CN104523417A - 一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人 - Google Patents

Abstract

本发明采用气动驱动实现柔和有力仿人工的推拿操作，采用自主研发的激光三维人体扫描、定位实现推拿部位的低成本、高精度位置跟踪控制，采用控制液体平衡质量大小的方法实现推拿力度低成本、绝对安全的重力式加载自动控制，采用完全自主研发的软硬件系统实现对机器人的低成本、高可靠性全面控制。实现了中医推拿现代化、机械化、智能化、产品化、市场化，对减轻人工推拿劳动、提高推拿效果和推拿服务水平、扩大推拿服务的普遍性，更好的满足人们日益增长的推拿服务需求有着重要的价值。

Description

一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人

技术领域

本发明涉及中医推拿机械化、自动化装置领域，具体是一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，属于涉及现代医疗、康复、保健行业的机光电液控一体化领域。

背景技术

由于中医推拿缺乏现代化、机械化、智能化、产品化、市场化的操作设备，目前各大医疗机构、个人诊所、敬老院、康复中心、福利院等机构广泛进行的中医推拿操作均采用人工操作，费神费力，劳动强度大，从业人员推拿技术参差不齐，导致推拿效果、推拿服务的普遍性和推拿服务水平完全受人为因素影响，参差不齐现象严重，无法满足人们日益增长的推拿服务需求。

发明内容

本发明针对上述问题综合分析做出的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，该中医推拿机器人可以模拟人工按法、推法、拍法、击法、滚法、揉法、振法、捏法等常用推拿按摩手法，可实现对人体全身进行机械化、智能化保健、康复和医疗推拿，为中医推拿提供一种现代化、机械化、智能化、产品化、市场化的操作设备。

本发明采用的技术方案为：

一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人主要由激光三维定位系统、旋转触摸操控仪、床体、三平移一转动多自由度主体机构、垂向重力加载与直线驱动系统、空间槽轮机构转位系统、四工位推拿头组成。所述激光三维定位系统采用自主研发的人体激光三维扫描和定位系统，自动获取标记的人体推拿部位坐标信息，可构件和储存人体三维实体模型，可进行实时人体推拿部位坐标数据检测和推拿位置跟踪；所述旋转触摸操控仪采用完全自主研发的软硬件系统构成，可实现对中医推拿机器人激光三维定位数据处理、位置跟踪运动控制、气动系统控制、电动驱动系统控制、重力加载平衡系统的推拿力度控制，虚拟环境的视屏、音频输出，推拿专家及对象干预控制和特征信息储备等；所述三平移一转动多自由度主体机构可实现沿床体长、宽、高三方向平移，绕平行于床体高度方向轴线转动；所述空间槽轮机构转位系统实现对四工位推拿头每个推拿工位的变换；所述垂向重力加载与直线驱动系统由纵向滑块、垂向滑块、升降托板、绳索、定滑轮、配重水箱及水、软管、电磁三位两通阀、进水流量计、出水流量计组成，对推拿头与人体接触力采用重力加载，可根据需要通过旋转触摸操控仪控制配重水的质量自动平衡推拿头上多余的重力载荷，保证安全和推拿力度控制；所述四工位推拿头包括平底直动从动件盘状凸轮机构、双曲柄机构、不完全齿轮式两指机械手机构，其中平底直动从动件盘状凸轮机构实现掌按法、掌推法、拍法、击法、振法等操作，双曲柄机构实现掌揉法操作，不完全齿轮式两指机械手机构，结合三平移一转动多自由度主体机构的运动输入，可实现指按法、指推法、指揉法、捏法等操作。

本发明的有益效果是：本发明采用气动驱动实现柔和有力仿人工的推拿操作，采用自主研发的激光三维人体扫描、定位实现推拿部位的低成本、高精度位置跟踪控制，采用控制液体平衡质量大小的方法实现推拿力度低成本、绝对安全的重力式加载自动控制，采用完全自主研发的软硬件系统实现对机器人的低成本、高可靠性全面控制，上述这些优势和特点实现了中医推拿现代化、机械化、智能化、产品化、市场化，可为各大医疗机构、个人诊所、敬老院、康复中心、福利院等机构提供现代化、机械化、智能化的中医推拿操作设备，减轻人工劳动、提高推拿效果和推拿服务水平、扩大推拿服务的普遍性，更好的满足人们日益增长的推拿服务需求。

附图说明

图1为本发明专利系统组成示意图；

图2为四工位按摩头结构示意图；

图3为垂向重力加载与直线驱动系统原理图。

图中1、激光三维定位系统 2、旋转触摸操控仪 3、床体 4、纵向滑块 5、纵向导轨 6、滚珠丝杆驱动 7、垂向重力加载与直线驱动系统 8、垂向滑块 9、转动驱动 10、连杆A 11、连杆B 12、连杆C 13、连杆D 14、方位角转动驱动 15、连接块 16、空间槽轮机构转位系统 17、四工位推拿头 18、推拿头机架 19、从动件导向架 20、从动件 21、盘状凸轮 22、凸轮转动气动驱动 23、从动件销轴 24、滚轮 25、从动曲柄 26、手掌A 27、连杆 28、主动曲柄 29、曲柄转动气动驱动 30、曲柄安装架 31、圆柱弹簧 32、限位销轴 33、从动手指 34、主动手指 35、手指转动气动驱动 36、浮动支架 37、浮动支架安装架 38、固定销 39、手掌B

具体实施方式

具体实施方式一：如图1、图2、图3所示，一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人由激光三维定位系统1、旋转触摸操控仪2、床体3、纵向滑块4、纵向导轨5、滚珠丝杆驱动6、垂向重力加载与直线驱动系统7、垂向滑块8、转动驱动9、连杆A 10、连杆B 11、连杆C 12、连杆D 13、方位角转动驱动14、连接块15、空间槽轮机构转位系统16、四工位推拿头17组成，其中四工位推拿头17由推拿头机架18、从动件导向架19、从动件20、盘状凸轮21、凸轮转动气动驱动22、从动件销轴23、滚轮24、从动曲柄25、手掌A 26、连杆27、主动曲柄28、曲柄转动气动驱动29、曲柄安装架30、圆柱弹簧31、限位销轴32、从动手指33、主动手指34、手指转动气动驱动35、浮动支架36、浮动支架安装架37、固定销38、手掌B 39组成。

纵向滑块4与纵向导轨5构成移动副，沿床体3长度方向布置，由滚珠丝杆驱动6驱动，实现沿床体3长度方向的平移；垂向滑块8与升降托板之间构成无驱动的沿床体3高度方向平移的浮动移动副支撑，升降托板与纵向滑块4之间构成有驱动的移动副连接可带动垂向滑块8实现沿床体3高度方向的平移，绳索跨过定滑轮，一头连接垂向滑块8，另一头连接配重水箱及水，软管、电磁三位两通阀、进水流量计、出水流量计组成配重水箱及水总重量调节硬件系统，在旋转触摸操控仪2控制下根据设定的推拿头推拿力大小自动设定配重水箱及水总重量等于垂向滑块8的自重及负载总重量减去推拿头推拿力，实现自动平衡推拿头上多余的重力载荷，保证对人体的绝对安全和推拿力度控制，形成垂向重力加载与直线驱动系统7；垂向滑块8与连杆A 10之间、连杆A 10与连杆B 11之间、连杆B 11与连接块15之间分别通过轴线平行于床体3长度方向的转动副连接，垂向滑块8与连杆C 12之间、连杆C 12与连杆D 13之间、连杆D 13与连接块15之间分别通过轴线平行于床体3高度方向的转动副连接，在转动驱动9驱动下实现沿床体3宽度方向平移；空间槽轮机构转位系统16与连接块15之间通过轴线平行于床体3高度方向的转动副连接，在方位角转动驱动14驱动下实现绕平行于床体高度方向轴线转动；上述构成了沿床体3长、宽、高方向平移，绕平行于床体3高度方向轴线转动的三平移一转动多自由度主体机构。

四工位推拿头17与空间槽轮机构转位系统16之间通过轴线平行于床体3平面的转动副连接，在空间槽轮机构转位系统16驱动下实现四推拿工位转换。

从动件导向架19固定于推拿头机架18上，从动件导向架19与从动件20之间移动副连接，从动件20与盘状凸轮21之间凸轮副连接，从动件销轴23与从动件20固定连接、从动件销轴23与滚轮24之间转动副连接、手掌B 39通过固定销38与从动件20固定连接，它们一起构成平底直动从动件盘状凸轮机构，在凸轮转动气动驱动22驱动下实现掌按法、掌推法、拍法、击法、振法等操作；从动曲柄25和主动曲柄28分别与曲柄安装架30转动副连接，曲柄安装架30固定于推拿头机架18上，手掌A 26固定于连杆27上，连杆27与从动曲柄25、主动曲柄28均通过转动副连接，它们一起构成双曲柄机构，在曲柄转动气动驱动29驱动下实现掌揉法操作；浮动支架安装架37固定于推拿头机架18上，限位销轴32与浮动支架36固定，浮动支架36与浮动支架安装架37移动副连接并由圆柱弹簧31形成弹性浮动支撑，从动手指33、主动手指34与浮动支架36分别通过转动副连接，从动手指33与主动手指34不完全齿轮副连接，主动手指34与手指转动气动驱动35固定，它们一起组成不完全齿轮式两指机械手机构，在手指转动气动驱动35驱动下实现捏法等操作，当手指转动气动驱动35不工作时，由三平移一转动多自由度主体机构的运动输入，可实现指按法、指推法、指揉法等操作。

激光三维定位系统1采用自主研发的人体激光三维扫描和定位系统，自动获取标记的人体推拿部位坐标信息，可构件和储存人体三维实体模型，可进行实时人体推拿部位坐标数据检测和推拿位置跟踪。

旋转触摸操控仪2采用完全自主研发的软硬件系统构成，可实现对中医推拿机器人激光三维定位数据处理、位置跟踪运动控制、气动系统控制、电动驱动系统控制、重力加载平衡系统的推拿力度控制，虚拟环境的视屏、音频输出，推拿专家及对象干预控制和特征信息储备等。

Claims (6)

1.一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于由激光三维定位系统(1)、旋转触摸操控仪(2)、床体(3)、纵向滑块(4)、纵向导轨(5)、滚珠丝杆驱动(6)、垂向重力加载与直线驱动系统(7)、垂向滑块(8)、转动驱动(9)、连杆A(10)、连杆B(11)、连杆C(12)、连杆D(13)、方位角转动驱动(14)、连接块(15)、空间槽轮机构转位系统(16)、四工位推拿头(17)组成，其中四工位推拿头(17)由推拿头机架(18)、从动件导向架(19)、从动件(20)、盘状凸轮(21)、凸轮转动气动驱动(22)、从动件销轴(23)、滚轮(24)、从动曲柄(25)、手掌A(26)、连杆(27)、主动曲柄(28)、曲柄转动气动驱动(29)、曲柄安装架(30)、圆柱弹簧(31)、限位销轴(32)、从动手指(33)、主动手指(34)、手指转动气动驱动(35)、浮动支架(36)、浮动支架安装架(37)、固定销(38)、手掌B(39)组成。

2.根据权利要求1所述的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于所述的纵向滑块(4)与纵向导轨(5)构成移动副，沿床体(3)长度方向布置，由滚珠丝杆驱动(6)驱动，实现沿床体(3)长度方向的平移；垂向滑块(8)与升降托板之间构成无驱动的沿床体(3)高度方向平移的浮动移动副支撑，升降托板与纵向滑块(4)之间构成有驱动的移动副连接可带动垂向滑块(8)实现沿床体(3)高度方向的平移，绳索跨过定滑轮，一头连接垂向滑块(8)，另一头连接配重水箱及水，软管、电磁三位两通阀、进水流量计、出水流量计组成配重水箱及水总重量调节硬件系统，在旋转触摸操控仪(2)控制下根据设定的推拿头推拿力大小自动设定配重水箱及水总重量等于垂向滑块(8)的自重及负载总重量减去推拿头推拿力，实现自动平衡推拿头上多余的重力载荷，保证对人体的绝对安全和推拿力度控制，形成垂向重力加载与直线驱动系统(7)；垂向滑块(8)与连杆A(10)之间、连杆A(10)与连杆B(11)之间、连杆B(11)与连接块(15)之间分别通过轴线平行于床体(3)长度方向的转动副连接，垂向滑块(8)与连杆C(12)之间、连杆C(12)与连杆D(13)之间、连杆D(13)与连接块(15)之间分别通过轴线平行于床体(3)高度方向的转动副连接，在转动驱动(9)驱动下实现沿床体(3)宽度方向平移；空间槽轮机构转位系统(16)与连接块15之间通过轴线平行于床体(3)高度方向的转动副连接，在方位角转动驱动(14)驱动下实现绕平行于床体高度方向轴线转动；上述构成了沿床体(3)长、宽、高方向平移，绕平行于床体(3)高度方向轴线转动的三平移一转动多自由度主体机构。

3.根据权利要求1所述的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于所述的从动件导向架(19)固定于推拿头机架(18)上，从动件导向架(19)与从动件(20)之间移动副连接，从动件(20)与盘状凸轮(21)之间凸轮副连接，从动件销轴(23)与从动件(20)固定连接、从动件销轴(23)与滚轮(24)之间转动副连接、手掌B(39)通过固定销(38)与从动件(20)固定连接，它们一起构成平底直动从动件盘状凸轮机构，在凸轮转动气动驱动(22)驱动下实现掌按法、掌推法、拍法、击法、振法等操作；从动曲柄(25)和主动曲柄(28)分别与曲柄安装架(30)转动副连接，曲柄安装架(30)固定于推拿头机架(18)上，手掌A(26)固定于连杆(27)上，连杆(27)与从动曲柄(25)、主动曲柄(28)均通过转动副连接，它们一起构成双曲柄机构，在曲柄转动气动驱动(29)驱动下实现掌揉法操作；浮动支架安装架(37)固定于推拿头机架(18)上，限位销轴(32)与浮动支架(36)固定，浮动支架(36)与浮动支架安装架(37)移动副连接并由圆柱弹簧(31)形成弹性浮动支撑，从动手指(33)、主动手指(34)与浮动支架(36)分别通过转动副连接，从动手指(33)与主动手指(34)不完全齿轮副连接，主动手指(34)与手指转动气动驱动(35)固定，它们一起组成不完全齿轮式两指机械手机构，在手指转动气动驱动(35)驱动下实现捏法等操作，当手指转动气动驱动(35)不工作时，由三平移一转动多自由度主体机构的运动输入，可实现指按法、指推法、指揉法等操作。

4.根据权利要求1所述的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于所述的四工位推拿头(17)与空间槽轮机构转位系统(16)之间通过轴线平行于床体(3)平面的转动副连接，在空间槽轮机构转位系统(16)驱动下实现四推拿工位转换。

5.根据权利要求1所述的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于所述的激光三维定位系统(1)采用自主研发的人体激光三维扫描和定位系统，自动获取标记的人体推拿部位坐标信息，可构件和储存人体三维实体模型，可进行实时人体推拿部位坐标数据检测和推拿位置跟踪。

6.根据权利要求1所述的一种气动、重力加载式激光三维定位中医推拿机器人，其特征在于所述的旋转触摸操控仪(2)采用完全自主研发的软硬件系统构成，可实现对中医推拿机器人激光三维定位数据处理、位置跟踪运动控制、气动系统控制、电动驱动系统控制、重力加载平衡系统的推拿力度控制，虚拟环境的视屏、音频输出，推拿专家及对象干预控制和特征信息储备等。