CN110123624B - 基于磁流变胶的智能磁控按摩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于磁流变胶的智能磁控按摩装置，包括底座、磁场发生装置阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱。所述包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述磁场发生装置阵列与电源模块连接，控制箱根据压力位置信息控制各个电源模块的激励电流大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置。本发明可拓展能力强，可通过手机APP连接上控制芯片进而能够由手机直接控制按摩模式，方便快捷。也可通过将装置底部固定在遥控平板车上形成智能家居。
Description
技术领域
本发明涉及一种按摩装置，特别涉及一种基于磁流变胶的智能磁控按摩装置。
背景技术
按摩作为治疗慢性以及退行性疾病的一种辅助疗法在当今社会也已十分流行，按摩理论体系随着社会及科技的发展趋向统一。但目前临床治疗中的按摩工作大多数由专业的按摩师来完成，这不仅需要较多的人力资源，而且按摩时按摩师也要消耗巨大的体力，是项繁重的体力劳动。而且按摩疗效与按摩师的水平与工作态度密切相关，按摩疗效也与按摩师按摩时施力的穴位、方向、大小、动作频率等密切相关。为此，科研工作者进行了大量的研究，希望可以研制出代替按摩师进行按摩治疗的智能设备，并且能够保证按摩的疗效。目前市场上也出现了许多按摩仪、按摩椅等按摩装置，但大多数产品功能单一智能化水平低，不能达到理想的按摩效果。
发明内容
本发明的目的是利用新型磁控智能材料——磁流变胶，设计了一款智能磁控按摩装置，一方面本装置可以根据压力位置信息确定人体穴位智能控制按摩位置，且由于本装置按摩功能由磁场激励，因此本装置还具有磁疗功能。另一方面本装置结构简单可拓展能力强，可以通过手机APP连接上控制芯片进而能够由手机直接控制按摩模式，方便快捷。也可以通过将装置底部固定在遥控平板车上形成智能家居。
本发明的目的是采用以下方案实现的：
1、基于磁流变胶的磁控智能按摩装置，其特征在于：包括底座、磁场发生阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱，所述包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述压力传感器能够根据包装材料的压力分布通过导线向控制箱传递单位面积的压力位置信息。所述磁流变胶的表面在没有受到磁场作用时保持水平。所述磁场发生装置阵列内呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，各个磁场发生装置分别通过导线与控制箱连接，所述控制箱位于底座内部，用于根据预编程序输出控制信号给各个电源模块，根据压力位置信息控制各个电源模块激励电流的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置。
2.所述软质包装材料由一层较薄PVC复合布制成。
3.所述磁流变胶由高粘度的高分子聚合物材料与微米级软磁颗粒制备而成，软磁颗粒质量比不低于60％。
4.所述磁流变胶在没有受到磁场作用时的厚度为1-2厘米。
5.所述各个磁场发生装置均包含磁芯和励磁线圈，所述磁芯为圆柱体，磁极表面为圆形，所述励磁线圈绕制在柱状磁芯上，并固定。
6.所述磁场发生装置的磁极的表面积为0.5平方厘米。
7.所述电源模块采用DC-DC可调恒压恒流稳压电源，输出的电流可调范围为0.15A-2A。
8.所述控制箱采用STM32作为处理器，内部集成了蓝牙控制模块以及电源控制模块。
9.所述底座由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。
本发明具有的优点：
1.本发明由于处理器内部集成了位置信息与人体穴位的映射关系，可根据压力传感器传递的位置信息确定穴位并进行按摩，智能化程度高。且本发明可选按摩模式多，可满足多种按摩力度的要求。
2.本发明由于磁流变胶的控制需要磁场，而磁场可以调节体内生物磁场、产生感应微电流、改变细胞膜通透性、改变某些酶的活性和扩张血管、加速血流，从而达到如止痛、消肿等辅助治疗作用，因此本发明还可根据按摩模式调整磁场大小对身体进行磁疗。
3.本发明装置简单，可拓展能力强，可通过手机APP连接上控制芯片进而能够由手机直接控制按摩模式，方便快捷。也可通过将装置底部固定在遥控平板车上形成智能家居。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的磁场发生装置结构示意图；
图3为本发明的电路原理框图；
图4为本发明的拓展实施例结构示意图。
附图中，1为软质包装材料，2为磁流变胶，3为磁场发生装置，31为限位环，32为磁芯，33为励磁线圈，4为控制箱，5为底座，6为遥控平板车上的平板，7为遥控平板车的控制系统，8为遥控平板车车轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
请参阅图1-图4。
实施例1
设计一种基于磁流变胶的智能磁控按摩装置：
1、基于磁流变胶的磁控智能按摩装置，其特征在于：包括底座、磁场发生阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱，所述包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述压力传感器能够根据包装材料的压力分布通过导线向控制箱传递单位面积的压力位置信息。所述磁流变胶的表面在没有受到磁场作用时保持水平。所述磁场发生装置阵列内呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，各个磁场发生装置分别通过导线与控制箱连接，所述控制箱位于底座内部，用于根据预编程序输出控制信号给各个电源模块，根据压力位置信息控制各个电源模块激励电流的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置。
2、包装材料表层为PVC复合布，内部封装了大量软质棉花，固定在磁流变胶表面。
3、压力传感器按照包装材料大小均匀分布在包装材料底部，本实施例的压力传感器采用DATA-52系列扩散硅压力传感器，各个压力传感器由导线连接至控制箱内。
4、磁流变胶的制备过程是将微米级别的软磁性颗粒(如铁、钴等金属或合金)匀称分散到经过了交联硫化反应后的、不具有磁性的高分子凝胶中，并添加一些化学试剂作为催化剂,用于缩短制备时间以及使软磁性颗粒更易结合。一般情况下，磁流变胶的凝胶基体初始粘度比较大，软磁性颗粒与基体能够相互作用，然后形成相对比较牢固的系统，从而使得磁流变胶中的颗粒不会产生与磁流变液相同的沉降现象。
5、磁场发生装置阵列与磁流变胶的宽度基本保持一致，具有m行n列，其中磁场发生装置的数量规模由实际需求决定。每个磁场发生装置的两个接线端与引出的两根导线连接，所有的导线集中构成导电线束。所述导电线束的末端与控制箱一一对应的电源模块连接。
6、各个磁场发生装置均包含磁芯、励磁线圈，所述磁芯为柱状，所述励磁线圈绕制在圆柱状磁芯上。柱状磁芯的横截面为圆形。所述柱状磁芯的横截面积为0.5平方厘米。所述方柱状磁芯的两端通过冲压的方式将限位环安装在磁芯两端，起到固定励磁线圈的作用，将励磁线圈限定于两限位环之间。所述圆柱状磁芯由高导磁合金材料制成。所述限位环由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。本实施例的限位环为铝制的限位环。
7、磁场发生装置阵列下为底座，其主要功能为固定按摩装置与固定磁流变胶的两侧，内部安置有控制箱。
8、控制箱采用商品化可编程电流控制器(以STM32为控制核心)，通过STM32的编程可以实现电流控制功能。整体控制分为两个部分，第一部分由电流传感器检测各个电源模块输出的电流，采用单片机高速ADC转换通道实时采集电源模块输出的电流，通过已选按摩模式设置电流参考值，根据采集的电流与设定值比较，并通过PID调节器控制反馈输出，从而控制各个电源模块输出电流的大小。第二部分由压力传感器采集压力位置信息经由ADC转换模块传递给STM32，STM32由获得的位置信息与位置穴位映射图对比得到穴位信息，根据穴位信息控制磁场发生装置的工作区域。通过控制箱键盘可以设置按摩模式来控制电流参考值。
实施例2
设计一种由手机APP控制的基于磁流变胶的智能磁控按摩装置：
1、所述由手机APP控制的基于磁流变胶的智能磁控按摩装置，包括底座、磁场发生阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱与手机APP，所述包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述压力传感器能够根据包装材料的压力分布通过导线向控制箱传递单位面积的压力位置信息。所述磁流变胶的表面在没有受到磁场作用时保持水平。所述磁场发生装置阵列内呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，各个磁场发生装置分别通过导线与控制箱连接，所述控制箱位于底座内部，用于根据预编程序输出控制信号给各个电源模块，根据压力位置信息控制各个电源模块激励电流的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置。所述手机APP可通过蓝牙传输按摩模式信号给STM32处理系统，控制按摩模式。
2、包装材料表层为PVC复合布，内部封装了大量软质棉花，固定在磁流变胶表面。
3、压力传感器按照包装材料大小均匀分布在包装材料底部，本实施例的压力传感器采用DATA-52系列扩散硅压力传感器，各个压力传感器由导线连接至控制箱内。
4、磁流变胶的制备过程是将微米级别的软磁性颗粒(如铁、钴等金属或合金)匀称分散到经过了交联硫化反应后的、不具有磁性的高分子凝胶中，并添加一些化学试剂作为催化剂,用于缩短制备时间以及使软磁性颗粒更易结合。一般情况下，磁流变胶的凝胶基体初始粘度比较大，软磁性颗粒与基体能够相互作用，然后形成相对比较牢固的系统，从而使得磁流变胶中的颗粒不会产生与磁流变液相同的沉降现象。
5、磁场发生装置阵列与磁流变胶的宽度基本保持一致，具有m行n列，其中磁场发生装置的数量规模由实际需求决定。每个磁场发生装置的两个接线端与与引出的两根导线连接，所有的导线集中构成导电线束。所述导电线束的末端与控制箱一一对应的电源模块连接。
6、各个磁场发生装置均包含磁芯、励磁线圈，所述磁芯为柱状，所述励磁线圈绕制在圆柱状磁芯上。柱状磁芯的横截面为圆形。所述柱状磁芯的横截面积为0.5平方厘米。所述方柱状磁芯的两端通过冲压的方式将限位环安装在磁芯两端，起到固定励磁线圈的作用，将励磁线圈限定于两限位环之间。所述圆柱状磁芯由高导磁合金材料制成。所述限位环由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。本实施例的限位环为铝制的限位环。
7、磁场发生装置阵列下为底座，其主要功能为固定按摩装置与固定磁流变胶的两侧，内部安置有控制箱。
8、控制箱采用商品化可编程电流控制器(以STM32为控制核心)，通过STM32的编程可以实现电流控制功能。整体控制分为两个部分，第一部分由电流传感器检测各个电源模块输出的电流，采用单片机高速ADC转换通道实时采集电源模块输出的电流，通过已选按摩模式设置电流参考值，根据采集的电流与设定值比较，并通过PID调节器控制反馈输出，从而控制各个电源模块输出电流的大小。第二部分由压力传感器采集压力位置信息经由ADC转换模块传递给STM32，STM32由获得的位置信息与位置穴位映射图对比得到穴位信息，根据穴位信息控制磁场发生装置的工作区域。
9、所述手机APP由Android studio编程，通过蓝牙接口连接控制箱内与单片机相连的蓝牙芯片，设定手机APP的按摩模式将数据由蓝牙传递给单片机从而设置电流参考值，进而控制各个电源模块输出电流的大小。
实施例3
设计一种由手机APP控制的基于磁流变胶的智能磁控按摩机器人：
1、所述由手机APP控制的基于磁流变胶的智能磁控按摩装置，包括底座、磁场发生阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱、手机APP与智能遥控板车，所述包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述压力传感器能够根据包装材料的压力分布通过导线向控制箱传递单位面积的压力位置信息。所述磁流变胶的表面在没有受到磁场作用时保持水平。所述磁场发生装置阵列内呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，各个磁场发生装置分别通过导线与控制箱连接，所述控制箱位于底座内部，用于根据预编程序输出控制信号给各个电源模块，根据压力位置信息控制各个电源模块激励电流的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置。本实施例的遥控平板车车轮半径为5厘米，遥控平板车平板面积为0.16平方米，将智能磁控按摩装置固定在平板上。所述手机APP可通过蓝牙传输新的按摩模式信号给STM32处理系统，控制按摩模式，也可连接遥控平板车控制移动。
2、包装材料表层为PVC复合布，内部封装了大量软质棉花，固定在磁流变胶表面。
3、压力传感器按照包装材料大小均匀分布在包装材料底部，本实施例的压力传感器采用DATA-52系列扩散硅压力传感器，各个压力传感器由导线连接至控制箱内。
4、磁流变胶的制备过程是将微米级别的软磁性颗粒(如铁、钴等金属或合金)匀称分散到经过了交联硫化反应后的、不具有磁性的高分子凝胶中，并添加一些化学试剂作为催化剂,用于缩短制备时间以及使软磁性颗粒更易结合。一般情况下，磁流变胶的凝胶基体初始粘度比较大，软磁性颗粒与基体能够相互作用，然后形成相对比较牢固的系统，从而使得磁流变胶中的颗粒不会产生与磁流变液相同的沉降现象。
5、磁场发生装置阵列与磁流变胶的宽度基本保持一致，具有m行n列，其中磁场发生装置的数量规模由实际需求决定。每个磁场发生装置的两个接线端与与引出的两根导线连接，所有的导线集中构成导电线束。所述导电线束的末端与控制箱一一对应的电源模块连接。
6、各个磁场发生装置均包含磁芯、励磁线圈，所述磁芯为柱状，所述励磁线圈绕制在圆柱状磁芯上。柱状磁芯的横截面为圆形。所述柱状磁芯的横截面积为0.5平方厘米。所述方柱状磁芯的两端通过冲压的方式将限位环安装在磁芯两端，起到固定励磁线圈的作用，将励磁线圈限定于两限位环之间。所述圆柱状磁芯由高导磁合金材料制成。所述限位环由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。本实施例的限位环为铝制的限位环。
7、磁场发生装置阵列下为底座，其主要功能为固定按摩装置与固定磁流变胶的两侧，内部安置有控制箱。
8、控制箱采用商品化可编程电流控制器(以STM32为控制核心)，通过STM32的编程可以实现电流控制功能。整体控制分为两个部分，第一部分由电流传感器检测各个电源模块输出的电流，采用单片机高速ADC转换通道实时采集电源模块输出的电流，通过已选按摩模式设置电流参考值，根据采集的电流与设定值比较，并通过PID调节器控制反馈输出，从而控制各个电源模块输出电流的大小。第二部分由压力传感器采集压力位置信息经由ADC转换模块传递给STM32，STM32由获得的位置信息与位置穴位映射图对比得到穴位信息，根据穴位信息控制磁场发生装置的工作区域。
9、所述手机APP由Android studio编程，通过蓝牙接口连接控制箱内与单片机相连的蓝牙芯片，设定手机APP的按摩模式将数据由蓝牙传递给单片机，进而控制各个电源模块输出电流的大小。也可通过蓝牙连接至智能遥控平板车，由手机APP遥控平板车，实现可移动式按摩。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (2)
1.基于磁流变胶的智能磁控按摩装置，其特征在于：包括底座、磁场发生阵列、磁流变胶、软质包装材料、控制箱；
所述软质包装材料与磁流变胶之间设置有压力传感器，所述压力传感器能够根据包装材料的压力分布通过导线向控制箱传递单位面积的压力位置信息；
所述磁流变胶的表面在没有受到磁场作用时保持水平；
所述磁场发生阵列内呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，各个磁场发生装置分别通过导线与控制箱连接；
所述控制箱位于底座内部，用于根据预编程序输出控制信号给各个电源模块，根据压力位置信息控制各个电源模块激励电流的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，进而控制磁流变胶的表面形状，形成智能磁控按摩装置；
所述软质包装材料由一层较薄PVC复合布制成；
所述磁流变胶由高粘度的高分子聚合物材料与微米级软磁颗粒制备而成，软磁颗粒质量比不低于60％；
所述磁流变胶在没有受到磁场作用时的厚度为1～2厘米；
所述各个磁场发生装置均包含磁芯和励磁线圈，所述磁芯为圆柱体，磁极表面为圆形，所述励磁线圈绕制在柱状磁芯上，并固定；
所述磁场发生装置的磁极的表面积为0.5平方厘米；
所述电源模块采用DC-DC可调恒压恒流稳压电源，输出的电流可调范围为0.15A-2A；
所述控制箱采用STM32作为处理器，内部集成了蓝牙控制模块以及电源控制模块。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变胶的智能磁控按摩装置，其特征在于：所述底座由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。
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