一种帕金森病人手持稳定器及其消抖实现方法与流程

本发明涉及一种人体动作辅助装置，尤其涉及一种增强帕金森患者或具有与帕金森相似症状使用者的手部稳定装置。

背景技术：

震颤是一种由于老龄化神经性衰退导致的疾病，65岁以上发病率为10.5％。因手部抖动造成不能正常生活的患者一般有三类，其中65岁以上帕金森发病率为1.2％，这类患者可以药物治疗控制抖动，最有效的药物为美多巴，根据病情不同蜜月期大约为1～3年，蜜月期内效果很好，每次服药可控制6～8小时，但蜜月期过后药效急剧下降，有的患者每次服药后仅能控制1小时左右，且部分患者服药后会出现药物过敏或血压下降等副作用。据统计，中国帕金森患者数量为200～400万；与此同时特发性或原发性震颤患者生活也受到不同程度的困扰，此类震颤患者没有具体病因，也没有药物及其他有效治疗手段。目前我国患有震颤疾病的人数在2000～4000万，其中90％为特发性或原发性震颤，他们长期受震颤困扰。

与药物治疗相比，通过外部机械装置来帮助帕金森患者或者具有震颤情况的患者消除或减缓手部抖动，一方面可以达到物理的治疗效果，另一方能够消除药物治疗对患者带来的副作用与身体伤害。

公开号为CN204218557U的专利，公开了一种电子防抖勺，该装置通过传感器感应人的抖动信号，并将抖动信号传送至控制器，控制器按照人抖动作出相反方向的运动信号至X轴控制电机和Z轴控制电机，X轴控制电机和Z轴控制电机控制连杆运动。但是该装置前端只能挂接勺子，帮助使用者进食，使用 范围有限，且控制较为复杂。

公开号为CN203646979U的专利，公开了一种防抖勺。该装置通过传感器和控制板来检测和控制使用者手部抖动，装置具有结构简单，使用方便的特点。但该防抖勺同样只针对患者的进食问题，且无法针对患者在不同抖动幅度下调整装置的消抖频率及幅度。

公开号为CN204428223U的专利，公开了一种减轻手臂振动影响的装置，该装置能够替换不同的配件，与大多数防抖装置相比具有较大的使用范围，但该装置在消抖过程中，其配件会跟随转轴在空间内摆动，无法保持配件角度的稳定，降低了消抖效果，且无法手动对装置消抖效果进行调整。

技术实现要素：

本发明针对现有结构存在的缺陷，提出了一种配件可以替换的、依靠四连杆结构运动消抖的、易于控制的帕金森病人手持稳定器。

本发明提出的一种帕金森病人手持稳定器，针对帕金森患者震颤问题，同时结合现有已公开防抖装置的结构复杂、适用范围有限等不足而设计。该装置通过俯仰、横滚方向以及前端轴向微调的三电机控制，配合主控板算法控制，达到对使用者手部消抖的效果，消抖结构依靠平行结构的连杆装置，能够实现前端配件在空间内的角度不发生变化，保持配件的稳定。装置可以替换不同的前端配件，增加患者的使用范围，同时结构简单，易于控制。

本发明采取的技术方案为：一种帕金森病人手持稳定器，其特征在于，包括配件、前端轴向微调机构、摆动消抖机构、转动消抖机构以及手持机构，所述配件通过配件安装头安装在前端轴向微调机构内，配件末端的磁铁通过永磁体进行吸附，前端轴向微调机构与摆动消抖机构机械连接，摆动消抖机构与转 动消抖机构通过轴向调控电机机械连接，转动消抖机构与手持机构通过连接壳机械连接，所述配件用于实现使用者不同的功能，摆动消抖机构用于带动配件进行纵向消抖，转动消抖机构用于带动摆动消抖机构及配件进行横滚方向消抖，前端轴向微调机构用于轴向微调节配件的方向，使配件在装置消抖过程中保持水平和稳定。

所述前端轴向微调机构包括前端外壳、配件安装头、永磁体、轴承、内圈齿轮、前端外壳支架、角加速度传感器以及重力传感器。

所述摆动消抖机构包括摆动从动机构和摆动主动机构。其中摆动从动机构包括电机A、摆动从动外壳、从动连杆、主动连杆，摆动主动机构包括电机安装壳、电机B以及电机B转轴。

所述转动消抖机构包括轴向调控电机和连接壳，轴向调控电机通过固定孔与电机安装壳相固定，连接壳与手持机构相固定。

所述手持机构包括固定带、手持外壳、调整补偿按钮以及控制电路板、电池。

所述配件安装头安装在前端外壳的前部，永磁体放置在配件安装头内，配件通过配件安装头与永磁体相吸附，配件可根据患者不同的生活需求，替换成具体不同形式的替代物。

所述角加速度传感器和重力传感器安装在前端外壳内部，用于实时检测配件的姿态以及装置抖动情况。

所述前端轴向微调机构中的内圈齿轮安装在前端外壳内部，并与电机A的小齿轮相互咬合，前端轴向微调机构与摆动从动机构通过中心转轴相连接，中心转轴通过轴承分别固定在前端外壳支架上与从动外壳支架上。

所述摆动从动机构中的电机A通过电机A安装支架固定在摆动从动外壳上。 电机A工作时驱动小齿轮转动，进而带动前端轴向微调机构中的内圈齿轮转动，再带动前端外壳转动，从而实现前端轴向微调机构对配件在横滚方向上的调控，从动连杆和主动连杆分别通过连杆转轴固定在轴孔上，摆动从动机构与摆动主动机构通过从动连杆和主动连杆相连接。

所述摆动主动机构中的电机B通过电机B安装孔固定在电机安装壳上，电机B转轴穿过电机B转轴孔，并与主动连杆相连接，从动连杆通过从动连杆安装孔与电机安装壳固定，电机B工作时，电机B转轴转动带动主动连杆转动，从动连杆跟随主动连杆转动，进而带动摆动从动机构在俯仰方向上摆动，从而实现摆动消抖机构在摆动方向上的调控。所述从动连杆与主动连杆之间形成四连杆机构，这种运动形式能够消除前端配件的摆动颤抖的影响，从而保证配件在消抖过程中平稳运动。

所述转动消抖机构中的轴向调控电机的电机转子与电机安装壳相连接，其电机定子与连接壳相连接，连接壳与手持外壳相连接，轴向调控电机中间为空心转轴，方便前面的控制线通过并连接到后面的控制电路板上。

所述手持机构包含固定带，其作用为辅助人手固定在装置上，控制电路板和电池均安装在手持外壳内部。所述手持外壳上安装有调整补偿按钮，可以让使用者手动调节消抖的幅度、配件的角度状态等参数，使消抖更加准确。

所述摆动消抖机构与手持机构均可进行左右拆分，整体结构沿轴线对称，便于装置的安装。

一种帕金森病人手持稳定器消抖动作的实现方法，包括以下步骤：

A：若使用者手部处于竖直方向抖动，当手部向下(或向上)抖动时，帕金森病人手持稳定器摆动消抖机构中的摆动主动机构进行调控，电机B工作带动电机B转轴转动，使主动连杆向上(或向下)摆动，摆动幅度及方向通过角加 速度传感器检测后，保持与使用者手部抖动角度一致，主动连杆向上摆动带动从动连杆运动，由于主动连杆和从动连杆保持四连杆结构运动，从而使前端配件能够保持其水平面稳定；

B：若使用者手部处于水平方向抖动时，稳定器转动消抖机构调控，轴向调控电机工作使摆动消抖机构的从动连杆和主动连杆旋转到水平方向，与此同时前端轴向微调机构调控，电机A工作带动前端外壳转动，使配件调整到使用者正常使用的角度，当手部向左(或向右)抖动时，参考步骤A，摆动消抖机构中的摆动主动机构进行调控，电机B工作带动电机B转轴转动，使主动连杆向右(或向左)摆动，从而进行水平消抖调控；

C：若使用者手部处于任意角度抖动时，稳定器转动消抖机构调控，轴向调控电机工作使摆动消抖机构的从动连杆和主动连杆旋转到与使用者抖动方向垂直的平面，与此同时前端轴向微调机构调控，使配件调整到使用者正常使用的角度，参考步骤A，摆动消抖机构中的摆动主动机构进行调控，电机B工作带动电机B转轴转动，使主动连杆向使用者抖动的相反方向摆动，摆动幅度及方向通过角加速度传感器检测后，保持与使用者手部抖动角度一致，从而进行任意角度的消抖调控。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，通过磁块吸附配件，可以实现配件的替换，满足使用者的不同场景的生活需求；

本发明的一个效果在于，装置具有摆动、转动及前端轴向微调三重调控机构，通过俯仰方向和横滚方向双电机的配合控制，可以实现正交空间内的任意角度消抖；，通过前端轴向微调机构可以使配件始终保持在与使用者操作时合适的角度；

本发明的一个效果在于，稳定器俯仰消抖利用四连杆结构的运动形式，装置消抖不会影响前端配件姿态的变化，进而保证在消抖过程中前端配件始终处于平面内稳定；

本发明的一个效果在于，装置利用角加速度传感器、重力传感器等各种传感器件实时检测装置抖动情况与配件的角度变化，使消抖调控更加准确。

本发明的一个效果在于，稳定器装有调节补偿按钮，可以手动调节消抖幅度和配件的所处角度等参数；

本发明的一个效果在于，稳定器外形仿枪形结构，提升使用者手持的舒适度。

附图说明

图1是稳定器整体结构示意图；

图2是稳定器整体等轴测视图；

图3是稳定器整体俯视图；

图4是稳定器整体零件分解视图；

图5是前端微调机构示意图；

图6是前端微调机构组装示意图；

图7是前端外壳示意图；

图8是前端微调机构剖视图；

图9是俯仰从动调控机构示意图；

图10是俯仰从动调控机构组装示意图；

图11是俯仰从动外壳图示；

图12是俯仰主动调控结构示意图；

图13是轴向调控电机示意图；

图14是连接壳示意图；

图15是手持机构示意图；

图16是手持机构组装示意图；

图17是稳定器剖视图；

图18是俯仰摆动动作图示；

图19是水平摆动动作图示；

图20是任意角度摆动动作图示。

附图中，各标号所代表的部件：1、配件 101、磁铁 2、前端轴向微调机构 3、摆动消抖机构 4、转动消抖机构 5、手持机构 201、前端外壳 202、配件安装头 203、永磁体 204、轴承 205、内圈齿轮 211、前端外壳支架 212、角加速度传感器 213、重力传感器 300、摆动从动机构 310、摆动主动机构 301、连接软套 302、电机安装壳 303、电机B 304、电机B转轴 305、电机B安装孔 306、电机B转轴孔 307、从动连杆安装孔 311、摆动从动外壳 312、电机A安装支架 313、电机A 314、小齿轮 315、中心转轴 316、连杆转轴 317、从动连杆 318、主动连杆 319、轴孔 3110、从动外壳支架 401、轴向调控电机 402、连接壳 4021、连接壳支架 4011、固定孔 4012、电机转子 4013、电机定子 4014、空心转轴 501、固定带 502、调整补偿按钮 503、手持外壳 504、控制电路板 505、电池

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的介绍。

如图1～4所示，一种帕金森病人手持稳定器，包括配件1、前端轴向微调机 构2、摆动消抖机构3、转动消抖机构4以及手持机构5。所述配件安装头202安装在前端外壳201的前部，永磁体203放置在配件安装头202内，配件1末端的磁铁101通过配件安装头202与永磁体203相吸附，配件1可根据患者不同的生活需求，替换成具体的不同形式的替代物品，如勺子、叉子、触控笔、铅笔等。

前端轴向微调机构2与摆动消抖机构3机械连接，摆动消抖机构3与转动消抖机构4通过轴向调控电机401机械连接，转动消抖机构4与手持机构5通过连接壳402机械连接，所述配件1用于实现使用者不同的功能，摆动消抖机构3用于带动配件1进行纵向消抖，转动消抖机构4用于带动摆动消抖机构3及配件1进行横滚方向消抖，前端轴向微调机构2用于轴向微调节配件1的方向，使配件1在装置消抖过程中保持水平和稳定。

如图5～8所示，所述前端轴向微调机构2包括前端外壳201、配件安装头202、永磁体203、轴承204、内圈齿轮205、前端外壳支架211、角加速度传感器212以及重力传感器213。所述角加速度传感器212和重力传感器213安装在前端外壳201内部，用于实时检测配件1的姿态以及装置抖动情况。

所述前端轴向微调机构2中的内圈齿轮205安装在前端外壳201内部，并与电机A 313的小齿轮314相互咬合，前端轴向微调机构2与摆动从动机构300通过中心转轴315相连接，中心转轴315通过轴承204分别固定在前端外壳支架211上与从动外壳支架3110上。

如图9～11所示，所述摆动从动机构300中的电机A 313通过电机A安装支架312固定在摆动从动外壳311上，电机A 313工作时驱动小齿轮314转动，进而带动前端轴向微调机构2中的内圈齿轮205转动，再带动前端外壳201转动，从而实现前端轴向微调机构2对配件1在横滚方向上的调控，从动连杆317 和主动连杆318分别通过连杆转轴316固定在轴孔319上，摆动从动机构300与摆动主动机构310通过从动连杆317和主动连杆318相连接。

如图12所示，所述摆动主动机构310中的电机B 303通过电机B安装孔305固定在电机安装壳302上，电机B转轴304穿过电机B转轴孔306，并与主动连杆318相连接，从动连杆317通过从动连杆安装孔307与电机安装壳302固定，电机B 303工作时，电机B转轴304转动带动主动连杆318转动，从动连杆317跟随主动连杆318转动，进而带动摆动从动机构300在摆动方向上摆动，从而实现摆动消抖机构3在俯仰方向上的调控。

所述从动连杆317与主动连杆318之间保持四连杆结构运动，这种消抖运动形式能够保证前端配件1的水平面保持角度不变，从而保证配件1在消抖过程中平稳运动。

如图13所示，所述转动消抖机构4中的轴向调控电机401的电机转子4012与电机安装壳302相连接，其电机定子4013与连接壳402相连接，连接壳40与手持外壳503相连接，轴向调控电机401中间为空心转轴4014，方便前面的控制线通过并连接到后面的控制电路板504上。

如图15所示，所述手持机构5包含固定带501，其作用为辅助人手固定在装置上，控制电路板504和电池505均安装在手持外壳503内部。所述手持外壳503上安装有调整补偿按钮502，可以让使用者手动调节消抖的幅度、配件所处角度等参数，使消抖更加准确。

如图18～20所示，一种帕金森病人手持稳定器消抖动作的实现方法包括以下步骤：

1：若使用者手部处于竖直方向抖动，当手部向下(或向上)抖动时，帕金森病人手持稳定器摆动消抖机构3中的摆动主动机构310进行调控，电机B 303 工作带动电机B转轴304转动，使主动连杆318向上(或向下)摆动，摆动幅度通过角加速度传感器212检测后，保持与使用者手部抖动角度一致，主动连杆318向上摆动带动从动连杆317运动，由于主动连杆318和从动连杆317保持四连杆结构运动，从而使前端配件1能够保持其水平面稳定；

2：若使用者手部处于水平方向抖动时，稳定器转动消抖机构4调控，轴向调控电机401工作使摆动消抖机构3的从动连杆317和主动连杆318旋转到水平方向，与此同时前端轴向微调机构2调控，电机A 313工作带动前端外壳201转动，使配件1调整到使用者正常使用的角度，当手部向左(或向右)抖动时，参考步骤1，摆动消抖机构3中的俯仰主动机构310进行调控，电机B 303工作带动电机B转轴304转动，使主动连杆318向右(或向左)摆动，从而进行水平消抖调控；

3：若使用者手部处于任意角度抖动时，稳定器转动消抖机构4调控，轴向调控电机401工作使摆动消抖机构3的从动连杆317和主动连杆318旋转到与使用者抖动方向垂直的平面，与此同时前端轴向微调机构2调控，使配件1调整到使用者正常使用的角度，参考步骤1，摆动消抖机构3中的摆动主动机构310进行调控，电机B 303工作带动电机B转轴304转动，使主动连杆318向使用者抖动的相反方向摆动，其摆动幅度与方向通过角加速度传感器212检测后，保持与使用者手部抖动角度一致，从而进行任意角度的消抖调控。

本实施例中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本实施例中所使用的前端配件是勺子，但是相同的位置可根据患者不 同生活需求而替换成写字笔、打字器等不同物品，使用勺子仅仅是为了更方便形象地描述和解释本发明的本质。同时，本发明适用但不仅限于帕金森病症患者，其他具有震颤特征的使用者亦在本发明受用范围之内。