CN102247264A

CN102247264A - 一种仿真推拿机器人及其控制方法

Info

Publication number: CN102247264A
Application number: CN2011101479607A
Authority: CN
Inventors: 裴明
Original assignee: Shanghai Qibao High School
Current assignee: Shanghai Qibao High School
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-11-23

Abstract

本发明公开一种仿真推拿机器人的控制方法，通过PLC设置相应的三维压力限定值并控制电机驱动仿真腕关节带动仿真手掌模拟推拿手法进行推拿动作，再通过三维全向压力传感器检测仿真手掌推拿时X、Y、Z三个方向上的压力值，并通过PLC与压力限定值进行分析比较，进而实时调整电机转速，以实现对推拿动作的调节。本发明还公开了一种仿真推拿机器人。通过本发明能够更加真实模拟推拿手法的各种手法并达到中医推拿“持久、有效、均匀、柔和”的总体要求。

Description

一种仿真推拿机器人及其控制方法

技术领域

本发明属于保健仪，具体涉及一种仿真推拿机器人及其控制方法。

背景技术

中医推拿是我国的一种物理治疗方法，历史悠久，博大精深，能对预防和治疗疾病起到很好的作用。它通过力作用于人体体表穴位和特定部位，从而有效地调节患者的病况。中医推拿总体要求为“持久、有效、均匀、柔和”。推拿治疗对推拿师有较高的要求，其水平经验与患者的感受、疗效密切相关。同时，推拿治疗工作量较大，需耗费推拿师大量体力。随着生活压力的不断增大，推拿治疗的需求也日益增长。针对这一现状，市场上也出现相关类推拿设备，成本昂贵，无法做到自主调节，需要人手控制，因此不能满足患者的个性化需求，疗效也不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种仿真推拿机器人及其控制方法，能够满足中医推拿相关手法的运动学要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一方面，一种仿真推拿机器人包括仿真推拿手、三维全向压力传感器、LED显示器、驱动电机和PLC，仿真推拿手包括用以推拿的仿真手掌、用以实现仿真手掌三维动作的仿真腕关节、用以支撑仿真腕关节的机械臂；三维全向压力传感器设于仿真手掌上，用以检测仿真手掌X、Y、Z轴方向上的受力；LED显示器与三维全向压力传感器相连，显示各受力值；驱动电机与仿真腕关节、PLC相连，通过PLC控制来驱动仿真腕关节以实现仿真手掌下压、水平旋转的推拿手法。

所述仿真手掌包括壳体和设于壳体底部的推拿面，所述推拿面呈球面。

所述仿真腕关节与仿真手掌相连，包括分别用以控制仿真手掌沿X、Y轴方向和Z轴方向运动的凸轮和滑轨。

所述机械臂包括用于固定的底座、第一活动杆和第二活动杆，第一活动杆一端与底座旋转连接，第二活动杆一端与第一活动杆销接，另一端与仿真腕关节相连。

所述壳体及推拿面的材料为亚克力。

所述底座与第一活动杆以及第一活动杆与第二活动杆之间的销接处均设有碟形扳手用以固定。

另一方面，一种仿真推拿机器人的控制方法，包括以下步骤：

a.调整仿真推拿机器人的机械臂的弯曲度来调整仿真手掌的推拿位置；

b.通过PLC设置三维压力限定值，并通过PLC控制驱动电机驱动仿真腕关节带动仿真手掌进行三维运动来模拟相应的推拿手法；

c.通过三维全向压力传感器实时检测仿真手掌X、Y、Z轴方向上的受力，并输入PLC；

d.通过PLC根据检测受力值与压力限定值进行分析比较，产生调整控制信号，进而实时调整电机转速，以实现对推拿动作的调节。

在步骤b中，所述推拿手法包括揉法、点法、擦法、摩法和滚法。

在步骤c中，还通过LED显示器实时显示检测的三维受力值。

采用上述技术方案，该仿真推拿机器人及其控制方法通过PLC设置相应的三维压力限定值并控制电机驱动仿真腕关节带动仿真手掌模拟推拿手法进行推拿动作，再通过三维全向压力传感器检测仿真手掌推拿时X、Y、Z三个方向上的压力值，并通过PLC与压力限定值进行分析比较，进而实时调整电机转速，以实现对推拿动作的调节，从而更加真实模拟推拿手法的各种手法并达到中医推拿“持久、有效、均匀、柔和”的总体要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的仿真推拿手的结构图；

图2为本发明的仿真手掌和仿真腕关节安装结构图；

图3为本发明的仿真推拿机器人的控制原理框图。

具体实施方式

本发明的仿真推拿机器人包括仿真推拿手、三维全向压力传感器、LED显示器、驱动电机和PLC，请参阅图11-图2所示，仿真推拿手包括用以推拿的仿真手掌、用以实现仿真手掌三维动作的仿真腕关节、用以支撑仿真腕关节的机械臂，其中仿真手掌1包括一亚克力材料的壳体，壳体内设有三维全向压力传感器4，其采用三个分别设于X、Y、Z轴方向上的压力传感器构成，能够分别检测推拿时三个方向上的受力值，便于推拿力度的控制和调节，并且壳体底部设有亚克力材料的推拿面5，该推拿面5呈球面，或者为手型模型或指模，用于直接与人接触，进行推拿。仿真腕关节3设于仿真手掌1上端并与仿真手掌1相连，包括分别用以控制仿真手掌1沿X、Y轴方向和Z轴方向运动的凸轮6和滑轨7，通过与驱动电机相连，可使电机驱动仿真手掌1进行多角度转动、平移以及Z轴方向上的升降和触压动作，从而更加真实的模仿推拿动作；机械臂3包括用于固定的底座8、第一活动杆9a和第二活动杆9b，第一活动杆9a一端与底座8旋转连接，第二活动杆9b一端与第一活动杆9a销接，另一端与仿真腕关节3相连。另外，底座8与第一活动杆9a以及第一活动杆9a与第二活动杆9b之间的销接处均设有碟形扳手10用以固定。并且底座8的材料为不锈钢，用以固定在墙面、桌面等地方，第一活动杆9a和第二活动杆9b的材料为铝合金，通过调节，改变推拿角度和位置。而LED显示器与三维全向压力传感器相连，能够将三维全向压力传感器检测到的压力值进行实时显示。PLC则分别与驱动电机、三维全向压力传感器相连，控制电机动作并实时接收检测的压力值，通过对该值的分析处理，产生调整信号用以调整电机转速。

请结合图3所示，本发明的仿真推拿机器人的控制方法如下：

b.通过PLC设置三维压力限定值，并通过PLC控制驱动电机驱动仿真腕关节带动仿真手掌进行三维运动来模拟相应的推拿手法；通过仿真腕关节的凸轮和滑轨，能够实现三向平移、转动、多自由度的运动特征；

d.通过PLC根据检测受力值与压力限定值进行分析比较，产生调整控制信号，进而实时调整电机转速，以实现对推拿动作的调节，从而起到对推拿力以及推拿手法的调整和控制。

采用本发明可以自动实现推拿手掌的类圆周、椭圆、三角等运动方式，同时在平面运动中的任意范围内加入按压和上升动作，最终模拟出“腕转动”的滚动动作。因此，“推拿手”可以实现按法、揉法、滚法、推法、擦法、摩法等动作，并且能够模仿医生的推拿方式，记忆不同患者的推拿强度，可以根据设定的压力值及患者的体位变化做出及时反应并调整力的变化，从而达到中医推拿的“持久、有效、均匀、柔和”总体要求。

但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护的范围。

Claims

1.一种仿真推拿机器人，其特征在于：

包括仿真推拿手、三维全向压力传感器、LED显示器、驱动电机和PLC，仿真推拿手包括用以推拿的仿真手掌、用以实现仿真手掌三维动作的仿真腕关节、用以支撑仿真腕关节的机械臂；三维全向压力传感器设于仿真手掌上，用以检测仿真手掌X、Y、Z轴方向上的受力；LED显示器与三维全向压力传感器相连，显示各受力值；驱动电机与仿真腕关节、PLC相连，通过PLC控制来驱动仿真腕关节以实现仿真手掌下压、水平旋转的推拿手法。

2.根据权利要求1所述的仿真推拿机器人，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的仿真推拿机器人，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的仿真推拿机器人，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的仿真推拿机器人，其特征在于：

所述壳体及推拿面的材料为亚克力。

6.根据权利要求1所述的仿真推拿机器人及其控制方法，其特征在于：

7.一种仿真推拿机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的仿真推拿机器人的控制方法，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的仿真推拿机器人的控制方法，其特征在于：

在步骤c中，还通过LED显示器实时显示检测的三维受力值。