穿戴式手腕外骨骼康复装置的制作方法

本发明属于手腕外骨骼装置领域，具体涉及一种基于空间六杆机构的串联机构。

背景技术：

手腕是人体上肢关节之一，负责灵活改变人手的位置与方向。在利用外骨骼装置进行上肢康复的过程中，经常需要围绕人体手腕着重设计。手腕关节中含有八块腕骨，成远近两排分布于掌骨与挠骨、尺骨之间，可以完成屈伸、收展和环转运动等。

现有技术中，手腕外骨骼康复装置通常集成于上肢外骨骼装置内，与肘关节、肩关节等一并进行康复训练。为了简化装置，部分设计者提出了单独针对手腕的康复训练装置。在这些装置中，从机构学角度看，可大致分为并联型和串联型两大类。其中，并联型手腕外骨骼可辅助手腕完成大部分运动，如“Ricewrist”、“CRAMER”等。串联型手腕外骨骼装置相对简单轻巧，其构型设计也相对多样，如“MIT-MANUS”、“W-EXOS”和“MARSE-4”等。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种可以完全适应手腕关节的运动需要，装置机构自由度数与手腕关节自由度数相匹配、使用方便，占用体积小，基于空间六杆机构的手腕外骨骼装置。在该装置中，利用铰链连杆和滑槽滑杆机构，与手背和前臂形成二自由度空间六杆机构。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种穿戴式手腕外骨骼装置，其特征在于：包括手背机构(1)，连杆一(2-1)，连杆二(2-2)和前臂机构(3)：所述手背机构(1)通过连杆一(2-1)和连杆二(2-2)与前臂机构(3)连接。

进一步地，所述手背机构(1)包括夹板(4)、螺栓一(5-1)、螺栓二(5-2)、手背固定座(6)、轴承一(7-1)、竖轴一(8-1)、横轴一(9-1)、轴承二(7-2)和轴承三(7-3)：所述夹板(4)通过螺栓一(5-1)和螺栓二(5-2)与手背固定座(6)连接，所述手背固定座(6)通过轴承一(7-1)与竖轴一(8-1)连接，所述竖轴一(8-1)通过轴承二(7-2)和轴承三(7-3)与横轴一(8-1)连接，所述横轴一(8-1)通过轴承二(7-2)和轴承三(7-3)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)连接：所述横轴一(8-1)分别与连杆一(2-1)和连杆二(2-2)构成手腕水平转动副一(R1-1)和手腕水平转动副二(R1-2)，所述手背固定座(6)和竖轴一(8-1)构成手腕垂直转动副(R2)。

进一步地，所述前臂机构(3)包括滑板(10)、前臂固定座(11)、轴承四(7-4)、竖轴二(8-2)、横轴二(9-2)、轴承五(7-5)和轴承六(7-6)：所述前臂固定座(11)与滑板(10)连接，所述滑板(10)通过轴承四(7-4)与竖轴二(8-2)连接，所述竖轴二(8-2)通过轴承五(7-5)和轴承六(7-6)与横轴二(9-2)连接，所述横轴二(9-2)通过轴承五(7-5)和轴承六(7-6)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)连接：所述前臂固定座(11)与滑板(10)构成移动副(P1)，所述横轴二(9-2)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)构成前臂水平转动副一(R4-1)和前臂水平转动副二(R4-2)，所述滑板(10)与竖轴二(8-2)构成前臂垂直转动副(R3)。

本发明由于采用以上技术方案，可实现手腕外骨骼装置在穿戴后，无论人体关节的轴线怎样变化，人机闭链的自由度数始终为二，保证了手腕的关节活动范围，从机构学角度避免了发生二次伤害的隐患。此装置简化了手部外骨骼的机构设计，使用方便、占用体积小、制造成本低，可应用于手腕康复装置和手腕动作捕捉等领域。

下面结合附图对本发明的穿戴式手腕外骨骼康复装置做进一步说明。

附图说明

图1为本发明穿戴式手腕外骨骼康复装置的总体结构三维示意图；

图2为本发明穿戴式手腕外骨骼康复装置的手背机构分解示意图；

图3为本发明穿戴式手腕外骨骼康复装置的前臂机构分解示意图；

图中：1—手背机构；2-1—连杆一；2-2—连杆二；3—前臂机构；4—夹板；5-1—螺栓一；5-2—螺栓二；6—手背固定座；7-1—轴承一；7-2—轴承二；7-3—轴承三；7-4—轴承四；7-5—轴承五；7-6—轴承六；8-1—竖轴一；8-2—竖轴二；9-1—横轴一；9-2—横轴二；10—滑板；11—前臂固定座。

具体实施方式

如图1-图3所示，穿戴式手腕外骨骼康复装置，包括包括手背机构(1)，连杆一(2-1)，连杆二(2-2)和前臂机构(3)：所述手背机构(1)通过连杆一(2-1)和连杆二(2-2)与前臂机构(3)连接。

如图2手背机构分解示意图所示，所述手背机构(1)包括夹板(4)、螺栓一(5-1)、螺栓二(5-2)、手背固定座(6)、轴承一(7-1)、竖轴一(8-1)、横轴一(9-1)、轴承二(7-2)和轴承三(7-3)：所述夹板(4)通过螺栓一(5-1)和螺栓二(5-2)与手背固定座(6)连接，所述手背固定座(6)通过轴承一(7-1)与竖轴一(8-1)连接，所述竖轴一(8-1)通过轴承二(7-2)和轴承三(7-3)与横轴一(8-1)连接，所述横轴一(8-1)通过轴承二(7-2)和轴承三(7-3)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)连接：所述横轴一(8-1)分别与连杆一(2-1)和连杆二(2-2)构成手背水平转动副一(R1-1)和手背水平转动副二(R1-2)，所述手背固定座(6)和竖轴一(8-1)构成手背垂直转动副(R2)。

如图3前臂机构分解示意图所示，所述前臂机构(3)包括滑板(10)、前臂固定座(11)、轴承四(7-4)、竖轴二(8-2)、横轴二(9-2)、轴承五(7-5)和轴承六(7-6)：所述前臂固定座(11)与滑板(10)连接，所述滑板(10)通过轴承四(7-4)与竖轴二(8-2)连接，所述竖轴二(8-2)通过轴承五(7-5)和轴承六(7-6)与横轴二(9-2)连接，所述横轴二(9-2)通过轴承五(7-5)和轴承六(7-6)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)连接：所述前臂固定座(11)与滑板(10)构成移动副(P1)，所述横轴二(9-2)分别与连杆一(2-1)，连杆二(2-2)构成前臂水平转动副一(R4-1)和前臂水平转动副二(R4-2)，所述滑板(10)与竖轴二(8-2)构成前臂垂直转动副(R3)。