CN107280910B - 一种基于数据采集的自主智能按摩器及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于数据采集的自主式智能按摩器，包括椅子，椅子上设有按摩球，还包括用于采集左右手按摩动作的数据采集器，数据采集器包括手指感应器、手掌感应器、手腕感应器、手指角位移传感器、手掌角位移传感器和手腕角位移传感器；椅子上设有机械手，机械手包括按摩球、与按摩球连接的连杆机构、以及连杆驱动机构；其中连杆机构用于模拟人手结构；还包括微处理器，用于根据数据采集器采集的手指、手掌和手腕的角位移，驱动连杆驱动机构直使对应连杆产生对应的角位移。本发明通过数据采集器精准记录下手部按摩时的力度和舒适度，形成数据进行分析后传输给机械手，模仿人体亲自按摩时的力度和舒适感，为人们提供一种更为舒适的按摩体验。

Description

一种基于数据采集的自主智能按摩器及操作方法
技术领域
本发明属于人体保健技术领域，具体来说涉及一种基于数据采集的自主式智能按摩器及操作方法。
背景技术
科技在发展，时代在进步，人们的生活节奏也同样在加快，对自己的生活标准也有了很明确的范围-----生活的舒适、简洁。在忙碌了一天之后，人们为了放松心情缓解身体的疲劳，甚至为了配合某些疾病的治疗，都可能会选择一款按摩器来实现。自主式智能按摩器是其中一个重要的角色，它可实现人体仿生，模仿人体亲自按摩时的力度和舒适感为人们提供一种更为舒适的按摩体验，摒弃了传统机械按摩器的力度不够、舒适度不能令人满意、按摩方式单一等缺缺点，通过体传感器精准记录下手部按摩时的力度和舒适度，形成数据进行分析后传输的机械臂控制系统，实现按摩的人体仿生。机械手通过系固平台的升降可以满足对人体不同部位进行舒适按摩的需求。
CN201611095360.X公开了一种一种带有折叠纱罩和微型按摩石的长椅，即一种带有按摩石的简易按摩椅，可实现对人体背部局部的物理性非自主式按摩。但是该按摩椅无法实现自主式按摩，需要人体机械式的在椅子上活动达到按摩效果，而且其舒适度和按摩精准度无法保证。CN201611077169.2公开了一种自动按摩器，其采用外置机械臂的方式通过传动摇杆使按摩球转动实现按摩功能。但是该按摩器的力度和舒适度完全依赖机械臂设置的按摩参数，无法修改，且按摩范围较为有限，只允许背部按摩，功能单一。
通过对现有各类按摩器的分析比较得出，目前的按摩器存在功能单一、舒适度不高、按摩范围有限等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于数据采集的自主式智能按摩器及操作方法，提高舒适感。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于数据采集的自主式智能按摩器，包括椅子，椅子上设有按摩球，其特征在于：本按摩器还包括用于采集左右手按摩动作的数据采集器，数据采集器包括手指感应器、手掌感应器、手腕感应器、手指角位移传感器、手掌角位移传感器和手腕角位移传感器；
所述的椅子上设有机械手，机械手包括所述的按摩球、与按摩球连接的连杆机构、以及连杆驱动机构；其中连杆机构用于模拟人手结构；
本按摩器还包括微处理器，用于根据数据采集器采集的手指、手掌和手腕的角位移，驱动连杆驱动机构直使对应连杆产生对应的角位移。
按上述方案，所述的椅子上还设有位移调节机构，所述的机械手通过机械手安装平台与位移调节机构连接。
按上述方案，所述的位移调节机构包括相互平行的位移传动螺杆和滑轨，所述的机械手通过机械手安装平台与位移传动螺杆和滑轨连接，位移传动螺杆的端部设有动力电机。
按上述方案，所述的位移调节机构还包括用于采集机械手位移的位移传感器。
按上述方案，所述的连杆机构包括四连杆，四连杆的前端通过固定支架和第一连接盘与按摩球连接，固定支架还连接有摇杆，摇杆和四连杆的后端依次连接有转盘、机械臂、摇摆臂和第二连接盘，所述的连杆驱动机构包括四连杆舵机、转盘电机和摇摆电机。
一种所述的基于数据采集的自主式智能按摩器的使用方法，其特征在于：它包括自主模式和自动模式：
自主模式：使用者的手伸入数据采集器，做按摩动作，机械手执行相同的按摩动作，使用者根据实际体验调整手的力度；
自动模式：利用数据库中的已有数据，执行对应的按摩动作；所述的已有数据为使用者的历史数据，和/或数据采集器采集的专业按摩人员实际按摩时的按摩动作数据。
按上述方法，在自主模式下，使用者手动通过位移调节机构调整位置，或者选取数据库中已有的位移曲线；在自动模式下，数据库中的已有数据包括位移曲线。
本发明的有益效果为：
1、通过数据采集器精准记录下手部按摩时的力度和舒适度，形成数据进行分析后传输给机械手，模仿人体亲自按摩时的力度和舒适感，从而实现按摩的人体仿生，为人们提供一种更为舒适的按摩体验，摒弃了传统机械按摩器的力度不够、舒适度不能令人满意、按摩方式单一等缺点。
2、通过增加位移调节机构，可以满足对人体不同部位进行舒适按摩的需求。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为图1的后视图。
图3为机械手结构示意图。
图4为右手数据采集器结构示意图。
图中：1椅子、2右手数据采集器、3信号传输线、4机械手、5机械手安置面板、6左手数据采集器、7位移传感器器、8滑轨、9位移传动螺杆、10机械手安装平台、11微处理器、12动力电机、4-1按摩球、4-2第一连接盘、4-3固定支架、4-4四连杆、4-5摇杆、4-6四连杆舵机、4-7转盘、4-8转盘电机、4-9机械臂、4-10摇摆臂、4-11摇摆电机、4-12第二连接盘、2-1食指感应器、2-2食指角位移传感器、2-3手掌感应器、2-4手掌角位移传感器、2-5手腕感应器、2-6手腕角位移传感器、2-7拇指角位移传感器、2-8拇指感应器。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于数据采集的自主式智能按摩器，如图1至图4所示，包括椅子1，椅子1上设有按摩球4-1，本按摩器还包括用于采集左右手按摩动作的数据采集器，即左手数据采集器6和右手数据采集器2，数据采集器包括手指感应器（例如拇指感应器2-8、食指感应器2-1）、手掌感应器2-3、手腕感应器2-5、手指角位移传感器（例如拇指角位移传感器2-7、食指角位移传感器2-2）、手掌角位移传感器2-4和手腕角位移传感器2-6；所述的椅子1上设有机械手4，机械手4包括所述的按摩球4-1、与按摩球4-1连接的连杆机构、以及连杆驱动机构；其中连杆机构用于模拟人手结构；本按摩器还包括微处理器11，用于根据数据采集器采集的手指、手掌和手腕的角位移，驱动连杆驱动机构直使对应连杆产生对应的角位移。数据采集器的输出端通过信号传输线3与微处理器11连接。
所述的椅子1上还设有位移调节机构，所述的机械手4通过机械手安装平台10与位移调节机构连接。具体的，位移调节机构包括相互平行的位移传动螺杆9和滑轨8，所述的机械手4通过机械手安装平台10与位移传动螺杆9和滑轨8连接，位移传动螺杆9的端部设有动力电机12，动力电机12由所述的微处理器11控制。所述的位移调节机构还可以包括用于采集机械手位移的位移传感器7。
连杆机构包括四连杆4-4，四连杆4-4的前端通过固定支架4-3和第一连接盘4-2与按摩球4-1连接，固定支架4-3还连接有摇杆4-5，摇杆4-5和四连杆4-4的后端依次连接有转盘4-7、机械臂4-9、摇摆臂4-10和第二连接盘4-12，所述的连杆驱动机构包括四连杆舵机4-6、转盘电机4-8和摇摆电机4-11。本实施例中，机械手4和位移调节机构均设置在机械手安置面板5上。
一种所述的基于数据采集的自主式智能按摩器的使用方法，它包括自主模式和自动模式：
自主模式：使用者的手伸入数据采集器，做按摩动作，机械手4执行相同的按摩动作，使用者根据实际体验调整手的力度；使用者手动通过位移调节机构调整位置，或者选取数据库中已有的位移曲线；
自动模式：利用数据库中的已有数据，执行对应的按摩动作；所述的已有数据为使用者的历史数据，和/或数据采集器采集的专业按摩人员实际按摩时的按摩动作数据；数据库中的已有数据包括位移曲线。
本按摩器具有智能按摩的特性，通过数据采集器精准记录下手部按摩时的力度和舒适度，形成数据进行分析后传输给机械手4，实现按摩的人体仿生。机械手4通过位移调节机构的升降满足对人体不同部位进行舒适按摩的需求。
本实施例中，可以通过PC机或者Arduino控制器定义编写程序，控制各个舵机的不同动作，从而使得舵机联动完成按摩球对人体各个部位的揉、捏、推、敲等按摩动作。角位移传感器产生电信号并通过信号过滤器消除抖动信号后传于Arduino控制器，Arduino控制器处理信号产生PWM信号传于各个舵机，‘指部’舵机、‘腕部’舵机和‘臂部’舵机接收到数据手套传输的信号后将产生和人手部完全相同的信号。基于此功能又可分为如下两种不同的体验模式：
（1）专业模式：可将此数据手套带于专业按摩师、推拿师的手部，使其进行专业的按摩动作，产生的数据信号可使用USBSSC32控制板的示教功能进行保存，这将使得按摩器与按摩师具有完全相同的动作，并可以重复动作，这将大大减轻按摩师的劳动强度，也减少了患病者的治疗限制。
（2）业余模式：被按摩者坐于按摩椅上，并带上数据手套，可实时根据自己身体的酸痛部位，根据自己的意愿动手控制按摩器进行不同的按摩动作，用户体验好，效果明显。
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于数据采集的自主式智能按摩器，包括椅子，椅子上设有按摩球，其特征在于：本按摩器还包括用于采集左右手按摩动作的数据采集器，数据采集器包括手指感应器、手掌感应器、手腕感应器、手指角位移传感器、手掌角位移传感器和手腕角位移传感器；
所述的椅子上设有机械手，机械手包括所述的按摩球、与按摩球连接的连杆机构、以及连杆驱动机构；其中连杆机构用于模拟人手结构；
本按摩器还包括微处理器，用于根据数据采集器采集的手指、手掌和手腕的角位移，驱动连杆驱动机构直使对应连杆产生对应的角位移；利用数据库中的已有数据，执行对应的按摩动作；所述的已有数据为使用者的历史数据，和/或数据采集器采集的专业按摩人员实际按摩时的按摩动作数据；数据库中的已有数据包括位移曲线；
所述的连杆机构包括四连杆，四连杆的前端通过固定支架和第一连接盘与按摩球连接，固定支架还连接有摇杆，摇杆和四连杆的后端依次连接有转盘、机械臂、摇摆臂和第二连接盘，所述的连杆驱动机构包括四连杆舵机、转盘电机和摇摆电机。
2.根据权利要求1所述的基于数据采集的自主式智能按摩器，其特征在于：所述的椅子上还设有位移调节机构，所述的机械手通过机械手安装平台与位移调节机构连接。
3.根据权利要求2所述的基于数据采集的自主式智能按摩器，其特征在于：所述的位移调节机构包括相互平行的位移传动螺杆和滑轨，所述的机械手通过机械手安装平台与位移传动螺杆和滑轨连接，位移传动螺杆的端部设有动力电机。
4.根据权利要求3所述的基于数据采集的自主式智能按摩器，其特征在于：所述的位移调节机构还包括用于采集机械手位移的位移传感器。
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