CN109010017A - 一种按摩机械手 - Google Patents

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魏波
郭寅
姚创艺
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Abstract

一种按摩机械手，包括旋转机械臂、展油装置和滚轮装置；展油装置和滚轮装置设置在旋转机械臂的下方，且展油装置的安装方向与滚轮装置的安装方向互相垂直；本发明的旋转机械臂工作时，伺服电机通过同步带组件，驱动连杆绕旋转轴转动一个角度，旋转角度匹配按摩客户胸厚。伺服电机采用力矩控制模式，根据反作用力的大小，调整按摩力度。与旋转轴同轴安装的力矩限制器，安装在同步带轮上，与之固连，伺服电机传递过来的力或者人体作用在连杆上的反作用力，超过力矩限制器设定的阈值，力矩限制器就会脱开，切断动力传输，保护人体背部免受伤害；同时避免人工涂抹按摩液的操作，提高工作效率。

Description

一种按摩机械手
技术领域
本发明属于按摩器械技术领域，特别涉及一种按摩机械手。
背景技术
目前，理疗是通过人工或自然界物理因素直接作用于人体，通过对人体局部的直接作用和神经、体液的间接作用引起人体反应，调整血液循环、改善营养代谢、提高免疫力、调节神经系统功能、促进组织修复，因而消除致病因素，改善病理过程，达到舒缓治疗的目的。
理疗主要通过按摩实现，其中对于一些按摩手法，例如拿法，提法，捏法，推法等手法，按摩过程费时费力，随着用工成本的上升和人们对理疗按摩需求的增加，急需一种自动化设备，代替人工劳动，完成上述理疗按摩过程。
现有技术主要侧重于按摩液涂抹或者单纯的物理按摩，没有将两者很好结合起来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种按摩机械手，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种按摩机械手，包括旋转机械臂、展油装置和滚轮装置；展油装置和滚轮装置设置在旋转机械臂的下方，且展油装置的安装方向与滚轮装置的安装方向互相垂直；
旋转机械臂包括伺服电机、步进电机、第一同步带组件、伺服电机固定架、连杆、安装板和旋转轴；伺服电机固定架的一端与连杆的一端通过旋转轴铰接；伺服电机设置在伺服电机固定架的侧面，伺服电机的输出端与旋转轴之间通过第一同步带组件连接；连杆的另一端设置有步进电机，步进电机的输出端连接安装板，安装板位于连杆的下方；安装板的一端固定安装展油装置，另一端固定安装滚轮装置；连杆的下方设置有切换检测开关；
滚轮装置包括滚轮驱动电机、第一轴承座、第二轴承座、滚轮、第二同步带组件和滚轮轴；第一轴承座和第二轴承座均为L型，第一轴承座的一个边和第二轴承座的一个边相对固定设置，形成凹槽形支座；凹槽形支座内，第一轴承座的另一个边和第二轴承座的另一个边之间设置有滚轮轴，滚轮轴上设置有若干滚轮；凹槽形支座上设置有滚轮驱动电机，第二同步带组件的一端连接滚轮驱动电机，另一端连接滚轮轴；
展油装置包括供油装置、缓冲连接装置、展油驱动电机、展油本体、展油圆盘和展油滚轮；展油本体为两端开口的筒状结构，展油本体的一端连接缓冲连接装置，缓冲连接装置的另一端开口设置有展油圆盘，展油圆盘上设置有若干展油滚轮；展油圆盘一侧的展油本体上设置有若干油液出口，供油装置连接油液出口；缓冲连接装置用于使展油本体竖直方向上柔性连接；展油驱动电机设置在展油本体内部，展油驱动电机的输出端连接展油圆盘。
进一步的，第一同步带轮一侧的伺服电机固定架上固定设置有力矩限制开关，力矩限制开关下方的旋转轴上固定套设有力矩限制器；步进电机的输出端设置有切换转轴，切换转轴外侧设置有轴承和锁紧螺母。
进一步的，第二同步带组件包括同步带轮和同步带；滚轮轴的一端伸出凹槽形支座，滚轮驱动电机的输出端以及滚轮轴伸出凹槽形支座的一端上均固定设置有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接；第一同步带组件包括同步带轮和同步带，伺服电机的输出端以及旋转轴的端部均固定套设有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接。
进一步的，滚轮轴两端的凹槽形支座上开设有孔，孔内设置有轴承，滚轮轴设置在轴承内；凹槽形支座上固定设置有电机支架，滚轮驱动电机固定设置在电机支架上；电机支架侧面的凹槽形支座上固定设置有安装支架，安装支架与安装板固定连接；凹槽形支座内部在滚轮的上方设置有加热片。
进一步的，滚轮包括硅胶轮轴套和硅胶滚轮套，硅胶轮轴套固定套设在滚轮轴上，硅胶滚轮套设在硅胶轮轴套外侧，硅胶滚轮套外表面沿圆周方向间隔设置有硅胶凸起，人体背部膀胱经间距与硅胶滚轮套之间间隔一致，膀胱经上穴位的间隔与硅胶滚轮套上凸起的间隔相匹配；凹槽形支座内部设置有位置检测传感器，位置检测传感器用于检测硅胶凸起的位置。
进一步的，缓冲连接装置包括缓冲安装支架、安装销、扭簧和展油安装支架；展油安装支架的一端固定连接在展油本体的内部，展油安装支架的另一端与缓冲安装支架固定连接；缓冲安装支架上设置有两个凸起，凸起上均设置有孔洞，安装销穿过两个孔洞设置，扭簧套设在安装销上；缓冲安装支架与安装板固定连接；当展油本体绕安装销转动时，扭簧起到缓冲作用。
进一步的，展油圆盘上设置有若干通孔，通孔内设置有展油销，展油销上套设有展油滚轮；展油驱动电机能够带动展油圆盘旋转；展油驱动电机的输出端上固定设置有驱动轴，驱动轴固定垂直设置在展油圆盘的几何中心；驱动轴的外侧套设有轴承，轴承与展油本体的内壁固定连接；驱动轴外侧还设置有锁紧螺母。
进一步的，供油装置包括蠕动泵和管路；管路的一端连接蠕动泵，另一端连接油液出口；展油本体内展油圆盘的上方设置有加热片；展油本体外侧套设有展油硅胶套。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的旋转机械臂工作时，伺服电机通过同步带组件，驱动连杆绕旋转轴转动一个角度，旋转角度匹配按摩客户胸厚。伺服电机采用力矩控制模式，根据反作用力的大小，调整按摩力度。与旋转轴同轴安装的力矩限制器，安装在同步带轮上，与之固连，伺服电机传递过来的力或者人体作用在连杆上的反作用力，超过力矩限制器设定的阈值，力矩限制器就会脱开，切断动力传输，保护人体背部免受伤害。力矩限制器开关可以检测力矩限制器脱开状态。连杆上，安装有步进电机，通过切换转轴带动安装板往复旋转。切换检测开关检测安装板位置。为了增加切换转轴旋转刚性，切换转轴上设置有两个轴承，切换转轴轴向采用锁紧螺母固定，消除了切换转轴加工误差带来的轴向间隙。
本发明的展油装置通过设置供油装置、展油圆盘，当蠕动泵泵出按摩液时，展油圆盘在驱动电机的带动下旋转，将按摩液涂抹均匀，替代人工操作，且工作效率高。展油本体外罩了一层展油硅胶套，展油按摩时，与人体背部接触，提升了体感舒适度，同时它一次性使用，杜绝了展油本体和按摩液与不同人体接触的可能，避免疾病传播。展油本体上设置有加热片，采用热辐射的加热方式，对展油本体、展油硅胶套，按摩液等与人体接触部分加热，提高按摩时体感舒适度。展油本体通过展油安装支架与缓冲安装支架连接，展油缓冲支架通过安装销与安装板柔性连接，提升按摩舒适性。
本发明的滚轮装置由滚轮驱动电机驱动一组滚轮同步转动，滚轮设置的间距，滚轮上突起的间距，对人体起到按摩作用；滚轮上凸起的间距都根据人体工程学人体背部膀胱经间距和膀胱经上穴位的间隔设置，使之能很好作用于背部穴位，并起到良好按摩效果。设置的加热片对滚轮采用辐射加热，滚轮装置作用于人体时，油温或者零件表面温度接近人体体温，提高舒适性。
附图说明
图1为按摩机械手整体布置图；
图2为旋转机械臂布置图；
图3为旋转机械臂剖视图；
图4为滚轮装置立体图；
图5为滚轮装置剖视图；
图6为展油装置立体图；
图7为展油装置剖视图；
其中：1、旋转机械臂；2、展油装置；3、滚轮装置；10、切换转轴；11、伺服电机；12、步进电机；13、第一同步带组件；14、力矩限制开关；15、力矩限制器；16、伺服电机固定架；17、连杆；110、安装板；111、切换检测开关；112、旋转轴；20、蠕动泵；21、管路；22、缓冲安装支架；23、扭簧；24、安装销；25、展油安装支架；26、展油驱动电机；27、展油本体；28、展油硅胶套；29、展油销；210、展油滚轮；211、驱动轴；212、展油圆盘；30、滚轮安装支架；31、滚轮驱动电机；32、滚轮电极支架；33、第二同步带组件；34、第一轴承座；35、位置检测传感器；36、硅胶滚轮套；37、硅胶轮轴套；38、滚轮轴；39、第二轴承座；310、同步带轮；311、同步带。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1-图7，一种按摩机械手，包括旋转机械臂1、展油装置2和滚轮装置3；展油装置2和滚轮装置3设置在旋转机械臂1的下方，且展油装置2的安装方向与滚轮装置3的安装方向互相垂直；
旋转机械臂1包括伺服电机11、步进电机12、第一同步带组件13、伺服电机固定架16、连杆17、安装板110和旋转轴112；伺服电机固定架16的一端与连杆17的一端通过旋转轴112铰接；伺服电机11设置在伺服电机固定架16的侧面，伺服电机11的输出端与旋转轴112之间通过第一同步带组件13连接；连杆17的另一端设置有步进电机12，步进电机12的输出端连接安装板110，安装板110位于连杆17的下方；安装板110的一端固定安装展油装置2，另一端固定安装滚轮装置3；连杆17的下方设置有切换检测开关111；
滚轮装置3包括滚轮驱动电机31、第一轴承座34、第二轴承座39、滚轮、第二同步带组件33和滚轮轴38；第一轴承座和第二轴承座均为L型，第一轴承座的一个边和第二轴承座的一个边相对固定设置，形成凹槽形支座；凹槽形支座内，第一轴承座的另一个边和第二轴承座的另一个边之间设置有滚轮轴，滚轮轴上设置有若干滚轮；凹槽形支座上设置有滚轮驱动电机，第二同步带组件的一端连接滚轮驱动电机，另一端连接滚轮轴；
展油装置2包括供油装置、缓冲连接装置、展油驱动电机26、展油本体27、展油圆盘212和展油滚轮210；展油本体为两端开口的筒状结构，展油本体的一端连接缓冲连接装置，缓冲连接装置的另一端开口设置有展油圆盘，展油圆盘上设置有若干展油滚轮；展油圆盘一侧的展油本体上设置有若干油液出口，供油装置连接油液出口；缓冲连接装置用于使展油本体竖直方向上柔性连接；展油驱动电机设置在展油本体内部，展油驱动电机的输出端连接展油圆盘。
第一同步带轮13一侧的伺服电机固定架16上固定设置有力矩限制开关14，力矩限制开关14下方的旋转轴112上固定套设有力矩限制器15；步进电机12的输出端设置有切换转轴10，切换转轴10外侧设置有轴承和锁紧螺母。
第二同步带组件33包括同步带轮310和同步带311；滚轮轴38的一端伸出凹槽形支座，滚轮驱动电机的输出端以及滚轮轴伸出凹槽形支座的一端上均固定设置有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接；第一同步带组件13包括同步带轮和同步带，伺服电机11的输出端以及旋转轴112的端部均固定套设有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接。
滚轮轴38两端的凹槽形支座上开设有孔，孔内设置有轴承，滚轮轴38设置在轴承内；凹槽形支座上固定设置有电机支架32，滚轮驱动电机31固定设置在电机支架32上；电机支架32侧面的凹槽形支座上固定设置有安装支架30，安装支架30与安装板110固定连接；凹槽形支座内部在滚轮的上方设置有加热片。
滚轮包括硅胶轮轴套37和硅胶滚轮套36，硅胶轮轴套固定套设在滚轮轴38上，硅胶滚轮36设在硅胶轮轴套外侧，硅胶滚轮套外表面沿圆周方向间隔设置有硅胶凸起，人体背部膀胱经间距与硅胶滚轮套36之间间隔一致，膀胱经上穴位的间隔与硅胶滚轮套36上凸起的间隔相匹配；凹槽形支座内部设置有位置检测传感器35，位置检测传感器用于检测硅胶凸起的位置。
缓冲连接装置包括缓冲安装支架22、安装销24、扭簧23和展油安装支架25；展油安装支架的一端固定连接在展油本体的内部，展油安装支架的另一端与缓冲安装支架固定连接；缓冲安装支架上设置有两个凸起，凸起上均设置有孔洞，安装销穿过两个孔洞设置，扭簧套设在安装销上；缓冲安装支架22与安装板110固定连接；当展油本体绕安装销转动时，扭簧起到缓冲作用。
展油圆盘212上设置有若干通孔，通孔内设置有展油销29，展油销29上套设有展油滚轮210；展油驱动电机26能够带动展油圆盘212旋转；展油驱动电机的输出端上固定设置有驱动轴211，驱动轴211固定垂直设置在展油圆盘212的几何中心；驱动轴211的外侧套设有轴承，轴承与展油本体的内壁固定连接；驱动轴外侧还设置有锁紧螺母。
供油装置包括蠕动泵20和管路21；管路的一端连接蠕动泵，另一端连接油液出口；展油本体27内展油圆盘的上方设置有加热片；展油本体外侧套设有展油硅胶套28。
切换检测开关111为位置传感器，安装板(110)上设置有触发切换检测开关(111)的金属片，当安装板(110)选转到位，同时，切换检测开关(111)触发，它的作用是确认安装板旋转到位。
旋转机械臂由伺服电机、同步带组件、力矩限制器、步进电机、旋转轴、连杆、切换转轴、安装板等组成。旋转机械臂工作时，伺服电机通过同步带组件，驱动连杆绕旋转轴转动一个角度，旋转角度匹配按摩客户胸厚。伺服电机采用力矩控制模式，根据反作用力的大小，调整按摩力度。与旋转轴同轴安装的力矩限制器，安装在同步带轮上，与之固连，伺服电机传递过来的力或者人体作用在连杆上的反作用力，超过力矩限制器设定的阈值，力矩限制器就会脱开，切断动力传输，保护人体背部免受伤害。力矩限制器开关可以检测力矩限制器脱开状态。连杆上，安装有步进电机，通过切换转轴带动安装板往复旋转。切换检测开关检测安装板位置。为了增加切换转轴旋转刚性，切换转轴上设置有两个轴承，切换转轴轴向采用锁紧螺母固定，消除了切换转轴加工误差带来的轴向间隙。步进电机与切换转轴同轴安装。
本发明的滚轮装置，包含滚轮安装支架、滚轮驱动电机、滚轮电机支架、同步带组件、轴承座1、位置检测传感器、硅胶滚轮、滚轮轴、轴承座2硅胶滚轮轴套等组成。滚轮驱动电机通过同步带组件，驱动滚轮轴旋转，带动一组四个硅胶滚轮同步转动，硅胶滚轮设置的间距，硅胶滚轮上的突起间距，都根据人体工程学人体背部膀胱经间距和膀胱经上穴位的间隔设置，使之能很好作用与背部穴位，并起到按摩效果。硅胶滚轮与硅胶轮轴套采用分体设计，硅胶轮轴套硬度高，硅胶滚轮表面软，既保证了与滚轮轴连接可靠，又提高了与人体接触的舒适性。轴承座1和轴承座2采用分体设计，节省成本，可以调整滚轮轴轴向间隙。硅胶滚轮的上方设置有加热片，用热辐射方式对硅胶滚轮进行加热。位置检测传感器检测硅胶滚轮圆周方向突起位置，保证突起初始位置相同，更好与人体背部膀胱经的穴位对应，起到按压穴位按摩的效果。滚轮装置通过滚轮安装支架与上述安装板连接。
本发明的展油装置，包含缓冲安装支架、展油安装支架、展油驱动电机、蠕动泵、展油本体、展油硅胶套、展油圆盘、展油滚轮等。展油圆盘上设置有3个展油滚轮，在摩擦力作用下自由旋转。展油圆盘通过驱动轴与展油驱动电机连接，驱动展油圆盘旋转。上述零件都安装在展油本体上，展油本体通过展油安装支架与缓冲安装支架连接，展油缓冲支架通过安装销与安装板柔性连接，提升按摩舒适性。驱动轴上下，设置有两个轴承，提高驱动轴旋转刚性，驱动轴轴向固定采用锁紧螺母，消除了驱动轴轴向间隙。展油装置具有涂抹按摩液功能，蠕动泵通过软管，将定量的按摩液泵到展油本体上设置的3个按摩液出口，涂抹到人体背部。同时，展油圆盘旋转将按摩液涂抹均匀，对人体背部进行轻微按摩(开背)。展油本体外罩了一层展油硅胶套，展油按摩时，与人体背部接触，提升了体感舒适度，同时它一次性使用，杜绝了展油本体和按摩液与不同人体接触的可能，避免疾病传播。展油本体上设置有加热片，采用热辐射的加热方式，对展油本体、展油硅胶套，按摩液等和人体接触部分加热，提高按摩时体感舒适度。
上述滚轮装置和展油装置，通过步进电机的旋转切换，使其可以分别作用在人体背部。模拟人手动作，实现对人体背部拿、推、按等按摩手法。

Claims (8)

1.一种按摩机械手，其特征在于，包括旋转机械臂(1)、展油装置(2)和滚轮装置(3)；展油装置(2)和滚轮装置(3)设置在旋转机械臂(1)的下方，且展油装置(2)的安装方向与滚轮装置(3)的安装方向互相垂直；
旋转机械臂(1)包括伺服电机(11)、步进电机(12)、第一同步带组件(13)、伺服电机固定架(16)、连杆(17)、安装板(110)和旋转轴(112)；伺服电机固定架(16)的一端与连杆(17)的一端通过旋转轴(112)铰接；伺服电机(11)设置在伺服电机固定架(16)的侧面，伺服电机(11)的输出端与旋转轴(112)之间通过第一同步带组件(13)连接；连杆(17)的另一端设置有步进电机(12)，步进电机(12)的输出端连接安装板(110)，安装板(110)位于连杆(17)的下方；安装板(110)的一端固定安装展油装置(2)，另一端固定安装滚轮装置(3)；连杆(17)的下方设置有切换检测开关(111)；
滚轮装置(3)包括滚轮驱动电机(31)、第一轴承座(34)、第二轴承座(39)、滚轮、第二同步带组件(33)和滚轮轴(38)；第一轴承座和第二轴承座均为L型，第一轴承座的一个边和第二轴承座的一个边相对固定设置，形成凹槽形支座；凹槽形支座内，第一轴承座的另一个边和第二轴承座的另一个边之间设置有滚轮轴，滚轮轴上设置有若干滚轮；凹槽形支座上设置有滚轮驱动电机，第二同步带组件的一端连接滚轮驱动电机，另一端连接滚轮轴；
展油装置(2)包括供油装置、缓冲连接装置、展油驱动电机(26)、展油本体(27)、展油圆盘(212)和展油滚轮(210)；展油本体为两端开口的筒状结构，展油本体的一端连接缓冲连接装置，缓冲连接装置的另一端开口设置有展油圆盘，展油圆盘上设置有若干展油滚轮；展油圆盘一侧的展油本体上设置有若干油液出口，供油装置连接油液出口；缓冲连接装置用于使展油本体竖直方向上柔性连接；展油驱动电机设置在展油本体内部，展油驱动电机的输出端连接展油圆盘。
2.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，第一同步带轮(13)一侧的伺服电机固定架(16)上固定设置有力矩限制开关(14)，力矩限制开关(14)下方的旋转轴(112)上固定套设有力矩限制器(15)；步进电机(12)的输出端设置有切换转轴(10)，切换转轴(10)外侧设置有轴承和锁紧螺母。
3.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，第二同步带组件(33)包括同步带轮(310)和同步带(311)；滚轮轴(38)的一端伸出凹槽形支座，滚轮驱动电机的输出端以及滚轮轴伸出凹槽形支座的一端上均固定设置有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接；第一同步带组件(13)包括同步带轮和同步带，伺服电机(11)的输出端以及旋转轴(112)的端部均固定套设有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接。
4.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，滚轮轴(38)两端的凹槽形支座上开设有孔，孔内设置有轴承，滚轮轴(38)设置在轴承内；凹槽形支座上固定设置有电机支架(32)，滚轮驱动电机(31)固定设置在电机支架(32)上；电机支架(32)侧面的凹槽形支座上固定设置有安装支架(30)，安装支架(30)与安装板(110)固定连接；凹槽形支座内部在滚轮的上方设置有加热片。
5.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，滚轮包括硅胶轮轴套(37)和硅胶滚轮套(36)，硅胶轮轴套固定套设在滚轮轴(38)上，硅胶滚轮(36)设在硅胶轮轴套外侧，硅胶滚轮套外表面沿圆周方向间隔设置有硅胶凸起，人体背部膀胱经间距与硅胶滚轮套(36)之间间隔一致，膀胱经上穴位的间隔与硅胶滚轮套(36)上凸起的间隔相匹配；凹槽形支座内部设置有位置检测传感器(35)，位置检测传感器用于检测硅胶凸起的位置。
6.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，缓冲连接装置包括缓冲安装支架(22)、安装销(24)、扭簧(23)和展油安装支架(25)；展油安装支架的一端固定连接在展油本体的内部，展油安装支架的另一端与缓冲安装支架固定连接；缓冲安装支架上设置有两个凸起，凸起上均设置有孔洞，安装销穿过两个孔洞设置，扭簧套设在安装销上；缓冲安装支架(22)与安装板(110)固定连接；当展油本体绕安装销转动时，扭簧起到缓冲作用。
7.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，展油圆盘(212)上设置有若干通孔，通孔内设置有展油销(29)，展油销(29)上套设有展油滚轮(210)；展油驱动电机(26)能够带动展油圆盘(212)旋转；展油驱动电机的输出端上固定设置有驱动轴(211)，驱动轴(211)固定垂直设置在展油圆盘(212)的几何中心；驱动轴(211)的外侧套设有轴承，轴承与展油本体的内壁固定连接；驱动轴外侧还设置有锁紧螺母。
8.根据权利要求1所述的一种按摩机械手，其特征在于，供油装置包括蠕动泵(20)和管路(21)；管路的一端连接蠕动泵，另一端连接油液出口；展油本体(27)内展油圆盘的上方设置有加热片；展油本体外侧套设有展油硅胶套(28)。
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