基于球面连杆机构的手部康复装置、手部拇指控制装置

摘要

本发明属于康复训练器械技术领域，具体涉及一种基于球面连杆机构的手部康复装置、手部拇指控制装置，旨在解决现有的手部康复装置灵活性差、相容性差的问题；通过本发明公开的一种手部拇指控制装置，提出一种拇指三自由度独立驱动的运动相容方案，采用球面连杆机构和齿轮齿条机构设计二自由度驱动机构，实现拇指的CMC关节的二自由度独立驱动；采用PRRP空间机构设计拇指CMC关节的运动相容机构，可实现对拇指CMC关节的自适应能力，提高穿戴舒适度；通过本发明提供的方案，每根手指都可独立运动，大大增加手指的灵活性，实现球形掌握、二指尖捏、多指尖捏等运动形式。

权利要求

1.一种基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，包括拇指驱动组件、食指驱动组件、中指驱动组件、环指驱动组件、小指驱动组件和总控中心，所述拇指驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件均与所述总控中心信号连接；所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件通过手背安装板固定于手部，所述拇指驱动组件通过拇指安装板固定于所述手背安装板；

所述拇指安装板为L型结构；

所述拇指驱动组件包括拇指第一驱动组件、拇指第二驱动组件和拇指第三驱动组件，所述拇指第一驱动组件包括第一电机、第一传动组件、第一十字轴、第一C型连接板和掌骨第一摆动杆，所述第一传动组件的动力输入端与所述第一电机的动力输出轴固定连接；所述第一传动组件的动力输出端与所述第一十字轴的第一端部铰接；所述第一C型连接板的两个自由端分别与所述第一十字轴的第一端部、第二端部铰接，并且与所述第一传动组件的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；所述掌骨第一摆动杆的一端固设于所述第一C型连接板，另一端悬伸设置；

所述拇指第二驱动组件包括第二电机、第二传动组件和拇指滑动基座，所述拇指安装板上装设有第一滑轨组件，所述第一滑轨组件包括固设于所述拇指安装板的第一导轨以及与所述第一导轨匹配的第一滑块；所述拇指滑动基座固设于所述第一滑块的顶部；所述第二传动组件的动力输入端与所述第二电机的动力输出轴固定连接，所述第二传动组件的动力输出端与所述拇指滑动基座固定连接；所述拇指滑动基座远离所述拇指安装板的悬伸端与所述第一十字轴的第三端部铰接；所述第一十字轴的第四端部设置有与所述拇指滑动基座的悬伸端相对且固定连接的十字轴压板；

所述拇指第三驱动组件包括第三电机、第三传动组件、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；所述第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨以及与所述第二导轨匹配的第二滑块，所述第三电机通过所述第三传动组件固设于所述第二滑块，所述近节指骨传动组件的动力输入端与所述第二滑块铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；所述掌骨第一摆动杆的悬伸端与所述第二滑块铰接；

在工作状态下，所述拇指第一驱动组件可控制拇指腕掌关节的屈曲伸展运动，所述拇指第二驱动组件可控制拇指的内收外展运动，所述拇指第三驱动组件可控制拇指指掌关节的屈曲伸展运动，拇指在所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件的联动控制下可实现圆锥运动；

所述手背安装板上设置有横向导轨以及与所述横向导轨匹配的横向滑块；

所述食指驱动组件包括食指第一驱动组件和食指第二驱动组件，所述食指第一驱动组件包括第四电机、第四传动组件和食指滑动基座，所述食指滑动基座固设于所述横向滑块的顶部；所述第四传动组件的动力输入端与所述第四电机的动力输出端连接，所述第四传动组件的动力输出端与第二十字轴连接；所述食指第二驱动组件包括第五电机和第五传动组件，所述第五电机通过第三滑轨组件装设于食指近节指骨；所述第五传动组件的动力输入端与所述第五电机的动力输出端固定连接，所述第五传动组件的动力输出端装设于食指中节指骨；在工作状态下，食指在所述食指第一驱动组件、所述食指第二驱动组件的控制下可实现食指的屈曲伸展运动；

所述中指驱动组件、所述环指驱动组件与所述食指驱动组件的结构相同设置；

所述小指驱动组件包括小指驱动电机和小指传动组件，所述小指驱动电机装设于所述手背安装板，所述小指传动组件的一端与所述小指驱动电机连接，另一端与小指近节指骨连接，在所述小指驱动组件的控制下，小指可实现屈曲伸展运动。

2.根据权利要求1所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述第一传动组件包括拇指第一球副连杆、拇指第二球副连杆和拇指第三球副连杆，所述拇指第一球副连杆的一端与所述第一电机固连，另一端与所述拇指第二球副连杆铰接；所述拇指第三球副连杆铰接于所述拇指第二球副连杆远离所述拇指第一球副连杆的一端；所述拇指第三球副连杆的悬伸端与所述第一十字轴的第一端部可转动连接；

所述第一电机的电机轴、所述拇指第一球副连杆与所述拇指第二球副连杆的铰接轴、所述拇指第二球副连杆与所述拇指第三球副连杆的铰接轴的轴线延长线交于预设半径虚拟球的球心，且所述拇指第一球副连杆、所述拇指第二球副连杆、所述拇指第三球副连杆的摆动轨迹沿球面运动。

3.根据权利要求2所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述掌骨第一摆动杆包括第一C型连接杆和第二C型连接杆，所述第二C型连接杆与所述第一C型连接杆构成下折结构，所述第一C型连接杆与所述第一C型连接板固定连接；

所述第二C型连接杆上设置有固设所述第三电机的安装环，所述第三电机的纵向轴线与所述安装环的横截面垂直设置。

4.根据权利要求3所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述第一C型连接杆与所述第二C型连接杆的纵向轴线的夹角为129度。

5.根据权利要求4所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述第二传动组件包括齿轮和齿条，所述齿轮固设于所述第二电机的动力输出轴，所述齿条固设于所述拇指滑动基座；所述齿条的纵向轴线与所述手背安装板所在平面垂直设置；

所述第二电机通过电机固定板固设于所述拇指安装板；

所述第二电机的纵向轴线与所述第一电机的纵向轴向平行设置；

所述拇指滑动基座与所述十字轴连接的悬伸端与所述齿条的纵向轴线垂直设置。

6.根据权利要求5所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述第三传动组件包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和阶梯轴，所述第一锥齿轮固设于所述第三电机的动力输出端，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动；所述第二锥齿轮的动力输出端与所述阶梯轴铰接；

所述第二滑轨组件还包括第一连接块和掌骨关节固定壳体，所述第一连接块的底部与所述第二滑块的顶部固定连接；所述第一连接块为C型结构，所述第一连接块的外部具有两个悬伸部；所述阶梯轴贯穿两个悬伸部设置且与所述第一连接块铰接；所述掌骨关节固定壳体的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，所述第二导轨固设于所述掌骨关节固定壳体的外侧；

所述近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆、近节指骨第二摆动杆和近节指骨第三摆动杆，所述近节指骨第一摆动杆的一端与所述阶梯轴铰接；所述近节指骨第二摆动杆设置于所述近节指骨第一摆动杆、所述近节指骨第三摆动杆之间，且与所述近节指骨第一摆动杆铰接；所述近节指骨第三摆动杆的内表面与拇指近节指骨固定匹配。

7.根据权利要求6所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述小指传动组件包括小指第一球副连杆、小指第二球副连杆、小指第三球副连杆、十字连接件、U型连接板、小指摆动杆和小指滑轨组件，所述小指第一球副连杆的一端固设于所述小指驱动电机的动力输出端，另一端与所述小指第二球副连杆铰接；所述小指第二球副连杆设置于所述小指第一球副连杆、所述小指第三球副连杆之间，且与所述小指第三球副连杆铰接；所述小指第三球副连杆与所述十字连接件的第一端部铰接；

所述U型连接板的两个自由端分别与所述十字连接件的第一端部、第二端部铰接，且所述U型连接板的一个自由端与所述小指第三球副连杆远离所述小指第二球副连杆的一端固定连接；所述十字连接件的第一端部与第二端部相对设置；

所述小指驱动组件还包括位移补偿组件，所述位移补偿组件包括小指横向滑块、小指滑动基座和小指滑动基座压板，所述小指横向滑块与所述横向导轨匹配设置；所述小指滑动基座固定设置于所述小指横向滑块的顶部；所述小指驱动电机通过小指电机安装板固设于所述小指滑动基座；所述小指滑动基座具有悬伸的连接端部，所述连接端部与所述十字连接件的第三端部铰接，所述小指滑动基座压板的一端与所述小指滑动基座固定连接，另一端与所述十字连接件的第四端部铰接；所述小指滑动基座压板与所述连接端部相对设置，所述十字连接件的第三端部与第四端部相对设置。

8.根据权利要求6所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，所述连接端部的纵向轴线与所述横向导轨的纵向轴线垂直设置。

9.根据权利要求1‑8中任一项所述的基于球面连杆机构的手部康复装置，其特征在于，在第一种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的球形掌握；

在第二种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第一种指尖对指；

在第三种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述中指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第二种指尖对指；

在第四种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述环指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第三种指尖对指；

在第五种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第四种指尖对指；

在第六种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的多指尖捏。

10.一种手部拇指控制装置，其特征在于，该装置包括拇指第一驱动组件、拇指第二驱动组件、拇指第三驱动组件和拇指安装板，所述拇指第一驱动组件包括第一电机、第一传动组件、第一十字轴、第一C型连接板和掌骨第一摆动杆；所述第一传动组件的动力输入端与所述第一电机的动力输出轴固定连接；所述第一传动组件的动力输出端与所述第一十字轴的第一端部铰接；所述第一C型连接板的两个自由端分别与所述十字轴的第一端部、第二端部铰接，并且与所述第一传动组件的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；所述掌骨第一摆动杆的一端固设于所述第一C型连接板，另一端悬伸设置；

所述第一传动组件包括拇指第一球副连杆、拇指第二球副连杆和拇指第三球副连杆，所述拇指第一球副连杆的一端与所述第一电机固连，另一端与所述拇指第二球副连杆铰接；所述拇指第三球副连杆铰接于所述拇指第二球副连杆远离所述拇指第一球副连杆的一端；所述拇指第三球副连杆的悬伸端与所述十字轴的第一端部可转动连接；所述第一电机的电机轴、所述拇指第一球副连杆与所述拇指第二球副连杆的铰接轴、所述拇指第二球副连杆与所述拇指第三球副连杆的铰接轴的轴线延长线交于预设半径虚拟球的球心，且所述拇指第一球副连杆、所述拇指第二球副连杆、所述拇指第三球副连杆的摆动轨迹沿球面运动；

所述拇指第二驱动组件包括第二电机、第二传动组件和拇指滑动基座，所述拇指安装板上装设有第一滑轨组件，所述第一滑轨组件包括固设于所述拇指安装板的第一导轨以及与所述第一导轨匹配的第一滑块；所述拇指滑动基座固设于所述第一滑块的顶部；所述第二传动组件的动力输入端与所述第二电机的动力输出轴固定连接，所述第二传动组件的动力输出端与所述拇指滑动基座固定连接；所述拇指滑动基座远离所述拇指安装板的悬伸端与所述第一十字轴的第三端部铰接；所述第一十字轴的第四端部设置有与所述拇指滑动基座的悬伸端相对且固定连接的十字轴压板；

所述第二传动组件包括齿轮和齿条，所述齿轮固设于所述第二电机的动力输出轴，所述齿条固设于所述拇指滑动基座；所述齿条的纵向轴线与手背安装板所在平面垂直设置；

所述第二电机通过电机固定板固设于所述拇指安装板；所述第二电机的纵向轴线与所述第一电机的纵向轴向平行设置；所述拇指滑动基座与所述第一十字轴连接的悬伸端与所述齿条的纵向轴线垂直设置；

所述拇指第三驱动组件包括第三电机、第三传动组件、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；所述第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨以及与所述第二导轨匹配的第二滑块，所述第三电机通过所述第三传动组件固设于所述第二滑块，所述近节指骨传动组件的动力输入端与所述第二滑块铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；

所述第三传动组件包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和阶梯轴，所述第一锥齿轮固设于所述第三电机的动力输出端，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动；所述第二锥齿轮的动力输出端与所述阶梯轴铰接；所述第二滑轨组件还包括第一连接块和掌骨关节固定壳体，所述第一连接块的底部与所述第二滑块的顶部固定连接；所述第一连接块为C型结构，所述第一连接块的外部具有两个悬伸部；所述阶梯轴贯穿两个悬伸部设置且与所述第一连接块铰接；所述掌骨关节固定壳体的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，所述第二导轨固设于所述掌骨关节固定壳体的外侧；所述近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆、近节指骨第二摆动杆和近节指骨第三摆动杆，所述近节指骨第一摆动杆的一端与所述阶梯轴铰接；所述近节指骨第二摆动杆设置于所述近节指骨第一摆动杆、所述近节指骨第三摆动杆之间，且与所述近节指骨第一摆动杆铰接；所述近节指骨第三摆动杆的内表面与拇指近节指骨固定匹配；

在工作状态下，所述拇指第一驱动组件可控制拇指腕掌关节的屈曲伸展运动，所述拇指第二驱动组件可控制拇指的内收外展运动，所述拇指第三驱动组件可控制拇指指掌关节的屈曲伸展运动，拇指在所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件的联动控制下可实现圆锥运动。

说明书

基于球面连杆机构的手部康复装置、手部拇指控制装置

技术领域

[0001] 本发明属于康复训练器械技术领域，具体涉及一种基于球面连杆机构的手部康复装置、手部拇指控制装置。

背景技术

[0002] 手是我们人身体上重要的器官，在我们的日常生活和工作劳动中，人手都发挥着至关重要的作用。但是由于一些意外事故(如：车祸、工伤)或一些疾病(如：脑卒中)导致患者存在不同程度的神经损伤和肢体运动障碍，这将严重影响他们的生活质量和活动能力。
传统的手部康复方案很大程度上依赖于医师的经验和水平，并且康复训练过程中医师劳动
强度大，效率低，且难以达到预期的康复效果。所以我们需要一种手部康复设备来弥补专业人员的一些不足，同时提升康复效果。

[0003] 本发明面向刚性手部康复外骨骼机器人。现有的刚性手部外骨骼机器人方案多采用欠驱动设计，很少可以实现手指不同关节的独立驱动。另外，现有方案多采用鲍登线驱
动，摩擦力大，可靠性差。在运动功能方面，虽然也有部分方案可以实现拇指之外其他手部的二自由度独立驱动，但是也没有实现手指的运动自适应相容设计，导致穿戴舒适性差。对于拇指的驱动方案，现有方案主要采用鲍登线驱动完成拇指的独立驱动，尚且没有使用刚
性机构完成拇指独立驱动的方案。本项目将重点解决拇指独立驱动和运动相容设计问题，
提高手部外骨骼机器人的运动功能和穿戴舒适度。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的手部康复装置灵活性差的问题，本发明的第一方面提供了一种基于球面连杆机构的手部康复装置，包括拇指驱动组件、食指驱动组件、中指驱动组件、环指驱动组件、小指驱动组件和总控中心，所述拇指驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件均与所述总控中心信号连接；所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件通过手背安装板固定于手部，所述拇指驱动组件通过拇指安装板固定于所述手
背安装板；所述拇指安装板为L型结构；

[0005] 所述拇指驱动组件包括拇指第一驱动组件、拇指第二驱动组件和拇指第三驱动组件，所述拇指第一驱动组件包括第一电机、第一传动组件、第一十字轴、第一C型连接板和掌骨第一摆动杆，所述第一传动组件的动力输入端与所述第一电机的动力输出轴固定连接；
所述第一传动组件的动力输出端与所述第一十字轴的第一端部铰接；所述第一C型连接板
的两个自由端分别与所述第一十字轴的第一端部、第二端部铰接，并且与所述第一传动组
件的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；所述掌骨第一摆动杆的一端固设于所述第一C型连接板，另一端悬伸设置；

[0006] 所述拇指第二驱动组件包括第二电机、第二传动组件和拇指滑动基座，所述拇指安装板上装设有第一滑轨组件，所述第一滑轨组件包括固设于所述拇指安装板的第一导轨
以及与所述第一导轨匹配的第一滑块；所述拇指滑动基座固设于所述第一滑块的顶部；所
述第二传动组件的动力输入端与所述第二电机的动力输出轴固定连接，所述第二传动组件
的动力输出端与所述拇指滑动基座固定连接；所述拇指滑动基座远离所述拇指安装板的悬
伸端与所述第一十字轴的第三端部铰接；所述第一十字轴的第四端部设置有与所述拇指滑
动基座的悬伸端相对且固定连接的十字轴压板；

[0007] 所述拇指第三驱动组件包括第三电机、第三传动组件、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；所述第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨以及与所述第二导轨匹配的
第二滑块，所述第三电机通过所述第三传动组件固设于所述第二滑块，所述近节指骨传动
组件的动力输入端与所述第二滑块铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；所述掌骨
第一摆动杆的悬伸端与所述第二滑块铰接；

[0008] 在工作状态下，所述拇指第一驱动组件可控制拇指腕掌关节的屈曲伸展运动，所述拇指第二驱动组件可控制拇指的内收外展运动，所述拇指第三驱动组件可控制拇指指掌
关节的屈曲伸展运动，拇指在所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件的联动控制下可实现圆锥运动；

[0009] 所述手背安装板上设置有横向导轨以及与所述横向导轨匹配的横向滑块；

[0010] 所述食指驱动组件包括食指第一驱动组件和食指第二驱动组件，所述食指第一驱动组件包括第四电机、第四传动组件和食指滑动基座，所述食指滑动基座固设于所述横向
滑块的顶部；所述第四传动组件的动力输入端与所述第四电机的动力输出端连接，所述第
四传动组件的动力输出端与第二十字轴连接；所述食指第二驱动组件包括第五电机和第五
传动组件，所述第五电机通过第三滑轨组件装设于食指近节指骨；所述第五传动组件的动
力输入端与所述第五电机的动力输出端固定连接，所述第五传动组件的动力输出端装设于
食指中节指骨；在工作状态下，食指在所述食指第一驱动组件、所述食指第二驱动组件的控制下可实现食指的屈曲伸展运动；

[0011] 所述中指驱动组件、所述环指驱动组件与所述食指驱动组件的结构相同设置；

[0012] 所述小指驱动组件包括小指驱动电机和小指传动组件，所述小指驱动电机装设于所述手背安装板，所述小指传动组件的一端与所述小指驱动电机连接，另一端与小指近节
指骨连接，在所述小指驱动组件的控制下，小指可实现屈曲伸展运动。

[0013] 在一些优选实施例中，所述第一传动组件包括拇指第一球副连杆、拇指第二球副连杆和拇指第三球副连杆，所述拇指第一球副连杆的一端与所述第一电机固连，另一端与
所述拇指第二球副连杆铰接；所述拇指第三球副连杆铰接于所述拇指第二球副连杆远离所
述拇指第一球副连杆的一端；所述拇指第三球副连杆的悬伸端与所述第一十字轴的第一端
部可转动连接；

[0014] 所述第一电机的电机轴、所述拇指第一球副连杆与所述拇指第二球副连杆的铰接轴、所述拇指第二球副连杆与所述拇指第三球副连杆的铰接轴的轴线延长线交于预设半径
虚拟球的球心，且所述拇指第一球副连杆、所述拇指第二球副连杆、所述拇指第三球副连杆的摆动轨迹沿球面运动。

[0015] 在一些优选实施例中，所述掌骨第一摆动杆包括第一C型连接杆和第二C型连接杆，所述第二C型连接杆与所述第一C型连接杆构成下折结构，所述第一C型连接杆与所述第一C型连接板固定连接；

[0016] 所述第二C型连接杆上设置有固设所述第三电机的安装环，所述第三电机的纵向轴线与所述安装环的横截面垂直设置。

[0017] 在一些优选实施例中，所述第一C型连接杆与所述第二C型连接杆的纵向轴线的夹角为129度。

[0018] 在一些优选实施例中，所述第二传动组件包括齿轮和齿条，所述齿轮固设于所述第二电机的动力输出轴，所述齿条固设于所述拇指滑动基座；所述齿条的纵向轴线与所述
手背安装板所在平面垂直设置；

[0019] 所述第二电机通过电机固定板固设于所述拇指安装板；

[0020] 所述第二电机的纵向轴线与所述第一电机的纵向轴向平行设置；

[0021] 所述拇指滑动基座与所述第一十字轴连接的悬伸端与所述齿条的纵向轴线垂直设置。

[0022] 在一些优选实施例中，所述第三传动组件包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和阶梯轴，所述第一锥齿轮固设于所述第三电机的动力输出端，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动；所述第二锥齿轮的动力输出端与所述阶梯轴铰接；

[0023] 所述第二滑轨组件还包括第一连接块和掌骨关节固定壳体，所述第一连接块的底部与所述第二滑块的顶部固定连接；所述第一连接块为C型结构，所述第一连接块的外部具有两个悬伸部；所述阶梯轴贯穿两个悬伸部设置且与所述第一连接块铰接；所述掌骨关节
固定壳体的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，所述第二导轨固设于所述掌骨关节固定壳体
的外侧；

[0024] 所述近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆、近节指骨第二摆动杆和近节指骨第三摆动杆，所述近节指骨第一摆动杆的一端与所述阶梯轴铰接；所述近节指骨第二摆
动杆设置于所述近节指骨第一摆动杆、所述近节指骨第三摆动杆之间，且与所述近节指骨
第一摆动杆铰接；所述近节指骨第三摆动杆的内表面与拇指近节指骨固定匹配。

[0025] 在一些优选实施例中，所述小指传动组件包括小指第一球副连杆、小指第二球副连杆、小指第三球副连杆、十字连接件、U型连接板、小指摆动杆和小指滑轨组件，所述小指第一球副连杆的一端固设于所述小指驱动电机的动力输出端，另一端与所述小指第二球副
连杆铰接；所述小指第二球副连杆设置于所述小指第一球副连杆、所述小指第三球副连杆
之间，且与所述小指第三球副连杆铰接；所述小指第三球副连杆与所述十字连接件的第一
端部铰接；

[0026] 所述U型连接板的两个自由端分别与所述十字连接件的第一端部、第二端部铰接，且所述U型连接板的一个自由端与所述小指第三球副连杆远离所述小指第二球副连杆的一
端固定连接；所述十字连接件的第一端部与第二端部相对设置；

[0027] 所述小指驱动组件还包括位移补偿组件，所述位移补偿组件包括小指横向滑块、小指滑动基座和小指滑动基座压板，所述小指横向滑块与所述横向导轨匹配设置；所述小
指滑动基座固定设置于所述小指横向滑块的顶部；所述小指驱动电机通过小指电机安装板
固设于所述小指滑动基座；所述小指滑动基座具有悬伸的连接端部，所述连接端部与所述
十字连接件的第三端部铰接，所述小指滑动基座压板的一端与所述小指滑动基座固定连
接，另一端与所述十字连接件的第四端部铰接；所述小指滑动基座压板与所述连接端部相
对设置，所述十字连接件的第三端部与第四端部相对设置。

[0028] 在一些优选实施例中，所述连接端部的纵向轴线与所述横向导轨的纵向轴线垂直设置。

[0029] 在一些优选实施例中，在第一种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的球形掌握；

[0030] 在第二种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第一种指尖对指；

[0031] 在第三种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述中指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第二种指尖对指；

[0032] 在第四种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述环指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第三种指尖对指；

[0033] 在第五种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的第四种指尖对指；

[0034] 在第六种工作状态中，所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件、所述食指驱动组件、所述中指驱动组件、所述环指驱动组件、所述小指驱动组件在所述总控中心的控制下可实现手部的多指尖捏。

[0035] 本发明的第二方面提供了一种手部拇指控制装置，该装置包括拇指第一驱动组件、拇指第二驱动组件、拇指第三驱动组件和拇指安装板，所述拇指第一驱动组件包括第一电机、第一传动组件、十字轴、第一C型连接板和掌骨第一摆动杆；所述第一传动组件的动力输入端与所述第一电机的动力输出轴固定连接；所述第一传动组件的动力输出端与所述十
字轴的第一端部铰接；所述第一C型连接板的两个自由端分别与所述十字轴的第一端部、第二端部铰接，并且与所述第一传动组件的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；所述掌骨第一摆动杆的一端固设于所述第一C型连接板，另一端悬伸设置；

[0036] 所述第一传动组件包括拇指第一球副连杆、拇指第二球副连杆和拇指第三球副连杆，所述拇指第一球副连杆的一端与所述第一电机固连，另一端与所述拇指第二球副连杆
铰接；所述拇指第三球副连杆铰接于所述拇指第二球副连杆远离所述拇指第一球副连杆的
一端；所述拇指第三球副连杆的悬伸端与所述十字轴的第一端部可转动连接；所述第一电
机的电机轴、所述拇指第一球副连杆与所述拇指第二球副连杆的铰接轴、所述拇指第二球
副连杆与所述拇指第三球副连杆的铰接轴的轴线延长线交于预设半径虚拟球的球心，且所
述拇指第一球副连杆、所述拇指第二球副连杆、所述拇指第三球副连杆的摆动轨迹沿球面
运动；

[0037] 所述拇指第二驱动组件包括第二电机、第二传动组件和拇指滑动基座，所述拇指安装板上装设有第一滑轨组件，所述第一滑轨组件包括固设于所述拇指安装板的第一导轨
以及与所述第一导轨匹配的第一滑块；所述拇指滑动基座固设于所述第一滑块的顶部；所
述第二传动组件的动力输入端与所述第二电机的动力输出轴固定连接，所述第二传动组件
的动力输出端与所述拇指滑动基座固定连接；所述拇指滑动基座远离所述拇指安装板的悬
伸端与所述十字轴的第三端部铰接；所述十字轴的第四端部设置有与所述拇指滑动基座的
悬伸端相对且固定连接的十字轴压板；

[0038] 所述第二传动组件包括齿轮和齿条，所述齿轮固设于所述第二电机的动力输出轴，所述齿条固设于所述拇指滑动基座；所述齿条的纵向轴线与所述手背安装板所在平面
垂直设置；所述第二电机通过电机固定板固设于所述拇指安装板；所述第二电机的纵向轴
线与所述第一电机的纵向轴向平行设置；所述拇指滑动基座与所述十字轴连接的悬伸端与
所述齿条的纵向轴线垂直设置；

[0039] 所述拇指第三驱动组件包括第三电机、第三传动组件、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；所述第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨以及与所述第二导轨匹配的
第二滑块，所述第三电机通过所述第三传动组件固设于所述第二滑块，所述近节指骨传动
组件的动力输入端与所述第二滑块铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；

[0040] 所述第三传动组件包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和阶梯轴，所述第一锥齿轮固设于所述第三电机的动力输出端，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动；所述第二锥
齿轮的动力输出端与所述阶梯轴铰接；所述第二滑轨组件还包括第一连接块和掌骨关节固
定壳体，所述第一连接块的底部与所述第二滑块的顶部固定连接；所述第一连接块为C型结构，所述第一连接块的外部具有两个悬伸部；所述阶梯轴贯穿两个悬伸部设置且与所述第
一连接块铰接；所述掌骨关节固定壳体的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，所述第二导轨
固设于所述掌骨关节固定壳体的外侧；所述近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆、
近节指骨第二摆动杆和近节指骨第三摆动杆，所述近节指骨第一摆动杆的一端与所述阶梯
轴铰接；所述近节指骨第二摆动杆设置于所述近节指骨第一摆动杆、所述近节指骨第三摆
动杆之间，且与所述近节指骨第一摆动杆铰接；所述近节指骨第三摆动杆的内表面与拇指
近节指骨固定匹配；在工作状态下，所述拇指第一驱动组件可控制拇指腕掌关节的屈曲伸
展运动，所述拇指第二驱动组件可控制拇指的内收外展运动，所述拇指第三驱动组件可控
制拇指指掌关节的屈曲伸展运动，拇指在所述拇指第一驱动组件、所述拇指第二驱动组件、所述拇指第三驱动组件的联动控制下可实现圆锥运动。

[0041] 本发明公开的方案结构紧凑，体积小重量轻，控制力强，且手指外收内敛以及屈伸角度大。采用球面连杆机构进行传递，电机布置更为合理，同时规避了鲍登线传动的摩擦力大和可靠性差等缺点。手掌和手指上的人机交互接口处安装有滑块，能够补偿手指外收内敛和屈曲伸展时的产生的微小位移，实现人机运动相容功能，提高舒适度。最重要的，拇指可以实现三个主动自由度的运动，可以实现拇指的精细运动辅助。

附图说明

[0042] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0043] 图1是本发明中的基于球面连杆机构的手部康复装置的结构示意图一；

[0044] 图2是本发明中的基于球面连杆机构的手部康复装置的结构示意图二；

[0045] 图3是本发明中的基于球面连杆机构的手部康复装置的结构示意图三；

[0046] 图4是本发明中的基于球面连杆机构的手部康复装置的结构示意图四；

[0047] 图5是图1中的拇指驱动组件的结构示意图；

[0048] 图6是图5中的部分结构示意图

[0049] 图7是图5中的第一十字轴的结构示意图；

[0050] 图8是图1中的食指驱动组件的结构示意图；

[0051] 图9是图1中的小指驱动组件的结构示意图；

[0052] 图10是本发明的握拳状态的结构示意图；

[0053] 图11是本发明展开状态的结构示意图；

[0054] 图12为本发明小指对指示意图；

[0055] 图13为本发明食指对指示意图；

[0056] 图14为图1中掌骨关节固定壳体的结构示意图。

[0057] 附图标记说明：

[0058] 100、拇指驱动组件；110、拇指第一驱动组件；111、拇指安装板；112、第一电机；113、第一传动组件，1131、拇指第一球副连杆，1132、拇指第二球副连杆，1133、拇指第三球副连杆；120、拇指第二驱动组件；121、第二电机；122、第二传动组件，1221、齿轮，1222、齿条；123、拇指滑动基座；124、十字轴压板；125、第二滑块；126、第二导轨；127、电机固定板；
130、拇指第三驱动组件；131、第三电机；132、第三传动组件，1321、第一锥齿轮，1322、第二锥齿轮，1323、阶梯轴；133、近节指骨第一摆动杆；134、近节指骨第二摆动杆；135、近节指骨第三摆动杆；141、第一十字轴；142、第一C型连接板；143、掌骨第一摆动杆；144、第一连接块；145、第一导轨固定板；146、第一滑块；147、第一导轨；148、掌骨关节固定壳体；

[0059] 200、食指驱动组件；210、食指第一驱动组件；211、第四电机；212、第四传动组件，2121、食指第一球副连杆，2122、食指第二球副连杆，2123、食指第三球副连杆；220、食指第二驱动组件；221、第五电机；222、第五传动组件，2221、第三锥齿轮，2222、第四锥齿轮，
2223、食指连接轴；223、中节指骨第一摆动杆；224、中节指骨第二摆动杆；225、中节指骨第三摆动杆；231、第二十字轴；232、第二C型连接板；233、掌骨第二摆动杆；234、第二连接块；
235、第二导轨固定板；241、横向滑块；242、横向导轨；251、食指滑动基座；252、食指滑动基座压板；261、第三滑块；262、第三导轨；

[0060] 300、中指驱动组件；400、环指驱动组件；

[0061] 500、小指驱动组件；511、小指驱动电机；512、小指电机安装板；513、小指滑动基座；514、小指滑动基座压板；515、小指横向滑块；521、小指第一球副连杆；522、小指第二球副连杆；523、小指第三球副连杆；524、十字连接件；525、U型连接板；526、小指摆动杆；5271、小指导轨，5272、小指导轨安装板，5273、小指横向滑块，5274、小指连接块，5275、小指连接轴；

[0062] 600、手背安装板；

[0063] 10、拇指；20、食指；30、中指；40、环指；50、小指。

具体实施方式

[0064] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

[0065] 以下参照附图结合实施例进一步说明本发明。

[0066] 参照附图1至附图14，本发明的第一方面提供了一种基于球面连杆机构的手部康复装置，包括用于控制拇指10的拇指驱动组件100、用于控制食指20的食指驱动组件200、用于控制中指30的中指驱动组件300、用于控制环指40的环指驱动组件400、用于控制小指50
的小指驱动组件500和总控中心，拇指驱动组件100、食指驱动组件200、中指驱动组件300、环指驱动组件400、小指驱动组件500均与总控中心信号连接；食指驱动组件200、中指驱动组件300、环指驱动组件400、小指驱动组件500通过手背安装板600固定于手部，拇指驱动组件100通过拇指安装板111固定于手背安装板600；拇指安装板111为L型结构。

[0067] 拇指驱动组件100包括拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120和拇指第三驱动组件130，拇指第一驱动组件110包括第一电机112、第一传动组件113、第一十字轴141、第一C型连接板142和掌骨第一摆动杆143，第一传动组件113的动力输入端与第一电机112
的动力输出轴固定连接；第一传动组件113的动力输出端与第一十字轴141的第一端部铰
接；第一C型连接板142的两个自由端分别与第一十字轴141的第一端部、第二端部铰接，并且与第一传动组件113的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；掌骨第一摆动杆143的一端固设于第一C型连接板142，另一端悬伸设置；

[0068] 其中，第一传动组件113包括拇指第一球副连杆1131、拇指第二球副连杆1132和拇指第三球副连杆1133，拇指第一球副连杆1131的一端与第一电机112固连，另一端与拇指第二球副连杆1132铰接；拇指第三球副连杆1133铰接于拇指第二球副连杆1132远离拇指第一
球副连杆1131的一端；拇指第三球副连杆1133的悬伸端与第一十字轴141的第一端部可转
动连接。

[0069] 其中，第一电机112的电机轴、拇指第一球副连杆1131与拇指第二球副连杆1132的铰接轴、拇指第二球副连杆1132与拇指第三球副连杆1133的铰接轴的轴线延长线交于预设
半径虚拟球的球心，且拇指第一球副连杆1131、拇指第二球副连杆1132、拇指第三球副连杆
1133的摆动轨迹沿球面运动。

[0070] 进一步地，掌骨第一摆动杆143包括第一C型连接杆和第二C型连接杆，第二C型连接杆与第一C型连接杆构成下折结构，第一C型连接杆与第一C型连接板142固定连接；第二C型连接杆上设置有固设第三电机131的安装环，第三电机131的纵向轴线与安装环的横截面
垂直设置。

[0071] 拇指第二驱动组件120包括第二电机121、第二传动组件122和拇指滑动基座123，拇指安装板111上装设有第一滑轨组件，第一滑轨组件包括固设于拇指安装板111的第一导
轨147以及与第一导轨147匹配的第一滑块146；拇指滑动基座123固设于第一滑块146的顶
部；第一导轨147通过第一导轨固定板145固定。

[0072] 第二传动组件122的动力输入端与第二电机121的动力输出轴固定连接，第二传动组件122的动力输出端与拇指滑动基座123固定连接；拇指滑动基座123远离拇指安装板111
的悬伸端与第一十字轴141的第三端部铰接；第一十字轴141的第四端部设置有与拇指滑动
基座123的悬伸端相对且固定连接的十字轴压板124。

[0073] 其中，第二传动组件122包括齿轮1221和齿条1222，齿轮1221固设于第二电机121的动力输出轴，齿条1222固设于拇指滑动基座123；齿条1222的纵向轴线与手背安装板600
所在平面垂直设置；第二电机121通过电机固定板127固设于拇指安装板111；第二电机121
的纵向轴线与第一电机112的纵向轴向平行设置；拇指滑动基座123与第一十字轴141连接
的悬伸端与齿条1222的纵向轴线垂直设置。

[0074] 拇指第三驱动组件130包括第三电机131、第三传动组件132、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨126以及与第二导轨126匹配
的第二滑块125，第三电机131通过第三传动组件132固设于第二滑块125，近节指骨传动组
件的动力输入端与第二滑块125铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；掌骨第一摆动杆143的悬伸端与第二滑块125铰接。

[0075] 其中，第三传动组件132包括第一锥齿轮1321、第二锥齿轮1322和阶梯轴1323，第一锥齿轮1321固设于第三电机131的动力输出端，第二锥齿轮1322与第一锥齿轮1321啮合
传动；第二锥齿轮1322的动力输出端与阶梯轴1323铰接。

[0076] 第二滑轨组件还包括第一连接块144和掌骨关节固定壳体148，第一连接块144的底部与第二滑块125的顶部固定连接；第一连接块144为C型结构，第一连接块144的外部具
有两个悬伸部；阶梯轴1323贯穿两个悬伸部设置且与第一连接块144铰接；掌骨关节固定壳体148的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，第二导轨126固设于掌骨关节固定壳体148的外
侧；近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆133、近节指骨第二摆动杆134和近节指骨
第三摆动杆135，近节指骨第一摆动杆133的一端与阶梯轴1323铰接；近节指骨第二摆动杆
134设置于近节指骨第一摆动杆133、近节指骨第三摆动杆135之间，且与近节指骨第一摆动杆133铰接；近节指骨第三摆动杆135的内表面与拇指近节指骨固定匹配；

[0077] 在工作状态下，拇指第一驱动组件110可控制拇指腕掌关节的屈曲伸展运动，拇指第二驱动组件120可控制拇指的内收外展运动，拇指第三驱动组件130可控制拇指指掌关节
的屈曲伸展运动，拇指在拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件
130的联动控制下可实现圆锥运动；

[0078] 手背安装板600上设置有横向导轨242以及与横向导轨242匹配的横向滑块241。

[0079] 食指驱动组件200包括食指第一驱动组件210和食指第二驱动组件220，食指第一驱动组件210包括第四电机211、第四传动组件212和食指滑动基座251，食指滑动基座251固设于横向滑块241的顶部；第四传动组件212的动力输入端与第四电机211的动力输出端连
接，第四传动组件212的动力输出端与第二十字轴231连接。

[0080] 进一步地，第四传动组件212包括食指第一球副连杆2121、食指第二球副连杆2122、食指第三球副连杆2123、第二十字轴231、第二C型连接板232、掌骨第二摆动杆233、第二连接块234以及食指滑动导轨组件，食指第一球副连杆2121的一端与第四电机211固连，
另一端与食指第二球副连杆2122铰接；食指第三球副连杆2123铰接于食指第二球副连杆
2122远离食指第一球副连杆2121的一端；食指第三球副连杆2123的悬伸端与第二十字轴
231的第一端部可转动连接。

[0081] 食指驱动组件200还包括食指滑动基座251、设置于手背安装板600的横向滑轨组件，其中，横向滑轨组件包括横向滑块241和横向导轨242，食指滑动基座251固设于横向滑块241的顶部，食指滑动基座251具有远离横向滑块241的悬伸端与第二十字轴231的第三端
部铰接；第二十字轴231的第四端部设置有与食指滑动基座251的悬伸端相对且固定连接的
食指滑动基座251压板252。

[0082] 进一步地，第四电机211的电机轴、食指第一球副连杆2121与食指第二球副连杆2122的铰接轴、食指第二球副连杆2122与食指第三球副连杆2123的铰接轴的轴线延长线交
于预设半径虚拟球的球心，且食指第一球副连杆2121、食指第二球副连杆2122、食指第三球副连杆2123的摆动轨迹沿球面运动。

[0083] 食指第二驱动组件220包括第五电机221和第五传动组件222，第五电机221通过第三滑轨组件组件装设于食指近节指骨；第五传动组件222的动力输入端与第五电机221的动
力输出端固定连接，第五传动组件222的动力输出端装设于食指中节指骨；在工作状态下，食指在食指第一驱动组件210、食指第二驱动组件220的控制下可实现食指的屈曲伸展运
动。

[0084] 第三滑轨组件包括固设于食指近节指骨的第三导轨262以及与第三导轨262匹配的第三滑块261，第五电机221固设于第三滑块261，第三导轨262通过第二导轨126固定板固定于食指。

[0085] 其中，第五传动组件222包括第三锥齿轮2221、第四锥齿轮2222、小指连接轴5275、第二连接块234、食指连接轴2223、中节指骨第一摆动杆223、中节指骨第二摆动杆224和中节指骨第三摆动杆225，中节指骨第一摆动杆223的一端与食指连接轴2223铰接；中节指骨第二摆动杆224设置于中节指骨第一摆动杆223、中节指骨第三摆动杆225之间，且与中节指骨第一摆动杆223铰接；中节指骨第三摆动杆225的内表面与食指中节指骨固定匹配。

[0086] 其中，第三锥齿轮2221固设于第五电机221的动力输出端，第四锥齿轮2222与第三锥齿轮2221啮合传动；第四锥齿轮2222的动力输出端与食指连接轴2223铰接。

[0087] 中指驱动组件300、环指驱动组件400与食指驱动组件200的结构相同设置；

[0088] 小指驱动组件500包括小指驱动电机511和小指传动组件，小指驱动电机511装设于手背安装板600，小指传动组件的一端与小指驱动电机511连接，另一端与小指近节指骨
连接，在小指驱动组件500的控制下，小指可实现屈曲伸展运动。

[0089] 进一步地，小指传动组件包括小指第一球副连杆521、小指第二球副连杆522、小指第三球副连杆523、十字连接件524、U型连接板525、小指摆动杆526和小指滑轨组件，小指第一球副连杆521的一端固设于小指驱动电机511的动力输出端，另一端与小指第二球副连杆522铰接；小指第二球副连杆522设置于小指第一球副连杆521、小指第三球副连杆523之间，且与小指第三球副连杆523铰接；小指第三球副连杆523与十字连接件524的第一端部铰接；
U型连接板525的两个自由端分别与十字连接件524的第一端部、第二端部铰接，且U型连接
板525的一个自由端与小指第三球副连杆523远离小指第二球副连杆522的一端固定连接；
十字连接件524的第一端部与第二端部相对设置。

[0090] 小指驱动组件500还包括位移补偿组件，位移补偿组件包括小指横向滑块5273、小指滑动基座513和小指滑动基座压板514，与横向导轨242匹配设置；小指滑动基座513固定
设置于小指横向滑块5273的顶部；小指驱动电机511通过小指电机安装板512固设于小指滑
动基座513；小指滑动基座513具有悬伸的连接端部，连接端部与十字连接件524的第三端部铰接，小指滑动基座压板514的一端与小指滑动基座513固定连接，另一端与十字连接件524的第四端部铰接；小指滑动基座压板514与连接端部相对设置，十字连接件524的第三端部
与第四端部相对设置。

[0091] 小指滑轨组件包括小指连接块5274、小指连接轴5275、小指横向滑块5273、小指导轨5271和小指导轨安装板5272，小指摆动杆526的一端与U型连接板525固定连接，另一端与小指连接轴5275固定连接；小指连接轴5275与小指连接块5274固定连接；小指连接块5274固设于小指横向滑块5273的顶部，小指横向滑块5273与小指导轨5271可滑动匹配设置；小
指导轨5271通过小指导轨安装板5272固设于小指近节指骨。

[0092] 本发明公开的方案，其结构紧密，体积小重量轻，运动范围广，控制力强，且手指外收内敛以及屈伸角度大，能够实现手部多种运动姿势(如：球形掌握、指尖对指、柱状掌握等)。自动化程度高，力传递效益好，能够执行重复性高，劳动强度大的康复训练过程，并且有利于提高康复训练效果。手掌安装板有滑块，能够补偿手指外收内敛时的微小位移，且拇指拥有更多的运动姿势。通过多个电机协同运行，实现手部关节的康复训练的目的。

[0093] 在第一种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、食指驱动组件200、中指驱动组件300、环指驱动组件400、小指驱动组件500在总控中心的控制下可实现手部的球形掌握；

[0094] 在第二种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、食指驱动组件200在总控中心的控制下可实现手部的第一种指尖对指；

[0095] 在第三种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、中指驱动组件300在总控中心的控制下可实现手部的第二种指尖对指；

[0096] 在第四种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、环指驱动组件400在总控中心的控制下可实现手部的第三种指尖对指；

[0097] 在第五种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、小指驱动组件500在总控中心的控制下可实现手部的第四种指尖对指；

[0098] 在第六种工作状态中，拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130、食指驱动组件200、中指驱动组件300、环指驱动组件400、小指驱动组件500在总控中心的控制下可实现手部的多指尖捏。

[0099] 优选地，第一C型连接杆与第二C型连接杆的纵向轴线的夹角为度。

[0100] 优选地，连接端部的纵向轴线与横向导轨242的纵向轴线垂直设置。

[0101] 本发明的第二方面提供了一种手部拇指控制装置，该装置包括拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件130和拇指安装板111，拇指第一驱动组件
110包括第一电机112、第一传动组件113、十字轴、第一C型连接板142和掌骨第一摆动杆
143；第一传动组件113的动力输入端与第一电机112的动力输出轴固定连接；第一传动组件
113的动力输出端与十字轴的第一端部铰接；第一C型连接板142的两个自由端分别与十字
轴的第一端部、第二端部铰接，并且与第一传动组件113的动力输出端固定连接；其中，第一端部与第二端部相对设置；掌骨第一摆动杆143的一端固设于第一C型连接板142，另一端悬伸设置；

[0102] 第一传动组件113包括拇指第一球副连杆1131、拇指第二球副连杆1132和拇指第三球副连杆1133，拇指第一球副连杆1131的一端与所述第一电机112固连，另一端与拇指第二球副连杆1132铰接；拇指第三球副连杆1133铰接于拇指第二球副连杆1132远离拇指第一
球副连杆1131的一端；拇指第三球副连杆1133的悬伸端与十字轴的第一端部可转动连接；
第一电机112的电机轴、拇指第一球副连杆1131与拇指第二球副连杆1132的铰接轴、拇指第二球副连杆1132与拇指第三球副连杆1133的铰接轴的轴线延长线交于预设半径虚拟球的
球心，且拇指第一球副连杆1131、拇指第二球副连杆1132、拇指第三球副连杆1133的摆动轨迹沿球面运动；

[0103] 拇指第二驱动组件120包括第二电机121、第二传动组件122和拇指滑动基座123，拇指安装板111上装设有第一滑轨组件，第一滑轨组件包括固设于拇指安装板111的第一导
轨147以及与第一导轨147匹配的第一滑块146；拇指滑动基座123固设于第一滑块146的顶
部；第二传动组件122的动力输入端与第二电机121的动力输出轴固定连接，第二传动组件
122的动力输出端与拇指滑动基座123固定连接；拇指滑动基座123远离拇指安装板111的悬
伸端与十字轴的第三端部铰接；十字轴的第四端部设置有与拇指滑动基座123的悬伸端相
对且固定连接的十字轴压板124；第二传动组件122包括齿轮1221和齿条1222，齿轮1221固
设于第二电机121的动力输出轴，齿条1222固设于拇指滑动基座123；齿条1222的纵向轴线
与手背安装板600所在平面垂直设置；第二电机121通过电机固定板127固设于拇指安装板
111；第二电机121的纵向轴线与第一电机112的纵向轴向平行设置；拇指滑动基座123与十
字轴连接的悬伸端与齿条1222的纵向轴线垂直设置；

[0104] 拇指第三驱动组件130包括第三电机131、第三传动组件132、第二滑轨组件和近节指骨传动组件；第二滑轨组件包括固设于拇指掌骨的第二导轨126以及与第二导轨126匹配
的第二滑块125，第三电机131通过第三传动组件132固设于第二滑块125，近节指骨传动组
件的动力输入端与第二滑块125铰接，动力输出端与拇指近节指骨固定连接；

[0105] 第三传动组件132包括第一锥齿轮1321、第二锥齿轮1322和阶梯轴1323，第一锥齿轮1321固设于第三电机131的动力输出端，第二锥齿轮1322与第一锥齿轮1321啮合传动；第二锥齿轮1322的动力输出端与阶梯轴1323铰接；第二滑轨组件还包括第一连接块144和掌
骨关节固定壳体148，第一连接块144的底部与第二滑块125的顶部固定连接；第一连接块
144为C型结构，第一连接块144的外部具有两个悬伸部；阶梯轴1323贯穿两个悬伸部设置且与第一连接块144铰接；掌骨关节固定壳体148的内表面与拇指掌骨固定匹配设置，第二导
轨126固设于掌骨关节固定壳体148的外侧；近节指骨传动组件包括近节指骨第一摆动杆
133、近节指骨第二摆动杆134和近节指骨第三摆动杆135，近节指骨第一摆动杆133的一端
与阶梯轴1323铰接；近节指骨第二摆动杆134设置于近节指骨第一摆动杆133、近节指骨第
三摆动杆135之间，且与近节指骨第一摆动杆133铰接；近节指骨第三摆动杆135的内表面与拇指近节指骨固定匹配；

[0106] 在工作状态下，拇指第一驱动组件110可控制拇指腕掌关节的屈曲伸展运动，拇指第二驱动组件120可控制拇指的内收外展运动，拇指第三驱动组件130可控制拇指指掌关节
的屈曲伸展运动，拇指在拇指第一驱动组件110、拇指第二驱动组件120、拇指第三驱动组件
130的联动控制下可实现圆锥运动。

[0107] 本发明的第一方面提出了一种基于球面连杆机构的手部康复装置，拇指具有三个独立自由度，食指、中指和无名指具有两个独立自由度，小拇指具有一个独立自由度。本发明提出的手部外骨骼设计方案，在保证系统可靠性的基础上，还可以提供运动相容功能，保障穿戴者的舒适度。由于可靠性和高舒适度设计的手部外骨骼实际应用中的重要指标，因
此本发明具有不可替代的作用，理论价值和应用价值显著。

[0108] 本发明的第二方面提供了一种提出了一种手部拇指控制装置，公开了一种拇指三自由度独立驱动的运动相容方案，采用球面连杆机构和齿轮1221齿条1222机构设计二自由
度驱动机构，实现拇指的CMC关节的二自由度独立驱动；采用PRRP空间机构设计拇指CMC关
节的运动相容机构，可实现对拇指CMC关节的自适应能力，提高穿戴舒适度。

[0109] 本发明公开的方案，包括手背安装件和连接在手背安装件上的五个手指外骨骼运动机构，每个手指外骨骼运动机构都有电机、球面连杆机构、万向节和摆动连杆。手背安装件上方和侧方安装有直线导轨，手指外骨骼机构固定在滑块上。手指外骨骼机构分为两段，第一段由伺服电机、万向节和球面连杆机构组成，通过驱动连杆的转动实现控制手掌上的
MCP关节和CMC关节的各个方向的运动，同时滑轨起到了位移补偿的作用。特别的，拇指外骨骼部分增加了滑轨被动位移的电机，连接齿轮1221、齿条1222，实现拇指的内收外展运动。
第二段为三连杆运动机构，控制PIP关节的运动。第二段动力来源为伺服电机，且伺服电机安装在第一段摆动杆之上，通过两个锥齿轮1221啮合传动，大大缩小传动空间，减少机构体积，削减重量。每根手指都可独立运动，大大增加手指的灵活性，实现球形掌握、二指尖捏、多指尖捏等运动形式。

[0110] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文
中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

[0111] 在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0112] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0113] 术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

[0114] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些
更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。