穿戴式手腕外骨骼康復裝置的制作方法

本發(fā)明屬于手腕外骨骼裝置領域，具體涉及一種基于空間六桿機構的串聯(lián)機構。

背景技術：

手腕是人體上肢關節(jié)之一，負責靈活改變?nèi)耸值奈恢门c方向。在利用外骨骼裝置進行上肢康復的過程中，經(jīng)常需要圍繞人體手腕著重設計。手腕關節(jié)中含有八塊腕骨，成遠近兩排分布于掌骨與撓骨、尺骨之間，可以完成屈伸、收展和環(huán)轉(zhuǎn)運動等。

現(xiàn)有技術中，手腕外骨骼康復裝置通常集成于上肢外骨骼裝置內(nèi)，與肘關節(jié)、肩關節(jié)等一并進行康復訓練。為了簡化裝置，部分設計者提出了單獨針對手腕的康復訓練裝置。在這些裝置中，從機構學角度看，可大致分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩大類。其中，并聯(lián)型手腕外骨骼可輔助手腕完成大部分運動，如“Ricewrist”、“CRAMER”等。串聯(lián)型手腕外骨骼裝置相對簡單輕巧，其構型設計也相對多樣，如“MIT-MANUS”、“W-EXOS”和“MARSE-4”等。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種可以完全適應手腕關節(jié)的運動需要，裝置機構自由度數(shù)與手腕關節(jié)自由度數(shù)相匹配、使用方便，占用體積小，基于空間六桿機構的手腕外骨骼裝置。在該裝置中，利用鉸鏈連桿和滑槽滑桿機構，與手背和前臂形成二自由度空間六桿機構。

本發(fā)明解決技術問題所采用的方案是：

一種穿戴式手腕外骨骼裝置，其特征在于：包括手背機構(1)，連桿一(2-1)，連桿二(2-2)和前臂機構(3)：所述手背機構(1)通過連桿一(2-1)和連桿二(2-2)與前臂機構(3)連接。

進一步地，所述手背機構(1)包括夾板(4)、螺栓一(5-1)、螺栓二(5-2)、手背固定座(6)、軸承一(7-1)、豎軸一(8-1)、橫軸一(9-1)、軸承二(7-2)和軸承三(7-3)：所述夾板(4)通過螺栓一(5-1)和螺栓二(5-2)與手背固定座(6)連接，所述手背固定座(6)通過軸承一(7-1)與豎軸一(8-1)連接，所述豎軸一(8-1)通過軸承二(7-2)和軸承三(7-3)與橫軸一(8-1)連接，所述橫軸一(8-1)通過軸承二(7-2)和軸承三(7-3)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)連接：所述橫軸一(8-1)分別與連桿一(2-1)和連桿二(2-2)構成手腕水平轉(zhuǎn)動副一(R1-1)和手腕水平轉(zhuǎn)動副二(R1-2)，所述手背固定座(6)和豎軸一(8-1)構成手腕垂直轉(zhuǎn)動副(R2)。

進一步地，所述前臂機構(3)包括滑板(10)、前臂固定座(11)、軸承四(7-4)、豎軸二(8-2)、橫軸二(9-2)、軸承五(7-5)和軸承六(7-6)：所述前臂固定座(11)與滑板(10)連接，所述滑板(10)通過軸承四(7-4)與豎軸二(8-2)連接，所述豎軸二(8-2)通過軸承五(7-5)和軸承六(7-6)與橫軸二(9-2)連接，所述橫軸二(9-2)通過軸承五(7-5)和軸承六(7-6)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)連接：所述前臂固定座(11)與滑板(10)構成移動副(P1)，所述橫軸二(9-2)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)構成前臂水平轉(zhuǎn)動副一(R4-1)和前臂水平轉(zhuǎn)動副二(R4-2)，所述滑板(10)與豎軸二(8-2)構成前臂垂直轉(zhuǎn)動副(R3)。

本發(fā)明由于采用以上技術方案，可實現(xiàn)手腕外骨骼裝置在穿戴后，無論人體關節(jié)的軸線怎樣變化，人機閉鏈的自由度數(shù)始終為二，保證了手腕的關節(jié)活動范圍，從機構學角度避免了發(fā)生二次傷害的隱患。此裝置簡化了手部外骨骼的機構設計，使用方便、占用體積小、制造成本低，可應用于手腕康復裝置和手腕動作捕捉等領域。

下面結合附圖對本發(fā)明的穿戴式手腕外骨骼康復裝置做進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明穿戴式手腕外骨骼康復裝置的總體結構三維示意圖；

圖2為本發(fā)明穿戴式手腕外骨骼康復裝置的手背機構分解示意圖；

圖3為本發(fā)明穿戴式手腕外骨骼康復裝置的前臂機構分解示意圖；

圖中：1—手背機構；2-1—連桿一；2-2—連桿二；3—前臂機構；4—夾板；5-1—螺栓一；5-2—螺栓二；6—手背固定座；7-1—軸承一；7-2—軸承二；7-3—軸承三；7-4—軸承四；7-5—軸承五；7-6—軸承六；8-1—豎軸一；8-2—豎軸二；9-1—橫軸一；9-2—橫軸二；10—滑板；11—前臂固定座。

具體實施方式

如圖1-圖3所示，穿戴式手腕外骨骼康復裝置，包括包括手背機構(1)，連桿一(2-1)，連桿二(2-2)和前臂機構(3)：所述手背機構(1)通過連桿一(2-1)和連桿二(2-2)與前臂機構(3)連接。

如圖2手背機構分解示意圖所示，所述手背機構(1)包括夾板(4)、螺栓一(5-1)、螺栓二(5-2)、手背固定座(6)、軸承一(7-1)、豎軸一(8-1)、橫軸一(9-1)、軸承二(7-2)和軸承三(7-3)：所述夾板(4)通過螺栓一(5-1)和螺栓二(5-2)與手背固定座(6)連接，所述手背固定座(6)通過軸承一(7-1)與豎軸一(8-1)連接，所述豎軸一(8-1)通過軸承二(7-2)和軸承三(7-3)與橫軸一(8-1)連接，所述橫軸一(8-1)通過軸承二(7-2)和軸承三(7-3)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)連接：所述橫軸一(8-1)分別與連桿一(2-1)和連桿二(2-2)構成手背水平轉(zhuǎn)動副一(R1-1)和手背水平轉(zhuǎn)動副二(R1-2)，所述手背固定座(6)和豎軸一(8-1)構成手背垂直轉(zhuǎn)動副(R2)。

如圖3前臂機構分解示意圖所示，所述前臂機構(3)包括滑板(10)、前臂固定座(11)、軸承四(7-4)、豎軸二(8-2)、橫軸二(9-2)、軸承五(7-5)和軸承六(7-6)：所述前臂固定座(11)與滑板(10)連接，所述滑板(10)通過軸承四(7-4)與豎軸二(8-2)連接，所述豎軸二(8-2)通過軸承五(7-5)和軸承六(7-6)與橫軸二(9-2)連接，所述橫軸二(9-2)通過軸承五(7-5)和軸承六(7-6)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)連接：所述前臂固定座(11)與滑板(10)構成移動副(P1)，所述橫軸二(9-2)分別與連桿一(2-1)，連桿二(2-2)構成前臂水平轉(zhuǎn)動副一(R4-1)和前臂水平轉(zhuǎn)動副二(R4-2)，所述滑板(10)與豎軸二(8-2)構成前臂垂直轉(zhuǎn)動副(R3)。