一种基于气动肌肉的绳驱手部康复装置

本发明涉及机械手领域，尤其是涉及一种基于气动肌肉的绳驱手部康复装置。

背景技术：

1、

2、现有的手部外骨骼和外肢体手指通常分为刚性结构以及绳索式结构，刚性结构的手部外骨骼和外肢体手指由于传统刚性材料较高的杨氏模量和密度，因此并不利于机器人的柔性化和轻量化，特别是在康复领域，在外骨骼设备佩戴的同时，需要减小设备为患者手部带来的额外负担，此外，刚性材料往往冲击较大，这就很难保证人机交互的安全性。

3、绳索驱动一定程度上克服了传统刚性机器人的缺点，但其往往需要配合物体的支撑而发挥作用，如绳索式康复机器人通过患者的手部提供支撑，人形机器人则又是通过刚性部件提供支撑，虽然提高了手部运动的灵活性，但又不可避免的会引入以上刚性机器人的缺点。此外，绳索式机器人在康复领域缺乏对不同患者手尺寸的适应性，因此很难针对不同的手部大小实现定制。

4、此外，现有的刚性结构以及绳索式结构的手部外骨骼和外肢体手指仅仅实现了手指的弯曲和伸直运动，没有兼顾手指之间的外展和内收运动，导致康复训练时手指的运动范围受限。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种人机交互安全性高、运动自由度高的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置。

2、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

3、一种基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，包括手掌、多个弹性片、多个指套、多个绳索以及多个气动肌肉，多个所述弹性片均安装于所述手掌，每一所述弹性片上安装有至少一所述指套以形成手指，每一所述指套与至少一所述绳索连接，所述绳索通过所述指套牵引所述弹性片弯曲，每一所述气动肌肉与两所述手指相连，所述气动肌肉由柔性材料制成并且中空，所述气动肌肉充气产生扩张或收缩，使与所述气动肌肉相连的两所述手指外展或内收。

4、进一步的，所述弹性片为金属片。

5、进一步的，当所述绳索未对所述指套施加牵引力时，所述弹性片处于自然状态，处于自然状态的弹性片为弯曲状态。

6、进一步的，所述手指包括短指以及多个长指，所述短指包括一个弹性片以及一个安装于所述弹性片的指套，每一所述长指包括一个弹性片以及两个安装于所述弹性片的指套，位于所述长指上的两个指套间隔设置。

7、进一步的，所述指套设有牵引孔，与所述短指对应的所述绳索固定于所述牵引孔；与所述长指短指对应的所述绳索穿设于靠近所述手掌的指套的牵引孔并固定于远离所述手掌的指套的牵引孔。

8、进一步的，所述指套设有牵引孔，所述牵引孔包括第一牵引孔、第二牵引孔以及第三牵引孔，所述第二牵引孔位于所述弹性片的中心线上，所述第一牵引孔以及所述第三牵引孔位于所述第二牵引孔两侧。

9、进一步的，所述第二牵引孔到所述弹性片的距离小于所述第一牵引孔以及所述第三牵引孔到所述弹性片的距离。

10、进一步的，所述气动肌肉位于两所述长指之间。

11、进一步的，所述气动肌肉包括主体以及与所述主体内部连接的气管，所述气管与气控系统连接。

12、进一步的，所述主体由柔性材料制成，所述主体包括两连接端以及位于两所述连接端之间的褶皱部，两所述连接端以及所述褶皱部一体成型，两所述连接端分别与所述指套固定连接。

13、相比现有技术，本发明基于气动肌肉的绳驱手部康复装置的多个弹性片均安装于手掌，每一弹性片上安装有至少一指套以形成手指，每一指套与至少一绳索连接，绳索通过指套牵引弹性片弯曲，每一气动肌肉与两手指相连，气动肌肉由柔性材料制成并且中空，气动肌肉充气产生扩张或收缩，使与气动肌肉相连的两手指外展或内收，通过上述设计，弹性片形成的手指人机交互安全性高、气动肌肉连接两手指，通过气动肌肉充气产生扩张或收缩，使与气动肌肉相连的两手指外展或内收，提高了手部康复装置的运动自由度。

技术特征：

1.一种基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，包括手掌，其特征在于：还包括多个弹性片、多个指套、多个绳索以及多个气动肌肉，多个所述弹性片均安装于所述手掌，每一所述弹性片上安装有至少一所述指套以形成手指，每一所述指套与至少一所述绳索连接，所述绳索通过所述指套牵引所述弹性片弯曲，每一所述气动肌肉与两所述手指相连，所述气动肌肉由柔性材料制成并且中空，所述气动肌肉充气产生扩张或收缩，使与所述气动肌肉相连的两所述手指外展或内收。

2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述弹性片为金属片。

3.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：当所述绳索未对所述指套施加牵引力时，所述弹性片处于自然状态，处于自然状态的弹性片为弯曲状态。

4.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述手指包括短指以及多个长指，所述短指包括一个弹性片以及一个安装于所述弹性片的指套，每一所述长指包括一个弹性片以及两个安装于所述弹性片的指套，位于所述长指上的两个指套间隔设置。

5.根据权利要求4所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述指套设有牵引孔，与所述短指对应的所述绳索固定于所述牵引孔；与所述长指短指对应的所述绳索穿设于靠近所述手掌的指套的牵引孔并固定于远离所述手掌的指套的牵引孔。

6.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述指套设有牵引孔，所述牵引孔包括第一牵引孔、第二牵引孔以及第三牵引孔，所述第二牵引孔位于所述弹性片的中心线上，所述第一牵引孔以及所述第三牵引孔位于所述第二牵引孔两侧。

7.根据权利要求6所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述第二牵引孔到所述弹性片的距离小于所述第一牵引孔以及所述第三牵引孔到所述弹性片的距离。

8.根据权利要求4所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述气动肌肉位于两所述长指之间。

9.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述气动肌肉包括主体以及与所述主体内部连接的气管，所述气管与气控系统连接。

10.根据权利要求9所述的基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，其特征在于：所述主体由柔性材料制成，所述主体包括两连接端以及位于两所述连接端之间的褶皱部，两所述连接端以及所述褶皱部一体成型，两所述连接端分别与所述指套固定连接。

技术总结本发明公开了一种基于气动肌肉的绳驱手部康复装置，属于康复器械领域，多个弹性片均安装于手掌，每一弹性片上安装有至少一指套以形成手指，每一指套与至少一绳索连接，绳索通过指套牵引弹性片弯曲，每一气动肌肉与两手指相连，气动肌肉由柔性材料制成并且中空，气动肌肉充气产生扩张或收缩，使与气动肌肉相连的两手指外展或内收，通过上述设计，弹性片形成的手指人机交互安全性高、气动肌肉连接两手指，通过气动肌肉使两手指外展或内收，提高了手部康复装置的运动自由度。技术研发人员：郭凯,王杰,马哈茂德·艾尔萨曼缇,艾哈迈德·法雷斯,吴煜雯受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/9