CN102499850B - 一种中医按摩机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中医按摩机器人，包括按摩床体、两自由度仿人体移动龙门机构和三自由度仿人机械臂；按摩床体包括电控箱、支撑座、床架、拖链和床垫等；两自由度仿人体移动龙门机构包括X轴移动导轨、Y轴移动导轨、X轴步进电机、纵向立杆、X轴滚珠丝杠、Y轴滚珠丝杠、Y轴步进电机、龙门支架、前后移动滑板和移动滑块等；三自由度仿人机械臂包括U₁轴滚珠丝杠、U₁轴移动导轨、Z轴直线导轨、U₁轴步进电机、U₁轴传动齿轮、U₂轴制动装置、U₂轴按摩手、Z轴电动推杆、传感器、滚轮、U₂轴步进电机、关节连接件、U₁轴上下移动滑块等。本发明能够方便的定位按摩位置，能够实现按摩滚法、指揉、掌揉、振法等中医按摩手法。

Description

一种中医按摩机器人

技术领域

本发明涉及一种中医按摩机器人，属于先进制造技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，脑力劳动的时间大大增加，腰肌劳损等一些文明病悄然而至，严重影响了人们的正常生活、工作和学习。日常生活中，长期的固定体位或不良姿势，很容易造成腰肌劳损。

该疾病主要表现为腰部隐痛反复发作、劳累后加重、休息后缓解等，又称“功能性腰痛”或“腰背肌筋膜炎”等，主要是指腰骶部肌肉、筋膜等软组织慢性损伤。多由急性腰扭伤后失治、误治，反复多次损伤；或由于劳动中长期维持某种不平衡体位，如长期从事弯腰工作；或由于习惯性姿势不良等引起。腰骶椎先天性畸形者，使腰骶部两侧活动不一致，更易导致腰骰部软组织的疲劳而引起腰痛。腰肌劳损患者有长期腰痛史，反复发作。腰骶部一侧或两侧酸痛不舒，时轻时重，缠绵不愈。酸痛在劳累后加剧，休息后减轻，并与天气变化有关。腰肌劳损在急性发作时，各种症状均显著加重，腰部活动受限。

腰肌劳损的康复治疗临床上通常采用下列五种方法，即推拿与按摩疗法、针炙走罐及封闭疗法、运动疗法、腰肌牵拉术、中药疗法。然而目前现代医学对本病的治疗尚无十分肯定的疗效，而采用中医的多种方法治疗慢性腰肌劳损疗效明显，特别是推拿与按摩疗法以其见效快、方法简便、疗效好、无不良反应等优点，日益受到广大慢性腰肌劳损患者的欢迎。

推拿按摩手法治疗慢性腰肌劳损可舒筋活血、松解粘连、缓解痉挛、消积导滞、祛瘀散积、改善微循环、促进炎症水肿的吸收，达到止痛的目的。

中医按摩作为一种医疗手段在中国已经发展了两千多年，强调的是“自然疗愈理论”，提倡应用按摩等自然手段，增强人体免疫能力，引导患者自然康复。中医按摩理论则是建立在自然哲学基础上的，它以动态的、整体的观点认识疾病的发生和发展。在漫长的按摩实践中，总结了人体部位和疾病治疗的关系-中医穴位、经络理论。强调通过对经络穴位的手法和力量变化的刺激，提高免疫系统的能力，达到防病治病的目的。

随着社会经济的进步，人们工作压力的增大，对健康的关注越来越广泛，中医按摩师的培养速度已经不能满足人们的需求，优秀的中医按摩师更是极度缺乏。因此，作为按摩师的替代，各种按摩器具应运而生。

发明内容

本发明的目的是为了解决长期困扰着人们的腰肌劳损适应症，并且缓解社会对于高端中医按摩人才强烈需求的压力，本发明提供了一种用于治疗腰肌劳损适应症且可产品化的中医按摩机器人，针对腰肌劳损适应症灵活完成按、揉、振、滚四种中医按摩手法，结构稳定、安全、可靠，符合医疗产品行业的规范和要求。

本发明的一种中医按摩机器人，包括按摩床体、两自由度仿人体移动龙门机构和三自由度仿人机械臂；

按摩床体包括电控箱、支撑座、床架、拖链、拖链架和床垫；

支撑座固定连接在床架底部，电控箱位于床架内部，拖链的一端固定连接在支撑座上，另一端固定连接拖链架，拖链架连接两自由度仿人体移动龙门机构的连接件，拖链用来放置和引导导线；床垫位于床架之上；

两自由度仿人体移动龙门机构包括X轴移动导轨、Y轴移动导轨、X轴步进电机、纵向立杆、X轴滚珠丝杠、Y轴滚珠丝杠、Y轴步进电机、连接件、龙门支架、前后移动滑板、移动滑块、连接板；

X轴移动导轨固定在床架内部的X轴方向两侧，X轴步进电机固定一个X轴移动导轨的一端，X轴滚珠丝杠的两端通过轴承及轴承座固定在X轴移动导轨的两端，其中X轴滚珠丝杠一端连接X轴步进电机的输出轴，移动滑块上设有圆孔，X轴滚珠丝杠穿过圆孔，移动滑块的底端连接X轴移动导轨，移动滑块通过连接件连接纵向立杆，移动滑块还连接龙门支架的一端，龙门支架的另一端连接另外一个连接件，连接件通过一个移动滑块连接另一侧的X轴导轨，连接件连接另一个纵向立杆；两个纵向立杆的一端通过连接板固定连接，Y轴移动导轨固定在连接板上，沿Y轴方向布置，Y轴步进电机固定在Y轴移动导轨的一端，Y轴滚珠丝杠的两端通过轴承及轴承座固定在Y轴移动导轨的两端，其中一端连接Y轴步进电机的输出轴；前后移动滑板上设有通孔，Y轴滚珠丝杠穿过通孔，前后移动滑板底端连接Y轴移动导轨，前后移动滑板能够沿着Y轴移动导轨移动；

三自由度仿人机械臂包括U₁轴滚珠丝杠、U₁轴移动导轨、安装板A、Z轴直线导轨、U₁轴步进电机、U₁轴传动齿轮、U₂轴制动装置、U₂轴按摩手、Z轴电动推杆、安装板B、传感器、滚轮、U₂轴步进电机、关节连接件、U₁轴上下移动滑块；

U₁轴移动导轨固定在安装板B上，安装版B底端通过关节连接件固定连接前后移动滑板，通过连接前后移动滑板移动实现三自由度仿人机械臂的前后移动；安装版B上端通过电机座固定连接U₁轴步进电机；U₁轴传动齿轮包括一个大齿轮和一个小齿轮，U₁轴步进电机的输出轴通过大齿轮连接小齿轮，小齿轮与U₁轴滚珠丝杠的一端固定连接，U₁轴滚珠丝杠上设有滑块，滑块固定连接安装板A，安装板A的两侧固定U₁轴上下移动滑块，U₁轴上下移动滑块能够在U₁轴移动导轨上滑动，安装版A安装U₁轴上下移动滑块的另外一面，两侧均固定连接一个Z轴直线导轨，Z轴直线导轨通过滑块固定在安装版A上，Z轴直线导轨中的导杆能够在滑块内上下滑动，Z轴直线导轨是用来保证机械臂的刚度的；Z轴电动推杆固定在安装版A中间，Z轴电动推杆中间设有伸缩杆，伸缩杆的一端连接电机，另一端连接传感器，传感器固定在U₂轴步进电机的电机座上，传感器用于测量U₂轴按摩手进行按摩时候的受力，U₂轴步进电机固定在电机座上，U₂轴步进电机的输出轴连接U₂轴制动装置，U₂轴制动装置连接U₂轴按摩手，U₂轴按摩手上还设有滚轮，实现按摩滚法。

本发明的优点在于：

本发明能够方便的定位按摩位置，能够实现按摩滚法、指揉、掌揉、振法等中医按摩手法，可以在一定程度上替代中医按摩师的专业按摩操作。

附图说明

图1是本发明的构型总体图；

图2是本发明的按摩床体结构图；

图3是本发明的二自由度仿人体移动龙门机构的结构图；

图4是本发明的三自由度仿人机械臂的正视图；

图5是本发明的三自由度仿人机械臂的侧视图；

图6是本发明的三自由度仿人机械臂结构图(部分)；

图7是本发明的按摩床的俯视图；

图8是本发明的按摩床的仰视图；

图中：

1-按摩床体          2-两自由度仿人体移动龙门机构    3-三自由度仿人机械臂

4-被动臂

101-电控箱          102-支撑座                      103-床架

104-拖链            105-拖链架                      106-床垫

201-X轴移动导轨     212-Y轴移动导轨                 202-X轴步进电机

203-纵向立杆        204-X轴滚珠丝杠                 205-Y轴滚珠丝杠

206-Y轴步进电机     207-连接件                      208-龙门支架

209-前后移动滑板    210-移动滑块                    211-连接板

301-U₁轴滚珠丝杠    302-U₁轴移动导轨                303-安装板A

304-Z轴直线导轨     305-U₁轴步进电机                306-U₁轴传动齿轮

307-U₂轴制动装置    308-U₂轴按摩手                  309-Z轴电动推杆

310-安装板B         311-传感器                      312-滚轮

313-U₂轴步进电机    314-关节连接件                  315-U₁轴上下移动滑块

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种中医按摩机器人，如图1所示，包括按摩床体1、两自由度仿人体移动龙门机构2和三自由度仿人机械臂3。

按摩床体1长边方向为X轴方向，短边为Y方向，三自由度仿人机械臂3为Z轴方向，U₁轴步进电机305所在的竖直方向为U₁轴，U₂轴步进电机313所在的水平方向(手腕部)为U₂轴。

如图1、图2所示，按摩床体1用于支撑按摩机器人，放置按摩机器人的控制装置；按摩床体1包括电控箱101、支撑座102、床架103、拖链104、拖链架105和床垫106；

四个支撑座102固定连接在床架103底部，用于支撑床架103，电控箱101位于床架103内部，用于放置电气设备、电源等，拖链104的一端固定连接在支撑座102上，另一端固定连接拖链架105，拖链架105连接两自由度仿人体移动龙门机构2的连接件207，拖链104用来放置和引导导线，电控箱101内的导线经过拖链104连接两自由度仿人体移动龙门机构2。床架103设有一圈卡槽，床垫106位于卡槽之中。

如图3所示，两自由度仿人体移动龙门机构2包括X轴移动导轨201、Y轴移动导轨212、X轴步进电机202、纵向立杆203、X轴滚珠丝杠204、Y轴滚珠丝杠205、Y轴步进电机206、连接件207、龙门支架208、前后移动滑板209、移动滑块210、连接板211。

X轴移动导轨201固定在床架103内部的X轴方向两侧，X轴步进电机202固定一个X轴移动导轨201的一端，X轴滚珠丝杠204的两端通过轴承及轴承座固定在X轴移动导轨201的两端，其中X轴滚珠丝杠204一端连接X轴步进电机202的输出轴，移动滑块210上设有圆孔，X轴滚珠丝杠204穿过圆孔，移动滑块210的底端连接X轴移动导轨201，移动滑块210通过连接件207连接纵向立杆203，移动滑块210还连接龙门支架208的一端，龙门支架208的另一端连接另外一个连接件207，连接件207通过一个移动滑块连接另一侧的X轴导轨201，连接件207连接另一个纵向立杆203；两个纵向立杆203的一端通过连接板211固定连接，Y轴移动导轨212固定在连接板211上，沿Y轴方向布置，Y轴步进电机206固定在Y轴移动导轨212的一端，Y轴滚珠丝杠205的两端通过轴承及轴承座固定在Y轴移动导轨212的两端，其中一端连接Y轴步进电机206的输出轴；前后移动滑板209上设有通孔，Y轴滚珠丝杠205穿过通孔，前后移动滑板209底端连接Y轴移动导轨212，前后移动滑板209可以沿着Y轴移动导轨212移动。

X轴步进电机202启动后，驱动X轴滚珠丝杠204转动，带动移动滑块210沿X轴移动导轨201移动，通过连接件207，最终带动纵向立杆203沿X轴移动，Y轴步进电机206启动后，驱动Y轴滚珠丝杠205转动，带动前后移动滑板209沿Y轴移动导轨212移动。

如图4、图5、图6所示，三自由度仿人机械臂3包括U₁轴滚珠丝杠301、U₁轴移动导轨302、安装板A303、Z轴直线导轨304、U₁轴步进电机305、U₁轴传动齿轮306、U₂轴制动装置307、U₂轴按摩手308、Z轴电动推杆309、安装板B310、传感器311、滚轮312、U₂轴步进电机313、关节连接件314、U₁轴上下移动滑块315。

U₁轴移动导轨302固定在安装板B310上，安装版B310底端通过关节连接件314固定连接前后移动滑板209，通过连接前后移动滑板209移动实现三自由度仿人机械臂3的前后移动。安装版B310上端通过电机座固定连接U₁轴步进电机305。U₁轴传动齿轮306包括一个大齿轮和一个小齿轮，U₁轴步进电机305的输出轴通过大齿轮连接小齿轮，小齿轮与U₁轴滚珠丝杠301的一端固定连接，U₁轴滚珠丝杠301上设有滑块，滑块固定连接安装板A303，安装板A303的两侧固定U₁轴上下移动滑块315，U₁轴上下移动滑块315能够在U₁轴移动导轨302上滑动，安装版A303安装U₁轴上下移动滑块315的另外一面，两侧均固定连接一个Z轴直线导轨304，Z轴直线导轨304通过滑块固定在安装版A303上，Z轴直线导轨304中的导杆可以在滑块内上下滑动，Z轴直线导轨304是用来保证机械臂的刚度的；Z轴电动推杆309固定在安装版A303中间，Z轴电动推杆309中间设有伸缩杆，伸缩杆的一端连接电机，另一端连接传感器311，传感器311固定在U₂轴步进电机313的电机座上，传感器311用于测量U₂轴按摩手308进行按摩时候的受力，U₂轴步进电机313固定在电机座上，U₂轴步进电机313的输出轴连接U₂轴制动装置307，U₂轴制动装置307连接U₂轴按摩手308，U₂轴按摩手308上还设有滚轮312，实现按摩滚法。U₂轴按摩手308是按摩机器人的执行部件，用来实现按摩滚法、指揉、掌揉、振法等中医按摩手法；

U₁轴步进电机305转动时，带动U₁轴传动齿轮306中大齿轮转动，大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮与U₁轴滚珠丝杠301固定连接，从而实现U₁轴滚珠丝杠301的转动，通过U₁轴滚珠丝杠301上滑块的移动，使得安装板A303上下移动，从而实现三自由度仿人机械臂3的上下移动，实现按摩手法中的振法。Z轴电动推杆309中电机带动伸缩杆上下移动，实现U₂轴按摩手308的上下移动，使U₂轴按摩手308达到按摩位置。U₂轴步进电机313的转动带动U₂轴按摩手308姿态的变化，实现指揉、掌揉、滚法、振法的按摩手法。当U₂轴按摩手308到达按摩姿态后，通过控制U₂轴制动装置307的通、断电(电磁原理吸附摩擦片)，实现U₂轴按摩手308姿态的固定锁死(当断电的时候，U₂轴制动装置307将U₂轴步进电机313输出轴锁死，固定U₂轴按摩手308姿态，如果意外断电，也可以起到固定U₂轴按摩手308的安全作用)。

安装板B310上还设有被动臂4，被动臂4前端设有视觉系统，用于视觉伺服控制。

如图7、8所示，X轴移动导轨201需要保证一定的平行度，机构设计时在X轴移动导轨201底部附加上两个肋板，以保证X轴移动导轨201的刚度，防止其变形。这样设计的目的是为了防止龙门架机构在运动时因为X轴移动导轨201不平行导致卡死问题。

在本发明中，按摩床体1支撑整个按摩装置，提供被按摩者一个舒适的躺卧位置，二自由度仿人体移动龙门机构2和三自由度仿人机械臂3在传动装置的传动下，沿着X、Y、Z轴移动；Z轴电动推杆309自身的电机使按摩装置可以沿着Z轴来回震动；U₂轴按摩手308通过电机控制，可以实现多个设定位置的悬停。U₂轴按摩手308可以实现掌压、指按、滚轮滚压等按摩手法，传感器311实时的将U₂轴按摩手308的按摩压力反馈给上位机，用来调节力的大小。

Claims (2)

1.一种中医按摩机器人，其特征在于，包括按摩床体、两自由度仿人体移动龙门机构和三自由度仿人机械臂；

按摩床体包括电控箱、支撑座、床架、拖链、拖链架和床垫；

支撑座固定连接在床架底部，电控箱位于床架内部，拖链的一端固定连接在支撑座上，另一端固定连接拖链架，拖链架连接两自由度仿人体移动龙门机构的连接件，拖链用来放置和引导导线；床垫位于床架之上；

两自由度仿人体移动龙门机构包括X轴移动导轨、Y轴移动导轨、X轴步进电机、纵向立杆、X轴滚珠丝杠、Y轴滚珠丝杠、Y轴步进电机、连接件、龙门支架、前后移动滑板、移动滑块、连接板；

X轴移动导轨固定在床架内部的X轴方向两侧，X轴步进电机固定一个X轴移动导轨的一端，X轴滚珠丝杠的两端通过轴承及轴承座固定在X轴移动导轨的两端，其中X轴滚珠丝杠一端连接X轴步进电机的输出轴，移动滑块上设有圆孔，X轴滚珠丝杠穿过圆孔，移动滑块的底端连接X轴移动导轨，移动滑块通过连接件连接纵向立杆，移动滑块还连接龙门支架的一端，龙门支架的另一端连接另外一个连接件，与龙门支架连接的连接件通过一个移动滑块连接另一侧的X轴移动导轨，与龙门支架连接的连接件连接另一个纵向立杆；两个纵向立杆的一端通过连接板固定连接，Y轴移动导轨固定在连接板上，沿Y轴方向布置，Y轴步进电机固定在Y轴移动导轨的一端，Y轴滚珠丝杠的两端通过轴承及轴承座固定在Y轴移动导轨的两端，其中一端连接Y轴步进电机的输出轴；前后移动滑板上设有通孔，Y轴滚珠丝杠穿过通孔，前后移动滑板底端连接Y轴移动导轨，前后移动滑板能够沿着Y轴移动导轨移动；

三自由度仿人机械臂包括U₁轴滚珠丝杠、U₁轴移动导轨、安装板A、Z轴直线导轨、U₁轴步进电机、U₁轴传动齿轮、U₂轴制动装置、U₂轴按摩手、Z轴电动推杆、安装板B、传感器、滚轮、U₂轴步进电机、关节连接件、U₁轴上下移动滑块；

U₁轴移动导轨固定在安装板B上，安装板B底端通过关节连接件固定连接前后移动滑板，通过连接前后移动滑板移动实现三自由度仿人机械臂的前后移动；安装板B上端通过电机座固定连接U₁轴步进电机；U₁轴传动齿轮包括一个大齿轮和一个小齿轮，U₁轴步进电机的输出轴通过大齿轮连接小齿轮，小齿轮与U₁轴滚珠丝杠的一端固定连接，U₁轴滚珠丝杠上设有滑块，滑块固定连接安装板A，安装板A的一面，两侧固定U₁轴上下移动滑块，U₁轴上下移动滑块能够在U₁轴移动导轨上滑动，安装板A的另外一面，两侧均固定连接一个Z轴直线导轨，Z轴直线导轨通过滑块固定在安装板A上，Z轴直线导轨中的导杆能够在滑块内上下滑动，Z轴直线导轨是用来保证机械臂的刚度的；Z轴电动推杆固定在安装板A中间，Z轴电动推杆中间设有伸缩杆，伸缩杆的一端连接电机，另一端连接传感器，传感器固定在U₂轴步进电机的电机座上，传感器用于测量U₂轴按摩手进行按摩时候的受力，U₂轴步进电机固定在电机座上，U₂轴步进电机的输出轴连接U₂轴制动装置，U₂轴制动装置连接U₂轴按摩手，U₂轴按摩手上的滚轮，实现按摩滚法。

2.根据权利要求1所述的一种中医按摩机器人，其特征在于，X轴移动导轨底部设有肋板。

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