CN110123623A - 一种智能康复按摩机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能康复按摩机器人，包括移动底座、机器人本体、控制系统和头部人机交互装置，机器人本体包括机器人外壳、内部支架、按摩装置、机械臂和电源，机器人外壳安装在移动底座上，内部支架设在机器人外壳内且安装在移动底座上，内部支架顶端设有固定基座，按摩装置包括按摩电机、软轴和按摩头，按摩电机安装在固定基座的一侧，按摩电机的输出轴与软轴的一端连接，用于驱动软轴的转动，软轴的另一端与按摩头连接，机械臂安装在固定基座的另一侧，电源固定在内部支架上，头部人机交互装置包括头部外壳、头部支撑板和显示装置。本发明的目的是提供一种智能康复按摩机器人，可帮助医护人员对患者进行按摩。

Description

一种智能康复按摩机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种智能康复按摩机器人。

背景技术

目前，中国逐渐进入老龄化社会，对医疗服务的需求也越来越高；脑卒中发病率、患病率整体呈上升趋势，患者负担不断加重。然而目前医护人员缺口较大，工作强度较高，难以满足患者的按摩要求。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种智能康复按摩机器人，该智能康复按摩机器人设有三自由度机械臂和通过软轴连接的按摩头，通过机械臂末端的夹持装置夹持按摩头的后部，控制按摩头的按摩位置，可帮助医护人员对患者进行按摩。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种智能康复按摩机器人，包括移动底座、机器人本体、控制系统和头部人机交互装置；

所述机器人本体包括机器人外壳、内部支架、按摩装置、机械臂和电源，所述机器人外壳安装在所述移动底座上，所述内部支架设在所述机器人外壳内且安装在所述移动底座上，所述内部支架顶端设有固定基座，所述按摩装置包括按摩电机、软轴和按摩头，所述按摩电机安装在所述固定基座的一侧，所述按摩电机的输出轴与所述软轴的一端连接，用于驱动所述软轴的转动，所述软轴的另一端与所述按摩头连接，所述机械臂安装在所述固定基座的另一侧，所述电源固定在所述内部支架上；

所述控制系统包括控制主板，所述控制主板设在所述固定基座的中部；

所述头部人机交互装置包括头部外壳、头部支撑板和显示装置，所述头部外壳安装在所述固定基座上，所述头部支撑板设在所述头部外壳内且安装在所述固定基座中部，所述显示装置安装在所述头部外壳上。

进一步的，所述机器人外壳包括底部外壳、前盖板和后盖板，所述底部外壳为贯通的圆台结构，所述底部外壳安装在所述移动底座上，所述前盖板和所述后盖板为相互配合的槽体结构，所述前盖板和所述后盖板安装在所述底部外壳上，形成所述智能康复按摩机器人的前胸和后背。

进一步的，所述底部外壳底部设有电源线插孔和电源开关，所述前盖板和所述后盖板配合后两侧分别设有第一通孔和第二通孔，所述按摩装置的软轴穿出第一通孔，所述机械臂穿出第二通孔。

进一步的，所述控制系统还包括红外线传感器和急停开关，所述红外线传感器和所述急停开关均安装在所述前盖板上。

进一步的，所述移动底座包括万向轮和配重板，多个所述万向轮设在所述配重板底部，所述机器人外壳安装在所述配重板上，所述内部支架设在所述机器人外壳内且安装在所述配重板上。

进一步的，所述机械臂包括后臂、中臂和前臂，所述后臂的顶部和所述固定基座的另一侧通过第一关节连接，所述后臂的底部和所述中臂的顶部通过第二关节连接，所述中臂的底部和所述前臂的顶部通过第三关节连接，所述前臂的底部设有夹持装置。

进一步的，所述第一关节包括第一舵机，所述第一舵机的输出轴与所述后臂的顶部，用于驱动所述后臂转动，所述第二关节包括第二舵机，所述第二舵机的输出轴与所述后臂的底部，所述第二舵机的外壳与所述中臂的顶部固定连接，所述第二舵机用于驱动所述中臂的转动，所述第三关节包括第三舵机，所述第三舵机的输出轴与所述前臂的顶部连接，所述第三舵机的外壳与所述中臂的底部固定连接，所述第三舵机用于驱动所述前臂的转动。

进一步的，所述控制系统还包括舵机控制板，所述舵机控制板安装在所述固定基座的中部。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1.本发明所述的一种智能康复按摩机器人，设有三自由度机械臂和通过软轴连接的按摩头，通过机械臂末端的夹持装置夹持按摩头的后部，控制按摩头的按摩位置，可帮助医护人员对患者进行按摩。

2.本发明所述的一种智能康复按摩机器人，按摩力量精确可控、按摩穴位定位精度高，按摩动作可准确重复。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明机器人外壳的结构示意图；

图4为本发明底部外壳的结构示意图；

图5为本发明头部外壳的结构示意图；

图6为本发明机械臂的结构示意图；

图7为本发明机械臂的内部结构示意图。

其中：1、移动底座；11、万向轮；12、配重板；121、第四凹槽；

2、机器人本体；

21、机器人外壳；211、底部外壳；2111、第一凹槽；2112、第二凹槽；212、前盖板；2121、第三凹槽；213、后盖板；2131、凸起；

22、第一通孔；

23、第二通孔；

24、内部支架；241、安装支架；2411、第一平板；2412、第二平板；242、固定支架；2421、第三平板；2422、固定基座；

25、按摩装置；251、按摩电机；252、按摩电机固定板；2521、第三通孔；253、第一法兰；254、软轴；2541、橡胶安装管；255、按摩头；

26、机械臂；261、后臂；262、中臂；263、前臂；264、第一关节；2641、第一舵机；265、第二关节；2651、第二舵机；266、第三关节；2661、第三舵机；267、夹持装置；

27、电源；271、电源插线孔；272、电源开关；

3、控制系统；31、控制主板；32、红外线传感器；33、急停开关；34、舵机控制板；

4、头部人机交互装置；41、头部外壳；42、头部支撑板；43、显示装置；44、头部后盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图5所示，一种智能康复按摩机器人，包括移动底座1、机器人本体2、控制系统3和头部人机交互装置4。

具体的，移动底座1包括万向轮11和配重板12，多个万向轮11设在配重板12底部，机器人外壳21安装在配重板12上，内部支架24设在机器人外壳21内且安装在配重板12上。为了控制本装置的运动，万向轮11可设置成带刹车功能的万向轮11。

机器人本体2包括机器人外壳21、内部支架24、按摩装置25、机械臂26和电源27，机器人外壳21安装在移动底座1上，内部支架24设在机器人外壳21内且安装在移动底座1上，内部支架24顶端设有固定基座2422，按摩装置25包括按摩电机251、软轴254和按摩头255，按摩电机251安装在固定基座2422的一侧，按摩电机251的输出轴与软轴254的一端连接，软轴254的另一端与按摩头255连接，机械臂26安装在固定基座2422的另一侧，电源27固定在内部支架24上；

控制系统3包括控制主板31，控制主板31设在固定基座2422的中部；

头部人机交互装置4包括头部外壳41、头部支撑板42和显示装置43，头部外壳41安装在固定基座2422上，头部支撑板42设在头部外壳41内且安装在固定基座2422中部，显示装置43安装在头部外壳41上。

如图3和图4所示，机器人外壳21包括底部外壳211、前盖板212和后盖板213，底部外壳211为贯通的圆台结构，底部外壳211安装在移动底座1的配重板12上，前盖板212和后盖板213为壳体结构，前盖板212和后盖板213相互配合后形成从下向上开口的腔体结构，前盖板212和后盖板213安装在底部外壳211上，形成智能康复按摩机器人的前胸和后背。

具体的，底部外壳211底部设有一圈第一凹槽2111，配重板12嵌在第一凹槽2111内。底部外壳211顶部设有一圈第二凹槽2112，前盖板212底部和后盖板213底部嵌入第二凹槽2112内，前盖板212的外圈设有第三凹槽2121，后盖板213的外圈设有可嵌入第三凹槽2121的凸起2131，底部外壳211底部设有电源插线孔271和电源开关272，前盖板212和后盖板213配合后两侧分别设有第一通孔22和第二通孔23，按摩装置25的软轴254穿出第一通孔22，机械臂26穿出第二通孔23。前盖板212、后盖板213和底部外壳211安装在一起后，形成智能康复机器人的机身。

如图2所示，控制主板31可控制按摩电机251的运动，设定多种按摩电机251的转动方式，从而设置多种按摩头255的按摩模式，方便用户选择，提高按摩效果。另外，控制主板31与头部人机交互装置4中的显示装置43连接。

控制系统3还包括红外线传感器32和急停开关33，红外线传感器32和急停开关33均安装在前盖板212上。红外线传感器32和急停开关33均与控制主板31连接，在使用过程中，通过向红外线传感器32发射信号，红外线传感器32收到信号后将监测到的信号传递给控制主板31，使得控制主板31控制按摩电机251的转动，从而控制按摩头255的转动。急停开关33用于特殊情况下紧急关闭按摩电机251的转动，使得按摩头255停止对人体按摩，例如人体感到不适时。本发明中，可通过遥控器向红外线传感器32发射信号，红外线传感器32收到信号后将监测到的信号传递给控制主板31。

如图2所示，配重板12上表面中部设有第四凹槽121。内部支架24包括一体成型的安装支架241和固定支架242构成。安装支架241底部设有第一平板2411，顶部设有第二平板2412。固定支架242底部设有第二平板2412，顶部设有固定基座2422。安装支架241通过第一平板2411固定在第四凹槽121内，并通过螺钉与配重板12固定连接。安装支架241顶部的第二平板2412和固定支架242顶部的第三平板2421通过螺钉固定连接，电源27通过扎带固定安装在第三平板2421上。安装支架241和固定支架242由可由方钢型材构成。

如图1和图2所示，按摩装置25的按摩电机251通过按摩电机固定板252安装在固定基座2422的一侧，具体的，按摩电机固定板252固定在固定基座2422的一侧，按摩电机固定板252上设有第三通孔2521，按摩电机251通过螺栓固定在按摩电机固定板252相对于固定基座2422的内侧，按摩电机251的输出轴伸出第三通孔2521，按摩电机固定板252的第三通孔2521内固定有第一法兰253盘，软轴254的一端设有橡胶安装管2541，另一个与第一法兰253盘与橡胶安装管2541固定连接，两个第一法兰253盘相互配合并通过螺栓固定形成第一法兰253，按摩电机251的输出轴与软轴254的内部接口连接，控制软轴254的运动。

如图2、图6和图7所示，机械臂26包括后臂261、中臂262和前臂263，后臂261的顶部和固定基座2422的另一侧通过第一关节264连接，后臂261的底部和中臂262的顶部通过第二关节265连接，中臂262的底部和前臂263的顶部通过第三关节266连接，前臂263的底部设有夹持装置267，夹持装置267用于夹持按摩头255的后部。在使用过程中，通过机械臂26前臂263底部的夹持装置267夹持按摩头255的后部，用来控制按摩头255的按摩位置。

第一关节264包括第一舵机2641，后臂261的顶部与第一舵机2641的输出轴连接，通过第一舵机2641的输出轴转动带动后臂261转动；第二关节265包括第二舵机2651，后臂261的底部与第二舵机2651的输出轴连接，中臂262的顶部与第二舵机2651的外壳固定连接，通过控制第二舵机2651的输出轴不动，第二舵机2651的外壳相对于第二舵机2651的输出轴转动，控制与第二舵机2651的外壳固定连接的中臂262转动，从而使中臂262相对于后臂261转动；第三关节266包括第三舵机2661，前臂263的底部与第三舵机2661的输出轴连接，中臂262的底部与第三舵机2661的外壳固定连接，过控制第三舵机2661的输出轴不动，第三舵机2661的外壳相对于第三舵机2661的输出轴转动，控制与第三舵机2661的外壳固定连接的前臂263转动，从而使前臂263相对于中臂262转动。

控制系统3还包括舵机控制板34，舵机控制板34安装在固定基座2422的中部，舵机控制板34用于控制机械臂26中第一舵机2641、第二舵机2651和第三舵机2661的运动，进而控制机械臂26的运动。在使用过程中，通过向红外线传感器32发射信号，红外线传感器32收到信号后将监测到的信号传递给舵机控制板34，使得舵机控制板34控制第一舵机2641、第二舵机2651和第三舵机2661的运动，从而控制机械臂26的运动。另外，控制主板31可以存储一定按摩模式下的机械臂26前臂263、中臂262和后臂261的运动轨迹，将信号发送给舵机控制板34，从而控制机械臂26前臂263、中臂262和后臂261的运动。

本发明的工作过程：

步骤一：连接电源27线，打开电源27开关25，通过遥控器向红外线传感器32发送信号，红外传感器接收信号，传送给控制主板31与舵机控制板34，控制第一舵机2641运动，从而带动后臂261转动，使得机械臂26末端的夹持装置267移动至合适高度；

步骤二：使用机械臂26末端的夹持装置267固定按摩头255后部；

步骤三：通过遥控器向红外线传感器32发送信号，红外传感器接收信号，传送给控制主板31与舵机控制板34，同时控制第二舵机2651和第三舵机2661的运动，从而带动中臂262相对于后臂261转动，前臂263相对于中臂262转动，控制机械臂26末端的夹持装置267和按摩头255移动至人体按摩部位；

步骤四：调整夹持装置267，使按摩头255与人体按摩部位垂直；

步骤五：机器人头部人机交互装置4中选择按摩部位和按摩模式；

步骤六：按摩完成后通过遥控器向红外线传感器32发送信号，红外传感器接收信号，传送给控制主板31与舵机控制板34，使得机械臂26末端的夹持装置267移动至下一按摩部位，重复上步操作；

步骤七：按摩结束后调整末端夹持装置267取下按摩头255，通过遥控器向红外线传感器32发送信号，红外传感器接收信号，传送给控制主板31与舵机控制板34，控制机械臂26恢复原位并关闭电源27。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，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 (8)

1.一种智能康复按摩机器人，其特征在于：包括移动底座、机器人本体、控制系统和头部人机交互装置；

所述机器人本体包括机器人外壳、内部支架、按摩装置、机械臂和电源，所述机器人外壳安装在所述移动底座上，所述内部支架设在所述机器人外壳内且安装在所述移动底座上，所述内部支架顶端设有固定基座，所述按摩装置包括按摩电机、软轴和按摩头，所述按摩电机安装在所述固定基座的一侧，所述按摩电机的输出轴与所述软轴的一端连接，用于驱动所述软轴的转动，所述软轴的另一端与所述按摩头连接，所述机械臂安装在所述固定基座的另一侧，所述电源固定在所述内部支架上；

所述控制系统包括控制主板，所述控制主板设在所述固定基座的中部；

所述头部人机交互装置包括头部外壳、头部支撑板和显示装置，所述头部外壳安装在所述固定基座上，所述头部支撑板设在所述头部外壳内且安装在所述固定基座中部，所述显示装置安装在所述头部外壳上。

2.根据权利要求1所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述机器人外壳包括底部外壳、前盖板和后盖板，所述底部外壳为贯通的圆台结构，所述底部外壳安装在所述移动底座上，所述前盖板和所述后盖板为相互配合的槽体结构，所述前盖板和所述后盖板安装在所述底部外壳上，形成所述智能康复按摩机器人的前胸和后背。

3.根据权利要求2所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述底部外壳底部设有电源线插孔和电源开关，所述前盖板和所述后盖板配合后两侧分别设有第一通孔和第二通孔，所述按摩装置的软轴穿出第一通孔，所述机械臂穿出第二通孔。

4.根据权利要求3所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述控制系统还包括红外线传感器和急停开关，所述红外线传感器和所述急停开关均安装在所述前盖板上。

5.根据权利要求1所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述移动底座包括万向轮和配重板，多个所述万向轮设在所述配重板底部，所述机器人外壳安装在所述配重板上，所述内部支架设在所述机器人外壳内且安装在所述配重板上。

6.根据权利要求1所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述机械臂包括后臂、中臂和前臂，所述后臂的顶部和所述固定基座的另一侧通过第一关节连接，所述后臂的底部和所述中臂的顶部通过第二关节连接，所述中臂的底部和所述前臂的顶部通过第三关节连接，所述前臂的底部设有夹持装置。

7.根据权利要求6所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述第一关节包括第一舵机，所述第一舵机的输出轴与所述后臂的顶部，用于驱动所述后臂转动，所述第二关节包括第二舵机，所述第二舵机的输出轴与所述后臂的底部，所述第二舵机的外壳与所述中臂的顶部固定连接，所述第二舵机用于驱动所述中臂的转动，所述第三关节包括第三舵机，所述第三舵机的输出轴与所述前臂的顶部连接，所述第三舵机的外壳与所述中臂的底部固定连接，所述第三舵机用于驱动所述前臂的转动。

8.根据权利要求7所述的智能康复按摩机器人，其特征在于：所述控制系统还包括舵机控制板，所述舵机控制板安装在所述固定基座的中部。