一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107496139A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710861936.7(22)申请日2017.09.21(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人张福海付宜利牟洋杨磊(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)B25J19/00(2006.01)G01L3/00(2006.01)G05D19/02(2006.01)A61B5/11(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统(57)摘要一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，它涉及一种关节力矩测量系统。本发明解决现有的康复机械手一般不具备感知功能，存在无法测量手指关节与外骨骼之间的交互作用力大小的问题。电机输出端线轮安装在驱动电机的输出轴上，D型轴穿装在关节线轮上，D型轴的两端通过两个轴承安装在线轮架上，关节角度传感器通过螺钉固装在线轮架的上端面上，磁钢贴在D型轴的上端面上且磁钢与关节角度传感器正对设置，关节座端盖扣合在线轮架的上端面上，关节座固装在线轮架的侧壁上，线轮架设置有两个相互平行设置的穿线管，每个穿线管上设置有一个弹性元件，所述鲍登线缠绕在外关节单元线轮和电机输出端线轮上。本发明用于用于创伤手指康复。CN107496139ACN107496139A权利要求书1/1页1.一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，所述关节力矩测量系统包括若干个关节力矩测量单元，每个关节力矩测量单元外骨骼关节单元(1)、鲍登线(2)、电机输出端线轮(3)和两个弹性元件；其特征在于：电机输出端线轮(3)安装在驱动电机的输出轴上，外骨骼关节单元(1)包括关节座(14)、关节线轮(13)、关节角度传感器(10)、两个轴承(12)、D型轴(8)、线轮架(7)、磁钢(9)和关节座端盖(11)；D型轴(8)穿装在关节线轮(13)上，D型轴(8)的两端通过两个轴承(12)安装在线轮架(7)上，关节角度传感器(10)通过螺钉固装在线轮架(7)的上端面上，磁钢(9)贴在D型轴(8)的上端面上且磁钢(9)与关节角度传感器(10)正对设置，关节座端盖(11)扣合在线轮架(7)的上端面上，关节座(14)固装在线轮架(7)的侧壁上，线轮架(7)设置有两个相互平行设置的穿线管，每个穿线管上设置有一个弹性元件，所述鲍登线(2)缠绕在外关节单元线轮(13)和电机输出端线轮(3)上。2.根据权利要求1所述的用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，其特征在于：关节角度传感器(10)为基于霍尔原理的非接触式位置传感器。3.根据权利要求1或2所述的用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，其特征在于：关节座端盖(11)通过两个螺钉固定在线轮架(7)的上端面上。4.根据权利要求3所述的用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，其特征在于：弹性元件包括压簧(15)和套管(16)，压簧(15)的一端与对应的一个穿线管固接，压簧(15)的另一端与套管(16)固接。5.根据权利要求4所述的用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，其特征在于：鲍登线(2)、压簧(15)、关节线轮(13)和电机输出端线轮(3)构成弹性力矩传感器。2CN107496139A说明书1/5页一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统技术领域[0001]本发明涉及一种用于创伤手指康复的关节力矩测量系统，属于外骨骼康复手领域。背景技术[0002]上个世纪以来，随着机器人技术的蓬勃发展，许多国内外的研究人员开始尝试着将机器人技术与康复理论结合起来。目前，机器人辅助疗法已经被证明能够有效改善手部运动功能。康复机器人能够对患肢提供连续不断的运动辅助并可以进行准确的位置控制，因此它对减轻传统疗法的劳动强度，实现手部运动功能的康复有着巨大的意义。[0003]为了实现机器人运动的闭环控制，同时为了采集在实验过程中病人训练情况的数据以进行实验后期的处理和分析，传感测量装置必须要整合到机器人当中。对于外骨骼手部康复机器人，我们最关心的是手指各个关节的角度信息和手指关节力矩的大小，通过分析这两个指标可以评价康复治疗的效果。[0004]目前，已有一些康复机械手被研制出来，而只有极少的康复手设备具有感知功能，这些装置大都采用了采用基于压阻效应的传感器来测量外骨骼和手指的接触力。然而，实验已经证明了这样的测量方式是不准确的。一方面是由于这类传感器本身的特性，另一方面是由于传感器不能够覆盖外骨骼和手指的所有接触范围。比起手指指尖的接触力，我们更希望得到手指各个关节的力矩值。[0005]综上，现有的康复机械手一般不具备感知功能