CN106109199A - 一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，包括下支撑板、上支撑板、左右侧板、前后侧板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器，下支撑板由四块矩形板拼接成弧状结构，且四块矩形板之间通过铰链进行连接，上支撑板位于下支撑板正上方，左右侧板位于下支撑板和上支撑板之间，前后侧板分别位于左右侧板正前方和正后方，六自由度按摩执行器分别对称安装在下支撑板中部位置处，三自由度按摩执行器分别位于六自由度按摩执行器左右两侧。本发明整体可收缩，柔软性好，占用空间小，可对人体臀部进行按摩，根据臀部不同部位按摩时产生的按摩力道不同，且按摩接触面全面，按摩效果明显，提高了臀部按摩时的舒适度。

Description

一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置

技术领域

本发明涉及医疗保健智能机械领域，具体的说是一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置。

背景技术

按摩是以中医的脏腑、经络学说为理论基础，并结合西医的解剖和病理诊断，而用手法或器械来回摩擦、揉捏或敲打人体体表的特定部位以调节机体生理、病理状况，达到理疗目的的方法，从性质上来说，它是一种物理的治疗方法，按摩的治疗上，可分为保健按摩、运动按摩和医疗按摩；从部位上来说，按摩可分为头部按摩、颈部按摩、腰部按摩、背部按摩、臀部按摩、腿部按摩以及脚部按摩等。

当人们乘坐时间过长时都会出现臀部酸痛的情况，同时也会伴有胸口闷气或者疼痛的状况，如果此种情况发生过于频繁，将会严重影响人们的身体健康，同时也会伴有一些疾病的发生，而且很容易导致人体痔疮的产生以及臀部脂肪堆积；如果经常对臀部进行按摩，不仅可以让紧绷的臀大肌、股二头肌、大收肌得到放松，减缓疲劳；而且还可以对屁股肥大者具有减肥的功效，使其更加纤小圆润，厚厚的肉肉的，十分的翘美。同时最重要的是可以减少脂肪的堆积，也可减少痔疮的发生。

由此可见，臀部按摩对人们身体健康以及平时的医疗保健都起着重要的作用，但是，目前臀部按摩相关器材均存在按摩接触不全面、按摩效果不明显、按摩力道不均匀、按摩执行运动空间大、承载能力低等问题，同时臀部按摩针对臀部不同部位所产生的按摩力均相同，但是臀部不同部位按摩时所需的力道是不一样的，致使人们接受臀部按摩时会产生不舒服的感觉。鉴于以上情况，本发明提供了一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，包括下支撑板、上支撑板、左右侧板、前后侧板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器，左右侧板和前后侧板的数量均为二，六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器的数量均为四；所述的下支撑板由四块矩形板拼接成弧状结构，且四块矩形板之间通过铰链进行连接，下支撑板可以根据具体情况调节成不同弧度角度的状态，以便不同臀部大小的人群使用；所述的上支撑板位于下支撑板正上方，左右侧板位于下支撑板和上支撑板之间，左右侧板上端与上支撑板相连接，左右侧板下端与下支撑板相连接，前后侧板分别位于左右侧板正前方和正后方；所述的六自由度按摩执行器分别对称安装在下支撑板中部位置处；所述的三自由度按摩执行器分别位于六自由度按摩执行器左右两侧，且三自由度按摩执行器与下支撑板相连接。

作为本发明的进一步改进，所述的六自由度按摩执行器包括一号定平台、一号动平台、下三角座、上三角座、球铰链、套筒、伸缩杆、一号限位弹簧和一号按摩珠，下三角座和上三角座的数量为三，球铰链、套筒和一号限位弹簧的数量为十二，伸缩杆的数量为六；所述的一号定平台和一号动平台均呈圆形状结构，下三角座安装在一号定平台的上端面上，且下三角座在一号定平台上呈正三角形位置布置，上三角座安装在一号动平台下端面上，且上三角座和下三角座之间的安装位置两两交错；所述的球铰链分别安装在下三角座和上三角座上，套筒一端与球铰链相连接，套筒另一端与伸缩杆相连接，一号限位弹簧绕套在伸缩杆上，且伸缩杆为双向伸缩杆，伸缩杆为电动推杆、气动推杆或液压杆；所述的一号按摩珠均匀布置在一号动平台的上端面上，一号按摩珠为半球状结构，且一号按摩珠由柔性材料制成。通过伸缩杆的上下双向伸缩运动，从而带动一号动平台的上下往复运动，且通过一号限位弹簧增加了一号动平台的抖动性，提高了六自由度按摩执行器的按摩效果，六自由度按摩执行器采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，六自由度按摩执行器在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，六自由度按摩执行器位于本发明的中心位置处，使用时，六自由度按摩执行器与人体臀部中部相接触，不仅起到了主要承重作用，充分利用了6-SPS的Stewart并联机构承重能力强的特点，而且与臀部接触面积大，按摩效果好。

所述的三自由度按摩执行器包括二号定平台、二号动平台、下耳座、上耳座、转轴、下连杆、上连杆、驱动轴、二号限位弹簧、二号按摩珠和驱动装置，下耳座、上耳座、下连杆、上连杆和二号限位弹簧的数量均为四，转轴的数量为八，驱动轴的数量为二；所述的二号定平台和二号动平台均呈方形结构，且二号定平台和二号动平台垂直对称布置，下耳座分别位于二号定平台上端面的四个顶角处，上耳座分别位于二号动平台下端面的四个顶角处，且下耳座和上耳座位于同条直线上；所述的下连杆一端通过转轴与下耳座相连接，下连杆另一端与上连杆一端之间通过驱动轴进行连接，上连杆另一端通过转轴与上耳座相连接；所述的二号限位弹簧上端与上连杆中部位置处相连，二号限位弹簧另一端与下连杆中部位置处相连接；所述的按摩珠均匀布置在二号动平台的上端面上，且二号按摩珠呈半球状结构，二号按摩珠由柔性材料制成；所述的驱动装置位于二号定平台上端面的中心位置处，且驱动装置与二号定平台之间固连；所述的驱动装置包括驱动电机、电机座、主动齿轮和从动齿轮，且从动齿轮数量为二；所述的驱动电机通过电机座固定在二号定平台上端面的中心位置处，且驱动电机与驱动轴平行并排安装，驱动电机采用可调速步进减速电机；所述的主动齿轮位于驱动电机前端，且主动齿轮与驱动电机主轴之间通过键进行连接，主动齿轮为对称的不完全齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，从动齿轮固定在驱动轴的中部位置处；通过驱动电机的转动带动主动齿轮的转动，且主动齿轮与从轮齿轮相啮合，从动齿轮与驱动轴同轴固定连接，从而带动上连杆以驱动轴为旋转中心进行转动，且通过主动齿轮为对称的不完全齿轮实现了从动齿轮的间歇转动，进而达到了二号动平台的上下往复抖动的效果，同时通过驱动装置实现了各上连杆的同步运动，整体运动性更加平稳有序，且通过二号限位弹簧增加了二号动平台的抖动性，提高了三自由度按摩执行器的按摩效果；三自由度按摩执行器采用4-RRR的冗余并联机构，在空间内可实现三转动共三个自由度方向的运动，4-RRR的冗余并联机构的三自由度按摩执行器为过驱动机构，通过采用过驱动技术有效地缓解和消除了普通并联机构的力奇异问题，实现了并联机构操作刚度的动态控制，改善了系统的力操作性能，使得三自由度按摩执行器在对臀部按摩时力道更加均匀平稳，有效的提高了本发明臀部按摩时的效果；三自由度按摩执行器位于本发明中心位置处两侧，工作时，三自由度按摩执行器可充分与人体臀部两边相接触，与六自由度按摩执行器相比，三自由度按摩执行器按摩力道稍微轻小平稳，更加适合对人体臀部两侧进行按摩，按摩效果好。

作为本发明的进一步改进，所述的上支撑板呈弧形状结构，上支撑板上端面上依次均匀布置有圆柱状横条；所述的左右侧板的垂直横断面呈折线状；所述的前后侧板呈不完全环形结构，前后侧板上均匀开设有矩形槽，且上支撑板、左右侧板和前后侧板均由柔性材料制成；通过柔性材料制成的上支撑板、左右侧板和前后侧板可完成按摩装置整体的伸缩运动，柔软性好，提高了按摩装置的按摩效果。

作为本发明的进一步改进，所述的下三角座呈正三角形柱体结构，下三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座的结构与下三角座的结构相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明整体可收缩，柔软性好，占用空间小，可对人体臀部进行按摩，根据臀部不同部位按摩时产生的按摩力道不同，且按摩接触面全面，按摩效果明显，提高了臀部按摩时的舒适度。

(2)本发明六自由度按摩执行器采用6-SPS的Stewart并联机构，承载能力强且微动精度高，六自由度按摩执行器在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，六自由度按摩执行器与人体臀部中部相接触，不仅起到了主要承重作用，充分利用了6-SPS的Stewart并联机构承重能力强的特点，而且与臀部接触面积大，按摩效果好。

(3)本发明三自由度按摩执行器采用4-RRR的冗余并联机构，在空间内可实现三转动共三个自由度方向的运动，4-RRR的冗余并联机构的三自由度按摩执行器为过驱动机构，通过采用过驱动技术有效地缓解和消除了普通并联机构的力奇异问题，实现了并联机构操作刚度的动态控制，改善了系统的力操作性能，使得三自由度按摩执行器在对臀部按摩时力道更加均匀平稳，且三自由度按摩执行器可充分与人体臀部两边相接触，更加适合对人体臀部两侧进行按摩，按摩效果好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明去除上支撑板、左右侧板和前后侧板后的立体结构示意图；

图3是本发明六自由度按摩执行器的立体结构示意图；

图4是本发明三自由度按摩执行器的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1和图2所示，一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，包括下支撑板1、上支撑板2、左右侧板3、前后侧板4、六自由度按摩执行器5和三自由度按摩执行器6，左右侧板3和前后侧板4的数量均为二，六自由度按摩执行器5和三自由度按摩执行器6的数量均为四；所述的下支撑板1由四块矩形板拼接成弧状结构，且四块矩形板之间通过铰链进行连接，下支撑板1可以根据具体情况调节成不同弧度角度的状态，以便不同臀部大小的人群使用；所述的上支撑板2位于下支撑板1正上方，左右侧板3位于下支撑板1和上支撑板2之间，左右侧板3上端与上支撑板2相连接，左右侧板3下端与下支撑板1相连接，前后侧板4分别位于左右侧板3正前方和正后方；所述的六自由度按摩执行器5分别对称安装在下支撑板1中部位置处；所述的三自由度按摩执行器6分别位于六自由度按摩执行器5左右两侧，且三自由度按摩执行器6与下支撑板1相连接。

如图3所示，所述的六自由度按摩执行器5包括一号定平台51、一号动平台52、下三角座53、上三角座54、球铰链55、套筒56、伸缩杆57、一号限位弹簧58和一号按摩珠59，下三角座53和上三角座54的数量为三，球铰链55、套筒56和一号限位弹簧58的数量为十二，伸缩杆57的数量为六；所述的一号定平台51和一号动平台52均呈圆形状结构，下三角座53安装在一号定平台51的上端面上，且下三角座53在一号定平台51上呈正三角形位置布置，上三角座54安装在一号动平台52下端面上，且上三角座54和下三角座53之间的安装位置两两交错，下三角座53呈正三角形柱体结构，下三角座53沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链55下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座54的结构与下三角座53的结构相同；所述的球铰链55分别安装在下三角座53和上三角座54上，套筒56一端与球铰链55相连接，套筒56另一端与伸缩杆57相连接，一号限位弹簧58绕套在伸缩杆57上，伸缩杆57为双向伸缩杆，伸缩杆57为电动推杆、气动推杆或液压杆；所述的一号按摩珠59均匀布置在一号动平台52的上端面上，一号按摩珠59为半球状结构，且一号按摩珠59由柔性材料制成。通过伸缩杆57的上下双向伸缩运动，从而带动一号动平台52的上下往复运动，且通过一号限位弹簧58增加了一号动平台52的抖动性，提高了六自由度按摩执行器5的按摩效果，六自由度按摩执行器5采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，六自由度按摩执行器5在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，六自由度按摩执行器5位于本发明的中心位置处，使用时，六自由度按摩执行器5与人体臀部中部相接触，不仅起到了主要承重作用，充分利用了6-SPS的Stewart并联机构承重能力强的特点，而且与臀部接触面积大，按摩效果好。

如图4所示，所述的三自由度按摩执行器6包括二号定平台61、二号动平台62、下耳座63、上耳座64、转轴65、下连杆66、上连杆67、驱动轴68、二号限位弹簧69、二号按摩珠610和驱动装置611，下耳座63、上耳座64、下连杆66、上连杆67和二号限位弹簧69的数量均为四，转轴65的数量为八，驱动轴68的数量为二；所述的二号定平台61和二号动平台62均呈方形结构，且二号定平台61和二号动平台62垂直对称布置，下耳座63分别位于二号定平台61上端面的四个顶角处，上耳座64分别位于二号动平台62下端面的四个顶角处，且下耳座63和上耳座64位于同条直线上；所述的下连杆66一端通过转轴65与下耳座63相连接，下连杆66另一端与上连杆67一端之间通过驱动轴68进行连接，上连杆67另一端通过转轴65与上耳座64相连接；所述的二号限位弹簧69上端与上连杆67中部位置处相连，二号限位弹簧69另一端与下连杆66中部位置处相连接；所述的按摩珠610均匀布置在二号动平台62的上端面上，且二号按摩珠610呈半球状结构，二号按摩珠610由柔性材料制成；所述的驱动装置611位于二号定平台61上端面的中心位置处，且驱动装置611与二号定平台61之间固连；所述的驱动装置611包括驱动电机611a、电机座611b、主动齿轮611c和从动齿轮611d，且从动齿轮611d数量为二；所述的驱动电机611a通过电机座611b固定在二号定平台61上端面的中心位置处，且驱动电机611a与驱动轴68平行并排安装，驱动电机611a采用可调速步进减速电机；所述的主动齿轮611c位于驱动电机611a前端，且主动齿轮611c与驱动电机611a主轴之间通过键进行连接，主动齿轮611c为对称的不完全齿轮，主动齿轮611c与从动齿轮611d相啮合，从动齿轮611d固定在驱动轴68的中部位置处；通过驱动电机611a的转动带动主动齿轮611c的转动，且主动齿轮611c与从轮齿轮611d相啮合，从动齿轮611d与驱动轴68同轴固定连接，从而带动上连杆67以驱动轴68为旋转中心进行转动，且通过主动齿轮611c为对称的不完全齿轮实现了从动齿轮611d的间歇转动，进而达到了二号动平台62的上下往复抖动的效果，同时通过驱动装置611实现了各上连杆67的同步运动，整体运动性更加平稳有序，且通过二号限位弹簧69增加了二号动平台62的抖动性，提高了三自由度按摩执行器6的按摩效果；三自由度按摩执行器6采用4-RRR的冗余并联机构，在空间内可实现三转动共三个自由度方向的运动，4-RRR的冗余并联机构的三自由度按摩执行器6为过驱动机构，通过采用过驱动技术有效地缓解和消除了普通并联机构的力奇异问题，实现了并联机构操作刚度的动态控制，改善了系统的力操作性能，使得三自由度按摩执行器6在对臀部按摩时力道更加均匀平稳，有效的提高了本发明臀部按摩时的效果；三自由度按摩执行器6位于本发明中心位置处两侧，工作时，三自由度按摩执行器6可充分与人体臀部两边相接触，与六自由度按摩执行器5相比，三自由度按摩执行器6按摩力道稍微轻小平稳，更加适合对人体臀部两侧进行按摩，按摩效果好。

如图1所示，所述的上支撑板2呈弧形状结构，上支撑板2上端面上依次均匀布置有圆柱状横条；所述的左右侧板3的垂直横断面呈折线状；所述的前后侧板4呈不完全环形结构，前后侧板4上均匀开设有矩形槽，且上支撑板2、左右侧板3和前后侧板4均由柔性材料制成；通过柔性材料制成的上支撑板2、左右侧板3和前后侧板4可完成按摩装置整体的伸缩运动，柔软性好，提高了按摩装置的按摩效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，其特征在于：包括下支撑板、上支撑板、左右侧板、前后侧板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器，左右侧板和前后侧板的数量均为二，六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器的数量均为四；所述的下支撑板由四块矩形板拼接成弧状结构，且四块矩形板之间通过铰链进行连接；所述的上支撑板位于下支撑板正上方，左右侧板位于下支撑板和上支撑板之间，左右侧板上端与上支撑板相连接，左右侧板下端与下支撑板相连接，前后侧板分别位于左右侧板正前方和正后方；所述的六自由度按摩执行器分别对称安装在下支撑板中部位置处；所述的三自由度按摩执行器分别位于六自由度按摩执行器左右两侧，且三自由度按摩执行器与下支撑板相连接；其中：

所述的六自由度按摩执行器包括一号定平台、一号动平台、下三角座、上三角座、球铰链、套筒、伸缩杆、一号限位弹簧和一号按摩珠，下三角座和上三角座的数量为三，球铰链、套筒和一号限位弹簧的数量为十二，伸缩杆的数量为六；所述的一号定平台和一号动平台均呈圆形状结构，下三角座安装在一号定平台的上端面上，且下三角座在一号定平台上呈正三角形位置布置，上三角座安装在一号动平台下端面上，且上三角座和下三角座之间的安装位置两两交错；所述的球铰链分别安装在下三角座和上三角座上，套筒一端与球铰链相连接，套筒另一端与伸缩杆相连接，一号限位弹簧绕套在伸缩杆上，且伸缩杆为双向伸缩杆，伸缩杆为电动推杆、气动推杆或液压杆；所述的一号按摩珠均匀布置在一号动平台的上端面上，一号按摩珠为半球状结构，且一号按摩珠由柔性材料制成；

所述的三自由度按摩执行器包括二号定平台、二号动平台、下耳座、上耳座、转轴、下连杆、上连杆、驱动轴、二号限位弹簧、二号按摩珠和驱动装置，下耳座、上耳座、下连杆、上连杆和二号限位弹簧的数量均为四，转轴的数量为八，驱动轴的数量为二；所述的二号定平台和二号动平台均呈方形结构，且二号定平台和二号动平台垂直对称布置，下耳座分别位于二号定平台上端面的四个顶角处，上耳座分别位于二号动平台下端面的四个顶角处，且下耳座和上耳座位于同条直线上；所述的下连杆一端通过转轴与下耳座相连接，下连杆另一端与上连杆一端之间通过驱动轴进行连接，上连杆另一端通过转轴与上耳座相连接；所述的二号限位弹簧上端与上连杆中部位置处相连，二号限位弹簧另一端与下连杆中部位置处相连接；所述的按摩珠均匀布置在二号动平台的上端面上，且二号按摩珠呈半球状结构，二号按摩珠由柔性材料制成；所述的驱动装置位于二号定平台上端面的中心位置处，且驱动装置与二号定平台之间固连。

2.根据权利要求1所述的一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，其特征在于：所述的驱动装置包括驱动电机、电机座、主动齿轮和从动齿轮，且从动齿轮数量为二；所述的驱动电机通过电机座固定在二号定平台上端面的中心位置处，且驱动电机与驱动轴平行并排安装，驱动电机采用可调速步进减速电机；所述的主动齿轮位于驱动电机前端，且主动齿轮与驱动电机主轴之间通过键进行连接，主动齿轮为对称的不完全齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，从动齿轮固定在驱动轴的中部位置处。

3.根据权利要求1所述的一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，其特征在于：所述的上支撑板呈弧形状结构，上支撑板上端面上依次均匀布置有圆柱状横条；所述的左右侧板的垂直横断面呈折线状；所述的前后侧板呈不完全环形结构，前后侧板上均匀开设有矩形槽，且上支撑板、左右侧板和前后侧板均由柔性材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种基于冗余驱动双并联机构臀部按摩机器人用按摩装置，其特征在于：所述的下三角座呈正三角形柱体结构，下三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座的结构与下三角座的结构相同。