智能手部康复训练机器人

智能手部康复训练机器人张儒，万军(素德镇陶瓷学院机电系，江西 景褪镇333001)The Intelligent Hand Rehabilitation Training RobotZHANG Ru WAN Jun(School of Mechanic and Electric Engineering.Jingdezhcn Ceramic InstituteJingdezhen 333001 .China)摘要：设计了手部康复训练机器人的总体方案， 选择了机器人的机构形式、驱动方式和控制方式。 并根据总体方案，设计了机器人的机械系统、驱动系 统和控制系统。关键词：机器人;手部康复；单片机控制中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号：1001 - 2257（2008）12 0053 - 03Abstract：This article first designed the reha bilitation robot in overall concept. It contains choosing robots mechanical organization form, the drive type and the control mode. Then according to the overall concept, it has designed robots mechanical system the driving system and the control system Key words：robot;the hand rehabilitation training； single chip control0引言随着新技术对康复工程领域的渗透，对康复工 程领域的研究变得越来越深入，取得了众多的研究 成果。通过一些研究机构的尝试，基本上可以确 定16机器人辅助康复医疗必须能够确保患者安 全，患者可以接受机器人训练，治疗过程较常规治疗 手段更具有发展潜力；用康复机器人进行康复训练 具有治疗效果；机器人可以记录详实的治疗数据和 图形，提供有效的治疗和评价手段，为深人研究人体 运动规律以及大脑与肢体的控制与影响关系提供了 另一种途径；使用机器人辅肋治疗在提高效率和训 练强度方面具有极大的潛力。收稿日期,2008-07-25（机械与电子2008（12）但是这些康复产品具有以下一些缺点：制造成 本高昂，很难将研究成果推广普及；多为专用机器 人，功能单一，无法批量生产，其机器人系统比较复 杂，技术的升级更新比较困难;针对腕部及手指运动 功能障碍进行康复治疗的机器人较少。对于肢体受损程度并不严重，只是在功能上出 现运动性障碍的患者（如仅是腕关节运动障碍的患 者），可以通过一些简单的康复训练，使肢体运动障 碍得到改善甚至完全恢复。而目前市场上的康复医 疗产品差强人意，迫切需要设计出性价比比较高的 康复器械以满足患者的需求27】.1人体手部结构分析与模型建立按照人体解剖生理学，人的手由腕骨、掌骨和指 骨组成。腕竹与上臂骨连接处为腕关节。掌針与指 骨连接部分为掌指关节，各指骨间的连接部分为指 关节。其中，靠近指尖的关节叫远指关节，中间的叫 近指关节。腕关节的运动可在2个轴进行。分别是位于矢 状面的屈曲和伸展运动以及位于冠状面的内收和外 展运动。其中,屈曲是指手的前掌面向着前臂的前 方运动，伸展是指手的后背面向着前臂的后方运动， 内收是手向垂直轴的运动，外展是手离开垂直轴的 运动。人手食指、中指、无名指以及小指的机构大体是 一样的。掌指关节（MP）属于球窝关节，可作屈伸、 收展和环绕等多种动作，而近端指关节（P1P）和远 端指关节（DIF）则属于滑车关节，只可作屈伸动作。 拇指的腕拿关节（CM）为一个鞍状关节，可作屈伸、 收展和内外反转等动作，而掌指关节的内外翻转动 作与另两指关节的屈伸运动配合，能够完成复杂的 空间运动，常称为拇指的对掌运动。由以上分析知，人的手部结构十分精细，动作极53