一种便携手指康复训练机构的制作方法

本发明涉及一种便携手指康复训练机构。

背景技术：

随着医疗器械的高度发展和在医学临床中的作用日益显著，国外医疗器械的产值已接近药业；随着经济增长、科技进步、人民物质生活改善，卫生健康事业迅速发展，人们对医疗保健的需求大大提高，采用物理方法的医疗保健技术受到格外重视；“入世”给中国医疗器械产业带来“挑战”的同时也带来了空前的机遇，使我们从此可完全靠自己的力量，平等的参与世界经济竞争。总之，医疗器械产业已经作为一个新的经济增长点展现在我们的面前。

外骨骼机器人技术是融合了传感、控制、信息，并为操作者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。作为外骨骼机器人在医疗康复领域的应用，创伤手指康复外骨骼手的主要任务是辅助手外伤患者进行术后的康复训练，依据现代循证医学(evidencebasedmedicine,ebm)和连续被动运动(continuouspassivemotion,cpm)理论，可以使患者在尽可能短的时间内恢复健康。现有的康复训练机构，模式单一，佩戴不舒适，通常不能够很好的适配患者需求，达到良好的训练效果。目前，针对创伤手指康复外骨骼手的研究已经成为生物医学工程及机器人学科的一个热点方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种便携手指康复训练机构，解决了上述背景技术中外伤患者术后康复训练模式单一、佩戴舒适度不足、效果不佳等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种便携手指康复训练机构，包括控制模块、执行模块和壳体；

所述壳体包括安装底座和上盖；

所述控制模块包括pcb控制板、光电开关、光栅片、菜单界面和按钮，所述pcb控制板、光电开关和光栅片设置于底座上与执行模块电连接，所述菜单界面和按钮设置于上盖表面，光栅片采集的执行模块动作信息通过光电开关传输给pcb控制板，所述pcb控制板根据菜单界面的操作控制执行模块动作；

所述执行模块包括牵引组件和驱动组件；所述驱动组件包括电机和转轴，所述电机通过电机固定架固定于底座，与所述转轴连接，用于控制所述转轴转动；所述牵引组件包括患肢手套、支架；所述患肢手套固定于上盖上表面，包括掌心部及围绕掌心部向外延伸的手指套筒，所述手指套筒延伸方向与人体五指方向一致；所述支架数量为4，为弯曲的弧形，其一端穿过上盖与转轴固定连接，另一端与食指、中指、无名指、小指之手指套筒的顶端转动连接；驱动电源经控制模块指示，驱动转轴沿一定角度和速度转动，使支架带动手指套筒运动，进行手指康复训练。

在本发明一较佳实施例中，还包括传感手套，所述传感手套内嵌弯曲传感器，用于检测各手指的实时弯曲程度并转化为电信号发送至控制模块。

在本发明一较佳实施例中，所述弯曲传感器设置于传感手套的手指处，数量为1至5个，通过无线或有线方式与控制模块电信号连接。

在本发明一较佳实施例中，所述支架与手指套筒连接的一端设置有销孔，所述手指套筒的顶端设置有销孔，两者通过插销转动连接。

在本发明一较佳实施例中，所述转轴为异型轴，所述支架与转轴连接的一端设置有异型轴相适配的异型孔，通过异型孔套接于转轴。所述小指和食指支架的外侧分别设置有限位螺母。所述驱动组件还包括减速器和联轴器，所述联轴器用于连接电机与转轴，所述减速器设置于电机与联轴器之间。

在本发明一较佳实施例中，所述光栅片包括透光片和遮挡片，所述透光片上均匀分布有若干透光孔，所述遮挡片上布置有一个与透光片上形状相适配的透光孔，所述光栅片数量为2，分别设置于限位螺母内侧，所述光电开关数量为2，配合光栅片控制支架的转动与停止。

在本发明一较佳实施例中，所述pcb控制板内置有mcu、cpu、avr、pic、dsp、arm、fpga、cpld中的一种处理器。

在本发明一较佳实施例中，所述手指套筒下边缘排布有若干缝纫孔，通过缝纫孔与患肢手套的手指部位缝合。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.用户可选控制模式包括随动模式、被动模式，所述随动模式为执行模块带动患肢手指做跟随动作，所述的跟随动作为患肢手指弯曲角度实时跟随传感手套内嵌弯曲传感器所检测的弯曲角度；所述被动模式为执行模块带动患肢手指做规定动作，所述规定动作为根据用户选择的弯曲角度、弯曲速度做相应弯曲动作。

2.不同手指的弯曲角度信号对应着各个按钮的信号，pcb控制板接收对应的弯曲角度信号将视为对应按钮的信号，从而实现对菜单界面的操作，操作简单，方便快捷。

3.各支架可根据不同患者的手型选用不同长短的支架，使得患肢手指康复运动轨迹贴合患肢手指的抓握轨迹，适配性强。

4.支架末端与所述各手指套筒配合，手指套筒套在患肢手指指尖上实现手指支架对患肢手指的牵引，所述手指套筒与弹性手套缝纫，弹性手套穿戴于患肢手掌，使得手指套筒与患肢手指指尖更加贴合，弹性手套还起缓冲保护作用，避免手指套筒与患肢手指之间硬连接，从而实现对患者患肢手指的保护。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为本发明内部结构俯视图。

图4为本发明内部结构左视图。

图5为支架结构示意图。

图6为传感手套示意图。

图7为执行模块上盖示意图。

图8为控制模块上盖示意图。

图9为手指套筒结构示意图。

图10为透光片结构示意图。

图11为遮光片结构示意图。

图12为实施例一工作流程图。

图13为实施例二运动信号传递流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本发明的内容：

实施例1

请查阅图1-5、7-12，本实施例的一种便携手指康复训练机构，包括控制模块、执行模块和壳体3；

所述壳体3包括安装底座31和上盖32；所述上盖32分为控制模块上盖34和执行模块上盖33；所述壳体3为光敏树脂材料，所述底板材料为杉木板。所述壳体3留有安装孔、按钮14孔、电源插座、菜单界面13孔以及电缆通过孔。所述安装孔，壳体3前后各两个，壳体3通过安装孔与所述底板固定连接。执行模块上盖33设有四个支架22口。

所述控制模块包括pcb控制板11、光电开关12、光栅片、菜单界面13和按钮14；所述pcb控制板11和光电开关12设置于底座31上与执行模块电连接，所述pcb控制板11和光电开关12设置于底座31和执行模块上盖33包围形成的空腔内；所述菜单界面13和按钮14设置于上盖32表面，光栅片采集的执行模块动作信息通过光电开关传输给pcb控制板11，所述pcb控制板11根据菜单界面13的操作控制执行模块动作；

所述菜单界面13和按钮14设置于控制模块上盖34表面，通过控制执行模块运动，以控制患者的弯曲手指、弯曲速度和弯曲角度；

所述执行模块包括牵引组件和驱动组件；

所述驱动组件包括电机23和转轴，所述电机23通过电机23固定架固定于底座31，与所述转轴连接，用于控制所述转轴转动；所述电机23设置于底座31与控制模块上盖34包围形成的空腔内，所述执行模块上盖33与控制模块上盖34相接处设有让位孔，转轴穿过让位孔向执行模块上盖33与底座31形成的空腔内延伸。所述转轴为异型轴24，所述支架22与转轴连接的一端设置有异型轴24相适配的异型孔，通过异型孔套接于转轴。所述异型轴24两端分别与轴承座内置轴承配合，轴承座通过螺栓固定在底板。所述小指和食指支架22的外侧分别设置有限位螺母，所述限位螺母上设有一透光孔，所述控制模块还包括圆形光栅片、光电开关12，所述光栅片数量为二，分别设置于转轴上的限位螺母内侧，所述光电开关12数量为二，所述光电开关12通过限位螺母上的透光孔与光栅片的相互位置控制转轴的转动与停止。所述光栅片分为透光片15和遮挡片16，所述透光片15上均匀分布有若干透光孔，所述遮挡片16上布置有一个与透光片15上形状相适配的透光孔，所述光栅片和透光片15随异型轴24的转动而转动，所述光电开关12分别检测二光栅片的透光状态，光栅片随异型轴24转动过程中，当光栅片透光孔进入光电开关12的检测槽时光电开关12透光并产生一个脉冲信号给pcb控制板11，光栅片随异型轴24转动过程中光电开关12将产生一定速率的脉冲信号发送给pcb控制板11，pcb控制板11通过脉冲信号计算异型轴24的转动速度与转动幅度，遮光片表面只有一个透光孔，当透光孔进入光电开关12的检测槽时光电开关12发送一个脉冲至pcb控制板11，pcb控制板11通过此脉冲信号判断异型轴24的位置。所述驱动组件还包括减速器25和联轴器26，所述联轴器26设置于让位孔，用于连接电机23与转轴，所述减速器25设置于电机23与联轴器26之间。

所述牵引组件包括患肢手套21、支架22；所述患肢手套21固定于上盖32上表面，包括掌心部及围绕掌心部向外延伸的手指套筒28，所述手指套筒28延伸方向与人体五指方向一致；所述支架22数量为4，为弯曲的弧形，其一端穿过上盖32与转轴固定连接，另一端与食指、中指、无名指、小指之手指套筒28的顶端转动连接；驱动电源经控制模块指示，驱动转轴沿一定角度和速度转动，使支架22带动手指套筒28运动，进行手指康复训练。

本实施例中，所述支架22与手指套筒28连接的一端、所述手指套筒28的顶端设置有销孔29，两者通过插销转动连接。所述支架22为四个，分别与小拇指套筒、无名指套筒、中指套筒、食指套筒配合，四个手指套筒28可分别绕四个支架22转动一定角度。所述手指套筒28下边缘排布有若干缝纫孔27，通过缝纫孔27与患肢手套21的手指部位缝合，可灵活更换手指套筒28。所述支架22的另一端设有异型孔，可拆装地与转轴和手指套筒28连接，可通过更换不同长度的支架22以适配不同手型的患者，使得患肢手指康复运动轨迹贴合患肢手指的抓握轨迹。所述支架22与四个手指套筒28为光敏树脂材料，患肢手套21为弹性绸缎材料，轴承座、异型轴24、联轴器26、电机23固定架为铝合金材料。

本实施例中，所述pcb控制板11内置有mcu、cpu、avr、pic、dsp、arm、fpga、cpld中的一种处理器。所述pcb控制板11内置电源转换模块，所述电源转换模块将外壳中的电源插座输送进来的220v交流电转换为本实施例所需的直流电源。

本实施例中，患肢手指康复训练模式为被动模式，即通过菜单界面13和按钮14控制患肢手套21运动。所述菜单界面13为oled，所述按钮14数量为4，分别安装于控制模块上盖34表面，在菜单项的选择过程中，大拇指、食指、中指、无名指的弯曲角度信号与按钮一、按钮二、按钮三、按钮四的信号相对应，用户通过选择菜单项实现对本实施例的操作。

具体操作方式为：首先接通电源，电源插座开关闭合后，系统初始化，pcb控制板11发送指令至执行模块的电机23驱动器，电机23驱动器驱动电机23反转，pcb控制板11在电机23反转的过程中不断检测光电开关12是否有产生脉冲，当检测到光电开关12的脉冲时说明执行模块回归初始位置，pcb控制板11发送停止指令，电机23停止转动。

用户通过oled的菜单界面13选择所需要的控制模式，当用户选择被动模式时，pcb控制板11根据用户输入的角度与幅度的参数发送相应指令至执行模块，最终的控制效果使得患肢手套21的手指按一定的角度与速度做康复运动。

实施例2

请查阅图1-6、7-11、13，实施例2与实施例1的区别在于：本实施例还包括传感手套4，所述传感手套4内嵌弯曲传感器，用于检测各手指的实时弯曲程度并转化为电信号发送至控制模块。所述弯曲传感器设置于传感手套4的手指处，通过无线或有线方式与控制模块电信号连接。

本实施例中，传感手套4穿戴于健康手掌，弯曲传感器数量为5个，分别检测五个健康手指的弯曲角度的模拟信号，模拟信号通过有线的方式传输至控制模块的pcb控制板11。所述传感手套4中的弯曲传感器通过航空接头与pcb控制板11有线连接。所述执行模块上盖33设有通讯接口座，航空接头公头用螺母锁紧在执行模块上盖33上。航空接头公头引线连接pcb控制板11，母头连接弯曲传感器。

当用户选择随动模式时，pcb控制板11接收传感手套4弯曲传感器的弯曲信号，选取其中一个弯曲角度信号作为主信号，其他弯曲角度信号作为校正信号计算出传感手套4手指弯曲角度，pcb控制板11发送指令至执行模块带动患肢手指做弯曲运动，运动传递过程见图13，此过程中pcb控制板11不断检测光电开关12的脉冲信号，通过光电开关12的脉冲信号计算出执行模块带动患肢手指做弯曲运动的弯曲角度，pcb控制板11根据患肢手指的弯曲角度与传感手套4手指弯曲角度的偏差不断改变pcb控制板11发送至执行模块的运动指令及运动参数来控制患肢手指的弯曲角度，此过程为动态控制过程，最终的控制效果使得患肢手指的弯曲角度与传感手套4手指弯曲角度近似相等，从而实现患肢手指近似跟随健康手指的康复效果。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。