手部康复训练设备的制作方法

1.本实用新型涉及康复器械技术领域，尤其涉及一种手部康复训练设备。


背景技术：

2.随着我国社会人口老龄化进程，以及中风发病年轻化，使得老年人的日常生活和运动造成障碍。因此，上肢外骨骼康复机器人在医疗康复领域成为了研究重点和热点。上肢外骨骼康复机器人可以辅助患有运动功能障碍的中老年人进行手部的康复训练，防止手部肌肉萎缩，恢复患者的手部运动能力，改善患者的生活品质。
3.现有的技术，公开一种电子机械外骨骼及其控制系统的使用新型设备，该设备主要包括指尖套，中节指外骨骼，近节指外骨骼，掌骨外骨骼，伸指机械驱动装置，和多种温度，压力和角度传感器。该设备中采用的液压驱动线缆实现各个关节的致动，液压工质为液压油。该设备存在着液压工质容易变质而需要定期更换，另外液压和线缆结合的驱动方式使得设备较复杂，灵活性欠缺。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种手部康复训练设备，用以解决现有技术中采用的液压驱动线缆实现各个关节的致动，液压工质为液压油。该设备存在着液压工质容易变质而需要定期更换，另外液压和线缆结合的驱动方式使得设备较复杂，灵活性欠缺的缺陷，实现整体结构简单，利用记忆合金连接件使得运动柔顺和灵活，使得液压系统稳定性增加，不易变质，不用定期更换，且天然的抗燃抗爆，具有本征安全性。
5.本实用新型提供一种手部康复训练设备，包括：手指随动单元、驱动单元和加热单元，所述驱动单元驱动所述手指随动单元运动，所述手指随动单元安装在手部，
6.所述驱动单元包括采用液态金属作为介质的液压系统和所述液态金属的输送通道，所述加热单元给所述液态金属加热，
7.所述手指随动单元包括关节部和记忆合金连接件，所述关节部套在所述手部的手指上，所述记忆合金连接件连接在所述关节部内，所述输送通道与所述记忆合金连接件接触。
8.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述加热单元包括加热丝，所述加热丝套在所述输送通道上。
9.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述关节部包括第一关节和第二关节，所述记忆合金连接件将所述第一关节和所述第二关节连接。
10.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述记忆合金连接件套在所述输送通道上。
11.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述第一关节安装在所述手指的指尖处，所述第一关节的顶端安装有力传感器模块。利用指尖处的力传感器模块，能够实时监控指部运动
12.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述液压系统还包括微泵、微电源和液池，所述微泵从所述液池内微泵出所述液态金属，所述微泵的出口连接所述输送通道，
13.所述微电源与所述微泵和所述加热丝相连。
14.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述液池包括密封箱体，所述密封箱体包括上盖，所述上盖上开设有输出口。
15.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述液池安装在腰带上，所述腰带用于将液池固定于人的身体上。
16.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述第二关节开有通孔，所述输送通道穿过所述通孔，所述记忆合金连接件的部分置于所述通孔内，
17.所述通孔内壁设置有弧状的刚性纸板。
18.根据本实用新型提供的手部康复训练设备，所述微泵的出口通过一分五的接头与所述输送通道连接。
19.本实用新型提供的手部康复训练设备，通过采用液态金属作为液压系统的液压介质来驱动手指随动单元的关节部，使得液压系统稳定性增加，不易变质，不用定期更换，天然的抗燃抗爆而具有本征安全性；并且利用液态金属导热快，给液态金属加热后通过输送通道使记忆合金连接件受热可以形变来实现关节部的伸出和弯曲，从而实现整体结构简单，利用记忆合金连接件使得运动柔顺和灵活。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型提供的手部康复训练设备的整体结构示意图；
22.图2是本实用新型提供的手部康复训练设备的手指随动单元结构示意图；
23.图3是本实用新型提供的手部康复训练设备的液池结构示意图之一；
24.图4是本实用新型提供的手部康复训练设备的液池结构示意图之二。
25.附图标记：
26.100：手指随动单元；
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101：关节部；
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102：记忆合金连接件
27.103：力传感器模块；
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104：松紧带；
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110：第一关节；
28.120：第二关节；
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130：刚性纸板；
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140：手掌部；
29.200：驱动单元；
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201：输送通道；
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202：接头；
30.203：微泵；
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204：微电源；
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205：入口柔性通道；
31.210：电线；
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220：密封箱体；
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221：上盖；
32.222：输出口；
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230：腰带
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300：加热单元；
33.301：加热丝。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的
附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.下面结合图1至图4，对本实用新型的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本实用新型的示意性实施方式，并不对本实用新型构成限定。
39.如图1所示，本实用新型提供了一种手部康复训练设备，包括：手指随动单元100、驱动单元200和加热单元300，驱动单元200驱动手指随动单元100运动，手指随动单元100安装在手部。
40.其中，驱动单元200包括采用液态金属作为介质的液压系统和液态金属的输送通道201。加热单元300给液态金属加热。
41.针对本实用新型的液态金属而言，液态金属是指熔点在室温范围内(《40℃)的呈现液态的金属。
42.例如，本实施例中液态金属可以为ga-in或ga-in-sn或ga-in-sn-zn等金属合金。
43.针对本实用新型的输送通道201而言，可以采用柔性的橡胶管道制成。
44.进一步地，手指随动单元100包括关节部101和记忆合金连接件102，关节部101套在手部的手指上，记忆合金连接件102连接在关节部101内，输送通道201与记忆合金连接件102接触。
45.针对本实用新型的记忆合金连接件102而言，记忆合金连接件102为形状记忆合金，材料可以为ni-ti或ti-nb或cu-zn-ga等。
46.总的来说，液压系统通过驱动液态金属到输送通道201中，通过加热单元300给液
态金属加热。液态金属通过输送通道201将热量传递给记忆合金连接件102，使记忆合金连接件102受热变化，记忆合金连接件102带动关节部101进行弯曲的手指动作。
47.停止加热后，记忆合金连接件102冷却，回复到初始状态，从而带动关节部101进行伸直的手指动作。
48.在本实用新型的一个实施例中，加热单元300包括加热丝301，加热丝301套在输送通道201上。
49.此外，在本实用新型的实施例中，加热丝301设置在输送通道201靠近关节部101的位置。
50.如图2所示，为了更好的表达结构关系，本实用新型采用虚线和透明度表达关节部和记忆合金连接件的连接结构，在本实用新型的另一个实施例中，关节部101包括第一关节110和第二关节120，记忆合金连接件102将第一关节110和第二关节120连接。
51.进一步地，在本实施例中，第一关节110和第二关节120均采用柔性材料制备，如采用二甲基硅氧烷(pdms)，ecflex 00-30，有机硅橡胶等低模量弹性体材料进行倒模制备而成。
52.其中，第一关节110和第二关节120上开有孔，记忆合金连接件102的两端分别设置在第一关节110和第二关节120的孔内。
53.在本实用新型的另一个实施例中，第一关节110和第二关节120之间以柔性薄膜连接，所述柔性薄膜中间设置有记忆合金连接件。
54.继续参考图2，在本实用新型的可选实施例中，第二关节120开有通孔，输送通道201穿过通孔，记忆合金连接件102的部分置于通孔内。
55.另外，通孔内壁设置有弧状的刚性纸板130。
56.在本实用新型的一个可选实施例中，记忆合金连接件102套在输送通道201上。
57.在本实用新型的一个可选实施例中，加热丝301置于通孔内，记忆合金连接件102在通孔内与加热丝301连接，从而使加热效果达到更好。
58.换句话说，记忆合金连接件102和加热丝301均套在输送通道201，并且记忆合金连接件102与加热丝301连接。
59.针对本实用新型的刚性纸板130而言，其限制了第二关节120的运动取向。其作用是制造手指上下的弯曲应力不一致，当有外力作用时能够向设计方向弯曲的作用
60.继续参考图2，在本实用新型的另一个可选实施例中，第一关节110安装在手指的指尖处，第一关节110的顶端安装有力传感器模块103。
61.进一步地，柔性的力传感器模块103可通过3d打印技术和第一关节110一体化。力传感器模块103是基于液态金属的输送通道201的伸缩过程引起的电阻变化进行反馈信号。
62.换句话说，在手指前端的第一关节110的下表面打印有液态金属电子电路，用于力学传感，强化手部的力学动作感应。
63.具体地，在第一关节110和第二关节120贴近手指的一侧设置有随型的凹陷，并且第一关节110和第二关节120通过松紧带104与手指连接在一起。
64.继续参考图1，在本实用新型的另一个可选实施例中，液压系统还包括微泵203、微电源204和液池，微泵203从液池内泵出液态金属，微泵203的出口连接输送通道201。
65.其中，微电源204与微泵203和加热丝301相连。
66.具体来说，微电源204给微泵203供电，同时给加热丝301通电，使加热丝301加热。微电源204与微泵203和加热丝301通过电线210相连，当然，应该理解的是，微电源204分别与五个手指所在的加热丝301相连。
67.此外，针对本实用新型的微泵203而言，微泵203是驱动单元200的动力来源。本实施例中，采用直流微型泵用于液态金属的驱动。
68.其中，直流微型泵体积小，结构简单，能够直接用干电池供电，方便系统的一体化设计；同时，通过调节施加电压大小和方向，实现液压力大小和流体方向的控制。
69.具体地，通过调整微泵的电极方向，实现液态金属的泵送与回收功能。
70.在本实用新型的一个具体实施例中微泵203的出口通过一分五的接头202与输送通道201连接。
71.接头202通过输送通道201将液态金属输送到五个手指处。
72.另外，微泵203通过入口柔性通道205与液池相连。在本实施例中，入口柔性通道205可折叠。
73.继续参考图1，在本实用新型的一个可选实施例中，手指随动单元100还包括手掌部140，液压系统设置在手掌部140上。
74.其中，手掌部140由有机硅橡胶a，b胶倒模得到。
75.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，液池包括密封箱体220，密封箱体220包括上盖221，上盖221上开设有输出口222。
76.针对密封箱体220而言，采用碱液液封的设计，延长了液态金属的使用寿命，缩减了容器的体积，简化了系统结构。
77.此外，如图4所示，在本实用新型的一个可选实施例中，液池安装在腰带230上，腰带用于将液池捆绑在人的身体上。
78.其中，腰带230上设置有密封箱体220，箱体上开有输出口222。
79.当然，腰带230上也可以设置密封的袋，用于承装液态金属。
80.具体地，柔性的腰带230用柔性kevlar编织物编织成。液池上留有输出口222，内含有液态金属。液池放置于柔性的腰带230适当位置处。一种优选方案为液池放置于柔性的腰带230的中心位置。
81.本实用新型提供的手部康复训练设备，通过采用液态金属作为液压系统的介质来驱动手指随动单元的关节部，使得液压系统稳定性增加，不易变质，不用定期更换，从而节省成本；并且利用液态金属导热快，给液态金属加热后通过输送通道使记忆合金连接件受热可以形变来实现关节部的伸出和弯曲，从而实现整体结构简单，利用记忆合金连接件使得运动柔顺和灵活。
82.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。