专利名称：智能手部康复训练器的制作方法
技术领域：
一种智能手部康复训练器，用于手指运动功能有待恢复的患者进行康复训练。属医疗保健器械。
背景技术：
医学理论和实践证明，肢体损伤的患者必须进行肢体训练，防止肌肉“废用性”萎缩，恢复其功能。由于患者已存在功能障碍，不能独立完成训练，故此项工作一般由护士或其他人实施。为了让患者自主地进行康复训练，制作一种活动手指的机械是必要的。尽管目前对此已有相关的专利申请，但亦有必要对该领域内的技术进行完善和补充，特别是将计算机技术运用于其中。
发明内容
一种智能手部康复训练器，它包括控制系统、驱动装置、五根柔索、五对传动软轴和五套相同的手指运动机构。其中驱动装置包括传感器、伺服电机、减速齿轮副、主动轴和固装在主动轴上的鼓轮；传感器与伺服电机同轴线安装，用于测得伺服电机的转角、转速作为计算机控制系统控制伺服电机正反转、行程以及运动速度的依据。伺服电机的轴线与主动轴的轴线平行，减速齿轮副中的主动轮固装在伺服电机的轴头上，从动轮固装在主动轴的轴头上。每套手指运动机构都由铰接在底板上的四连杆机构和两个换向轮组成。四连杆机构最外侧的曲杆向下弯曲，非铰接端与手指套指尖相连。由于五指长短不一，曲杆的弧度不同长指对应的弧度大，短指对应的弧度小。五根柔索分别绕过鼓轮，先各自穿过五对传动软轴，再分别经五对位置相同的换向轮换向后，分别固结在五套四连杆机构中的五个位置相同的活动铰链上，形成五组单独的柔索闭环。
使用时，手掌心朝下置于底板下面，并调整五套手指拖动机构的状态，使得五指插入手指套内后，手在底板上能完全伸展开。此时接通电源，直流电机按设计方向转动，手指尖将在连接器的带动下作收拢运动，传感器拾取相关信息，并传送给计算机与设定位置比较。如果指尖到达设定位置，计算机将发出指令使直流电机反转。如此反复，完成屈伸动作。
控制系统包括AVR8535单片机、接口电路、AC220V直流稳压电源、PWM放大器、LED显示器等。
本实用新型结构简单，操作方便，成本低廉，可供患者自主地进行康复训练。
图1智能手部康复训练器传动机构展开示意图图2智能手部康复训练器中一套手指运动机构示意图图3智能手部康复训练器的一种组装形式示意图图4智能手部康复训练器控制系统框图具体实施方式
下面给出本实用新型的优选设计方案，并结合附图加以说明。
如图1所示，一种智能手部康复训练器，它包括控制系统1、驱动装置2、五根柔索271、272、273、274、275，五对传动软轴301和302、303和304、305和306、307和308、309和310，五套相同的手指运动机构4、5、6、7、8。其中驱动装置2由传感器20、伺服电机21、减速齿轮副22、23、主动轴29和固装在主动轴29上的鼓轮24、25、26、27、28组成；传感器20与伺服电机21同轴线安装，用于测得伺服电机21的转角、转速作为计算机控制系统1控制伺服电机21正反转、行程以及运动速度的依据。伺服电机21的轴线与主动轴29的轴线平行，减速齿轮副22、23中的主动轮22固装在伺服电机21轴头上，从动轮23固装在主动轴29的轴头上；五套手指运动机构4、5、6、7、8分别由铰接在底座9上的五套四连杆机构(如图2所示，第5套中的502、505、509)和五对位置相同的换向轮组成(如图2所示，第5套中的501、506)。四连杆机构最外侧的曲杆(如图2所示，第5套中的509)向下弯曲，它的非铰接端(如图2所示，第5套中的510)与右手食指的手指套尖相连。由于五指长短不一，各个曲杆的弧度不同长指对应的曲杆弧度大，短指对应的曲杆弧度小。五根柔索271、272、273、274、275分别绕过轮鼓24、25、26、27、28，先各自穿过与五对传动软轴301和302、303和304、305和306、307和308、309和310，再分别经五对位置相同的换向轮(如图2所示，第5套中的501、506)换向后，分别固结在五套四连杆机构中的五个位置相同的活动铰链(如图2所示，第5套中的503)上，形成五组单独的柔索闭环。
使用时，手掌心朝下置于底座9下面，并调整五指运动机构的状态，使得五指插入手指套内后，手在底座9上能完全伸展开。此时接通电源，伺服电机21按设计方向转动，手指尖将在曲杆非铰接端(图1中仅标出一个，即510)的带动下作收拢运动，传感器20拾取伺服电机21转动的相关信息，并传送给控制系统1与设定位置比较。如果指尖到达设定位置，控制系统1将发出指令使伺服电机21反转。如此反复，完成屈伸动作。
图3示出智能手部康复训练器的一种组装示意图。手指运动机构4，5，6，7，8安装在底板9上，由吊杆10将底板9吊在可以回转的横梁11上，支撑横梁11的立柱12固装在驱动装置2的箱体上，控制装置1也装在箱体中。
图4示出智能手部康复训练器的控制系统框图。该装置采用单片机101控制，由AC220的直流稳压电源106供电，通过行程指令103、速度指令104和力矩指令105给定控制信号，经过PWM放大器102进行放大后，驱动伺服电机21转动，并通过传感器20及电流传感器108对电机输出轴的位置、速度及力矩进行测量反馈，且由LED显示器107进行显示，从而构成闭环控制系统。
本实用新型结构简单，操作方便，成本低廉，可供患者自主地进行康复训练。
权利要求1.一种智能手部康复训练器，它包括控制系统(1)、驱动装置(2)、五根柔索(271，272，273，274，275)、五对传动软轴(301，302，303，304，305，306，307，308，309，310)和五套相同的手指运动机构(4，5，6，7，8)；其特征在于驱动装置(2)由传感器(20)、伺服电机(21)、减速齿轮副(22，23)、主动轴(29)和固装在主动轴(29)上的鼓轮(24，25，26，27，28)组成；传感器(20)与伺服电机(21)同轴线安装；伺服电机(21)的轴线与主动轴(29)的轴线平行，减速齿轮副(22，23)中的主动轮(22)固装在伺服电机(21)轴头上，从动轮(23)固装在主动轴(29)的轴头上；五套手指运动机构(4，5，6，7，8)分别由铰接在底板(9)上的五套四连杆机构、两个换向轮组成；四连杆机构最外侧的五个曲杆向下弯曲，非铰接端与手指套指尖相连；由于五指长短不一，各个曲杆的弧度不同长指对应的曲杆弧度大，短指对应的曲杆弧度小；五根柔索(271，272，273，274，275)分别绕过鼓轮(24，25，26，27，28)，先各自穿过五对传动软轴(301，302，303，304，305，306，307，308，309，310)，再分别经五对位置相同的换向轮换向后分别固结在五套四连杆机构中五个位置相同的活动铰链上，形成五组单独的柔索闭环。
专利摘要一种智能手部康复训练器，用于手指运动功能有待恢复的患者进行康复训练，属医疗保健器械。它包括控制系统、电机驱动装置、五根柔索、五对传动软轴和五套手指运动机构。手指的屈伸运动由使用者设定，计算机控制并显示。本实用新型结构简单，操作方便，成本低廉，可供患者自主地进行康复训练。
文档编号A61H1/00GK2726584SQ20042001901
公开日2005年9月21日 申请日期2004年5月27日 优先权日2004年5月27日
发明者张立勋, 董玉红 申请人:哈尔滨工程大学