可分指的训练装置的制作方法

本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种可分指的训练装置。

背景技术：

康复训练机器人广泛应用于医疗康复领域，通过康复训练机器人带动患肢进行康复训练运动，达到患肢功能康复的目的，在康复训练过程中，人机之间的相配性至关重要，一方面，人机相配性低容易对患肢造成二次损伤，安全性低，另一方面，相配性的高低也影响康复训练效果。

中国专利申请(cn201910552233.5)公开一种五指联动抓握机械手，包括掌背基架，掌背基架连接有四指训练机构以及拇指训练机构，该专利通过同一驱动滑块带动四指训练机构及拇指训练机构的同时运动，实现人体手部五指联动抓握动作的康复训练，然而在正常手部的实际抓握运动中，人手的张开包含了四指沿抓握方向的伸展以及相邻手指之间的分开及合并，该抓握机械手的只有抓握方向运动治疗功能，无法在抓握过程中带动手指进行相应的分指运动及合指运动；另一方面，虽然该专利的摆动杆采用三维角度曲杆的结构设计，能一定程度上提高人机的适配性，但由于转动曲杆与摆动杆的传动是在同一平面的，这使得拇指在训练过程中拇指是垂直的向手心内外摆动，然而，在人手的实际抓握运动轨迹中，拇指的摆动方向并非垂直的向手心摆动，而是存在一定倾斜角度，因此，其人机的适配性还不够高，训练过程中无法更好的拟合手指运动轨迹，影响训练效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种结构简单、人机适配性高、训练效果佳的可分指的训练装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可分指的训练装置，包括掌背基架，其特征在于，所述的掌背基架连接有用于带动四指进行伸展分指或屈曲并指运动的四指训练单元，所述的四指训练单元包括均分别向指尖方向突出弯曲的近端固定座及远端固定座，掌背基架、近端固定座及远端固定座之间通过驱动联动机构活动连接，近端固定座与远端固定座上均分别设有可沿近端固定座或远端固定座的长度方向滑动的手指固定座，近端固定座和/或远端固定座上相邻的手指固定座之间顶抵有用于推动相邻的手指固定座沿相互远离的方向移动的弹性件。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的近端固定座与远端固定座延其长度方向均分别开设有卡槽，手指固定座设有滑动于卡槽内的卡块。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的远端固定座上设有三个手指固定座，近端固定座上设有四个手指固定座。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的驱动联动机构包括用于带动近端固定座以掌指关节转动中心为中心进行转动的近跟随连接组件以及用于带动远端固定座以指间关节转动中心为中心进行转动的远跟随连接组件，所述近跟随连接组件设于近端固定座与掌背基架之间，所述远跟随连接组件设于近端固定座与远端固定座之间，近跟随连接组件设有用于带动远跟随连接组件运动的传动件，且近跟随连接组件连接有驱动组件。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的掌背基架还连接有拇指训练单元，所述的拇指训练单元包括用于带动拇指内外摆动的摆臂以及用于带动摆臂摆动的转动板，所述转动板可转动设于掌背基架上，且转动板的一端与驱动组件相连接，另一端设有驱动斜齿轮，摆臂靠近转动板的一端设有从动斜齿轮，驱动斜齿轮与从动斜齿轮在空间上交错传动连接。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的驱动斜齿轮与从动斜齿轮之间的交错角为26度。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的掌背基架边缘向外延伸形成斜坡台，斜坡台设有沿指尖方向逐渐向下倾斜的倾斜面，从动斜齿轮可转动设于倾斜面上。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的摆臂包括依次连接的传动段、连接段及固定段，从动斜齿轮设于传动段远离连接段的端部，固定段上可调节安装有拇指指套，传动段与连接段相互垂直，固定段与连接段之间形成钝角，传动段通过第一旋转连接件与斜坡台可转动连接，第一旋转连接件与连接段远离传动段的端部之间所在的连线相对于掌背基架呈倾斜设置。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的驱动组件包括沿手指长度方向设置的丝杠、设于丝杠上的滑动座以及用于驱动丝杠运动的驱动电机，滑动座分别与近跟随连接组件和转动板相连接。

本发明的有益效果在于：

本发明通过对四指训练单元和拇指训练单元进行改进，使得在康复训练过程中，在四指训练单元和拇指训练单元的带动下，患者的手部可进行放射性张开和自然握拳动作，完全模拟正常手部在实际抓握运动中的运动轨迹，训练效果达到基本生活所需整体，训练效果更佳且更具有实际意义，具体的：

1)本发明通过相邻的手指固定座之间的弹性件即可实现手指分指、并指康复训练，产品结构简单，且可带动四指进行放射状张开运动和自然握拳运动，这样的多方位运动能够防止手部在训练过程中手部关节黏连，同时在康复训练过程中更好的模拟正常手部四指在抓握过程中的自然动作，人机相配性高，训练效果佳。

2)本发明中通过驱动斜齿轮与从动斜齿轮两者的倾斜齿牙之间的相互啮合，即可实现空间传动力方向的变化，将沿水平方向的传动力转换为沿倾斜方向的传动力，进而带动摆臂倾斜地向手心方向内外摆动，产品结构简单，能更好的拟合人体拇指在抓握过程中的运动，保证了训练过程中的安全性，训练效果佳。

附图说明

图1为本发明的四指训练单元的局部结构示意图。

图2为本发明的训练装置的立体结构示意图。

图3为本发明的训练装置的整体结构示意图。

图4为本发明的拇指训练单元的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

请参阅图1-图3所示，本发明公开一种可分指的训练装置，包括掌背基架2，其特征在于，所述的掌背基架2连接有用于带动四指进行伸展分指或屈曲并指运动的四指训练单元4，所述的四指训练单元4包括均分别向指尖方向突出弯曲的近端固定座41及远端固定座42，弯曲结构的设计使手指固定座43的滑动更为顺畅，掌背基架2、近端固定座41及远端固定座42之间通过驱动联动机构3活动连接，近端固定座41与远端固定座42上均分别设有可沿近端固定座41或远端固定座42的长度方向滑动的手指固定座43，近端固定座41和/或远端固定座42上相邻的手指固定座43之间顶抵有用于推动相邻的手指固定座43沿相互远离的方向移动的弹性件44，本实施例中，弹性件44为弹簧。

康复训练过程中，四指固定于手指固定座43上，当驱动联动机构3联动带动近端固定座41及远端固定座42向外转动，使四指向外伸展时，相邻手指固定座43之间的弹性件44提供弹性回复力，促使相邻的手指固定座43沿相互远离的方向移动，从而使得近端固定座41和远端固定座42上的手指固定座43沿近端固定座41和远端固定座42的长度方向滑动，带动相邻的手指相互远离，进行分指运动，实现四指在伸展运动的同时进行分指运动，两种运动叠加表现为四指呈辐射状张开，当驱动联动机构3带动近端固定座41和远端固定座42向内转动，使四指向内屈曲时，手指固定座43受近端固定座41和远端固定座42的影响自动相互靠拢，带动相邻手指并拢，达到手自然握拳的状态，同时弹性件44受力压缩，为下次分指运动蓄能。

本发明的手指分指、并指康复训练无需另外提供电机等驱动源，仅需通过相邻的手指固定座43之间的弹性件44即可实现，产品结构简单，且相邻手指固定座43之间采用弹性件44的柔性连接方式，使得在运动过程中不会对手部造成二次伤害。

本发明可带动四指进行放射状张开运动(即在手指伸展时同步进行分指运动)和自然握拳运动(即在手指屈曲时同步进行并指运动)，这样的多方位运动能够防止手部在训练过程中手部关节黏连，同时在康复训练过程中更好的模拟正常手部在抓握过程中的自然动作，人机相配性高，训练效果佳，且这样的训练更具有实际意义。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，近端固定座41与远端固定座42延其长度方向均分别开设有卡槽45，手指固定座43设有滑动于卡槽45内的卡块46，在四指伸展或屈曲过程中，手指固定座43通过卡块46在卡槽45内滑动，带动手指实现分指康复训练或并指康复训练。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，远端固定座42上设有三个手指固定座43，用于分别固定食指、中指和无名指，近端固定座41上设有四个手指固定座43，用于分别固定食指、中指、无名指和小拇指。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的驱动联动机构3包括用于带动近端固定座41以掌指关节转动中心为中心进行转动的近跟随连接组件32以及用于带动远端固定座42以指间关节转动中心为中心进行转动的远跟随连接组件33，所述近跟随连接组件32设于近端固定座41与掌背基架2之间，所述远跟随连接组件33设于近端固定座41与远端固定座42之间，近跟随连接组件32设有用于带动远跟随连接组件33运动的传动件，且近跟随连接组件32连接有驱动组件31。

近跟随连接组件32和远跟随连接组件33可采用现有的圆弧轨道关节机构或平行四连杆关节机构实现绕远心点运动，例如采用专利申请cn201910552233.5中公开的平行四杆组件(此处仅为举例，并非限制)，在康复训练过程中，通过驱动组件31驱动带动近跟随连接组件32运动，进而联动带动近端固定座41以掌指关节转动中心为中心进行转动，同时通过传动件传动带动远跟随连接组件33进行运动，带动远端固定座42以指间关节转动中心为中心进行转动。

本发明优选拇指训练单元1和四指训练单元4采用同一驱动组件31，一方面有效确保拇指训练和四指训练单元4同步进行运动，更符合正常手部的抓握动作，增强训练效果，另一方面，可简化整体装置的结构，利于装置的生产制造，同时减轻装置整体质重，减轻患者负担。

参照图3-图4所示，作为本发明的一种优选的具体实施方式，掌背基架2还连接有拇指训练单元1，拇指训练单元1包括用于带动拇指内外摆动的摆臂11以及用于带动摆臂11摆动的转动板12，转动板12可转动设于掌背基架2上，且转动板12的一端与驱动组件31相连接，另一端设有驱动斜齿轮13，摆臂11靠近转动板12的一端设有从动斜齿轮14，驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14在空间上交错传动连接，即驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14不在同一平面，两者对应的轴线呈空间交错，其中，驱动斜齿轮13沿掌背基架2的水平方向设置，从动斜齿轮14沿指尖非功能性逐步向下倾斜。

本发明中，通过驱动组件31驱动转动板12以其与掌背基架2的连接处为轴心转动，联动驱动斜齿轮13转动，传动带动与驱动斜齿轮13在空间上交错啮合的从动斜齿轮14随之转动，通过驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14两者的倾斜齿牙之间的相互啮合，实现空间传动力方向的变化，将沿水平方向的传动力转换为沿倾斜方向的传动力，使其驱动过程中更加接近人体手部运动，进而带动摆臂11倾斜地向手心方向内外摆动，更好的拟合正常拇指在实际抓握过程中的运动轨迹，保证了训练过程中的安全性，训练效果佳，同时产品结构简单，加工容易。

本发明通过对四指训练单元4和拇指训练单元1进行改进，使得在康复训练过程中，在四指训练单元4和拇指训练单元1的带动下，患者的手部可进行放射性张开和自然握拳动作，完全模拟正常手部在实际抓握运动中的运动轨迹，训练效果达到基本生活所需整体，训练效果更佳且更具有实际意义。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14之间的交错角为26度，交错角是指在驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14两者对应的轴线在平行于两轴线之间平面上的投影所夹锐角。经多次试验，发现在交错角为26度时，更符合人手在功能位的角度，使拇指在康复训练过程中更接近正常手部的抓握，使训练效果更加有效。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，掌背基架2边缘向外延伸形成斜坡台21，斜坡台21设有沿指尖方向逐渐向下倾斜的倾斜面，从动斜齿轮14可转动设于倾斜面上，康复训练过程中，从动斜齿轮14在驱动斜齿轮13的带动下以其与倾斜面的连接处为轴心进行转动，倾斜面的设置使从动斜齿轮14的转动更平稳。

驱动斜齿轮13与转动板12可为可拆卸的或一体成型，从动斜齿轮14与摆臂11可为可拆卸的或一体成型。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，驱动斜齿轮13和/或从动斜齿轮14为斜齿向外的不完整圆环结构或斜齿向外的扇形结构，避免驱动斜齿轮13与转动板12在运动中相互干涉，或避免从动斜齿轮14与摆臂11在运动中相互干涉。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，本发明的摆臂11采用符合拇指功能位的空间三维曲杆结构，摆臂11包括依次连接的传动段111、连接段112及固定段113，从动斜齿轮14设于传动段111远离连接段112的端部，固定段113上可调节安装有拇指指套，其可调节方式可为在固定段113上设置若干个沿固定段113型材走向排布调节孔，拇指指套对应设有安装调节孔，通过调节拇指指套安装在固定段113上的不同调节孔的位置，实现微调，便于根据手部差异进行微调，提高人机相配性，传动段111与连接段112相互垂直，固定段113与连接段112之间形成钝角，传动段111通过第一旋转连接件与斜坡台21可转动连接，第一旋转连接件与连接段112远离传动段111的端部之间所在的连线相对于掌背基架2呈倾斜设置。本发明在采用驱动斜齿轮13与从动斜齿轮14将沿水平方向的传动力转换为沿倾斜方向的传动力的基础上，结合摆臂11的空间三维曲杆结构，进一步提高摆臂11在运动过程与正常手部实际抓握中拇指的运动轨迹的拟合度，从而更有效提高康复训练效果，同时进一步提高患者在训练过程中的舒适度。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，所述的驱动组件31包括沿手指长度方向设置的丝杠311、设于丝杠311上的滑动座312以及用于驱动丝杠311运动的驱动电机313，丝杠311通过丝杆座固定在掌背基架2上，驱动电机313与丝杠311之间通过齿轮组连接，滑动座312分别与近跟随连接组件32和转动板12相连接。

康复训练过程中，驱动电机313驱动丝杠311转动，从而带动滑动座312沿丝杠311进行往复滑动，联动带动四指训练单元4的近跟随连接组件32和拇指训练单元1的转动板12同步进行运动，通过统一滑动座312实现四指训练单元4和拇指训练单元1的同步运动，更符合正常手部在实际抓握中的运动轨迹，增强康复训练效果。

最后，还应当注意到，尽管在参照各个实施例的基础上，本发明已经在说明书中被描述并且在附图中被图示，但是本领域的技术人员可以理解，上述实施例仅仅是优选的实施方式，实施例中的某些技术特征对于解决特定的技术问题可能并不是必需的，从而可以没有或者省略这些技术特征而不影响技术问题的解决或者技术方案的形成；而且，一个实施例的特征、要素和/或功能可以与其它一个或多个实施例的特征、要素和/或功能适当地相互组合、结合或者配合，除非该组合、结合或者配合明显不可实施。