一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构。

背景技术：

人手是一个解剖结构极为精细且极容易受到创伤的器官，临床上手外伤术后多需要将患指固定于某体位3～4周，因而常致使淤积于关节内肌腱周围的淤血形成纤维变性，并直接导致手指关节及肌腱的粘连，这将在很大程度上影响患者手部的功能。

外骨骼手部康复机器人是一种帮助患者进行手部被动康复训练的穿戴式设备，但针对拇指的训练，目前的外骨骼手部康复机器人通常只能实现屈伸动作，而很难实现扭转与屈伸的结合动作，这将影响拇指最终的康复效果，因此，如何改进外骨骼手部康复机器人以实现拇指全部动作的训练，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构，该拇指运动机构能够实现拇指全部动作的训练，从而有利于保证拇指得到良好的康复效果。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构，所述外骨骼手部康复机器人包括覆盖在单只手的掌骨区域的固定板，所述拇指运动机构包括：

拇指扭转单元，所述拇指扭转单元包括由第一直线驱动器和杆件构成的摇杆滑块机构，所述第一直线驱动器横放在所述固定板的四指区，所述摇杆滑块机构的摇杆上铰接有提拉杆，所述提拉杆的末端安装有用于套在拇指近节靠近拇指掌骨的部位上的指环；

拇指屈伸单元，所述拇指屈伸单元包括沿拇指前伸方向布置的第二直线驱动器和由相互铰接的杆件构成的活动弓，所述活动弓的前端铰接有用于夹固在拇指远节上的指夹，所述活动弓的后端与所述固定板的拇指区上的活动座连接，所述第二直线驱动器安装在所述活动座上，所述活动座用于使所述拇指屈伸单元相对所述固定板具有拇指扭转方向的自由度。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述固定板的拇指区设置有枢轴，所述拇指屈伸单元中的所述活动座为安装在所述枢轴上的转动块。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述固定板的拇指区设置有环绕拇指掌骨弯曲延伸的弧形导向槽，所述拇指屈伸单元中的所述活动座为与所述导向槽相配合的滑动块。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述滑动块的前端设置有与所述第二直线驱动器的尾端连接的安装座，所述滑动块的侧面设置有穿设在弧形导向孔内的限位销，所述弧形导向孔与所述弧形导向槽连通。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述提拉杆包括第一球头连杆和锄头形的吊块，所述第一球头连杆的球头端与所述指环铰接，另一端与所述吊块的头部固定连接，所述吊块的柄部与所述摇杆铰接。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述吊块由第二球头连杆替代，所述第二球头连杆的球端与所述摇杆铰接，所述第一球头连杆与所述第二球头连杆通过第一无头螺丝连接。

优选地，在上述拇指运动机构中，还包括第三球头连杆和第四球头连杆，所述第三球头连杆的球端与所述第一无头螺丝铰接，所述第四球头连杆的球端与所述固定板的虎口区铰接，所述第三球头连杆与所述第四球头连杆通过第二无头螺丝连接。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述活动弓包括位于前端的从动杆和第五球头连杆，所述第五球头连杆的球端与所述指夹铰接，另一端与所述从动杆通过第三无头螺丝连接。

优选地，在上述拇指运动机构中，所述指环由四分之一环的弧板和穿设在所述弧板上的束紧带组成，所述提拉杆与所述弧板铰接。

优选地，在上述拇指运动机构中，还包括套在拇指上的软胶指套，所述软胶指套包括与拇指近节对应的第一套段和与拇指远节对应的第二套段，所述第一套段和所述第二套段由软体筋条连为一体，所述第二套段的表面具有多个凸起，所述指夹具有多个与所述凸起配合连接的孔洞。

根据上述技术方案可知，本实用新型提供的用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构中，除了设置有拇指屈伸单元，还设置有拇指扭转单元，拇指扭转单元包括由第一直线驱动器和杆件构成的摇杆滑块机构，第一直线驱动器横放在固定板的四指区，可以驱动摇杆摆动，而摇杆通过提拉杆与套在拇指近节靠近拇指掌骨的部位上的指环连接，从而带动拇指扭转。拇指屈伸单元包括第二直线驱动器和活动弓，其中，第二直线驱动器沿拇指前伸方向布置，活动弓由相互铰接的杆件构成，活动弓的前端与夹固在拇指远节上的指夹铰接，活动弓的后端与固定板的拇指区上的活动座连接，该活动座用于使拇指屈伸单元相对固定板具有拇指扭转方向的自由度，当第一直线驱动器通过指环使拇指扭转时，拇指通过指夹带动活动弓和活动座一起运动以适应拇指的扭转动作，同时，第二直线驱动器通过活动弓可以使拇指伸展和弯曲。综上所述，本实用新型提供的拇指运动机构能够实现拇指全部动作的训练，从而有利于保证拇指得到良好的康复效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的拇指运动机构的另一视角的示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的拇指运动机构的拇指伸展状态图；

图4是本实用新型实施例一提供的拇指运动机构的拇指弯曲状态图；

图5是本实用新型实施例二提供的一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的拇指运动机构的另一视角的示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的拇指运动机构的局部结构示意图；

图8是本实用新型实施例三提供的一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的示意图。

图中标记为：

1、固定板；

21、固定支座；22、固定支架；23、固定支座；24、直线驱动器；25、拽拉杆；26、吊块；27、摇杆；28、弧板；29、球头连杆；

31、转动块；32、枢轴；33、辅助杆；34、直线驱动器；35、主动杆；36、从动杆；37、球头连杆；38、指夹；39、软胶指套；

41、拇指近节；42、拇指远节；

51、导向座；52、滑动块；53、固定支架；54、纵拉杆；55、限位销；56、安装座；

61～63、球头连杆。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施例一

参见图1和图2，图1是本实用新型实施例一提供的一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的示意图，图2是本实用新型实施例一提供的拇指运动机构的另一视角的示意图，外骨骼手部康复机器人包括固定板1，固定板1包括四指区和拇指区，使用时覆盖在单只手的掌骨区域。为了便于展示拇指运动机构的各使用状态，图中用杆件模拟了人手的指节，例如图中所示的拇指近节41和拇指远节42。

实施例一提供的拇指运动机构包括拇指扭转单元和拇指屈伸单元，其中，拇指扭转单元包括由直线驱动器24和杆件构成的摇杆滑块机构，直线驱动器24横放在固定板1的四指区，摇杆滑块机构的摇杆27上铰接有提拉杆，提拉杆的末端安装有用于套在拇指近节41靠近拇指掌骨的部位上的指环；拇指屈伸单元包括沿拇指前伸方向布置的直线驱动器34和由相互铰接的杆件构成的活动弓，活动弓的前端铰接有用于夹固在拇指远节42上的指夹38，活动弓的后端与固定板1的拇指区上的活动座连接，直线驱动器34安装在活动座上，活动座用于使拇指屈伸单元相对固定板1具有拇指扭转方向的自由度。

如图2所示，拇指扭转单元中的摇杆滑块机构是以横放在固定板1的四指区的直线驱动器24为机架和滑块的，具体地，固定板1在四指区上靠近小指侧的位置设置有固定支座21，在四指区上靠近食指侧的位置设置有固定支座23，并在固定支座21和固定支座23之间的位置设置有固定支架22，直线驱动器24的一端安装在固定支座21上，并由固定支架22固定，直线驱动器24的前端铰接拽拉杆25，拽拉杆25的另一端与摇杆27铰接，摇杆27铰接安装在固定支座23上，因此，直线驱动器24、拽拉杆25和摇杆27构成一个摇杆滑块机构。

在实施例一中，固定板1的拇指区设置有枢轴32，拇指屈伸单元中的活动座为安装在枢轴32上的转动块31，如图1所示。活动弓由主动杆35、从动杆36、球头连杆37和辅助杆33组成，球头连杆37的球端与指夹38铰接，另一端与从动杆36通过无头螺丝连接，长度可调。辅助杆33的后端依靠螺丝固定在转动块31上，直线驱动器34安装在转动块31上，用于驱动主动杆35。拇指屈伸单元的拇指伸展状态如图3所示，而拇指弯曲状态如图4所示。

在实施例一中，提拉杆包括球头连杆29和锄头形的吊块26，球头连杆29的球头端与指环铰接，另一端与吊块26的头部固定连接，吊块26的柄部与摇杆27铰接。直线驱动器24使摇杆27发生摆动，摇杆27通过提拉杆带动指环运动，从而实现拇指的扭转动作。拇指扭转运动过程中，拇指通过指夹38和活动弓带动转动块31绕枢轴32转动。

实施例二

参见图5～图7，图5是本实用新型实施例二提供的一种用于外骨骼手部康复机器人的拇指运动机构的示意图，图6是本实用新型实施例二提供的拇指运动机构的另一视角的示意图，图7是本实用新型实施例二提供的拇指运动机构的局部结构示意图。

实施例二设计了一种与实施例一不同的活动座，同样可以实现拇指屈伸单元对拇指扭转动作的配合，在实施例二中，固定板1的拇指区设置有导向座51，导向座51开设有环绕拇指掌骨弯曲延伸的弧形导向槽，拇指屈伸单元中的活动座为与导向槽相配合的滑动块52，直线驱动器34和辅助杆33均安装在滑动块52上。如图7所示，滑动块52的前端设置有与直线驱动器34的尾端连接的安装座56，滑动块52的侧面设置有穿设在弧形导向孔内的限位销55，弧形导向孔与弧形导向槽连通。

需要说明的是，与实施例一相比，实施例二中直线驱动器34、主动杆35和辅助杆33三者的连接处的设计方案是有变化的，而且，为了实现活动弓的运动，在实施例二中，直线驱动器34上安装有固定支架53，固定支架53通过纵拉杆54与主动杆35连接，如图5和图6所示。

实施例三

实施例三设计了一种与实施例一不同的提拉杆，参见图2和图8，实施例三将实施例一中的吊块26替换为球头连杆61，球头连杆61的球端与摇杆27铰接，球头连杆29与球头连杆61通过无头螺丝连接，长度可调。

为了更稳定地控制拇指的扭转动作，实施例三设置了球头连杆62和球头连杆63，球头连杆62的球端与球头连杆29、球头连杆61之间的无头螺丝铰接，而球头连杆63的球端与固定板1的虎口区铰接，并且，球头连杆62与球头连杆63通过无头螺丝连接，长度可调。

在以上各实施例中，指环可以由四分之一环的弧板28和穿设在弧板28上的束紧带组成，提拉杆与弧板28铰接。

具体实际应用中，为了能更好地将拇指固定到拇指运动机构上，可以设置一个套在拇指上的软胶指套39，如图1所示，本实施例中，软胶指套39包括与拇指近节41对应的第一套段和与拇指远节42对应的第二套段，在图中第二套段被指夹38遮盖住了，第二套段和第一套段由软体筋条连为一体，第二套段的表面具有多个凸起，而指夹38具有多个与这些凸起配合连接的孔洞。在其他的实施例中，也可以将指夹38的夹体(遮盖软胶指套39的第二套段的部分)去掉，只保留与球头连杆37铰接的部分，并将这部分与软胶指套39的第二套段粘结在一起，这样第二套段便代替了指夹38原来的夹体部分。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。