CN108670754A - 基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，属于柔性驱动和仿生机械领域。该机器人由仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座组成。基于气动人工肌肉的仿生按摩肘单元与仿生按摩手单元能够模拟手部、肘部的摩、按、揉、捏等按摩动作。另外，集成于仿生按摩手单元、仿生按摩肘单元中的柔性传感器能够测量按摩区域组织硬度，控制单元能够据此针对指定按摩动作选择相应的按摩力度。本发明功能集成度高、刚柔耦合性能优异、结构紧凑，能够为按摩质量提供有效表征手段及评价机制，并进一步提升按摩效果，在家庭服务机器人、医疗康复等领域具有重要应用价值。

Description

基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人

技术领域

本发明涉及柔性驱动和仿生机械技术领域，特别涉及一种基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人。本发明能够对按摩区域生理状态进行多层次检测并实施针对性的人体按摩，对优化按摩效果、建立效果评价与监测机制、缓解按摩师工作压力具有重要意义。为揭示按摩机理和疗效影响规律提供了有效实验手段。

背景技术

按摩是一种通过“手法”所产生的外力作用于人体特定部位的软组织、筋膜、韧带，以软化人体组织、改善血液循环，达到理疗目的的方法。随着医疗技术的发展，中医按摩技术在临床实践中得到了越来越广泛的应用。目前临床应用上仍以人工推拿为主，按摩过程中，按摩师需要根据患者具体的病情，运用不同的手法技巧一一如施力的位置、大小、方向、频率等，才能达到理想的疗效。所以中医按摩对按摩师的要求较高，需要按摩师投入大量精力与体力，而且目前多地按摩师的数量无法满足医患需求。因此，研发一种能够缓解按摩师工作压力、提高按摩效率、提升按摩效果的辅助智能化按摩机器人显得尤为必要。

一个完备的集成式仿生按摩机器人必须具有足够的灵巧性和智能性，其涉及到生物工程、微机电系统、仿生学和智能控制等多个领域，是一项多学科跨度的复杂工程。应当采用体积小、结构紧凑的新型柔性驱动器进行驱动，以提升按摩机构的灵巧性。另外，采用热成像单元、近红外血管成像单元作为非接触式检测模块，从而能够在对人体组织影响尽可能小的情况下检测生理信息。同时，采用体积小、安装方便、对人体组织影响小、易集成的新型柔性传感器作为感知单元，可显著提升按摩手智能化程度。但就目前情况来看，市场上出现的仪器多是近似模拟按摩手法的器械，如各种品牌的按摩器和按摩椅，其手法单一，只能起到保健、放松和缓解疲劳的作用，对治疗疾病的效果不明显。而国内学者关于基于新型并联柔性驱动器以及近红外血管成像的研究还处于初级阶段，研究主要集中于驱动器及成像装置的结构设计和理论建模。沈永根提出一种姿势可调型医疗手臂按摩机器人；程岚提出一种肩宽可调式医疗手臂按摩机器人；陆相龙提出一种按摩椅的新型按摩机械手。但他们所设计的按摩机械手按摩功能单一，多数为开环控制，普遍采用刚性驱动及传动机构，柔性欠佳，且没有考虑如何将检测、传感等模块集成于机构，不能满足日益增长的按摩智能化要求。

综上，开发能够检测按摩区域生理状态并实时针对性按摩，且能对按摩动作和力度进行闭环控制的集成式按摩机器人，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，解决现有按摩机械手按摩功能单一、柔性不足、缺乏针对性、难以对按摩进行智能控制等问题。本发明由仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座组成。红外检测单元检测按摩区域生理信息并反馈给控制单元，由控制单元决策选择针对性的疗法并驱动仿生按摩肘单元与仿生按摩手单元，从而使机器人实现相应的按摩动作，与此同时，通过多种柔性传感器对按摩力度、组织硬度等信息的测量与反馈，实现对按摩力度的预测及控制。本发明是一种能够实现多样化按摩以及按摩效果反馈的高度集成装置，为人体按摩效果提供有效表征手段及评价机制，也为揭示中医按摩机理和疗效影响规律提供了有效实验途径。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，包括仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座；其中，传动单元中的升降模块的升降气缸26安装在支承底座上的气缸支座的内部，控制单元下端支架19安装在安装在升降模块的连接座12上，传动单元中的回转模块安装于控制单元的主箱体5底面的环形凸台上，并通过下端的行星齿轮11与控制单元下端的中心齿轮20相啮合，通过齿轮传动的方式实现主箱体5的回转运动；仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元分别安装于控制单元的主体箱的三个侧面；机器人通过压缩空气进行驱动。

所述的仿生按摩手单元是：3-PRS并联机构通过螺纹副与仿生手掌尾部1固连、手部并联柔性驱动模块通过螺纹副与仿生手掌的手掌基座62固连、手部触觉感知模块集成于仿生手掌掌心和五指指端表面、手部压电振子模块集成于五指指端内部、超声驱动模块集成于仿生手掌近拇指端，通过强力胶将手部柔性皮肤21与手掌基座62固连，包络于仿生手掌表面。

所述3-PRS并联机构（P：移动副，R：转动副，S：球面副）包括三个相同的手部伸缩气缸30、定平台52、动平台51、九轴蓝牙陀螺仪31，定平台52、动平台51分别与主箱体5、仿生手掌通过螺纹副固连，手部伸缩气缸30的活塞杆末端通过球面副与定平台52固连，气缸体末端通过转动副与动平台51固连，九轴蓝牙陀螺仪31通过螺纹副与动平台51固连；

所述手部并联柔性驱动模块包括三根手部气动人工肌肉58、一个指端基座57，指端基座57底面加工有三个呈120度环形对称分布的螺纹孔以及一个靠近圆周边缘的螺纹孔；三根手部气动人工肌肉58呈120°环形对称分布，通过螺纹副与指端基座57刚性固连；

所述手部压电振子模块包括第一弯振块70、第二弯振块71，第一、第二弯振块中心均加工有螺纹通孔，从上到下依次与加工有外螺纹的指端基座57凹槽内的中心立柱72通过螺纹副刚性连接；

所述超声驱动模块由超声电机64、环状双极磁铁40、非接触式磁性角位移传感器41、拇指安装座63构成，超声电机64的输出轴66通过与拇指安装座63的孔过盈配合实现超声电机64与拇指安装座63的固连，非接触式磁性角位移传感器41通过强力胶固连于手掌近拇指端的矩形凹槽内壁上，环状双极磁铁40内孔与超声电机64的驱动轴67过盈配合；

所述手部触觉感知模块包括指端柔性薄膜压阻传感器55、手掌柔性薄膜压阻传感器68、微型反射式激光位移传感器48、指端顶盖56，指端顶盖56内表面加工有螺纹，与指端基座57通过螺纹副刚性固连，采用强力胶将指端柔性薄膜压阻传感器55、手掌柔性薄膜压阻传感器68分别粘附于指端顶盖56的球形表面、手掌掌心平面上，微型反射式激光位移传感器48通过螺纹副与指端基座57固连；

所述仿生手掌包括手掌本体及接线板22，其中手掌本体由手掌基座62、四个上支撑杆59及尾部1组成，手掌基座62、拇指安装座63与每根上支撑杆59连接区域均加工有3个呈120度环形对称分布的沉头孔，与气动肌肉的下连接端盖79的尺寸匹配，且下连接端盖79末端外表面加工有外螺纹，驱动模块末端与上支撑杆59周围通孔过渡配合，并通过手部六角薄螺母61和手部弹簧垫圈60固定锁紧，接线板22四个直角处加工有四个沉头孔，通过螺纹副与手掌基座62固连。

所述的仿生按摩肘单元是：并联伸缩模块通过螺纹副与肘部并联柔性驱动模块固连、肘部压电振子模块、肘端触觉感知模块分别集成于肘端内部、肘端表面，肘部柔性皮肤42末端通过强力胶粘附于肘端基座46底面圆周边缘。

所述并联伸缩模块包括三个相同的肘部伸缩气缸9、支承座34、微型反射式激光位移传感器48，支承座34与控制单元的主箱体5通过螺纹副刚性固连，三个肘部伸缩气缸9分别与小型回转气缸6端部法兰、支承座34通过螺纹副刚性固连，微型反射式激光位移传感器48与小型回转气缸6端部法兰通过螺纹副刚性固连；肘部支座2圆柱凸台处加工有圆形通孔及键槽，与小型回转气缸6伸出轴通过平键连接刚性固连，肘部支座2顶面设有三个呈120度环形对称式分布的沉头孔，与肘部气动人工肌肉47相配合，并通过肘部六角薄螺母50和肘部弹簧垫圈49固定锁紧；采用强力胶将非接触式磁性角位移传感器41、环状双极磁铁40分别粘附于肘部支座2近小型回转气缸6端的凹槽内壁、小型回转气缸6伸出轴端部；

所述肘部并联柔性驱动模块包括三根肘部气动人工肌肉47、一个肘端基座46，肘端基座46底面加工有三个呈120度环形对称分布的螺纹孔，肘部并联柔性驱动模块内部连接关系与手部并联驱动模块相同；

所述肘部压电振子模块45内部组成及连接关系与手部压电振子模块相同；

所述肘端触觉感知模块包括肘端柔性薄膜压阻传感器43、微型反射式激光位移传感器48、肘端顶盖44，肘端顶盖44内表面加工有螺纹，与肘端基座46通过螺纹刚性固连，采用强力胶将肘端柔性薄膜压阻传感器43粘附于肘端顶盖44的球形表面上；微型反射式激光位移传感器48通过螺纹副与肘部支座2刚性固连。

所述的红外检测单元是：并联伸缩模块的构造与仿生按摩手单元中的并联伸缩模块的构造相同；小型回转气缸6伸出轴与支承座34内孔通过平键连接固连；采用强力胶将非接触式磁性角位移传感器41、环状双极磁铁40分别粘附于安装座8近小型回转气缸6端的凹槽内壁、小型回转气缸6伸出轴端部；CMOS相机7、远红外热成像模块38均通过螺纹副与安装座8固连；LED阵列环37端部凸缘嵌入安装座8环形凹槽内，从而与安装座8固连。

所述的传动单元升降模块和回转模块，其中，升降模块是：升降气缸26安装于升降模块支座14孔内，并通过螺纹副刚性固连，升降气缸的活塞杆端部为球形铰链，与连接座12构成活动连接；导向键25通过螺纹副固定于升降模块支座14侧面的键槽内，导套13内孔与升降模块支座14外圆表面间隙配合，且导套13内侧设有键槽，与导向键25相配合；连接座12通过螺纹与导套13刚性固连；传感器支座17通过螺纹副固连在底座15上，磁致伸缩位移传感器18通过螺纹副与传感器支座17固连；回转模块是：回转气缸10通过螺纹副与主箱体5底面的环形凸台刚性固连；行星齿轮11与回转气缸10下端伸出轴通过平键连接，并通过六角螺母33锁紧；中心齿轮20与支架19的中间部位的凸缘通过螺纹刚性固连，通过行星齿轮11与中心齿轮20啮合传动从而带动控制单元做回转运动；电位计32伸出轴与回转气缸10上端轴套过盈配合，采用加长槽固定的方式，通过螺纹副固连于主箱体5底面内侧。

所述的控制单元是：支承轴29与主箱体5通过螺纹副刚性固连，安装于支架19的中心孔内，上下两端均以圆锥滚子轴承28支承，下端采用圆螺母27锁紧；盖板4、小型触摸显示屏3均通过螺纹副与主箱体5固连。

所述的支承底座是：底座15端部加工有凹槽，凹槽与升降模块支座14之间加工有通孔；升降模块支座14通过螺纹副与连接座12刚性固联；磁致伸缩位移传感器18、四个万向脚轮16通过螺纹副与底座15刚性固连。

所述仿生按摩手单元中，3-PRS并联机构的三个手部伸缩气缸30呈120度环形对称式分布且互相平行，定平台52呈等边三角形，且定平台上的三个转动副的轴线呈共面共点，此时动平台51具有4个自由度：沿X轴的移动及小范围的空间三维转动，九轴蓝牙陀螺仪31能够实时检测动平台51位姿、速度、加速度等信息并反馈给控制单元以实现对手部运动的闭环控制；手部并联柔性驱动模块中指端基座57底面中心设有下支撑杆73与滑套74组成的移动副，滑套74可以沿着下支撑杆73上下移动；手部气动人工肌肉58由外层弹簧钢丝77、内层橡胶管78、上连接端盖76、下连接端盖79、管接头81组成，其中，上、下连接端盖76、79与橡胶管78压注成一个整体，弹簧钢丝77紧密环绕在橡胶管78外表面，弹簧钢丝77的两端分别与上、下连接端盖76、79焊接，管接头81与流体入口80通过螺纹副连接，流体入口80用于通入压缩空气；三根气动肌肉呈120°环形对称分布，向其中通入压缩空气时，其轴向伸长，释放气体，其恢复到初始状态，通过控制三根气动肌肉的通气量的大小，能够实现该模块的轴向伸长和空间多向弯曲，从而模拟人手部的按摩动作；手部压电振子模块中第一弯振块70和第二弯振块71均包含两片压电陶瓷片82和一片电极片83，两片压电陶瓷片82将电极片83夹在中间，每片压电陶瓷片82均有左右两个极化方向相反的极化分区，且两片压电陶瓷片82在同一侧的极化分区的极化方向相反，分别在两个弯振块上施加具有相位差的高频电压信号，将激发出两个在空间上和时间上都具有相位差的高频弯曲振动模态，使得中心立柱72上的质点在平面内作椭圆运动，并通过摩擦作用驱动指端顶盖56绕轴作微小范围内的360度高频旋转运动；超声驱动模块中的超声电机64的输出轴66旋转输出扭矩，从而带动拇指安装座63以及环状双极磁铁40实现旋转运动，非接触式磁性角位移传感器41通过检测环状双极磁铁40的转动角度来测量拇指安装座63的精确角位移并反馈给控制单元；通入压缩空气，手部并联柔性驱动模块轴向伸长，当指端压入按摩区域产生接触变形时，手部触觉感知模块中的指端柔性薄膜压阻传感器55利用压阻效应测量指端与按摩区域的接触力并反馈给控制单元，同时，安装于指端顶盖56上的微型反射式激光位移传感器48测量驱动模块轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度；手部柔性皮肤21为采用乳胶材料3D打印制备的一体式变密度软体结构，厚度为2mm，其上设有多个缺口，便于弯振块、传感器、超声电机64等的电器线缆从中引出，该柔性皮肤靠近指肚一侧材料的填充密度小于靠近指背一侧材料的填充密度，且5个指端表面分布有颗粒状凸起微阵列结构53；仿生手掌为采用尼龙材料打印的一体式结构，接线板22四个直角处加工有四个沉头孔，通过螺纹副与手掌基座62固连；其内部具有沟槽结构，上支撑杆59上端球形头与滑套74下端的碗状面75相接触，尾部1的末端设有圆形凹槽54及三个呈120度环形对称式分布的螺纹孔。

所述仿生按摩肘单元中并联伸缩模块的三个肘部伸缩气缸9呈120度环形对称式分布，在压缩空气的驱动下，三个肘部伸缩气缸9输出相同位移，支承座34上三爪支架35的三个环形对称分布的开口卡环39分别与三个肘部伸缩气缸9的缸体相配合；肘部并联柔性驱动模块中肘端基座46的结构特征与指端基座57相同；肘部支座2底面设有圆形凹槽，中心设有上支撑杆，上支撑杆上端球形头与肘端基座46的滑套下端的碗状面相接触；肘部气动人工肌肉47的组成和结构特征与手部气动人工肌肉58相同，三根气动肌肉呈120°环形对称分布，向其中通入压缩空气时，其轴向伸长，释放气体，其恢复到初始状态，通过控制三根气动肌肉的通气量的大小，能够实现驱动模块的轴向伸长和空间多向弯曲，从而模拟人肘部的螺旋式摩法按摩；肘部压电振子模块45的特征与手部压电振子模块相同；通入压缩空气，肘部并联柔性驱动模块轴向伸长，当肘端压入按摩区域产生接触变形时，肘端触觉感知模块中的肘端柔性薄膜压阻传感器43利用压阻效应测量肘端与按摩区域的接触力并反馈给控制单元，同时，安装于肘端顶盖44上的微型反射式激光位移传感器48测量驱动模块轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度，为后续选择指定按摩动作的按摩力度提供参考；所述肘部柔性皮肤42为采用乳胶材料3D打印制备的一体式软体结构，其包络于肘端表面，厚度为2mm，其上设有缺口，便于弯振块、传感器等的电器线缆从中引出，且皮肤表面分布有颗粒状凸起微阵列结构53，能够增大与按摩区域接触时的摩擦力。

所述红外检测单元中并联伸缩模块内部结构特征与仿生按摩肘单元中所述相同；24个近红外LED球形光源36嵌入式对称分布于LED阵列环37的环状面上，以增强近红外光的照射强度、面积；CMOS相机7安装于LED阵列环37正上方的凹槽内，能够实时拍摄近红外光照射处按摩区域的血管图像并反馈给控制单元；CMOS相机7镜头部分安装有过滤片，用于过滤可见光；远红外热成像模块38通过采集按摩区域的远红外辐射并反馈给控制单元，从而反映出按摩区域表面的温度场。

所述传动单元中升降气缸26安装在升降模块支座14的孔内，通过控制压缩空气的流向及流量从而实现升降气缸26活塞的升降运动，从而带动连接座12和导套13作升降运动，气缸的单杆活塞端部为球形铰链，与连接座12构成活动连接；导向键25上制有起键螺孔24，以便拧入螺钉使键退出键槽；导套13内孔与升降模块支座14外圆表面间隙配合，另外，导套13内侧设有键槽，通过与导向键25侧面相配合，从而实现键槽与导向键25的相对直线运动；连接座12圆柱部分外表面设有一个通孔，便于气压管路通过，圆柱部分与法兰部分铸有六根加强筋；导套13底侧设有一圆柱状凸起，与悬浮式磁块23内孔过盈配合，能够跟随导套13作升降运动，采用非接触式磁致伸缩测量原理的磁致伸缩位移传感器18通过检测悬浮式磁块23的位置变化从而实时测量升降位移并反馈给控制单元；回转气缸10暴露于机体之外，通过控制压缩空气的流向及流量实现回转气缸10动叶片的转动，从而带动输出轴与行星齿轮11自转，由于行星齿轮11与固定的中心齿轮20相啮合，从而迫使行星齿轮11产生公转，最终实现控制单元绕支承轴29轴线的回转运动；与回转气缸10上端轴套配合的电位计32伴随输出轴同步转动，能够实时检测气缸旋转角度并反馈给控制单元。

所述控制单元中的主箱体5用于放置控制电路板等电气元件，其与仿生按摩手单元相连的侧面中部设有等边三角形凹槽，上下两侧设有矩形沟槽，与该侧面相对的侧面中部设有一个圆形通孔，与仿生按摩肘单元、红外检测单元相连的两个侧面均设有一个圆形通孔、一个圆形凹槽；主箱体5顶面设有两个阶梯状方孔，分别用于安装盖板4与小型触摸显示屏3；通过盖板4的启闭，实现内部控制元件的安装与调整；小型触摸显示屏3能够实时显示按摩力度、组织硬度、血流状态等相关信息，同时，操作者能够通过用户界面向控制单元输入指令；主箱体5底面设有大、小两个圆环状凸台，凸台周围均设有加强筋，内部均设有阶梯状凹槽，用于安装回转气缸、支承组件；支承组件中，支承轴29上安装于支架19内部的阶梯孔内，支架19外部设有加强筋。

所述支承底座通过安装于底座15底面四角处的万向脚轮16的多自由度的移动，能够实现空间的多向运动；底座15端部加工有凹槽，便于安装空气压缩机、气压阀等气压元件，凹槽周围设有挡板；凹槽与升降模块支座14之间加工有通孔，便于气压管路从中通过；升降模块支座14内部加工有阶梯状通孔，便于升降气缸26的定位与安装，加强筋呈60度环形对称式分布于其内壁；升降模块支座14外壁靠近磁致伸缩位移传感器18一侧加工有键槽，导向键25安装在该键槽内，从而实现与导套13的连接与相对滑动。

本发明的有益效果在于：与传统按摩机器人相比，本发明结构紧凑、人机交互性强、功能集成度高、智能化程度高，其中，按摩手部尺寸略大于人手实际尺寸。通过远近红外单元对按摩区域血流状态、表面热量分布的检测及反馈，控制单元能够依此诊断病灶部位并选择一套相对应的按摩疗法；通过执行端通过多个并联柔性驱动模块的组合，可按流程实现平稳的多样化柔性按摩动作；此外，通过传感器测量所得接触力与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度，以此作为后续选择、调节不同按摩动作力度的参考量，实现对按摩力度闭环控制；同时，人机交互界面不仅便于人工操作，且能够实时、直观地反映按摩区域生理状态、按摩力度、硬度等信息；本发明对优化按摩效果、建立效果评价与监测机制、缓解按摩师工作压力具有重要意义，为揭示中医按摩机理和疗效影响规律提供了有效实验手段。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的整体外观示意图；

图2为本发明的主视图结构示意图；

图3为图2的A-A剖视示意图；

图4为本发明的红外检测单元整体外观示意图；

图5为本发明的红外检测单元中小型回转气缸、安装座结构主视图；

图 6为本发明的红外检测单元中小型回转气缸、安装座结构右视图；

图 7为本发明的仿生按摩肘单元整体外观示意图；

图 8为本发明的仿生按摩肘单元中小型回转气缸、肘部并联柔性驱动模块结构侧视图；

图 9为本发明的肘部并联柔性驱动模块部件爆炸图；

图 10为本发明的3PRS并联机构整体外观示意图；

图 11为本发明的3PRS并联机构结构主视图；

图 12为本发明的3PRS并联机构中定平台结构主视图；

图 13为本发明的手部整体外观结构示意图；

图 14为本发明的仿生手掌、手指外观结构示意图；

图 15为本发明的仿生手掌、手指结构主视图；

图 16为本发明的仿生手掌、手指结构后视图；

图 17为本发明的仿生手掌外观结构示意图；

图 18为本发明的仿生手掌结构剖视图；

图19为图18的D-D剖视示意图；

图20为本发明的仿生手指部件爆炸图；

图 21为本发明的手部指端基座结构示意图；

图22为图21的俯视示意图；

图23为本发明的手部气动人工肌肉（肘部气动人工肌肉）结构示意图；

图24为本发明的第一、第二弯振块的压电陶瓷极化分区示意图；

图 25为本发明的肘部螺旋式摩法示意图。

图中：1、尾部；2、肘部支座；3、小型触摸显示屏；4、盖板；5、主箱体；6、小型回转气缸；7、CMOS相机；8、安装座；9、肘部伸缩气缸；10、回转气缸；11、行星齿轮；12、连接座；13、导套；14、升降模块支座；15、底座；16、万向脚轮；17、传感器支座；18、磁致伸缩位移传感器；19、支架；20、中心齿轮；21、手部柔性皮肤；22、接线板；23、悬浮式磁块；24、起键螺孔；25、导向键；26、升降气缸；27、圆螺母；28、圆锥滚子轴承；29、支承轴；30、手部伸缩气缸；31、九轴蓝牙陀螺仪；32、电位计；33、六角螺母；34、支承座；35、三爪支架；36、近红外LED球形光源；37、LED阵列环；38、远红外热成像模块；39、开口卡环；40、环状双极磁铁；41、非接触式磁性角位移传感器；42、肘部柔性皮肤；43、肘端柔性薄膜压阻传感器；44、肘端顶盖；45、肘部压电振子模块；46、肘端基座；47、肘部气动人工肌肉；48、微型反射式激光位移传感器；49、肘部弹簧垫圈；50、肘部六角薄螺母；51、动平台；52、定平台；53、颗粒状凸起微阵列结构；54、圆形凹槽；55、指端柔性薄膜压阻传感器；56、指端顶盖；57、指端基座；58、手部气动人工肌肉；59、上支撑杆；60、手部弹簧垫圈；61、手部六角薄螺母；62、手掌基座；63、拇指安装座；64、超声电机； 65、接线柱；66、输出轴；67、驱动轴；68、手掌柔性薄膜压阻传感器；69、“Z”字状矩形沟槽；70、第一弯振块；71、第二弯振块；72、中心立柱；73、下支撑杆；74、滑套；75、碗状面；76、上连接端盖；77、弹簧钢丝；78、橡胶管；79、下连接端盖；80、流体入口；81、管接头；82、压电陶瓷片；83、电极片。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图25所示，本发明的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，包括仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座。首先，将按摩机器人移动到指定位置，通过远近红外单元对按摩区域血流状态、表面热量分布的检测及反馈，控制单元依此分析患者病情并选择一套相对应的按摩疗法。通入压缩空气，使仿生按摩肘单元的肘部并联柔性驱动模块轴向伸长，从而带动肘端轴向伸长，当肘端压入按摩区域产生接触变形时，肘端柔性薄膜压阻传感器43利用压阻效应测量接触力大小并反馈给控制单元，同时，安装于肘端基座46的微型反射式激光位移传感器48测量其轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度值，控制单元将其作为参考量确定不同按摩动作的力度大小，从而通过改变多根气动人工肌肉的通气量实现指定力度的指定肘部、手部按摩动作。在模拟指按、指揉动作时，通过指端柔性薄膜压阻传感器55的检测、反馈，实现按摩力度的闭环控制，同时，手部压电振子模块在接受相位差为的两个高频电压信号激励后驱动指端作微小范围内的高频振动，进一步地，与宏观按摩动作相结合实现宏微驱动；在实现肘部摩法按摩时，通过肘端柔性薄膜压阻传感器43的检测、反馈，实现按摩力度的闭环控制，同时，肘部压电振子模块45在接受相位差为的两个高频电压信号激励后驱动肘端作微小范围内的高频振动；在实现五指揉捏等多指组合按摩动作时，可通过驱动超声电机64输出轴66旋转输出扭矩，从而带动拇指安装座63以及环状双极磁铁40实现旋转运动，扩大拇指的运动范围，同时，通过非接触式磁性角位移传感器41测量拇指安装座63的精确角位移并及时反馈，实现对拇指部位旋转角度的闭环控制；在实现全掌按压、全掌推等按摩动作时，可通过粘贴在掌心的手掌柔性薄膜压阻传感器68检测接触力大小并及时反馈，从而实现按摩力度的闭环控制。当按摩过程结束后，再次通过远近红外单元对按摩区域血流状态、表面热量分布进行检测及反馈，控制单元据此评价按摩疗效并在小型触摸显示屏3山显示相关信息。另外，在按摩过程中，小型触摸显示屏3可实时显示按摩区域生理状态、按摩力度、硬度等信息，用户可根据实际需要在用户界面输入指令。

所述仿生按摩手单元中的3-PRS并联机构的三个手部伸缩气缸30呈120度环形对称式分布且互相平行，定平台52呈等边三角形，且平台上的三个转动副的轴线呈共面共点，此时动平台51具有4个自由度：沿X轴的移动及小范围的空间三维转动，九轴蓝牙陀螺仪31能够实时检测动平台51位姿、速度、加速度等信息并反馈给控制单元以实现对手部运动的闭环控制，同时，蓝牙传输的方式也避免了复杂的电器线缆布置；手部并联柔性驱动模块中指端基座57底面中心设有下支撑杆73与滑套74组成的移动副，滑套74可以沿着下支撑杆73上下移动；手部气动人工肌肉58由外层弹簧钢丝77、内层橡胶管78、上连接端盖76、下连接端盖79、管接头81组成，其中，上、下连接端盖（76，79）与橡胶管78压注成一个整体，弹簧钢丝77紧密环绕在橡胶管78外表面，弹簧钢丝77的两端分别与上、下连接端盖（76，79）焊接，管接头81与流体入口80通过螺纹副连接，流体入口80用于通入压缩空气；三根气动肌肉呈120°环形对称分布，向其中通入压缩空气时，其轴向伸长，释放气体，其恢复到初始状态，通过控制三根气动肌肉的通气量的大小，能够实现该模块的轴向伸长和多向弯曲，从而模拟人手部的按摩动作；手部压电振子模块中第一弯振块70和第二弯振块71均用于产生弯曲振动，并可将该振动传播至指端顶盖56，分别在两个弯振块上施加具有相位差的高频电压信号，将激发出两个在空间上和时间上都具有相位差的高频弯曲振动模态，使得中心立柱72上的质点在平面内作椭圆运动，并通过摩擦作用驱动指端顶盖56绕轴作微小范围内的360度高频旋转运动，从而在实现宏观按摩动作的同时，辅以指端的微观高频振动，并进一步提升按摩效果；超声驱动模块中的超声电机64的输出轴66旋转输出扭矩，从而带动拇指安装座63以及环状双极磁铁实现旋转运动，非接触式磁性角位移传感器41通过检测环状双极磁铁40的转动角度来测量拇指安装座63的精确角位移并反馈给控制器，有利于实现对拇指部位旋转角度的准确控制；通入压缩空气，指端并联柔性驱动模块轴向伸长，从而带动指端轴向伸长，当指端压入按摩区域产生接触变形时，手部触觉感知模块中的指端柔性薄膜压阻传感器55利用压阻效应测量指端与按摩区域的接触力并反馈给控制单元，同时，安装于指端基座57上的微型反射式激光位移传感器48测量驱动模块轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度；手部柔性皮肤21为采用乳胶材料3D打印制备的一体式变密度软体结构，其上设有多个缺口，便于弯振块、传感器、超声电机64等的电器线缆从中引出，该柔性皮肤靠近指肚一侧材料的填充密度小于靠近指背一侧材料的填充密度，有利于实现手指向内侧的弯曲运动，且5个指端表面分布有颗粒状凸起微阵列结构53，能够增大与按摩区域接触时的摩擦力；仿生手掌包括手掌本体及接线板22，其中，手掌本体为采用尼龙材料3D打印的一体式结构，具备足够的韧性与强度，手掌内部设有”Z”字状矩形沟槽69，能够减轻按摩机械手的整体重量，同时，便于在按摩手内部安装气压管路等辅助元件，手掌近拇指端设有两个矩形凹槽，位于手背上的凹槽用于放置超声电机64以及非接触式磁性角位移传感器41，位于手掌侧面的凹槽与”Z”字状矩形沟槽69相连通，用于将拇指并联驱动单元的气动管路引出，手掌拇指端侧面设有圆形通孔，便于超声电机64的输出轴66通过并与拇指安装座63连接，传感器、超声电机64等元件的电器线缆依次从手掌凹槽、柔性皮肤缺口中引出，与所述接线板22上的尾部1的前排接线柱65连接，尾部1的后排接线柱65上的导线从所述尾部1上方绕过与后续可机构中的控制单元连接；上支撑杆59上端球形头与滑套74下端的碗状面75相接触，能够在并联驱动柔性单元运动时自适应调整球面副的位置，从而提高了该驱动单元的刚性及运动平稳性；仿生手掌尾部1末端加工有圆形凹槽54及3个呈120度环形对称式分布的螺纹孔，用以与3-PRS并联机构连接，从而使按摩手获得更大的运动空间；

所述仿生按摩肘单元中的肘部并联伸缩模块的三个伸缩气缸9呈120度环形对称式分布，在压缩空气的驱动下，三个伸缩气缸9输出相同位移，支承座34上三爪支架35的三个环形对称分布的开口卡环39分别与三个伸缩气缸9的缸体相配合，能够提升并联伸缩模块的结构刚性；肘部并联柔性驱动模块中肘端基座46的结构特征与指端基座57相同；肘部支座2底面设有圆形凹槽，中心设有上支撑杆，上支撑杆上端球形头与肘端基座46的滑套74下端的碗状面相接触，能够在驱动模块运动时自适应调整球面副的位置，肘部支座2顶面设有三个呈120度环形对称式分布的沉头孔；肘部气动人工肌肉47的组成和结构特征与手部气动人工肌肉58相同，三根气动肌肉呈120°环形对称分布，向其中通入压缩空气时，其轴向伸长，释放气体，其恢复到初始状态，通过控制三根气动肌肉的通气量的大小，能够实现驱动模块的轴向伸长和多向弯曲，从而模拟人肘部的螺旋式摩法按摩；肘部压电振子模块45的特征与手部压电振子模块相同；通入压缩空气，并联柔性驱动模块轴向伸长，从而带动肘端轴向伸长，当肘端压入按摩区域产生接触变形时，肘端触觉感知模块中的肘端柔性薄膜压阻传感器43利用压阻效应测量肘端与按摩区域的接触力并反馈给控制单元，同时，安装于肘端基座46上的微型反射式激光位移传感器48测量并联柔性驱动模块轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度，为后续调节按摩力度提供参考量；所述肘部柔性皮肤42为采用乳胶材料3D打印制备的一体式软体结构，其上设有缺口，便于弯振块、传感器等的电器线缆从中引出，且皮肤表面分布有颗粒状凸起微阵列结构53，能够增大与按摩区域接触时的摩擦力；

所述红外检测单元中并联伸缩模块内部结构特征与仿生按摩肘单元中所述相同；24个近红外LED球形光源36嵌入式对称分布于LED阵列环37的环状面上，以增强近红外光的照射强度、面积，根据血液中脱氧血红蛋白吸收近红外光的能力远远超过氧合血红蛋白这一原理，大功率的近红外光被组织经脉中的还原血红蛋白吸收后，使静脉显示；CMOS相机7安装于LED阵列环37正上方的凹槽内，能够实时拍摄近红外光照射处按摩区域的血管图像并反馈给控制单元，CMOS相机7镜头部分安装有过滤片，用于过滤可见光；由于黑体辐射的存在，任何物体都依据温度的不同对外辐射特定波长的远红外光，热成像模块通过其内部对远红外敏感的CCD元件对物体进行成像，从而反映出按摩区域表面的温度场并将图像消息反馈给控制单元；

所述传动单元中的升降模块通过控制压缩空气的流向及流量从而实现升降气缸26活塞的升降运动，从而带动连接座12和导套13作升降运动，气缸的单杆活塞端部为球形铰链，与连接座12构成活动连接，能够自动弥补机器人在工作过程中由于力矩变化导致导套13倾斜所引起的误差；导向键25上制有起键螺孔24，以便拧入螺钉使键退出键槽；导套13内孔与升降模块支座14外圆表面间隙配合，另外，导套13内侧设有键槽，通过与导向键25侧面相配合，从而实现键槽与导向键25的相对直线运动，限制了导套13除升降运动之外的运动，提升了升降机构的导向性，同时，导套13能够避免控制单元偏重力矩所引起的弯曲变形，从而增强升降部分结构的刚性及升降运动的平稳性；导套13底侧设有一圆柱状凸起，与悬浮式磁块23内孔过盈配合，从而能够跟随导套13作升降运动，采用非接触式磁致伸缩测量原理检测的磁致伸缩位移传感器18通过检测悬浮式磁块23的位置变化从而实时测量升降位移并反馈；连接座12圆柱部分侧面设有一个通孔，便于气压管路通过，圆柱部分与法兰部分铸有六根加强筋以增强结构刚性；回转模块通过控制压缩空气的流向及流量实现回转气缸动叶片的转动，从而带动输出轴与行星齿轮11自转，由于行星齿轮11与固定在支架19上的中心齿轮20相啮合，从而迫使行星齿轮11产生公转，最终实现控制单元绕支承轴29轴线的回转运动；另外，回转气缸暴露于机体之外，便于安装与维修，同时，也增强了控制单元回转部分的刚性，且在控制单元回转过程中能起到部分平衡作用；与回转气缸上端轴套配合的电位计32伴随输出轴同步转动，从而能够实时检测气缸旋转角度并反馈；

所述控制单元中主箱体5用于放置控制电路板等电气元件，其与仿生按摩手单元相连的侧面中部设有等边三角形凹槽，用于安装定平台52，其上下两侧设有矩形沟槽，便于手部电器线缆与气压管路通过；与该侧面相对的侧面中部设有一个圆形通孔，便于安装在支承底座凹槽内的气压元件的管路通过；与仿生按摩肘单元、红外检测单元相连的两个侧面均设有一个圆形通孔、一个圆形凹槽，通孔便于两个单元的电器线缆及气压管路通过，凹槽用于安装并联伸缩模块中的支承座34；主箱体5顶面设有两个阶梯状方孔，分别用于安装盖板4与小型触摸显示屏3；通过盖板4的启闭，实现内部控制元件的安装与调整；小型触摸显示屏3能够实时显示按摩力度、组织硬度、血流状态等相关信息，同时，操作者能够通过用户界面向控制单元输入指令；主箱体5底面设有大、小两个圆柱状凸台，凸台周围均设有加强筋，内部均设有阶梯状凹槽，便于安装回转气缸、支承组件。其中，支架19内部加工有阶梯孔，外部设有加强筋，能够起到保护支承轴29的作用并提升支承结构刚性。

所述支承底座通过安装于底座15底面四角处的万向脚轮16的多自由度移动，能够实现空间的多向运动，扩大工作空间；底座15端部加工有凹槽，用于放置气压阀等气压元件，凹槽周围设有挡板，能够对气压元件起到保护和限位作用；凹槽与升降模块支座14之间加工有通孔，便于气压管路从中通过；升降模块支座14内部加工有阶梯状通孔，便于升降气缸26的定位与安装，加强筋呈60度环形对称式分布于其内壁，能够提升支座结构稳定性；基座外壁靠近磁致伸缩位移传感器18一侧加工有键槽，可与导向键25相配合，从而实现与导套13的连接与相对滑动。

实施例：

参照图1至图25，本发明为一种用于人体按摩的集成式柔性驱动仿生按摩机器人，适用于人体各组织部位的按摩，其功能集成度高、刚柔耦合性能优异、结构紧凑、智能化程度高，可模拟人手的推、按、揉、捏等按摩动作，尤其适合背部、颈部、腹部的按摩。本发明的直接作用是为人工按摩提供智能化的辅助按摩装置，能够缓解按摩师工作压力、提高按摩效率。该机器人由仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座组成。其中，红外检测单元通过检测按摩区域的血流状态及热量分布从而反映相关组织的病理情况，控制单元据此在数据库内分析比对，诊断患者病情并生成一套相应的按摩疗法。基于气动人工肌肉的的仿生按摩肘单元与仿生按摩手单元能够模拟手部、肘部的摩、按、揉、捏等按摩动作。另外，集成于仿生按摩手单元、仿生按摩肘单元中的柔性传感器能够测量按摩区域组织硬度，控制单元能够据此针对指定按摩动作选择相应的按摩力度。本发明功能集成度高、刚柔耦合性能优异、结构紧凑，能够为按摩质量提供有效表征手段及评价机制，并进一步提升按摩效果，在家庭服务机器人、医疗康复等领域具有重要应用价值。升降模块安装在支承底座上，控制单元安装在升降模块上。回转模块安装于控制单元底面，并通过下端的行星齿轮11与控制单元下端的中心齿轮20相啮合。仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元分别安装于控制单元主箱体5的三个侧面。机器人主要通过压缩空气进行驱动。

具体按摩过程中，首先，将按摩机器人移动到指定地点，控制单元控制传动单元、并联伸缩模块等的运动使红外检测单元处于需要检测的按摩区域的正上方，先将CMOS相机7实时拍摄的由特定波长近红外光照射指定部位所形成的血液流动图像信息反馈给控制单元，再将远红外热成像模块38采集按摩区域热量分布的图像信息反馈给控制单元，控制单元据此在数据库内分析比对，诊断患者病情并生成一套相应的按摩疗法。随后自动将仿生按摩肘单元移动到需要按摩部位的上方，通入压缩空气使肘部并联柔性驱动模块轴向伸长，当肘端压入按摩区域产生接触变形时，肘端柔性薄膜压阻传感器43利用压阻效应测量接触力值并反馈给控制单元。同时，安装于肘端基座46的微型反射式激光位移传感器48测量并联驱动单元轴向伸长量并反馈给控制单元，通过接触力值与轴向伸长量的比值表征按摩区域的硬度值。控制单元将其作为参考量来确定不同按摩动作的力度，从而根据既定疗法改变多根气动人工肌肉的通气量来实现指定力度的多种按摩动作。

若想实现指按、指揉按摩，控制单元通过调节手部并联驱动模块的通气量实现指定力度的指按、指揉动作，并通过指端柔性薄膜压阻传感器55的及时反馈，实现指端按摩力度的闭环控制。此外，手部柔性皮肤21五指指端表面分布的颗粒状凸起微阵列结构53，能够增大与按摩区域接触时的摩擦力。在实现宏观按摩的同时，手部压电振子模块在接受相位差为的两个高频电压信号激励后，能够激发出两个在空间上和时间上都具有相位差的高频弯曲振动模态，从而驱动指端作微小范围内的高频振动。

若想实现肘部的螺旋式摩法按摩，控制单元通过调节肘部并联柔性驱动模块的通气量实现指定力度的，并通过肘端柔性薄膜压阻传感器43的及时反馈，实现肘端按摩力度的闭环控制。此外，肘部柔性皮肤42表面分布的颗粒状凸起微阵列结构53，能够增大与按摩区域接触时的摩擦力。在实现宏观按摩的同时，肘部压电振子模块45在接受相位差为的两个高频电压信号激励后，能够激发出两个在空间上和时间上都具有相位差的高频弯曲振动模态，从而驱动肘端作微小范围内的高频振动。

若想实现五指揉捏等多指组合按摩，则控制单元通过调节多根手部气动人工肌肉58的通气量模拟指定力度的多指组合按摩动作。若此时拇指原有的运动空间不能够满足要求，则可通过驱动超声电机64输出轴66旋转输出扭矩，从而带动拇指连接座12以及环状双极磁铁40实现旋转运动，扩大拇指的运动范围。同时，通过非接触式磁性角位移传感器41检测环状双极磁铁40的转动角度来测量拇指安装座63的精确角位移并及时反馈，并通过指端柔性薄膜压阻传感器55的对指端按摩力度的及时反馈，分别实现对拇指部位旋转角度的闭环控制以及指端按摩力度的闭环控制。

若想实现全掌按压、全掌推等掌类按摩动作，则控制单元保持五个手部并联柔性驱动模块的初始状态不变，而仅仅实现手掌部位的下压、平推等动作。通过粘附在掌心平面的手掌柔性薄膜压阻传感器68检测接触力大小并及时反馈，从而实现按摩力度的闭环控制。

一套按摩疗程完成后，再次通过红外检测单元对按摩部位生理状态进行检测并反馈信息，控制单元据此做出疗效评价并通过小型触摸显示屏3用户界面显示相关信息。按摩过程中，显示屏能够实时显示按摩区域热量分布、按摩力度、硬度等信息，且用户可根据需要通过用户界面向控制单元输入指令。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：包括仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元、传动单元、控制单元和支承底座；其中，传动单元中的升降模块的升降气缸（26）安装在支承底座上的气缸支座的内部，控制单元下端支架（19）安装在安装在升降模块的连接座（12）上，传动单元中的回转模块安装于控制单元的主箱体（5）底面的环形凸台上，并通过下端的行星齿轮（11）与控制单元下端的中心齿轮（20）相啮合，通过齿轮传动的方式实现主箱体（5）的回转运动；仿生按摩肘单元、仿生按摩手单元、红外检测单元分别安装于控制单元的主体箱的三个侧面；机器人通过压缩空气进行驱动。

2.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的仿生按摩手单元是：3-PRS并联机构通过螺纹副与仿生手掌尾部（1）固连、手部并联柔性驱动模块通过螺纹副与仿生手掌的手掌基座（62）固连、手部触觉感知模块集成于仿生手掌掌心和五指指端表面、手部压电振子模块集成于五指指端内部、超声驱动模块集成于仿生手掌近拇指端，通过强力胶将手部柔性皮肤（21）与手掌基座（62）固连，包络于仿生手掌表面；

所述3-PRS并联机构包括三个相同的手部伸缩气缸（30）、定平台（52）、动平台（51）、九轴蓝牙陀螺仪（31），定平台（52）、动平台（51）分别与主箱体（5）、仿生手掌通过螺纹副固连，手部伸缩气缸（30）的活塞杆末端通过球面副与定平台（52）固连，气缸体末端通过转动副与动平台（51）固连，九轴蓝牙陀螺仪（31）通过螺纹副与动平台（51）固连；

所述手部并联柔性驱动模块包括三根手部气动人工肌肉（58）、一个指端基座（57），指端基座（57）底面加工有三个呈120度环形对称分布的螺纹孔以及一个靠近圆周边缘的螺纹孔；三根手部气动人工肌肉（58）呈120°环形对称分布，通过螺纹副与指端基座（57）刚性固连；

所述手部压电振子模块包括第一弯振块（70）、第二弯振块（71），第一、第二弯振块中心均加工有螺纹通孔，从上到下依次与加工有外螺纹的指端基座（57）凹槽内的中心立柱（72）通过螺纹副刚性连接；

所述超声驱动模块由超声电机（64）、环状双极磁铁（40）、非接触式磁性角位移传感器（41）、拇指安装座（63）构成，超声电机（64）的输出轴（66）通过与拇指安装座（63）的孔过盈配合实现超声电机（64）与拇指安装座（63）的固连，非接触式磁性角位移传感器（41）通过强力胶固连于手掌近拇指端的矩形凹槽内壁上，环状双极磁铁（40）内孔与超声电机（64）的驱动轴（67）过盈配合；

所述手部触觉感知模块包括指端柔性薄膜压阻传感器（55）、手掌柔性薄膜压阻传感器（68）、微型反射式激光位移传感器（48）、指端顶盖（56），指端顶盖（56）内表面加工有螺纹，与指端基座（57）通过螺纹副刚性固连，采用强力胶将指端柔性薄膜压阻传感器（55）、手掌柔性薄膜压阻传感器（68）分别粘附于指端顶盖（56）的球形表面、手掌掌心平面上，微型反射式激光位移传感器（48）通过螺纹副与指端基座（57）固连；

所述仿生手掌包括手掌本体及接线板（22），其中手掌本体由手掌基座（62）、四个上支撑杆（59）及仿生手掌尾部（1）组成，手掌基座（62）、拇指安装座（63）与每根上支撑杆（59）连接区域均加工有3个呈120度环形对称分布的沉头孔，与气动肌肉的下连接端盖（79）的尺寸匹配，且下连接端盖（79）末端外表面加工有外螺纹，驱动模块末端与上支撑杆（59）周围通孔过渡配合，并通过手部六角薄螺母（61）和手部弹簧垫圈（60）固定锁紧，接线板（22）四个直角处加工有四个沉头孔，通过螺纹副与手掌基座（62）固连。

3.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的仿生按摩肘单元是：并联伸缩模块通过螺纹副与肘部并联柔性驱动模块固连、肘部压电振子模块、肘端触觉感知模块分别集成于肘端内部、肘端表面，肘部柔性皮肤（42）末端通过强力胶粘附于肘端基座（46）底面圆周边缘；

所述并联伸缩模块包括三个相同的肘部伸缩气缸（9）、支承座（34）、微型反射式激光位移传感器（48），支承座（34）与控制单元的主箱体（5）通过螺纹副刚性固连，三个肘部伸缩气缸（9）分别与小型回转气缸（6）端部法兰、支承座（34）通过螺纹副刚性固连，微型反射式激光位移传感器（48）与小型回转气缸（6）端部法兰通过螺纹副刚性固连；肘部支座（2）圆柱凸台处加工有圆形通孔及键槽，与小型回转气缸（6）伸出轴通过平键连接刚性固连，肘部支座（2）顶面设有三个呈120度环形对称式分布的沉头孔，与肘部气动人工肌肉（47）相配合，并通过肘部六角薄螺母（50）和肘部弹簧垫圈（49）固定锁紧；采用强力胶将非接触式磁性角位移传感器（41）、环状双极磁铁（40）分别粘附于肘部支座（2）近小型回转气缸（6）端的凹槽内壁、小型回转气缸（6）伸出轴端部；

所述肘部并联柔性驱动模块包括三根肘部气动人工肌肉（47）、一个肘端基座（46），肘端基座（46）底面加工有三个呈120度环形对称分布的螺纹孔，肘部并联柔性驱动模块内部连接关系与手部并联驱动模块相同；

所述肘部压电振子模块（45）内部组成及连接关系与手部压电振子模块相同；

所述肘端触觉感知模块包括肘端柔性薄膜压阻传感器（43）、微型反射式激光位移传感器（48）、肘端顶盖（44），肘端顶盖（44）内表面加工有螺纹，与肘端基座（46）通过螺纹刚性固连，采用强力胶将肘端柔性薄膜压阻传感器（43）粘附于肘端顶盖（44）的球形表面上；微型反射式激光位移传感器（48）通过螺纹副与肘部支座（2）刚性固连。

4.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的红外检测单元是：并联伸缩模块的构造与仿生按摩手单元中的并联伸缩模块的构造相同；小型回转气缸（6）伸出轴与支承座（34）内孔通过平键连接固连；采用强力胶将非接触式磁性角位移传感器（41）、环状双极磁铁（40）分别粘附于安装座（8）近小型回转气缸（6）端的凹槽内壁、小型回转气缸（6）伸出轴端部；CMOS相机（7）、远红外热成像模块（38）均通过螺纹副与安装座（8）固连；LED阵列环（37）端部凸缘嵌入安装座（8）环形凹槽内，从而与安装座（8）固连。

5.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的传动单元升降模块和回转模块，其中，升降模块是：升降气缸（26）安装于升降模块支座（14）孔内，并通过螺纹副刚性固连，升降气缸的活塞杆端部为球形铰链，与连接座（12）构成活动连接；导向键（25）通过螺纹副固定于升降模块支座（14）侧面的键槽内，导套（13）内孔与升降模块支座（14）外圆表面间隙配合，且导套（13）内侧设有键槽，与导向键（25）相配合；连接座（12）通过螺纹与导套（13）刚性固连；传感器支座（17）通过螺纹副固连在底座（15）上，磁致伸缩位移传感器（18）通过螺纹副与传感器支座（17）固连；回转模块是：回转气缸（10）通过螺纹副与主箱体（5）底面的环形凸台刚性固连；行星齿轮（11）与回转气缸（10）下端伸出轴通过平键连接，并通过六角螺母（33）锁紧；中心齿轮（20）与支架（19）的中间部位的凸缘通过螺纹刚性固连，通过行星齿轮（11）与中心齿轮（20）啮合传动从而带动控制单元做回转运动；电位计（32）伸出轴与回转气缸（10）上端轴套过盈配合，采用加长槽固定的方式，通过螺纹副固连于主箱体（5）底面内侧。

6.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的控制单元是：支承轴（29）与主箱体（5）通过螺纹副刚性固连，安装于支架（19）的中心孔内，上下两端均以圆锥滚子轴承（28）支承，下端采用圆螺母（27）锁紧；盖板（4）、小型触摸显示屏（3）均通过螺纹副与主箱体（5）固连。

7.根据权利要求1所述的基于柔性驱动的集成式仿生按摩机器人，其特征在于：所述的支承底座是：底座（15）端部加工有凹槽，凹槽与升降模块支座（14）之间加工有通孔；升降模块支座（14）通过螺纹副与连接座（12）刚性固连；磁致伸缩位移传感器（18）、四个万向脚轮（16）通过螺纹副与底座（15）刚性固连。