3个指箍的力臂的
比例为定值,从而手指单元的3个指箍的旋转速度比为定值,以达成模拟人手指自然弯曲和
伸直的功能。
置,第一连杆131从靠近到远离第一端A依次设有第一连杆131和第二连杆132相连接的点B、
第一连杆131和第三连杆133相连接的点C、以及第一连杆131和第四连杆134相连接的点D,
这样与第二连杆132相连的第一指箍111的力臂最短,而与第三连杆133相连的第二指箍112
的力臂稍长,与第四连杆134相连的第三指箍113的力臂最长,从而对应于远节指骨的第一
指箍111旋转速度最慢,对应于中节指骨的第二指箍112的旋转速度稍快,而对应于近节指
箍的第三指箍113的旋转速度最快,也符合于人手指自然弯曲或伸直时三个指骨的旋转状
态。
静止的固定件、第一指箍111和第一连杆131的第一端A相连接,这样通过驱动装置安装座或
固定件将支点连杆138的一角固定住,在驱动装置驱动支点连杆138运动时,支点连杆138的
其余角随着驱动装置运动而运动,没有多余自由度,从而驱动第一指箍111和第一连杆131,
进而通过第一连杆131驱使与第三连杆133连接的第二指箍112和与第四连杆134连接的第
三指箍113旋转。
端A;第六连杆136的一端连接于支点连杆138的第二角,第六连杆136的另一端连接于第一
指箍111;第七连杆137的一端连接于支点连杆138的第三角,第七连杆137的另一端连接于
驱动装置的安装座等固定件,如图1所示,驱动装置驱动支点连杆138绕下方固定支点(固定
件上与支点连杆138相连的点)进行旋转,以驱动装置向右运动为例,支点连杆138带动第五
连杆135向右运动,第一指箍111向下运动,第六连杆136与第一指箍111为硬连接,因此第六
连杆136也将绕参考第一指箍111支点进行旋转运动,而以第六连杆136作为参考,第五连杆
135此时是向左上运动的,从而带动第一连杆131逆时针运动,第四连杆134在宏观坐标系下
受到向右的推力,相对于第一连杆131做顺时针运动,带动第三指箍113运动,而此时第三连
杆133位于第一连杆131下端稍上的位置,即力臂相对于第四连杆134稍短,速度即稍慢,带
动第二指箍112运动。由此可见,因力臂为定值,且无多余自由度(3个指箍分别对应围绕某
轴的旋转自由度),则三个指箍的旋转速度比是定值,达成了模拟人手指自然弯曲的功能。
制装置可为单片机或微处理器等。
制每个驱动装置运动相应的行程,使对应的手指单元达到训练手势规定位置,以完成该训
练手势的训练。从而可通过不同的驱动装置运动行程组合,辅助用户作出不同的手势。控制
装置内部可设置有控制驱动装置的程序,该程序规定了施加给驱动装置的最大力矩和极限
行程,以确保用户的安全性。
户手部的实际情况进行精确控制,以提高训练效果。
装置,以便控制装置基于用户手指的僵硬程度调整驱动装置的施加力矩,从而可以避免加
力过大导致手指运动速度过快从而损伤手指,也可避免加力过小无法带动过于僵硬的手指
运动,通过力矩传感器和控制装置构成的闭环反馈系统自动为用户适配合适的力度,以保
证训练效果,且不会对用户造成损伤。
置传感器检测到数据后可将检测的数据传输给控制装置,以便控制装置基于手指单元的手
指屈伸的状态调整驱动装置的运行情况,以控制手指单元按照规定训练姿势进行训练,并
且可判断每个手指运动行程来确定具体手势是否达成。
是否需要再减力、加力。该闭环反馈为自动进行。
据传输给控制装置,以便控制装置基于手指的接触压力对相应的驱动装置进行力度调节和
行程调节。其中,多个第一压力传感器可一一对应地设置于指箍处,以便基于第一压力传感
器确认用户每个指骨的接触压力,进而对每个驱动装置进行精细控制。
压力传感器检测到数据后可将检测到的数据传输给控制装置,以便控制装置基于手掌的压
力反馈判断用户抓握手势、压力,进而确认是否已经足够实现“拿起”动作,并对相应的驱动
装置进行力度调节和行程调节,即进行加力或减力,直到成功。
晓。另外控制装置还可通过通信模块获取到外部设备下达的指令,并基于指令控制驱动装
置运行,进而对用户手部进行训练。
辅助手套100下达每个手指单元的运动指令(包括力度、行程和时间等),另外还可下达手势
组合命令,以实现多种手部康复训练模式。
的以使控制手指运动的康复训练。
的手部信息发送给控制装置,以让控制装置控制驱动装置带动佩戴康复辅助手套100的手
部同步运动,这样便于训练指导师指导用户进行手部训练。具体地,运动检测手套可通过电
位器阻值检测佩戴运动检测手套的手部信息。
腔170用于容纳用户手部,其中,手套内层150可由弹性材料制成,以便使康复辅助手套100
适应于不同尺寸大小的手。而第一容置腔160用于容纳驱动组件和控制装置、多个指箍,其
中指箍夹住手套内层150,以便固定手指并能够带动手指运动。另外,在手套内层150的手指
区域可设置有第一压力传感器,以用于检测手指接触压力,在手套内层150的手掌区域可设
置有第二压力传感器,用于检测手掌所受压力,从而在实行抓握测试时进行压力反馈。具体
地,可如图3和图4所示,康复辅助手套100分为手套内层150与手套外层140,手套内层150将
紧紧包裹住手指并具有弹性,第一容置腔160放置连接组件以及电子元器件,而在手指的三
个段分别布置了三个指箍,用来固定手指并带动手指进行辅助运动,并且如图1所示,指箍
与连接组件形成硬连接;此外,在进行抓握实物训练时,位于手指肚、指尖下侧以及手掌内
部的压力传感器可以检测手掌手指所受到压力,数据传回单片机,经由单片机判断抓握手
势、压力,是否已经足够实现“拿起”动作,并进行加力或减力,直到成功。
合配套的移动终端APP下达相应的手势指令进行训练,以及实物抓握训练。控制装置通过通
信模块可连接更多的外部设备,例如脑电分析设置,或者一只运动检测手套等,来进行更多
更同步的训练指令输入;在收到外部设备的指令后,控制装置可控制驱动装置运动,在运动
过程中,驱动装置中的力矩传感器、行程传感器、以及手套夹层中的压力传感器会反馈给单
片机数据,单片机据此综合判断,进行力度调节、行程调节;在机械手臂的连杆设计上,每个
手指的机构部分包含了与真实手指类似的三指箍,每个指箍一个自由度(沿某轴旋转),即
每个手指有三个旋转自由度,这三个自由度通过多个连杆的不同力臂设计,达成旋转速度
成固定比例,即只需在起始指箍输入某速度,其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转,最
大程度模拟真实手指弯曲。手套外层140内部被分为两个容置腔,上述执行机构将布置于手
套中的第一容置腔160,而第二容置腔170(手套内层150)用于容纳用户手掌,两个容置腔通
过手套进行分隔,手套外层140和手套内层150在外形上是一个整体。上部的机械结构连接
卡箍,卡箍夹住手套内层150,手套内层150内部为手指,以此固定并带动手指运动;在手套
内层150手指内侧,手掌内分布有压力传感器,用于在实行抓握时进行压力反馈。
手指单元时,手指单元中的至少两个指箍的旋转速度比例恒定,从而在驱动装置的驱动下,
手套的手指单元可以模拟人手之自然弯曲或伸直的功能,可以对手部疾病患者进行有效的
训练。即只需在手指单元的一指箍输入某速度,其他指箍按照此速度的固定倍数进行旋转,
最大程度模拟真实手指弯曲。
领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。