CN115554127A - 一种负压理疗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负压理疗机器人，包括机体、移动底座、机械臂、六维力传感器、按摩头组件、负压装置、视觉定位装置、交互装置。本发明包括可灵活移动的底座，以及可在空间灵活运动的六自由度机械臂，机械臂的末端加装了六维力传感器，同时集成了负压装置，红外加热器，位移传感器，末端按摩头以及视觉定位装置，实现了按摩机器人的自动加热、负压、按摩等一系列功能。同时本发明在机体的后侧上部上设计了交互装置，方便了使用者与机器人更好的交互。
Description
技术领域
本发明涉及理疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种负压理疗机器人。
背景技术
随着老龄化进程加快、坐班办公人士增多，消费者对于按摩的需求日益增长。理疗产品更新升级，消费者体验逐步提升，单次消费成本更低的按摩椅在经历过一次疯狂的扩张后，仍无法取代拥有专业按摩手法的主动式按摩理疗。主动式理疗目前依然以人工为主，随着社会发展进步，急需一类主动式理疗设备来替代人工，理疗机器人有望为市场带来一场新的变革。
目前现有的负压理疗机器人以负压理疗终端为主，但仍然需要用人工手持设备来完成理疗过程，该过程需要人工长时间去操作设备，产生疲劳感，同时，人工受手法力度精度的差异，导致用户的体验度也不一样，很难保证理疗水平一致，从而产生不一样的效果。最后，由于理疗部位的差异，工作人员需要不断去调整负压理疗设备的力度、温度等设备参数，其通信时间单位都是秒级，导致响应慢，用户体验差。
因此，提供一种理疗机器人，能够代替人工为客户进行肩颈，腰部，腹部及其他部位的吸附，加热理疗工作，十分有必要。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种负压理疗机器人，其具体技术方案如下：
一种负压理疗机器人，包括：
机体，机体的内腔底部安装有主控制器主机以及与主控制器主机电连接的机械臂控制器主机、理疗设备控制器主机；
移动底座，移动底座安装在机体外侧的底部，且带有刹车装置；
机械臂，机械臂安装在机体的前侧上部中间位置，并与机械臂控制器主机电连接；机械臂为六自由度机械臂，其包括依次连接的多个关节臂，多个关节臂中的始级关节臂与机体前侧上部的关节臂安装座连接；
六维力传感器，多个关节臂中的末级关节臂的末端通过转接法兰与六维力传感器连接；六维力传感器通过固定转接板与筒形外壳结构连接，筒形外壳结构由两个末端开口的半筒形外壳结构拼合而成，且二者的拼合处整体开设有一开孔，开孔处固定安装有线束固定接头，与理疗设备控制器主机电连接的线缆穿过线束固定接头并伸入筒形外壳结构内；
按摩头组件，按摩头组件包括原件支座，原件支座安装在筒形外壳结构的内部，其上端安装有红外加热器和位移传感器，下端安装有末端按摩头，末端按摩头的自由端由筒形外壳结构的末端开口伸出，且末端按摩头自由端的对应端面上均匀环绕安装有数个接触探测块；伸入筒形外壳结构内的线缆分别与六维力传感器、红外加热器、位移传感器、末端按摩头电连接；
负压装置，负压装置中的真空泵安装于机体内部，并与理疗设备控制器主机中集成的真空泵控制器电连接；与真空泵相连接的负压波纹管穿出机体之外，并与筒形外壳结构上的开孔相连接；负压装置中的气体流通路径为经末端按摩头流至筒形外壳结构上部的开孔，再流至负压波纹管内；
视觉定位装置，视觉定位装置为安装在末级关节臂的自由端上的摄像头，其与主控制器主机中集成的视觉定位控制器电连接，实现机械臂相对于人体的X，Y坐标定位；
交互装置，交互装置为带触控屏的显示器，其安装在机体的后侧上部中间位置，并与主控制器主机信号连接。
优选地，移动底座包括安装在机体底部后端两侧的两个大滚轮和安装在机体底部前端两侧的两个小万向轮，小万向轮上安装有刹车装置。
优选地，机体的后侧上部安装固定有把手。
优选地，固定转接板上开设有中心圆孔，中心圆孔靠近六维力传感器一侧的外边缘处固定有一垂直于固定转接板的中空定位杆，中空定位杆的外端面与六维力传感器的对应端面进行定位连接；线缆穿过固定转接板上的中心圆孔以及中空定位杆实现与六维力传感器的电连接。
优选地，交互装置中还包括用于接收语音信号并转换为相应指令的转换单元的语音交互模块。
优选地，机体上安装有与主控制器主机电连接的急停按钮。
优选地，本发明一种负压理疗机器人还包括外部的移动控制端，移动控制端及主控制器主机内各自对应安装有相互匹配的无线通信模块，移动控制端与远程的主控制器主机之间通过进行数据交换，根据所接收到的主控制器主机的信号强度变化对主控制器主机进行智能控制。
本发明提供了一种负压理疗机器人，包括可灵活移动的底座，以及可在空间灵活运动的六自由度机械臂，机械臂的末端加装了六维力传感器，同时集成了负压装置，红外加热器，位移传感器，末端按摩头以及视觉定位装置，实现了按摩机器人的自动加热、负压、按摩等一系列功能。
本发明同时在机体的后侧上部上设计了一块交互屏幕，方便了使用者与机器人更好的交互。而且本发明还可以通过外部的移动控制端实现对机器人的远程控制，具有按摩方式多，功能齐全，操作使用方便等诸多优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种负压理疗机器人的外部结构示意图。
图2为本发明一种负压理疗机器人的内部结构示意图（隐藏外壳）。
图3为本发明一种负压理疗机器人的使用状态图。
图4为本发明中机械臂末端装置的结构爆炸图。
图5为本发明中负压装置的气流走向图。
图6为图5中装置的侧视图。
图中：1-机体，2-主控制器主机，3-移动底座，4-六自由度机械臂，5-关节臂安装座，6-六维力传感器，7-转接法兰，8-固定转接板，9-半筒形外壳结构，10-开孔，11-线束固定接头，12-线缆，13-原件支座，14-红外加热器，15-末端按摩头，16-接触探测块，17-负压波纹管，18-交互装置，19-大滚轮，20-小万向轮，21-把手，22-中空定位杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
如图1-图6所示，本发明一种负压理疗机器人，包括机体1、移动底座3、机械臂、六维力传感器6、按摩头组件、负压装置、视觉定位装置、交互装置18。
机体1的内腔底部安装有用以对机器人中各部件进行相应协调控制的主控制器主机2以及与主控制器主机2电连接的机械臂控制器主机、理疗设备控制器主机。
移动底座3安装在机体1外侧的底部，包括安装在机体1底部后端两侧的两个大滚轮19和安装在机体1底部前端两侧的两个小万向轮20，小万向轮20上安装有刹车装置，可满足便捷移动工作位置并固定设备。机体1的后侧上部安装还固定有把手21。用户可以通过抓住扶手，并借助大滚轮19以及小万向轮20将该负压理疗机器人自由移动至想要放置的位置。同时，本发明将移动底座3设计成无动力机构，需要工作人员推动，方便且降低了成本。
机械臂安装在机体1的前侧上部中间位置，并与机械臂控制器主机电连接；机械臂为六自由度机械臂4，其包括依次连接的多个关节臂，多个关节臂中的始级关节臂与机体1前侧上部的关节臂安装座5连接。
本发明中六自由度机械臂4中的各关节臂均靠各自对应的电机进行驱动，电机为无刷伺服电机，且均与机械臂控制器主机进行电连接。
如图4所示，多个关节臂中的末级关节臂的末端通过转接法兰7与六维力传感器6连接；六维力传感器6通过固定转接板8与筒形外壳结构连接，筒形外壳结构由两个末端开口的半筒形外壳结构9拼合而成，且二者的拼合处整体开设有一开孔10，开孔10处固定安装有线束固定接头11，与理疗设备控制器主机电连接的线缆12穿过线束固定接头11并伸入筒形外壳结构内。
本发明中的六维力传感器6作为设备核心部件，用于完成力反馈，机器人运动学补偿等关键性能实现。筒形外壳结构作为设备外壳组件，保障各部分零件的密封、防尘等功能。线束固定接头11和线缆12作为设备辅件完成设备的电气信号传输等功能。
与理疗设备控制器主机电连接的线缆12露于机体1外部的部分贴合固定于机械臂上，以起到保护线束的作用。
进一步的，固定转接板8上开设有中心圆孔，中心圆孔靠近六维力传感器6一侧的外边缘处固定有一垂直于固定转接板8的中空定位杆22，中空定位杆22的外端面与六维力传感器6的对应端面进行定位连接；线缆12同时穿过固定转接板8上的中心圆孔以及中空定位杆22实现与六维力传感器6的电连接。
按摩头组件包括原件支座13，原件支座13安装在筒形外壳结构的内部，其上端安装有红外加热器14和位移传感器，下端安装有末端按摩头15，末端按摩头15的自由端由筒形外壳结构的末端开口伸出，且末端按摩头自由端的对应端面上均匀环绕安装有数个接触探测块16；伸入筒形外壳结构内的线缆12分别与六维力传感器6、红外加热器14、位移传感器、末端按摩头15电连接。
如图5所示，负压装置中的真空泵安装于机体1内部，并与理疗设备控制器主机中集成的真空泵控制器电连接；与真空泵相连接的负压波纹管17穿出机体1之外，并与筒形外壳结构上的开孔10相连接；负压装置中的气体流通路径（如图5中箭头所指）为经末端按摩头15流至筒形外壳结构上部的开孔10，再流至负压波纹管17内。
本发明通过在末端按摩头15处产生吸力，同时通过红外线进行加热，便可实现自动负压理疗的效果。
视觉定位装置为安装在末级关节臂的自由端上的摄像头，其与主控制器主机2中集成的视觉定位控制器电连接，实现机械臂相对于人体的X，Y坐标定位。本发明中视觉定位装置与机器人的通信控制需在100ms以内，其在固定位置拍照后X，Y方向路径不变。
交互装置18为带触控屏的显示器，其安装在机体1的后侧上部中间位置，并与主控制器主机2信号连接。交互装置18中还包括用于接收语音信号并转换为相应指令的转换单元的语音交互模块。
本发明中的六自由度机械臂4同时支持力控与视觉，支持SDK二次开发，路径精度控制在0.1mm之内，最大线速度不低于2m/s。
本发明还在机体1上安装了与主控制器主机2电连接的急停按钮，以在出现紧急情况时可以对机器人进行紧急制动，保证机器人的使用安全性。
本发明一种负压理疗机器人还包括外部的移动控制端，如手机、电脑等，移动控制端及主控制器主机2内各自对应安装有相互匹配的无线通信模块，移动控制端与远程的主控制器主机2之间通过进行数据交换，根据所接收到的主控制器主机2的信号强度变化对主控制器主机2进行智能控制。用户可以通过手机app或电脑来查看当前机器人的工作进程，操作起来更加方便、快捷、舒适、高效。
本发明一种负压理疗机器人能够替代传统人工负压理疗的方式：
1、降低运营成本
替代专业技师，降低技师劳动强度，一线城市一名技师综合成本一年约10万，而设备的综合成本仅为3万（设备折旧按5年计算）；
2、提升服务质量
设备可以将服务质量保持在较高水平，且减少人为因素影响；同时，可降低了人员流动的影响；
3、便于数字化管理及发展
设备可以准确记录设备信息（次数等），客户信息等进行数字化存储。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种负压理疗机器人，其特征在于，包括：
机体，机体的内腔底部安装有主控制器主机以及与主控制器主机电连接的机械臂控制器主机、理疗设备控制器主机；
移动底座，移动底座安装在机体外侧的底部，且带有刹车装置；
机械臂，机械臂安装在机体的前侧上部中间位置，并与机械臂控制器主机电连接；机械臂为六自由度机械臂，其包括依次连接的多个关节臂，多个关节臂中的始级关节臂与机体前侧上部的关节臂安装座连接；
六维力传感器，多个关节臂中的末级关节臂的末端通过转接法兰与六维力传感器连接；六维力传感器通过固定转接板与筒形外壳结构连接，筒形外壳结构由两个末端开口的半筒形外壳结构拼合而成，且二者的拼合处整体开设有一开孔，开孔处固定安装有线束固定接头，与理疗设备控制器主机电连接的线缆穿过线束固定接头并伸入筒形外壳结构内；
按摩头组件，按摩头组件包括原件支座，原件支座安装在筒形外壳结构的内部，其上端安装有红外加热器和位移传感器，下端安装有末端按摩头，末端按摩头的自由端由筒形外壳结构的末端开口伸出，且末端按摩头自由端的对应端面上均匀环绕安装有数个接触探测块；伸入筒形外壳结构内的线缆分别与六维力传感器、红外加热器、位移传感器、末端按摩头电连接；
负压装置，负压装置中的真空泵安装于机体内部，并与理疗设备控制器主机中集成的真空泵控制器电连接；与真空泵相连接的负压波纹管穿出机体之外，并与筒形外壳结构上的开孔相连接；负压装置中的气体流通路径为经末端按摩头流至筒形外壳结构上部的开孔，再流至负压波纹管内；
视觉定位装置，视觉定位装置为安装在末级关节臂的自由端上的摄像头，其与主控制器主机中集成的视觉定位控制器电连接，实现机械臂相对于人体的X，Y坐标定位；
交互装置，交互装置为带触控屏的显示器，其安装在机体的后侧上部中间位置，并与主控制器主机信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，移动底座包括安装在机体底部后端两侧的两个大滚轮和安装在机体底部前端两侧的两个小万向轮，小万向轮上安装有刹车装置。
3.根据权利要求2所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，机体的后侧上部安装固定有把手。
4.根据权利要求1所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，固定转接板上开设有中心圆孔，中心圆孔靠近六维力传感器一侧的外边缘处固定有一垂直于固定转接板的中空定位杆，中空定位杆的外端面与六维力传感器的对应端面进行定位连接；线缆穿过固定转接板上的中心圆孔以及中空定位杆实现与六维力传感器的电连接。
5.根据权利要求1所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，交互装置中还包括用于接收语音信号并转换为相应指令的转换单元的语音交互模块。
6.根据权利要求1所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，机体上安装有与主控制器主机电连接的急停按钮。
7.根据权利要求1所述的一种负压理疗机器人，其特征在于，还包括外部的移动控制端，移动控制端及主控制器主机内各自对应安装有相互匹配的无线通信模块，移动控制端与远程的主控制器主机之间通过进行数据交换，根据所接收到的主控制器主机的信号强度变化对主控制器主机进行智能控制。
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