Đồ án nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC NĂNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG
SVTH: NGUYỄN QUỐC BẢO
TRẦN QUỐC NHẬT
ĐINH CÔNG NGỌC

SKL011272

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC NĂNG
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

SVTH: NGUYỄN QUỐC BẢO

- 19146156

SVTH: TRẦN QUỐC NHẬT

- 19146228

SVTH: ĐINH CƠNG NGỌC

- 19146221

Khóa: 2019-2023

Thành phố Thủ Đức, Tháng 7 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC NĂNG
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

SVTH: NGUYỄN QUỐC BẢO

- 19146156

SVTH: TRẦN QUỐC NHẬT

- 19146228

SVTH: ĐINH CƠNG NGỌC

- 19146221

Khóa: 2019-2023

Thành phố Thủ Đức, Tháng 7 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Cơ Điện Tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ 2/ năm học 2022-2023
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương
Sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Quốc Bảo
MSSV: 19146156
Điện thoại: 0919669171
2. Đinh Công Ngọc
MSSV: 19146221

Điện thoại: 0918152806
3. Trần Quốc Nhật
MSSV: 19146228
Điện thoại: 0353768080
1. Mã số đề tài: 22223DT146
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ
BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC NĂNG.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Tham khảo từ tài liệu ‘’ A Soft Exoskeleton for Hand Assistive and Rehabilitation
Application using Pneumatic Actuators with Variable Stiffness ‘’ của IEEE
International Conference on Robotics and Automation.
3. Nội dung chính của đồ án:
Tiến hành co và duỗi ngón tay theo yêu cầu của bác sĩ (tùy chỉnh) , đo lực từng ngón
tay người bệnh khi co và duỗi, có bài tập cho phép bác sĩ có thể đánh giá tình hình của
người bệnh từ đó sẽ có cách trị liệu và hồi phục thích hợp.
4. Các sản phẩm dự kiến
Hệ thống thiết kế hoàn chỉnh của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng dựa theo
các nội dung đã đề ra.
Báo cáo chi tiết về nội dung đề tài.
Powerpoint báo cáo về đề tài.
5. Ngày giao đồ án: 15/03/2023
6. Ngày nộp đồ án: 15/07/2023
7. Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo:
Tiếng Anh  Tiếng Việt 
Trình bày bảo vệ:
Tiếng Anh 
Tiếng Việt 
TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ................................................
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

i


LỜI CAM KẾT
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN
TAY PHỤC HỒI CHỨC NĂNG.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương
1. Họ tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Bảo
MSSV: 19146156
Lớp:19146CL1B
Địa chỉ sinh viên: 439/59/5 Hồ Học Lãm, phường An Lạc, Quận Bình Tân.
Số điện thoại liên lạc: 0919669171
Email:
2. Họ tên sinh viên thực hiện: Đinh Cơng Ngọc
MSSV: 19146221
Lớp:19146CL1A
Địa chỉ sinh viên: Kí túc xá khu B, phường Đơng Hịa, Tp Dĩ An,Bình Dương.
Số điện thoại liên lạc: 0918152806

Email:
3. Họ tên sinh viên thực hiện: Trần Quốc Nhật
MSSV: 19146228
Lớp:19146CL1B
Địa chỉ sinh viên: 59/45/17 đường số 8, phường Trường Thọ, Tp Thủ Đức.
Số điện thoại liên lạc: 0353768080
Email:
Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 21/07/2023
Lời cam kết: “Chúng tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng
trình do chính chúng tơi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một
bài viết nào đã được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm
nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 7 năm 2023
Nguyễn Quốc Bảo
Trần Quốc Nhật
Đinh Công Ngọc

ii


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Nhà Trường, Khoa Đào Tạo
Chất Lượng Cao, Bộ môn Cơ Điện Tử, các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho
chúng em những kiến thức cơ sở, chuyên môn trong suốt những năm học qua cũng như đã
tạo điều kiện cho chúng em được tham gia bảo vệ “Đồ án Tốt Nghiệp”. Đồ án này là “mảnh
ghép” góp phần cho chúng em cải thiện về mặt kiến thức khi tốt nghiệp cũng như cho chúng
em thêm những thơng tin nghiên cứu bổ ích cho công việc sau này.
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy Nguyễn Ngọc Phương
những người bạn cùng nhóm đã chia sẻ về kinh nghiệm làm đề tài cũng như hỗ trợ các công
việc để giúp nhóm hồn thành được đồ án một cách chỉnh chu nhất.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình các thành viên trong nhóm đã
ln bên cạnh, hỗ trợ, an ủi và vỗ về khi nhóm gặp khó khăn và nản lịng.
Với lượng kiến thức cịn hạn hẹp và thời gian thực hiện hạn chế, vì vậy sai sót là điều
khó tránh khỏi trong q trình thực hiện đồ án. Em rất mong nhận được sự hướng dẫn và
góp ý của q thầy cơ để giúp nhóm chúng em có thể cải thiện và phát triển đề tài của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

iii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC
HỒI CHỨC NĂNG.
Ngày nay, con người chúng ta sử dụng các chi rất nhiều trong cuộc sống như cầm,
nắm, đi lại,... Và thật khó khăn khi các chi đặc biệt là tay gặp vấn đề trong việc cầm nắm.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều những loại thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng bàn tay
với công dụng rất tốt, giá thành cũng cạnh tranh. Nhưng ta lại ít thấy những thiết bị hỗ trợ
được dùng trong y học bởi chính các vị bác sĩ để đánh giá tình hình chấn thương của người
bệnh và từ đó họ sẽ có phương pháp và bài tập cho từng bệnh nhân. Đó là lí do khiến nhóm
quyết định làm thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng dùng cho bác sĩ ứng dụng DC
Servo Motor và dây để co duỗi ngón tay, cảm biến uốn cong (Flex sensor) để tiến hành đo
góc và loadcell để đo lực co các ngón tay ứng dụng cơ cấu chủ động. Loadcell được dùng để
đo lực co của ngón tay, flex sensor được dùng để đo được góc ngón tay và DC Servo Motor
điều khiển riêng lẻ ngón cái, ngón trỏ, 3 ngón cịn lại. Bao tay qua các q trình in 3D thì
khơng bền và khơng thẩm mỹ nên nhóm quyết định dùng bao tay vải và may các chi tiết để
móc, gài, xỏ chỉ,… Kết quả là găng tay có thể co duỗi theo các nút bấm, switch và có thể
điều khiển đồng thời đo được lực co ngón tay bằng loadcell và đo góc co ngón tay bằng flex
sensor để từ đó ứng dụng vào bài tập cụ thể. Nhóm cịn dùng Winforms C# để tạo giao diện
để điều chỉnh cả trên máy tính mà khơng cần phải điều chỉnh bằng nút bấm trên phần cứng.
Để thực hiện đề tài nhóm tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu các vấn đề cần thiết bao

gồm: Các quy trình thiết kế chế tạo ra thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng bàn tay đang được
sử dụng trong và ngoài nước. Các mức độ chấn thương trên ngón tay, các ca chấn thương
sau thời gian điều trị dần phục hồi ở các mức độ đánh giá của bác sĩ hiện nay. Từ đó áp
dụng nghiên cứu ra găng tay mềm dựa trên sản phẩm thực tế đã có trên thị trường (khảo sát,
tìm kiếm thơng tin, chức năng) để xây dựng phương pháp thiết kế, chế tạo ra sản phẩm dễ
sử dụng, có độ hồn thiện và giá thành tốt hơn.
Sau khi đưa ra các phương án thiết kế khác nhau đã chọn ra phương án tối ưu hóa
nhất và cuối cùng tiến hành thiết kế chế tạo thiết bị. Do vị trí may các chi tiết trên găng tay
khơng được chính xác 100% nên các chi tiết cịn vướng nhau gây ra sự khơng thoải mái cho
người mang. Các chương trình bài tập được lập ra còn chủ quan, chưa sát thực tế người
bệnh. Flex sensor cịn có độ nhiễu nên chưa hiển thị đúng góc co hồn tồn.
Phương hướng cải tiến của nhóm là dùng cảm biến Flex sensor đo góc co ứng dụng
cho 5 ngón tay để trực quan trong việc theo dõi góc co của người bệnh. Cải thiện hơn về
giao diện Winforms C# sao cho trực quan hơn để bác sĩ có thể dễ dàng trong việc thao tác
và sử dụng.

iv


ABSTRACT
Nowadays, we use our hands extensively in daily life for grasping, gripping, and
manipulating objects. It becomes challenging when the hands, especially fingers, encounter
issues in their gripping function. While there are many supportive gloves available in the
market for functional recovery purposes, we rarely see such devices being used in the
medical field by doctors to assess patients' injuries and develop personalized treatment
methods and exercises for each patient. That is the reason our team decided to develop a
functional assistive glove for doctors using DC servo motors, finger flexion-extension
cables, flex sensors to measure finger angles, and load cells to measure finger gripping
force, applying an active mechanism. 3D-printed gloves are not durable and aesthetically
pleasing, so we opted for fabric gloves and incorporated hooks, fasteners, and stitching to

attach the components.
The result is a glove that can flex and extend according to button inputs and switches.
It can simultaneously measure finger gripping force using load cells and finger angles using
flex sensors, which can then be applied to specific exercises. We also used Winforms C# to
create a user interface for adjusting the glove settings on a computer without the need for
hardware buttons.
To carry out this project, our team conducted research on the design and fabrication
processes of hand assistive devices used both domestically and internationally. We also
studied the various levels of finger injuries and the evaluation criteria employed by doctors
for assessing post-treatment recovery at different levels. Based on this research, we applied
our findings to the development of a soft glove, leveraging existing products in the market
(through surveys, information retrieval, and functionality analysis) to design and create a
user-friendly, more refined, and cost-effective solution.
After exploring different design options, we selected the most optimized approach
and proceeded with the fabrication of the device. However, due to the imprecise positioning
of the glove's components during the stitching process, some parts interfere with each other,
causing discomfort for the wearer. The exercise programs developed are subjective and not
fully aligned with the realities of the patients. Additionally, the flex sensor introduces noise,
leading to inaccurate angle measurements.
The team's improvement direction involves using flex sensors to measure the flexion
angle of all five fingers to provide a visual representation for monitoring patients' finger
angles. We aim to enhance the Winforms C# interface to make it more intuitive and userfriendly for doctors' easy operation and utilization.

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................................i
LỜI CAM KẾT ................................................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ............................................................................................................iv
ABSTRACT ........................................................................................................................v
MỤC LỤC ..........................................................................................................................vi
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH .....................................................................................................ix
PHỤ LỤC BẢNG BIỂU.................................................................................................. xii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................... xiii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI..............................................................................1
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 1

1.2.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................. 1

1.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................................2

1.4.

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU: ....................................................... 2

1.4.1.

Đối tượng nghiên cứu: ...................................................................................2

1.4.2.

Phạm vi nghiên cứu: ....................................................................................... 2

1.5.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: ..................................................................... 3

1.5.1.

Cơ sở phương pháp luận: ...............................................................................3

1.5.2.

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: ............................................................. 3

1.6.

KẾT CẤU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................... 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ................................................. 5
2.1.

GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.............................................. 5

2.2.

ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG ........................................................................... 5

2.3.

KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI
CHỨC NĂNG ...................................................................................................... 6

2.4.

CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .................................................................... 6

2.4.1.

Các nghiên cứu ngoài nước ............................................................................ 6

2.4.2.

Các nghiên cứu trong nước. ........................................................................... 9

2.5.

CÁC TỒN TẠI CỦA THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC
NĂNG ................................................................................................................... 9

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 10
3.1.

TÌNH HÌNH CHẤN THƯƠNG TAY HIỆN NAY ......................................... 10

3.2.

CƠ CẤU CHỦ ĐỘNG VÀ CƠ CẤU BỊ ĐỘNG ............................................. 11

3.2.1.

Cơ cấu chủ động ...........................................................................................11

3.2.2.

Cơ cấu bị động .............................................................................................12

vi


3.3.

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BẰNG PID.................................................. 13

3.4.

CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ DC SERVO ........................ 15

3.5.

CÁC CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO GĂNG TAY ....................................15

3.6.

BÀI TẬP PHỤC HỒI CHỨC NĂNG ..............................................................17

3.7.

LOADCELL: ..................................................................................................... 18

3.8.

FLEX SENSOR ................................................................................................. 21

3.9.

WINDOWS FORMS (WINFORMS) ..............................................................22

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG ........ 25
4.1.

YÊU CẦU ĐỀ TÀI VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ ........................................... 25

4.2.

PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ...................................... 26

4.2.1.

Đề xuất/ Giải pháp 1: ................................................................................... 26

4.2.2.

Đề xuất/ Giải pháp 2: ................................................................................... 27

4.2.3.

Đề xuất/ Giải pháp 3: ................................................................................... 28

4.3.

Lựa chọn giải pháp ............................................................................................ 29

4.4.

Trình tự tiến hành sản phẩm ............................................................................ 29

CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU CHẤP HÀNH......................30
5.1.

XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT MÁY .....................................................30

5.1.1.

Chức năng .................................................................................................... 30

5.1.2.

Năng suất ...................................................................................................... 30

5.1.3.

Nguyên lý làm việc của bộ phận công tác.................................................... 30

5.1.4.

Đề xuất phương án mới ................................................................................31

5.2.

TÍNH TỐN CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG ....................................................... 31

5.2.1.

Tính tốn chọn động cơ: ............................................................................... 31

5.2.2.

Dây kéo ........................................................................................................ 31

5.2.3.

Cơ cấu đàn hồi trên bao tay .......................................................................... 32

5.2.4.

Tính toán thiết kế Puly cuốn dây..................................................................32

5.2.5.

Trục thép truyền động .................................................................................. 33

5.2.6.

Chọn ổ lăn .................................................................................................... 34

5.2.7.

Chọn khớp nối mềm .....................................................................................35

5.3.

THIẾT KẾ CƠ CẤU SƠ BỘ MƠ HÌNH MÁY .............................................. 36

5.3.1.

Thiết kế hộp truyền động ............................................................................. 36

5.3.2.

Thiết kế bao tay ............................................................................................ 42

5.4.

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BÀN ĐO LỰC ................................................. 49

5.4.1.

Tính tốn bàn đo lực..................................................................................... 49

5.4.2.

Thiết kế bàn đo lực ....................................................................................... 51

5.5.

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU CHẤP HÀNH: .............................. 53

vii


5.5.1.

Tổng quát: .................................................................................................... 53

5.5.2.

Sơ đồ khối hệ thống: ....................................................................................53

5.5.3.

Yêu cầu kĩ thuật: .......................................................................................... 55

5.5.4.

Thành phần hệ thống: ................................................................................... 55

5.6.

GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ ...................... 63

5.6.1.

Nguyên lý hoạt động. ................................................................................... 63

5.6.2.

Lưu đồ giải thuật bộ điều khiển: .................................................................. 63

5.7.

THIẾT KẾ GIAO DIỆN ...................................................................................65

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM ......................................................... 67
6.1.

KẾT QUẢ ........................................................................................................... 67

6.2.

THỰC NGHIỆM ............................................................................................... 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 80
KẾT LUẬN: .................................................................................................................. 80
HƯỚNG PHÁT TRIỂN:.............................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 81

viii


PHỤ LỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Găng tay MediTouch Rehabilitation của cơng ty MediTouch, có trụ sở ở Đức ..... 7
Hình 2.2: Găng tay Gloreha của công ty Idrogenet, trụ sở ở Ý ............................................... 7
Hình 2.3: Găng tay thơng minh Rapael của cơng ty Neofect, có trụ sở tại Mỹ. ...................... 8
Hình 2.4: Exo-Glove Poly của trường đại học quốc gia Seoul (Hàn Quốc)............................ 9
Hình 3.1: Chấn thương gãy bút chì của ngón tay khi chơi thể thao ...................................... 10
Hình 3.2: Thiết bị đeo tay sử dụng cơ nhân tạo của học viện Wyss thuộc đại học Harvard . 12
Hình 3.3: SaeboGlove, một sản phẩm của cơng ty Saebo, có trụ sở tại Mỹ ......................... 13
Hình 3.4: Bộ điều khiển DC servo bằng PID ........................................................................ 14
Hình 3.5: Một phiên bản găng tay và cơ cấu trợ lực đi kèm.................................................. 16
Hình 3.6: Một phiên bản cơ cấu khép kín và nguyên lý kéo dây của Project Exo-Glove Poly
(Đại Học Seoul). .................................................................................................................... 16

Hình 3.7: Cơ cấu và nguyên lý kéo dây của Đại học Drexel ................................................. 17
Hình 3.8: Bài tập co duỗi ngón cái (Thump Extension and Flexion) .................................... 17
Hình 3.9: Bài tập nắm chặt tay (Power Grip) ........................................................................ 18
Hình 3.10: Bài tập co duỗi 4 ngón tay cịn lại ....................................................................... 18
Hình 3.11: Các loại Loadcell có mặt trên thị trường ............................................................. 20
Hình 3.12: Loadcell thanh...................................................................................................... 20
Hình 3.13: Flex Sensor 2.2”................................................................................................... 21
Hình 3.14: Sự thay đổi của Flex Sensor trong quá trình co duỗi ngón tay............................ 22
Hình 3.15: Windows Forms (Winforms C#) ......................................................................... 22
Hình 3.16: Giao diện chính của Winforms C# ...................................................................... 23
Hình 4.1: Những kích thước chính để thiết kế bao tay trợ lực .............................................. 25
Hình 5.1: Dây cước kéo và ống dẫn teflon ............................................................................ 32
Hình 5.2: Biểu đồ lực của trục thép ....................................................................................... 33
Hình 5.3: Biểu đồ nội lực của trục thép ................................................................................. 34
Hình 5.4: Ổ bi 608zz .............................................................................................................. 35
Hình 5.5: Khớp nối mềm 8-3(mm ......................................................................................... 35
Hình 5.6: Thiết kế 3D hộp truyền động ................................................................................. 36
Hình 5.7: Bản vẽ phân rã của hộp truyền động ..................................................................... 36
Hình 5.8: Động cơ GA12 – N20 ............................................................................................ 37
Hình 5.9: Khớp nối mềm ....................................................................................................... 38
Hình 5.10: Puly GT2 N94U ................................................................................................... 38
Hình 5.11: Mặt trên hộp truyền động .................................................................................... 38
Hình 5.12: Mặt dưới hộp truyền động ................................................................................... 39
Hình 5.13: Mặt nối động cơ hộp truyền động ........................................................................ 39
Hình 5.14: Mặt cố định ổ bi hộp truyền động ........................................................................ 39
Hình 5.15: Mặt gá động cơ hộp truyền động ......................................................................... 40
Hình 5.16: Ổ bi 608zz ............................................................................................................ 40
Hình 5.17: Trục thép hộp truyền động ................................................................................... 40
Hình 5.18: Gá động cơ hộp truyền động................................................................................ 41
ix

Hình 5.19: Đầu nối ................................................................................................................. 41
Hình 5.20: Hộp động cơ được nhóm lắp ráp hồn chỉnh và đang trong q trình điều chỉnh
................................................................................................................................................ 42
Hình 5.21: Bản vẽ thiết kế bao tay phiên bản đầu. ................................................................ 43
Hình 5.22: Bao tay vải nhóm quyết định lựa chọn của hãng INGCO ................................... 43
Hình 5.23: Chi tiết số 1 .......................................................................................................... 44
Hình 5.24: Chi tiết số 2 .......................................................................................................... 45
Hình 5.25: Chi tiết số 3 .......................................................................................................... 45
Hình 5.26: Chi tiết số 4 .......................................................................................................... 45
Hình 5.27: Chi tiết số 5 .......................................................................................................... 46
Hình 5.28: Chi tiết số 6 .......................................................................................................... 46
Hình 5.29: Chi tiết số 7 .......................................................................................................... 47
Hình 5.30: Lị xo đàn hồi ....................................................................................................... 47
Hình 5.31: Flex Sensor .......................................................................................................... 48
Hình 5.32: Bao tay hồn thiện ............................................................................................... 49
Hình 5.33: Sơ đồ biểu diễn lực của bàn đo lực ...................................................................... 51
Hình 5.34: Bản vẽ 3D bàn đo lực .......................................................................................... 52
Hình 5.35: Bàn đo lực thực tế ................................................................................................ 53
Hình 5.36: Sơ đồ khối tổng quan bộ điều khiển cơ cấu chấp hành. ...................................... 54
Hình 5.37: Tổng quan bộ điều khiển ..................................................................................... 55
Hình 5.38: Module chuyển đổi nguồn AMS1117.................................................................. 56
Hình 5.39: Sơ đồ khối kết nối Loadcell và mạch chuyển đổi ADC 24 bit HX711 với
Arduino Mega 2560 ............................................................................................................... 57
Hình 5.40: Sơ đồ khối kết nối Flex Sensor với Arduino Mega 2560 .................................... 57
Hình 5.41: Thiết kế Proteus cho Module Driver ................................................................... 58
Hình 5.42: Thiết kế PCB cho Module Driver ........................................................................ 59
Hình 5.43: Mặt trước mạch PCB của Module Driver ............................................................ 59
Hình 5.44: Mặt sau mạch PCB Module Driver ..................................................................... 60

Hình 5.45: Module Driver sử dụng Board đục lỗ .................................................................. 60
Hình 5.46: Mặt sau Module Button ....................................................................................... 61
Hình 5.47: Mặt trước Module Button .................................................................................... 61
Hình 5.48: Thiết kế Module Button bằng Proteus ................................................................. 62
Hình 5.49: Thiết kế PCB cho Module Button ....................................................................... 63
Hình 5.50: Lưu đồ giải thuật bộ điều khiển ........................................................................... 64
Hình 5.51: Giao diện Menu thiết kế của nhóm ...................................................................... 65
Hình 5.52: Giao diện Main dùng để điều khiển thiết bị ........................................................ 66
Hình 6.1: Tổng quan thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng .......................................... 67
Hình 6.2: Tổng quan các chi tiết trong tủ điện của thiết bị ................................................... 67
Hình 6.3: Hình ảnh chi tiết găng tay và bàn đo lực được kết nối với nhau ........................... 68
Hình 6.4: Đồ thị biểu diễn bộ điều khiển PID khi không có tải ............................................ 68
Hình 6.5: Đồ thị biểu diễn bộ điều khiển PID khi có tải. ...................................................... 69
Hình 6.6: Hình ảnh thiết bị trong quá trình thực nghiệm ...................................................... 69
x


Hình 6.7: Hình ảnh ngón cái co lại trong bài tập ................................................................... 70
Hình 6.8: Hình ảnh ngón trỏ co lại trong bài tập ................................................................... 70
Hình 6.9: Hình ảnh ba ngón còn lại trong bàn tay co lại trong bài tập .................................. 71
Hình 6.10: Hình ảnh cả năm ngón tay co lại trong bài tập .................................................... 71
Hình 6.11: Kết quả đo góc và đo lực được hiển thị lên giao diện ......................................... 72
Hình 6.12: Bảng giá trị lưu trữ nằm trên giao diện có thời gian cụ thể ................................. 72
Hình 6.13: Thơng báo khi xuất file Excel thành cơng ........................................................... 73
Hình 6.14: Các giá trị được lưu vào file Excel như bảng giá trị trên giao diện..................... 73
Hình 6.15: Các vật mẫu được nhóm sử dụng để hiệu chỉnh loadcell được cân cụ thể .......... 74
Hình 6.16: Các vật đã được đặt lên loadcell để đo khối lượng.............................................. 75
Hình 6.17: Kết quả đo khối lượng của vật số 1 bằng loadcell ............................................... 76
Hình 6.18: Kết quả đo khối lượng của vật số 2 bằng loadcell ............................................... 76
Hình 6.19: Kết quả đo khối lượng của vật số 3 bằng loadcell ............................................... 77

Hình 6.20: Biểu đồ thể hiện giá trị lực co của ngón cái ........................................................ 77
Hình 6.21: Biểu đồ thể hiện giá trị lực co của ngón trỏ ......................................................... 78
Hình 6.22: Biểu đồ thể hiện giá trị lực co của ba ngón còn lại.............................................. 78

xi


PHỤ LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1: Giá trị lực đo được khi co bàn tay ở các tư thế khác nhau .................................... 26
Bảng 5.1: Thông số của động cơ GA12-N20 ........................................................................ 31
Bảng 5.2: Các linh kiện được sử dụng trong hộp truyền động. ............................................. 37
Bảng 5.3: Các linh kiện được dùng để tạo ra găng tay mềm. ................................................ 44
Bảng 5.4: Thông số kỹ thuật Flex Sensor .............................................................................. 48
Bảng 5.5: Thông số kỹ thuật Loadcell ................................................................................... 50
Bảng 5.6: Bảng linh kiện dùng để tạo bàn đo lực .................................................................. 52
Bảng 5.7: Bảng thống kê các thành phần sử dụng trong bộ điều khiển................................. 54
Bảng 5.8: Thông số kỹ thuật của Module chuyển đổi nguồn AMS1117 .............................. 56
Bảng 5.9: Linh kiện trong Module Driver ............................................................................. 58
Bảng 5.10: Linh kiện sử dụng trong module MANUAL. ...................................................... 62

xii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ADC: Analog – to - Digital Converter
PID: Proportional – Integral – Derivative
HMI: Human Machine Interface
PCB: Printed Circuit Board
DC Motors: Direct Current Motors

xiii


CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, nhu cầu về việc làm ngày càng tăng, các vấn đề về sức khỏe con người
cũng càng nhiều, bàn tay đóng vai trị quan trọng trong hoạt động hằng ngày. Tuy nhiên,
trong quá trình sinh hoạt và vận động có thể xảy ra các tai nạn ngồi ý muốn gây chấn
thương đến đôi tay làm ảnh hưởng đến cuộc sống. Thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng bàn
tay đang là một công nghệ mới đầy tiềm năng trong lĩnh vực y tế. Chúng có khả năng giúp
khơi phục chức năng tay và cải thiện cuộc sống của những người mắc các bệnh và chấn
thương tay dưới sự hỗ trợ của các y bác sĩ.
Thiết bị có thể hỗ trợ cho những người mắc các bệnh như đau cơ xương khớp và
chấn thương tay,.... được các bác sĩ sử dụng bằng cách cho bệnh nhân co, duỗi tùy mức độ
đau, tập luyện những bài luyện tập được lập trình sẵn, chúng có thể giúp người dùng dần trở
về trạng thái bình thường, bên cạnh đó các bác sĩ cũng có thao tác để kiểm tra tình trạng
chấn thương của bệnh nhân và q trình phục hồi.
Do có hiệu quả cao hơn trong việc hỗ trợ đời sống cho người bị chấn thương các chi
– đặc biệt là ngón tay. Hiện nay, phương pháp chủ động được phát triển và sử dụng rất
nhiều trên thế giới. Để có thể điều khiển được các chi, những loại cảm biến như flex sensor,
cảm biến lực, cảm biến góc, vv… được đưa vào để ứng dụng trong việc đo các chuyển động
ngón tay cơ thể. găng tay có độ cứng mềm, hình dạng, kích thước và chức năng tương ứng
với nhu cầu của người dùng. Điều này đảm bảo tính đa dụng và hiệu quả cao hơn cho bác sĩ
trong việc theo dõi quá trình phục hồi chức năng tay.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Mục đích chính của việc tạo ra thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng là hỗ trợ và
cải thiện quá trình phục hồi sức khỏe cho những người có vấn đề về cơ, xương, khớp, hoặc
cần điều trị cho các vấn đề liên quan đến tay và ngón tay. Các mục tiêu chính của thiết bị
bao gồm:
1. Phục hồi chức năng: Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng thường được thiết kế
để tăng cường chức năng của tay và ngón tay bằng cách giữ, hỗ trợ, hoặc định hình
lại các phần bị suy yếu hoặc hạn chế vận động. Điều này có thể bao gồm tăng khả
năng cầm nắm, linh hoạt của ngón tay, và hỗ trợ cho các hoạt động hàng ngày.
2. Giảm đau và viêm: Thiết bị có thể giúp giảm đau và viêm trong trường hợp bị
thương hoặc có các vấn đề về cơ, xương, khớp, như viêm khớp, viêm túi bao gân,
hoặc các vấn đề liên quan đến viêm mạch.
3. Tăng tuần hồn: Thiết bị có thể được thiết kế để cải thiện tuần hoàn máu, giảm sưng
và cung cấp hỗ trợ cho các vấn đề tuần hoàn, như tay bị tê, tay lạnh, hoặc các tình
trạng liên quan khác.
4. Phịng ngừa và hỗ trợ trong q trình phục hồi sau chấn thương : Thiết bị có thể
được sử dụng để phòng ngừa chấn thương, và cũng hỗ trợ trong quá trình phục hồi
sau khi đã xảy ra chấn thương, như sau một phẫu thuật hoặc vết thương.
5. Hỗ trợ trong việc điều trị bệnh tay liên quan : Đối với những bệnh lý liên quan đến
tay như bệnh viêm khớp, thối hóa khớp, lỗng xương, các vấn đề dây chằng, thiết bị
có thể được sử dụng như một phần của phương pháp điều trị tổng thể.
Điều khiển vị trí của từng động cơ DC Servo trong bộ điều khiển ứng dụng bộ điều
khiển PID. Bộ điều khiển động cơ cũng phải nhỏ gọn trực quan để sử dụng dễ dàng. Thiết bị
1


được điều khiển gồm có ba chức năng chính là đo góc dựa trên flex sensor, đo lực dựa vào
loadcell và thiết lập các bài tập có sẵn cho việc phục hồi từng ngón hoặc tồn bộ các ngón
tay. Các nút nhấn và switch trên phần cứng được dùng để thực hiện các bài tập co duỗi, đo
lực, đo góc co ngón tay,… Đồng thời, thiết bị sử dụng Winforms C# để tạo giao diện dùng
trên máy tính và hiển thị lực trên các ngón tay, vị trí góc co ngón tay và số lần co duỗi của

các ngón tay trong từng bài tập để bác sĩ có thể thao tác và theo dõi một cách tiện lợi nhất.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên mơ hình
cụ thể như sau:
Lý thuyết:
Nghiên cứu trong lĩnh vực chấn thương tay đã đưa ra một số tài liệu quan trọng về
tính toán và thiết kế cơ cấu truyền động, nhằm đảm bảo độ chính xác và tối ưu hóa chuyển
động. Các tài liệu này cung cấp thông tin về các phương pháp tính tốn và cơng cụ thiết kế
để tạo ra cơ cấu truyền động hiệu quả cho thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng.
Mô phỏng và phân tích về cấu trúc và hoạt động của thiết bị phục hồi chức năng bàn
tay cũng được nhóm nghiên cứu và tìm hiểu. Các cơng cụ phân tích và phần mềm mô phỏng
được sử dụng để hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của găng tay, giúp định rõ các yếu tố
quan trọng trong thiết kế như cơ cấu, cảm biến và hệ thống điều khiển.
Tìm hiểu về thuật toán điều khiển và các linh kiện phần cứng cần thiết cho bộ điều
khiển là một phần quan trọng trong quá trình nghiên cứu. Các tài liệu liên quan cung cấp
kiến thức về các thuật toán điều khiển, phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển, cũng như
các linh kiện phần cứng như động cơ và cảm biến mà thiết bị phục hồi chức năng cần sử
dụng.
Thực nghiệm:
Thiết kế, thi công bộ điều khiển cơ cấu chấp hành.
Thiết kế, thi công cơ cấu chấp hành.
Thiết kế các bài tập để đánh giá được tình trạng phục hồi chấn thương của bệnh
nhân.
Thiết kế giao diện để điều chỉnh chương trình trên máy tính để thuận tiện cho bác sĩ
sử dụng.
1.4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp là thiết bị hỗ trợ người bị chấn thương
ngón tay do các bác sĩ sử dụng và thao tác trực tiếp.
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu là tập trung vào thiết kế, chế tạo và phát triển thiết bị phục hồi
chức năng có khả năng giúp đo được lực co ngón tay và góc co ngón tay, có bài tập cụ thể
để đánh giá mức độ hồi phục và một giao diện dễ sử dụng cho bác sĩ.
Cơ cấu truyền động: Tính tốn và thiết kế cơ cấu truyền động cho thiết bị phục hồi
chức năng, đảm bảo độ chính xác và tối ưu hóa chuyển động của các ngón tay.
Điều khiển và linh kiện phần cứng: Nghiên cứu về thuật toán điều khiển và các linh
kiện phần cứng cần thiết để điều khiển và hoạt động thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức
năng.
2


1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1.5.1. Cơ sở phương pháp luận:
Nghiên cứu tài liệu: Tổng hợp, đánh giá và phân tích các tài liệu, nghiên cứu và cơng
trình đã được cơng bố liên quan đến thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng. Điều này
giúp hiểu rõ về tiến bộ, các phương pháp đã được áp dụng và các thách thức hiện tại trong
lĩnh vực này.
Nghiên cứu thị trường: Phân tích nhu cầu và xu hướng của thị trường về thiết bị hỗ
trợ bàn tay phục hồi chức năng, cung cấp thông tin quan trọng về khách hàng tiềm năng và
các yếu tố kỹ thuật, kinh tế và xã hội liên quan.
Nghiên cứu y tế: Nghiên cứu về các loại chấn thương và bệnh liên quan đến tay, cơ
chế hoạt động của tay và yêu cầu chức năng cần khôi phục. Điều này giúp xác định các mục
tiêu và yêu cầu cho thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng.
1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể:
Thiết kế và chế tạo: Sử dụng các phương pháp thiết kế và chế tạo kỹ thuật để phát
triển thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng, bao gồm thiết kế cơ cấu truyền động, lựa
chọn và tích hợp các linh kiện phần cứng, và tạo mẫu và chế tạo găng tay.
Mơ phỏng và mơ hình hóa: Sử dụng phần mềm mơ phỏng và mơ hình hóa để phân
tích cấu trúc và hoạt động của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng, đánh giá hiệu suất
và tối ưu hóa thiết kế.

Điều khiển và linh kiện phần cứng: Nghiên cứu về các thuật toán điều khiển và phân
tích dữ liệu để đảm bảo điều khiển chính xác và phù hợp của các cơ cấu truyền động trong
găng tay. Đồng thời, lựa chọn và tích hợp các linh kiện phần cứng cần thiết cho bộ điều
khiển.
Kiểm tra và đánh giá: Sử dụng các phương pháp kiểm tra và đánh giá để đánh giá
hiệu suất và tính năng của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng. Điều này bao gồm các
thử nghiệm về chính xác, độ tin cậy, tuổi thọ, sự thoải mái và sự tương tác với người dùng.
Tích hợp cơng nghệ thơng tin: Nghiên cứu về tích hợp các cơng nghệ thơng tin và
điện tử vào thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng, bao gồm việc phát triển phần mềm
điều khiển, giao tiếp và thu thập dữ liệu.
Tất cả những phương pháp nghiên cứu trên đã được áp dụng để tạo ra thiết bị hỗ trợ
bàn tay phục hồi chức năng có hiệu quả và phù hợp với nhu cầu của người dùng và yêu cầu
của nhóm đề ra.
1.6. KẾT CẤU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương, trong đó:
- Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên
cứu, các giới hạn và bố cục đồ án.
- Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài
Khái quát, định nghĩa, nêu khả năng phát triển, kiến thức cần thiết, tài liệu nghiên
cứu trong và ngoài nước về thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng.
- Chương 3: Cơ sở lý thuyết
Trình bày các lý thuyết đã được sử dụng để tạo nên thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi
chức năng theo mô tả.
3


-

Chương 4: Phương hướng và các giải pháp

Trình bày các phương hướng và đưa ra giải pháp cụ thể để giải quyết vấn đề liên
quan đến thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng.
- Chương 5: Tính tốn, thiết kế
Tính tốn thiết kế, thi cơng bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành, găng tay và bài tập.
- Chương 6: Kết quả - Thực nghiệm
Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống,
đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống.

4


CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

2.1.

GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng là một sản phẩm công nghệ y tế được thiết
kế để giúp khôi phục và cải thiện chức năng của tay cho những người mắc các bệnh hoặc
chấn thương liên quan đến sự mất chức năng của tay. Chức năng chính của thiết bị phục hồi
là tái tạo các hoạt động hàng ngày như cầm nắm, co duỗi ngón tay.
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng thường được thiết kế để phù hợp với cấu
trúc và chức năng tự nhiên của tay. Chúng có thể bao gồm các cơ cấu truyền động, cảm
biến, hệ thống điều khiển và phần mềm, cung cấp sự hỗ trợ và khơi phục chức năng cụ thể
cho từng ngón tay hoặc toàn bộ bàn tay.
Đặc điểm quan trọng của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng là khả năng tùy
chỉnh và thích ứng cho từng người dùng cụ thể.
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng có tiềm năng ứng dụng rộng trong lĩnh
vực y tế và đời sống hàng ngày. Chúng có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống, độc lập

và sự tự tin của những người mắc các bệnh và chấn thương tay. Đồng thời, việc nghiên cứu
và phát triển thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng cũng đóng góp vào tiến bộ trong lĩnh
vực phục hồi chức năng và hỗ trợ y tế.
Bên cạnh đó, có một số vấn đề liên quan đến thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức
năng như sau:
Thiết kế và chế tạo thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng sao cho phù hợp với
cấu trúc và chức năng của tay. Điều này đòi hỏi nghiên cứu và phát triển các công nghệ và
vật liệu để tạo ra găng tay có khả năng di động, nhẹ nhàng và thoải mái cho người dùng.
Điều khiển và cảm biến: Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng cần có hệ thống
điều khiển và cảm biến để nhận biết và phản ứng với các tín hiệu từ người dùng. Điều này
địi hỏi sự phát triển của các thuật toán và phần cứng điều khiển để điều chỉnh chính xác các
động cơ và cảm biến trong găng tay.
Một vấn đề quan trọng là đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của thiết bị hỗ trợ bàn tay
phục hồi chức năng. Nghiên cứu về vật liệu và kỹ thuật gia công cần được tiến hành để đảm
bảo rằng găng tay có thể chịu được sự sử dụng hàng ngày trong môi trường khác nhau mà
không gặp vấn đề về độ bền và lỗi hỏng.
Giao diện trên Winforms C# phải trực quan, dễ nhìn dễ thao tác các bài tập và các bài
tập phải có tính ứng dụng cao.
2.2.
ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG
Hệ thống có một số đặc tính quan trọng, bao gồm:
Đặc tính chính của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng là khả năng giúp khôi
phục và cải thiện chức năng tay cho những người mắc các bệnh và chấn thương liên quan
đến tay được thao tác bởi các y bác sĩ.
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng cần có một thiết kế thoải mái và có độ
linh hoạt cao, dễ sử dụng.
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng cần có khả năng kiểm sốt chính xác các
chuyển động của ngón tay. Điều này đòi hỏi sự phát triển của các hệ thống điều khiển đồng
thời của cảm biến để nhận biết và phản ứng với các tín hiệu từ người dùng.

5


Để đảm bảo sự sử dụng lâu dài và đáng tin cậy, thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức
năng cần được thiết kế và chế tạo từ các vật liệu và linh kiện có độ bền tốt.
2.3. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI
CHỨC NĂNG
Kết cấu của thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng thường được thiết kế để cung
cấp hỗ trợ và khôi phục chức năng cho tay. Bao gồm một số đặc điểm:
Găng tay được làm từ vật liệu vải và các kết cấu in 3D bằng nhựa TPU dựa vào đặc
tính nhẹ và thiết kế đa dạng.
Thiết bị có các hệ thống cố định và hỗ trợ như các trục kim loại, dây cước, hoặc các
cấu trúc cứng để tạo ra độ ổn định và hỗ trợ cho các hoạt động phục hồi.
Thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng có các bộ cảm biến tích hợp để đo lực từ
ngón tay.
Thiết bị được trang bị các hệ thống truyền động để điều khiển chuyển động của các
ngón tay. Các hệ thống này sử dụng các động cơ và các cơ cấu khác để tạo ra chuyển động
tương ứng.
Thiết bị được điều khiển thông qua các switch, nút nhấn ở phần cứng và thông qua
giao diện lập trình trên Winforms C#.
2.4. CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
2.4.1. Các nghiên cứu ngồi nước
Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu quan trọng về thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức
năng, được tiến hành ở nhiều quốc gia khác nhau.
Các nghiên cứu này thường xoay quanh việc phát triển các công nghệ găng tay thông
minh và các hệ thống phục hồi chức năng, nhằm giúp người dùng tái khôi phục hoặc tăng
cường chức năng cử động của tay. Một số ứng dụng tiềm năng của găng tay phục hồi chức
năng bao gồm hỗ trợ người khuyết tật, phục hồi chức năng sau chấn thương.
Các nước tiên phong trong nghiên cứu và phát triển thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi
chức năng thường bao gồm Hoa Kỳ, Nhật Bản, các nước châu Âu như Đức, Anh, Pháp và

Ý. Trong mỗi quốc gia, có nhiều tổ chức, viện nghiên cứu và công ty tư nhân đang tham gia
vào việc nghiên cứu và phát triển công nghệ này. Một số nghiên cứu quốc tế đáng chú ý liên
quan đến thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng:
- "Effect of Glove Use on Hand Function in Individuals with Rheumatoid Arthritis"
(Tác động của việc sử dụng găng tay đến chức năng tay ở những người mắc bệnh
viêm khớp dạng thấp) - Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Annals of the
Rheumatic Diseases năm 2017. Nó tìm hiểu tác động của việc sử dụng găng tay nhiệt
đến chức năng tay ở người mắc bệnh viêm khớp dạng thấp và kết luận rằng việc sử
dụng găng tay có thể cải thiện sự tự tin và chức năng tay.
- "Effectiveness of Compression Gloves in Rheumatoid Arthritis" (Hiệu quả của găng
tay áp lực trong bệnh viêm khớp dạng thấp) - Một nghiên cứu được cơng bố trên tạp
chí Journal of Back and Musculoskeletal Rehabilitation năm 2019. Nghiên cứu này
xem xét tác động của việc sử dụng găng tay áp lực đến triệu chứng và chức năng tay
của người mắc bệnh viêm khớp dạng thấp. Kết quả cho thấy găng tay áp lực có thể
cải thiện đau và chức năng tay.
Bên cạnh đó, có rất nhiều những sản phẩm được đưa ra thị trường, có thể kể đến:
6


MediTouch Rehabilitation Gloves: Đây là một dòng sản phẩm của cơng ty
MediTouch, có trụ sở tại Đức. Găng tay phục hồi chức năng MediTouch được thiết kế đặc
biệt để cung cấp áp lực, hỗ trợ và kích thích cho các cơ và khớp của tay trong quá trình phục
hồi và điều trị các vấn đề về chức năng cử động.

Hình 2.1: Găng tay MediTouch Rehabilitation của cơng ty MediTouch, có trụ sở ở Đức
Với “Hình 2.1[13]” đây là sản phẩm găng tay MediTouch Rehabilitation của cơng ty
MediTouch có trụ sở tại Đức.
Gloreha là một hệ thống găng tay phục hồi chức năng đa chức năng, được phát triển
bởi công ty Idrogenet của Ý. Hệ thống này sử dụng công nghệ cảm biến và động cơ để cung
cấp sự hỗ trợ và khuyến khích cho các cử động tay, bao gồm cả cự li chuyển động và các

bài tập phục hồi. Nó được sử dụng trong q trình phục hồi chức năng sau chấn thương, đột
quỵ và các rối loạn cử động khác.

Hình 2.2: Găng tay Gloreha của cơng ty Idrogenet, trụ sở ở Ý
7


Với “Hình 2.2[14]” đây là sản phẩm găng tay Gloreha thuộc công ty Idrogenet, trụ sở
ở Ý.
Rapael Smart Glove: Rapael Smart Glove là một sản phẩm của công ty Neofect, có
trụ sở tại Mỹ. Găng tay phục hồi chức năng này sử dụng các cảm biến và hệ thống động cơ
để cung cấp hỗ trợ và phục hồi chức năng tay cho người mắc bệnh liệt nửa người hoặc sau
đột quỵ. Nó được tích hợp với các chương trình phục hồi ảo trên máy tính hoặc điện thoại di
động để tạo ra một trải nghiệm học tập và phục hồi tương tác.

Hình 2.3: Găng tay thơng minh Rapael của cơng ty Neofect, có trụ sở tại Mỹ.
Với “Hình 2.3[15]” đây là sản phẩm găng tay Rapael của công ty Neofect, có trụ sở
tại Mỹ.
Bao tay Exo-Glove Poly là một sản phẩm được phát triển bởi trường đại học quốc gia
Seoul ở Hàn Quốc. Sử dụng cơ cấu kéo bằng dây, bao tay này mang tính năng cơ động cao
và chỉ sử dụng 3 ngón. Bộ truyền động điều khiển co vào nhả ra của hai ngón trỏ và ngón
giữa, trong khi ngón cái được cố định. Hộp chứa bộ truyền động được gắn trên hông người
sử dụng, và dây kéo từ hộp truyền động được kết nối đến bàn tay. Người sử dụng có thể
điều khiển bao tay bằng cách nhấn nút, có thể để nút trên chân và nhấn khi muốn co bàn tay.
Với “Hình 2.4[16]” đây là sản phẩm găng tay Exo-Glove Poly của trường đại học
quốc gia Seoul (Hàn Quốc).

8

Hình 2.4: Exo-Glove Poly của trường đại học quốc gia Seoul (Hàn Quốc)
2.4.2. Các nghiên cứu trong nước.
Hiện tại, trong nước Việt Nam, vẫn chưa có nhiều thơng tin về các sản phẩm thiết bị
phục hồi chức năng bàn tay do đây là một lĩnh vực đang trong quá trình phát triển và nghiên
cứu tại các trường đại học và viện nghiên cứu ở Việt Nam. Các dự án này tập trung vào việc
phát triển thiết bị hỗ trợ bàn tay phục hồi chức năng sử dụng các công nghệ như trí tuệ nhân
tạo, robot học, điện tử và cơ khí để cải thiện chức năng tay cho những người bị chấn thương
hoặc liệt. Tuy nhiên, các sản phẩm này có mức độ hồn thiện và khả năng ứng dụng cho bác
sĩ là chưa cao.
2.5. CÁC TỒN TẠI CỦA THIẾT BỊ HỖ TRỢ BÀN TAY PHỤC HỒI CHỨC
NĂNG
Sử dụng PID trong động cơ DC Servo  Điều chỉnh thông số PID để giám sát giá trị
lệch của góc quay khơng quá 10 .
Sử dụng cơ cấu kéo dây để thực hiện thiết bị.
Chuyển đổi tín hiệu điện trở flex sensor thành giá trị góc khi co ngón tay.
Chuyển đổi giá trị của loadcell thành giá trị kilogram từ đó tính được giá trị đo lực
khi ngón tay co lại.
Tạo ra bài tập phù hợp với thiết kế phần cứng đã tạo và phù hợp với yêu cầu của bác
sĩ.
Hiển thị điều khiển lên giao diện Winforms C# để dễ dàng điều khiển.

9