CN106137715B - 一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，包括马桶主体、外壳体、坐垫板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器，外壳体安装在马桶主体下端底座的正上方，坐垫板安装在外壳体上端面上，且坐垫板与外壳体之间采用螺纹配合方式进行连接固定，六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均分别位于外壳体围成的环形空腔内部，且六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均沿外壳体的圆周方向相互交错均匀布置。本发明在人们上卫生间时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

一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶

技术领域

本发明涉及卫浴器械领域，具体的说一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶。

背景技术

马桶正式名称为座便器，是大小便用的有盖的桶，马桶的发明被称为一项伟大的发明，它解决了人自身吃喝拉撒的进出问题，后来又演变为利用虹吸、螺旋虹吸，现在最新的喷射虹吸式和超旋虹吸式等原理的抽水马桶；马桶的分类有分体的也有连体的，随着科技的发展，还出现了许多新奇的品种。根据马桶盖的配套方式，还可分为普通马桶和智能马桶。智能马桶还可进一步分为自动换套智能马桶和非自动换套马桶，前者包含自动换套加冲洗、自动换套带冲洗和烘干等不同种类。其实马桶的分类标准很多，还可按类型、结构、安装方式、排污方向和使用人群来分类，不同类别的马桶有各自的优缺点，适合不同的家居情况。随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，人们对平时家居生活的要求也越来越高，近几年，智能家居生活的理念已经逐步被人们接受，家居用具也越来越趋向智能化，马桶作为人们生活中不可缺少的卫浴用具之一，人们每天都能够用到它，尤其当人们进行大便时，需要长时间坐在马桶上，乘坐时间过长时会出现臀部酸痛的情况，造成人体不舒服的感觉，一定程度上影响着人们的身体健康，也较容易导致人体痔疮的产生以及臀部脂肪堆积；但是，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。鉴于以上情况，本发明提供了一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，包括马桶主体、外壳体、坐垫板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器；所述的马桶主体下端为底座，底座呈半圆形柱体结构，底座上开设有储便槽，马桶主体后端设置有储水槽，储水槽呈弧形柱体结构，储水槽顶端设置有储水盖，储水槽内部设置有放水系统，储水槽用于使用者方便后的冲洗；所述的外壳体安装在马桶主体下端底座的正上方，且外壳体为环形壳体结构，坐垫板安装在外壳体上端面上，坐垫板呈环形结构，坐垫板材质为柔性塑料材料，坐垫板上端面上设置有海绵垫，通过在坐垫板上设置海绵块增加了使用者使用时的舒适度，使得本发明设计更加人性化，且坐垫板与外壳体之间采用螺纹配合方式进行连接固定，采用螺纹配合连接方式便于坐垫板与外壳体之间的拆卸安装，更加便于本发明出现故障时的维修维护；所述的六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均分别位于外壳体围成的环形空腔内部，且六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均沿外壳体的圆周方向相互交错均匀布置。

进一步，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，使用时，六自由度按摩执行器与人体臀部相接触，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。

进一步，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；所述的二号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。

进一步，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)本发明在人们上卫生间时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，三自由度按摩执行器采用4-RRR的冗余并联机构，本发明同时将6-SPS的Stewart并联机构和4-RRR的冗余并联机构进行重构组成双并联机构，结构紧凑、承载能力强、微动精度高，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，有效的提高了本发明对臀部的按摩效果。

(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，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是本发明去除马桶主体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，一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，包括马桶主体1、外壳体2、坐垫板3、六自由度按摩执行器4和三自由度按摩执行器5；所述的马桶主体1下端为底座，底座呈半圆形柱体结构，底座上开设有储便槽，马桶主体1后端设置有储水槽，储水槽呈弧形柱体结构，储水槽顶端设置有储水盖，储水槽内部设置有放水系统，储水槽用于使用者方便后的冲洗；所述的外壳体2安装在马桶主体1下端底座的正上方，且外壳体2为环形壳体结构，坐垫板3安装在外壳体2上端面上，坐垫板3呈环形结构，坐垫板3材质为柔性塑料材料，坐垫板3上端面上设置有海绵垫，通过在坐垫板3上设置海绵块增加了使用者使用时的舒适度，使得本发明设计更加人性化，且坐垫板3与外壳体2之间采用螺纹配合方式进行连接固定，采用螺纹配合连接方式便于坐垫板3与外壳体2之间的拆卸安装，更加便于本发明出现故障时的维修维护；所述的六自由度按摩执行器4和三自由度按摩执行器5均分别位于外壳体2围成的环形空腔内部，且六自由度按摩执行器4和三自由度按摩执行器5均沿外壳体的圆周方向相互交错均匀布置。

如图3所示，所述的六自由度按摩执行器4包括一号定平台41、一号动平台42、下三角座43、上三角座44、球铰链45、套筒46、伸缩杆47、一号限位弹簧48和一号按摩珠49，下三角座43和上三角座44的数量为三，球铰链45、套筒46和一号限位弹簧48的数量为十二，伸缩杆47的数量为六；所述的一号定平台41和一号动平台42均呈圆形状结构，下三角座43安装在一号定平台41的上端面上，且下三角座43在一号定平台41上呈正三角形位置布置，上三角座44安装在一号动平台42下端面上，且上三角座44和下三角座43之间的安装位置两两交错，下三角座43呈正三角形柱体结构，下三角座43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45下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座44的结构与下三角座43的结构相同；所述的球铰链45分别安装在下三角座43和上三角座44上，套筒46一端与球铰链45相连接，套筒46另一端与伸缩杆47相连接，一号限位弹簧48绕套在伸缩杆47上，且伸缩杆47为双向伸缩杆，伸缩杆47为电动推杆、气动推杆或液压杆；所述的一号按摩珠49均匀布置在一号动平台42的上端面上，一号按摩珠49为半球状结构，且一号按摩珠49由柔性材料制成；通过伸缩杆47的上下双向伸缩运动，从而带动一号动平台42的上下往复运动，且通过一号限位弹簧48增加了一号动平台42的抖动性，提高了六自由度按摩执行器4的按摩效果，六自由度按摩执行器4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4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，使用时，六自由度按摩执行器4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5包括二号定平台51、二号动平台52、下耳座53、上耳座54、转轴55、下连杆56、上连杆57、驱动轴58、二号限位弹簧59、二号按摩珠510和驱动装置511，下耳座53、上耳座54、下连杆56、上连杆57和二号限位弹簧59的数量均为四，转轴55的数量为八，驱动轴58的数量为二；所述的二号定平台51和二号动平台52均呈方形结构，且二号定平台51和二号动平台52垂直对称布置，下耳座53分别位于二号定平台51上端面的四个顶角处，上耳座54分别位于二号动平台52下端面的四个顶角处，且下耳座53和上耳座54位于同条直线上；所述的下连杆56一端通过转轴55与下耳座53相连接，下连杆56另一端与上连杆57一端之间通过驱动轴58进行连接，上连杆57另一端通过转轴55与上耳座54相连接；所述的二号限位弹簧59上端与上连杆57中部位置处相连，二号限位弹簧59另一端与下连杆56中部位置处相连接；所述的二号按摩珠510均匀布置在二号动平台52的上端面上，且二号按摩珠510呈半球状结构，二号按摩珠510由柔性材料制成；所述的驱动装置511位于二号定平台51上端面的中心位置处，且驱动装置511与二号定平台51之间固连；所述的驱动装置511包括驱动电机511a、电机座511b、主动齿轮511c和从动齿轮511d，且从动齿轮511d数量为二；所述的驱动电机511a通过电机座511b固定在二号定平台51上端面的中心位置处，且驱动电机511a与驱动轴58平行并排安装，驱动电机511a采用可调速步进减速电机；所述的主动齿轮511c位于驱动电机511a前端，且主动齿轮511c与驱动电机511a主轴之间通过键进行连接，主动齿轮511c为对称的不完全齿轮，主动齿轮511c与从动齿轮511d相啮合，从动齿轮511d固定在驱动轴58的中部位置处；通过驱动电机511a的转动带动主动齿轮511c的转动，且主动齿轮511c与从轮齿轮511d相啮合，从动齿轮511d与驱动轴58同轴固定连接，从而带动上连杆57以驱动轴58为旋转中心进行转动，且通过主动齿轮511c为对称的不完全齿轮实现了从动齿轮511d的间歇转动，进而达到了二号动平台52的上下往复抖动的效果，同时通过驱动装置511实现了各上连杆57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59增加了二号动平台52的抖动性，提高了三自由度按摩执行器5的按摩效果；三自由度按摩执行器5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5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5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5位于本发明中心位置处两侧，工作时，三自由度按摩执行器5可充分与人体臀部两边相接触，与六自由度按摩执行器4相比，三自由度按摩执行器5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。

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 (3)

1.一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，其特征在于：包括马桶主体、外壳体、坐垫板、六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器；所述的马桶主体下端为底座，底座呈半圆形柱体结构，底座上开设有储便槽，马桶主体后端设置有储水槽，储水槽呈弧形柱体结构，储水槽顶端设置有储水盖，储水槽内部设置有放水系统；所述的外壳体安装在马桶主体下端底座的正上方，且外壳体为环形壳体结构，坐垫板安装在外壳体上端面上，坐垫板呈环形结构，坐垫板材质为柔性塑料材料，坐垫板上端面上设置有海绵垫，且坐垫板与外壳体之间采用螺纹配合方式进行连接固定；所述的六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均分别位于外壳体围成的环形空腔内部，且六自由度按摩执行器和三自由度按摩执行器均沿外壳体的圆周方向相互交错均匀布置；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；所述的二号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所述的一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，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。

3.根据权利要求1所述的一种具有臀部按摩功能的冗余双并联机构智能卫浴马桶，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。