CN102283765B - 一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，特征在于包括装有支撑架的床体，支撑架上安装有机械臂，机械臂的末端安装有包括拇指橡胶组件、掌部按摩组件和滚轮的按摩装置，本发明的机械臂是直角坐标式和关节式相结合的机械装置，既具有直角坐标式机械装置的刚性好、定位精度高的特点，又具有关节式机械装置的动作灵活的特点，在机械臂末端安装有按摩装置，该按摩装置在机械臂的配合下可以实现捏拿、指揉、指按、掌推、掌揉、掌按、震动、滚压、叩击等多种中医按摩手法。

Description

一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人

一、技术领域

本发明涉及一种中医按摩机器人，尤其涉及一种具有直角坐标式和关节式相结合的机械臂装置的、且床体部分可以升降的中医按摩机器人结构，属于按摩装置技术领域。

二、背景技术

目前，已有的装置，如200710176827.8号专利公开的一种直角坐标式果实采摘机械手装置。该专利公开的机械手装置主要由工作支架、水平运动机构、垂直运动机构和纵深运动机构组成。水平方向上是由水平电机通过谐波减速器驱动水平丝杠运动，由连接在水平丝杠上的水平滑块通过两水平光杠导向。垂直方向上是由垂直电机通过谐波减速器驱动垂直丝杠运动，由连接在垂直丝杠上的垂直滑块通过两垂直光杠导向；垂直运动机构的底部连接在水平滑块顶部，垂直运动机构的顶部滑设在上支架的水平滑道中。纵深运动机构是由齿轮电机通过齿轮带动齿条，齿条通过齿条支撑板与垂直滑块连接固定。这种直角坐标式的机械装置具有刚性好、定位精度高的优点，但动作灵活性很差。

又如200510131603.6号专利公开的水平多关节式机器人。该专利公开的水平多关节式机器人是通过将作业轴上下分开使用而使一种机器人可以对应多种多样的工件运送方式和工件种类。该水平多关节式机器人，具有多个通用关节轴连接的水平手臂，设置在前端手臂的前端部上的作业轴，在上下两端部上具有末端操作装置的安装部。该水平多关节式机器人结构紧凑、动作灵活，但刚性差、控制复杂。

上述装置中，直角坐标式机械手装置虽然精度高、容易控制，但灵活性很差；而关节式机器人装置虽然结构紧凑、动作灵活，但刚性差、控制复杂。

三、发明内容

本发明的目的在于解决目前已有的直角坐标式机械装置和关节式机械装置存在的缺陷，提供一种直角坐标式和关节式相结合的、既具有直角坐标式机械装置的刚性好、定位精度高的优点，同时又具有关节式机械装置的动作灵活的优点的中医按摩机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，特殊之处在于包括装有支撑架2的床体1，支撑架2上安装有机械臂3，机械臂3的末端安装有包括拇指橡胶组件57、掌部按摩组件58和滚轮59的按摩装置4；

所述床体1主要包括床架固定机构5、床架升降机构7以及设于两机构之间由升降连接杆19连接在一起的连接支撑机构6，床架升降机构7上设有由升降电机9连接带动的升降驱动机构8；

所述连接支撑机构6的一端通过固定机构轴承15与固定机构销轴16固定于床架固定机构5上且能够绕固定机构销轴16转动，连接支撑机构6的另外一端通过升降机构轴承17和升降机构销轴18与床架升降机构7连接；两连接支撑机构6之间通过升降连接杆19连接，从而保证床架升降机构7的前后两端可以平稳的升降；

所述升降驱动机构8包括安装于床架升降机构7上的升降电机9，升降电机9连接带动传动机构13，传动机构13传动连接于连接支撑机构6；

所述传动机构13包括由升降电机9输出连接的同轴主动皮带轮10，主动皮带轮10通过皮带11连接到从动皮带轮12，从动皮带轮12输出连接同轴的丝杆20，丝杆20输出连接有丝母21，丝母21通过滑动套25与传动杆26连接，传动杆26通过销轴14活动连接于连接支撑机构6；

为保证使用者的安全，床体1上还设置有快速下降装置，所述快速下降装置包括设于滑动套25下部的拉板23，拉板23的上端通过弹簧24连接有异形销轴22，滑动套25和丝母21在相应的位置分别设有与异形销轴22配套的侧孔，当滑动套25上的侧孔与丝母21上的侧孔重合时，异形销轴22在下部弹簧24的作用下通过滑动套25上的侧孔穿入丝母21的侧孔内，将丝母21和滑动套25锁住，此时传动机构为锁止状态；当遇到特殊情况时，使用者拉动拉板23，拉板23将异形销轴22拉出，在床体重力的作用下，丝杆20和丝母21在滑动套25内快速滑动，从而使床体迅速下降，保证了使用者的安全；

所述机械臂3为直角坐标式和关节式相结合的机械装置，在水平方向和垂直方向采用直角坐标式的机械结构，在纵深方向采用的是关节式的机械结构，主要包括水平运动机构27，与水平运动机构27活动连接的垂直运动机构29，以及与垂直运动机构29活动连接的纵深运动机构30；

所述水平运动机构27包括水平电机35和两端分别通过轴承座组件37固定于水平底座31上的滚珠丝杠32，水平电机35通过联轴器36连接带动同轴的滚珠丝杠32转动，水平底座31上滚珠丝杠32的两侧固定安装有两根直线导轨33，两直线导轨33之间设有带滑块38、丝母39的水平滑动组件34，滑块38通过直线导轨33导向，丝母38与滚珠丝杠32配合传动，水平滑动组件34通过与其固定连接的联接板28与垂直运动机构29相连接；

所述垂直运动机构29包括垂直电机44和两端分别通过轴承座组件46固定于垂直底座42上的滚珠丝杠40，垂直电机44通过联轴器45连接带动同轴的滚珠丝杠40转动，垂直底座42上滚珠丝杠40的两侧固定安装有两根直线导轨41，两直线导轨41之间设有带滑块47、丝母48的垂直滑动组件43，滑块47通过直线导轨41导向，丝母48与滚珠丝杠40配合传动，垂直滑动组件43通过与其固定连接的R1轴支撑架49与纵深运动机构30相连接；

所述纵深运动机构30包括固定连接在垂直滑动组件43上的R1轴支撑架49，其上方通过减速机51连接设有R1轴电机50，下方安装有与减速机轴相连的可以绕R1轴转动的转动臂52，转动臂52的另一端固定连接有R2轴支撑架53，R2轴支撑架53的上方通过减速机55连接有R2轴电机54，R2轴支撑架53下方安装有与减速机轴相连的可以绕R2轴转动的、带有按摩装置4的末端安装部56。

本发明的一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，机械臂是直角坐标式和关节式相结合的机械装置，既具有直角坐标式机械装置的刚性好、定位精度高的特点，又具有关节式机械装置的动作灵活的特点。在机械臂末端安装有按摩装置，该按摩装置在机械臂的配合下可以实现捏拿、指揉、指按、掌推、掌揉、掌按、震动、滚压、叩击等多种中医按摩手法。

四、附图说明

图1：本发明的总体结构图；

图2、图3：本发明床体部分的结构图；

图4：本发明传动机构的结构图；

图5：本发明机械臂和按摩装置的结构图；

图6：本发明机械臂的结构图；

图7：本发明水平运动机构的结构图；

图8：本发明水平滑动组件的结构图；

图9：本发明垂直运动机构的结构图；

图10：本发明垂直滑动组件的结构图；

图11：本发明纵深运动机构的结构图。

图12：本发明做指揉、指按动作时按摩装置的结构图；

图13：本发明做掌揉、掌推、掌按、叩击、震动时按摩装置的结构图；

图14：本发明做滚压动作时按摩装置的结构图；

1、床体，2、支撑架，3、机械臂，4、按摩装置，5、床架固定机构，6、连接支撑机构，7、床架升降机构，8、升降驱动机构，9、升降电机，10、主动皮带轮，11、皮带，12、被动皮带轮，13、传动机构，14、销轴，15、固定机构轴承，16、固定机构销轴，17、升降机构轴承，18、升降机构销轴，19、升降连接杆，20、丝杆，21、丝母，22、异形销轴，23、拉板，24、弹簧，25、滑动套，26、传动杆，27、水平运动机构，28、联接板，29、垂直运动机构，30、纵深运动机构，31、水平底座，32、滚珠丝杠，33、直线导轨，34、水平滑动组件，35、水平电机，36、联轴器，37、轴承座组件，38、滑块，39、丝母，40、滚珠丝杠，41、直线导轨，42、垂直底座，43、垂直滑动组件，44、垂直电机，45、联轴器，46、轴承座组件，47、滑块，48、丝母，49、R1轴支撑架，50、R1轴电机，51、R1轴减速机，52、转动臂，53、R2轴支撑架，54、R2轴电机，55、R2轴减速机，56、末端安装部，57、拇指橡胶组件，58、掌部橡胶组件，59、滚轮。

五、具体实施方式

以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，对其构成作进一步说明。

本发明的直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人参照图1-14。图1所示是本发明的总体结构图。它主要包括床体1、支撑架2、机械臂3和按摩装置4。床体1主要由床架固定机构5、连接支撑机构6、床架升降机构7和升降驱动机构8组成。连接支撑机构6一端通过固定机构轴承15与固定机构销轴16固定于床架固定机构5上，可以绕固定机构销轴16转动。连接支撑机构6的另外一端是通过升降机构轴承17和升降机构销轴18与床架升降机构7连接。床架固定机构5和床架升降机构7之间通过两个连接支撑机构6连接。两连接支撑机构6之间通过升降连接杆19连接。这样能保证床架升降机构7的前后两端可以平稳的升降。升降驱动机构8的升降电机9安装固定于床架升降机构7上，升降电机9带动同轴的主动皮带轮10转动，主动皮带轮10通过皮带11带动被动皮带轮12转动，被动皮带轮12带动丝杆20转动，通过丝杆20、丝母21机构，将丝杆20的轴向转动转化为丝母21的直线运动。丝母21通过滑动套25与传动杆26连接，传动杆26通过销轴14与连接支撑机构6连接，从而推动连接支撑机构6转动，实现床体升降。为保证使用者的安全，床体1还设置了快速下降的功能。在升降驱动机构8的传动机构13上，丝母21可以在滑动套25内部前后滑动。一般情况下，由异形销轴22穿过滑动套25和丝母21的侧孔，将丝母21锁在滑动套25端口处。当遇到特殊情况时，拉动拉板23，拉板23将异形销轴22拉出，在床体重力的带动下，丝杆20和丝母21在滑动套25内滑动，使床体迅速下降，从而保证了使用者的安全。危险解除后，控制升降电机9沿床体下降的方向转动，在升降电机9的驱动下，丝母21沿滑动套25滑出，当丝母21上的侧孔与滑动套25的侧孔重合的时候，异形销轴22在弹簧24的作用下穿入丝母21的侧孔，将丝母21和滑动套25锁住。

如图6所示，机械臂3是直角坐标式和关节式相结合的机械装置。在水平方向和垂直方向采用直角坐标式的机械结构，在纵深方向采用的是关节式的机械机构。机械臂3主要包括水平运动机构27、垂直运动机构29和纵深运动机构30。如图7所示，水平运动机构27是由一水平电机35通过联轴器36带动同轴的滚珠丝杠32转动，滚珠丝杠32上设有丝母39。滚珠丝杠32的两端通过两个轴承座组件37固定在水平底座31上，水平底座31上滚珠丝杠32的两侧安装固定有两根直线导轨33，滑块38和丝母39固定在水平滑动组件34上。水平滑动组件34通过直线导轨33和滑块38导向，由水平电机35驱动滚珠丝杠32在水平方向上运动。在水平滑动组件34上安装固定有联接板28，联接板28上安装固定有垂直运动机构29。垂直运动机构29是由一垂直电机44通过联轴器45带动同轴的滚珠丝杠40转动，滚珠丝杠40上设有丝母48。滚珠丝杠40的两端通过两轴承座组件46固定在垂直底座42上，垂直底座42上在滚珠丝杠40的两侧安装固定有两根直线导轨41，滑块47和丝母48固定在垂直滑动组件43上。垂直滑动组件43通过直线导轨41和滑块47导向，由垂直电机44驱动滚珠丝杠40在垂直方向上运动。在垂直滑动组件43上连接固定有R1轴支撑架49。R1轴支撑架49上方安装有R1轴电机50和减速机51，在R1轴支撑架49下方连接有转动臂52，由R1轴电机50驱动，转动臂52可以绕R1轴在150°范围内转动。在转动臂52的另一端连接固定有R2轴支撑架53。R2轴支撑架53的上方安装有R2轴电机54和减速机55，在R2轴支撑架53下方安装有与减速机轴相连的可以绕R2轴在270°范围内旋转的末端安装部56。此机械臂3装置在水平方向和垂直方向采用直角坐标式的机械结构，此机构具有刚性好、定位精度高的特点，在纵深方向上采用关节式的机械结构，此机构具有动作灵活的特点。

如图5所示在机械臂3的末端安装部56上安装有按摩装置4。按摩装置4转换成图12所示的指按位置，控制机械臂3的垂直运动机构29向下移动，当按摩装置4的拇指橡胶组件57与人体接触并使其内部的压力传感器达到设定的数值时，垂直运动机构29停止下降并向上移动一定的距离。如此控制垂直运动机构29反复上下移动，对人体进行指按的按摩手法。按摩装置4转换成图13所示的掌按位置时，控制垂直运动机构29上下移动，可以进行掌按的按摩手法。按摩装置4转换成图13所示的掌按位置时，控制机械臂3的垂直运动机构29向下移动，当按摩装置4的掌部橡胶组件58与人体接触并使其内部的压力传感器达到设定的数值时，垂直运动机构29停止下降，然后控制机械臂3的水平运动机构27和纵深运动机构30配合做圆周运动，进行掌揉的按摩手法。按摩装置4转换成图13所示的掌按位置时，控制机械臂3的垂直运动机构29向下移动，当按摩装置4的掌部橡胶组件58与人体接触并使其内部的压力传感器达到设定的数值时，垂直运动机构29停止下降，控制机械臂3的水平运动机构27向前移动一定的距离，进行掌推按摩。当按摩装置4转换成图14所示的滚压位置时，控制机械臂3的垂直运动机构29向下移动，当按摩装置4的滚轮59与人体接触并使其内部的压力传感器达到设定的数值时，垂直运动机构29停止下降，然后控制水平移动机构27前后移动，进行滚压的按摩手法。按摩装置4本身可以实现捏拿、指揉、震动、叩击等中医按摩手法。

在进行掌推、滚压等按摩手法时需要机械臂3在水平方向上移动，在进行指按、掌按等按摩手法时，需要机械臂3在垂直方向上移动，因此机械臂3在水平方向和垂直方向上采用直角坐标式的机械结构；只有寻找穴位进行定位时，需要机械臂在纵深方向上移动，并且在纵深方向上，左、右机械臂还有一定的重合区域，因此纵深方向上采用比较灵活的关节式的机械结构。

所述的机械臂3和按摩装置4可以单独使用一套进行按摩，也可以使用左、右对称的两套装置进行按摩。

Claims (6)

1.一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于包括装有支撑架（2）的床体（1），支撑架（2）上安装有机械臂（3），机械臂（3）的末端安装有包括拇指橡胶组件（57）、掌部按摩组件（58）和滚轮（59）的按摩装置（4）；

所述机械臂（3）为直角坐标式和关节式相结合的机械装置，在水平方向和垂直方向采用直角坐标式的机械结构，在纵深方向采用的是关节式的机械结构，所述机械臂（3）主要包括水平运动机构（27），与水平运动机构（27）活动连接的垂直运动机构（29），以及与垂直运动机构（29）活动连接的纵深运动机构（30）；

所述水平运动机构（27）包括水平电机（35） 和两端分别通过第一轴承座组件（37）固定于水平底座（31）上的第一滚珠丝杠（32），水平电机（35）通过第一联轴器（36）连接带动同轴的第一滚珠丝杠（32）转动，水平底座（31）上第一滚珠丝杠（32）的两侧固定安装有两根第一直线导轨（33），两根第一直线导轨（33）之间设有带第一滑块（38）、第二丝母（39）的水平滑动组件（34），第一滑块（38）通过第一直线导轨（33）导向，第二丝母（39）与第一滚珠丝杠（32）配合传动，水平滑动组件（34）通过与其固定连接的联接板（28）与垂直运动机构（29）相连接；

所述垂直运动机构（29）包括垂直电机（44）和两端分别通过第二轴承座组件（46）固定于垂直底座（42）上的第二滚珠丝杠（40），垂直电机（44）通过第二联轴器（45）连接带动同轴的第二滚珠丝杠（40）转动，垂直底座（42）上第二滚珠丝杠（40）的两侧固定安装有两根第二直线导轨（41），两根第二直线导轨（41）之间设有带第二滑块（47）、第三丝母（48）的垂直滑动组件（43），第二滑块（47）通过第二直线导轨（41）导向，第三丝母（48）与第二滚珠丝杠（40）配合传动，垂直滑动组件（43）通过与其固定连接的R（1）轴支撑架（49）与纵深运动机构（30）相连接；

所述纵深运动机构（30）包括固定连接在垂直滑动组件（43）上的R1轴支撑架（49），其上方通过R1减速机（51）连接设有R1轴电机（50），下方安装有与R1减速机轴相连的可以绕R1轴转动的转动臂（52），转动臂（52）的另一端固定连接有R2轴支撑架（53），R2轴支撑架（53）的上方通过R2减速机（55）连接有R2轴电机（54），R2轴支撑架（53）下方安装有与R2减速机轴相连的可以绕R2轴转动的、带有按摩装置（4）的末端安装部（56）。

2.根据权利要求1所述一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于所述床体（1）主要包括床架固定机构（5）、床架升降机构（7）以及设于两机构之间由升降连接杆（19）连接在一起的连接支撑机构（6），床架升降机构（7）上设有由升降电机（9）连接带动的升降驱动机构（8）。

3.根据权利要求2所述一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于所述连接支撑机构（6）的一端通过固定机构轴承（15）与固定机构销轴（16）固定于床架固定机构（5）上且能够绕固定机构销轴（16）转动，连接支撑机构（6）的另外一端通过升降机构轴承（17）和升降机构销轴（18）与床架升降机构（7）连接；两连接支撑机构（6）之间通过升降连接杆（19）连接，从而保证床架升降机构（7）的前后两端可以平稳的升降。

4.根据权利要求2所述一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于所述升降驱动机构（8）包括安装于床架升降机构（7）上的升降电机（9），升降电机（9）连接带动传动机构（13），传动机构（13）传动连接于连接支撑机构（6）。

5.根据权利要求4所述一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于所述传动机构（13）包括由升降电机（9）输出连接的同轴的主动皮带轮（10），主动皮带轮（10）通过皮带（11）连接到从动皮带轮（12），从动皮带轮（12）输出连接同轴的丝杆（20），丝杆（20）输出连接有第一丝母（21），第一丝母（21）通过滑动套（25）与传动杆（26）连接，传动杆（26）通过销轴（14）活动连接于连接支撑机构（6）。

6.根据权利要求5所述一种直角坐标式和关节式相结合的中医按摩机器人，其特征在于所述床体（1）上还设置有快速下降装置，包括设于滑动套（25）下部的拉板（23），拉板（23）的上端通过弹簧（24）连接有异形销轴（22），滑动套（25）和第一丝母（21）在相应的位置分别设有与异形销轴（22）配套的侧孔，当滑动套（25）上的侧孔与第一丝母（21）上的侧孔重合时，异形销轴（22）在弹簧（24）的作用下通过滑动套（25）上的侧孔穿入第一丝母（21）的侧孔内，将第一丝母（21）和滑动套（25）锁住，此时传动机构为锁止状态；当遇到特殊情况时，使用者拉动拉板（23），拉板（23）将异形销轴（22）拉出，在床体重力的作用下，丝杆（20）和第一丝母（21）在滑动套（25）内快速滑动，从而使床体迅速下降，保证了使用者的安全。

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