CN117752523A - 一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅，按摩轮包括轮轴、呈柔性的轮外圈、力感知组件，力感知组件包括柔性管、液态金属、导电件和电路板，液态金属存储于柔性管中，导电件一端密封伸入柔性管内与液态金属形成电导通，另一端与电路板电连接；柔性管设置在轮外圈中，并沿轮外圈的周向延伸，以使轮外圈受到外载荷时联动柔性管及其中的液态金属发生形变；液态金属发生形变时阻值发生变化，电路板采集液态金属的阻值，并对该阻值进行处理和输出与该阻值大小匹配并能反馈所述外载荷大小的电信号。本发明的按摩轮能够实现直接力检测，检测精度较高，可实现力的自适应，解决现有间接力检测方式存在的受装配误差、传递路线长等等问题。

Description

一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅

技术领域

本发明涉及按摩技术领域，特别是涉及一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅。

背景技术

按摩机芯是按摩椅的核心机构，其按摩力度的自适应控制是提升按摩椅安全性以及改善按摩体验的核心技术，在力反馈控制中，最首要的就是准确的感知按摩轮与人体间的接触力。目前，现有技术的按摩机芯力感知方案大多通过较长的传递路线将人与按摩轮间的接触力或位移信息传导到力传感器，比如：

申请号为202010020811.3的中国发明专利申请公开了一种按摩机芯，其通过小齿轮转动进而拨动大的扇形齿轮转动改变按摩档位，实现不同力度的按摩，并在大齿轮末端处安装线性霍尔传感器以检测扇形大齿轮的位移，最终将这种位移作为力度控制的参数。

申请号为202210219410.X的中国发明专利申请公开了一种按摩机芯，其通过小齿轮转动进而拨动大的扇形齿轮转动改变按摩档位，按摩轮受到的力通过按摩摆臂传递到到小齿轮，小齿轮通过轴及减速箱体传递到电阻应变式力传感器。

这类间接测量方式的问题在于：受装配误差、力传递路线长等因素影响，测量精度较低；由于零部件之间易松动而使得传感的可靠性差；传递路线长时往往需要进行传递力的方程建立与求解以及后续的校正，这同样影响力检测精度；此类力感知方式一旦失效，可维修性差、互换性差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供了一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅，其能实现按摩轮执行按摩时的直接力检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备力感知的按摩轮，包括轮轴和套装在该轮轴外并呈柔性的轮外圈；还包括力感知组件，该力感知组件包括柔性管、液态金属、导电件和电路板，液态金属存储于柔性管中，导电件的一端密封伸入柔性管内与液态金属形成电导通，导电件的另一端与电路板电连接；所述柔性管设置在轮外圈中，并沿轮外圈的周向延伸，以使轮外圈受到外载荷时联动柔性管及其中的液态金属发生形变；所述液态金属发生形变时阻值发生变化，所述电路板采集液态金属的阻值，并对该阻值进行处理和输出与该阻值大小匹配并能反馈所述外载荷大小的电信号。

进一步的，所述柔性管呈环形或螺旋形。

进一步的，所述柔性管对应所述导电件的一端设有开口，该开口内密封插装有密封软管，所述导电件的一端密封穿过该密封软管进入所述柔性管内。

进一步的，所述导电件的一端外部设有至少一圈环形凸起，该环形凸起与所述密封软管过盈配合。

进一步的，所述液态金属为镓合金，所述导电件的数量为至少两个，所述导电件为导线，所述电信号为电压信号或电流信号。

进一步的，所述轮外圈与所述轮轴之间设置有轮内圈，所述轮外圈和轮内圈之间形成与所述柔性管适配的限位腔体，所述柔性管位于该限位腔体中；所述电路板位于所述轮内圈中。

进一步的，所述轮外圈的内周面对应所述柔性管设有第一弧形凹槽，所述轮内圈包括第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体沿所述轮轴的轴向分布，并相对固定，所述第一盖体和第二盖体相对的一端分别设有第二弧形凹槽，第一弧形凹槽和第二弧形凹槽合围成所述限位腔体。

进一步的，所述轮外圈的一端内表面设有一圈内凸台，所述第二盖体由所述第一盖体压紧于该内凸台上；所述轮轴为销轴，其一端依次穿过柔性垫片、所述轮外圈、第二盖体、第一盖体、内侧压紧垫片、外侧压紧垫片后与一锁紧螺钉相连接。

本发明另提供一种按摩机芯，包括按摩摆臂、驱动电机、控制系统，驱动电机通过传动机构连接按摩摆臂，以驱使按摩摆臂绕其轴线往复摆动，所述控制系统与驱动电机电连接；所述按摩摆臂的尾端安装有如上述本发明所述的具备力感知的按摩轮，所述电路板的输出的电信号传输给所述控制系统，该控制系统根据所述电路板输出的电信号的大小控制所述驱动电机的转向和/或转速。

本发明另提供一种按摩椅，包括椅架，还包括上述本发明所述的按摩机芯，该按摩机芯安装在椅架上，以对使用者进行按摩。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明的按摩轮还包括力感知组件，该力感知组件包括柔性管、液态金属、导电件和电路板，液态金属存储于柔性管中，导电件一端密封伸入柔性管内与液态金属形成电导通，另一端与电路板电连接，柔性管设置在轮外圈中，并沿轮外圈的周向延伸，以使轮外圈受到外载荷时联动柔性管及其中的液态金属发生形变；液态金属发生形变时阻值发生变化，电路板采集液态金属的阻值，并对该阻值进行处理和输出与该阻值大小匹配并能反馈所述外载荷大小的电信号，使得本发明能够实现按摩轮执行按摩时的直接力检测，检测精度较高，可实现力的自适应，从而解决现有间接力检测方式存在的受装配误差、传递路线长等因素影响，测量精度较低，传递路线长影响力检测精度，零部件之间易松动而使得传感的可靠性差，一旦失效，可维修性差、互换性差等问题。

2、由于轮外圈与所述轮轴之间设置有轮内圈，轮外圈和轮内圈之间形成与柔性管适配的限位腔体，柔性管位于该限位腔体中，使柔性管的安装较为便捷，对应的安装结构便于加工。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的按摩轮的分解示意图；

图2是本发明的按摩轮的立体构造示意图；

图3是本发明的按摩轮的主视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是图5中C部分的放大示意图；

图7是本发明的按摩机芯的立体构造示意图；

图中，1、轮轴，2、柔性垫片，3、轮外圈，31、第一弧形凹槽，32、内凸台，4、第二盖体，41/51、第二弧形凹槽，42/52、让位缺口，5、力感知组件，51、柔性管，511、延伸管，52、液态金属，53、导电件，531、环形凸起，54、电路板，55、密封管，6、第二盖体，7、内侧压紧垫片、8、外侧压紧垫片，9、锁紧螺钉，10、基架，20、按摩摆臂，30、按摩轮，40、小齿轮，50、扇形齿轮，60、小摆臂，70、小按摩轮。

具体实施方式

本发明中，对于术语“第一”、“第二”等仅用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，在本发明的描述中，除非另有说明，“至少两个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1-图6所示，本发明的一种具备力感知的按摩轮，包括轮轴1、套装在该轮轴1外并呈柔性的轮外圈3，以及力感知组件5，该力感知组件5包括柔性管51、液态金属52、导电件53和电路板54，液态金属52存储于柔性管51中，导电件53的一端密封伸入柔性管51内与液态金属52形成电导通，导电件53的另一端与电路板54电连接。柔性管51设置在轮外圈3中，并沿轮外圈3的周向延伸，以使轮外圈3受到外载荷时联动柔性管51及其中的液态金属52发生形变。当液态金属52发生形变时其阻值发生变化，电路板54采集液态金属52的阻值，并对该阻值进行放大、整流、滤波等处理后输出与该阻值大小匹配并能反馈所述外载荷大小的电信号，该电信号具体为电流或电压信号。所述外载荷即为按摩轮与人体接触时人体反作用于轮外圈3上的接触力。液态金属52优选镓合金，但不局限于此。

在本实施例中，柔性管51呈环形，但不局限于此，在其实施例中，柔性管51呈螺旋形等，

如图5、图6所示，柔性管51对应导电件53的一端设有开口，该开口内密封插装有密封软管55，柔性管51在其开口处设有向外凸伸的511，该延伸管511周向包裹密封软管55，以此提高柔性管51与密封软管55之间的密封效果。导电件53的一端密封穿过该密封软管55进入柔性管51内。具体的，导电件53的一端外部设有至少一圈环形凸起531，该环形凸起531与密封软管55过盈配合，如此，使得导电件53和密封软管55之间通过挤压形成双密封圈，防止液态金属52泄漏。导电件53的数量为两个，且导电件53为导线，但不局限于此，在其它实施例中，导电件53为导电柱或导电片等。两个导电件53大致对称设置在柔性管51的内圈中，电路板54为微型电路板，也位于柔性管51的内圈形成的空间中。

作为一种优选结构，轮外圈3与轮轴1之间设置有轮内圈，轮外圈3和轮内圈之间形成与柔性管51适配的限位腔体，柔性管51位于该限位腔体中。在其它实施例中，柔性管51采用二次注塑成型的方式埋设于轮外圈3中。

具体的，如图1、图4所示，轮外圈3的内周面对应柔性管51设有第一弧形凹槽31，轮内圈包括第一盖体6和第二盖体4，第一盖体6和第二盖体4沿轮轴1的轴向分布，并相对固定，第一盖体6和第二盖体4相对的一端分别设有第二弧形凹槽61/41，第一弧形凹槽31和第二弧形凹槽61/41合围成上述限位腔体。由于柔性管51呈环形，因此，该限位腔体液呈环形。电路板54位于轮内圈中，具体，电路板54位于轮内圈的内侧面设置的容让腔中。由于电路板54位于柔性管51的内圈空间中，因此，第一盖体6和第二盖体4上对应各延伸管及其中的密封软管55分别设有让位缺口62/42。

如图4所示，轮外圈3的一端内表面设有一圈内凸台32，第二盖体4由第一盖体6压紧于该内凸台32上；轮轴1为销轴，其一端依次穿过柔性垫片2、轮外圈3、第二盖体4、第一盖体6、内侧压紧垫片7、外侧压紧垫片8后与一锁紧螺钉9相连接。

本发明的一种具备力感知的按摩轮，可在执行按摩时进行直接力检测，检测精度较高，可实现力的自适应，从而解决现有间接力检测方式存在的受装配误差、传递路线长等因素影响，测量精度较低，传递路线长影响力检测精度，零部件之间易松动而使得传感的可靠性差，一旦失效，可维修性差、互换性差等问题。本发明的按摩轮的工作原理将在下文结合按摩机芯的其它部件进行详述。

请参见图7所示，本发明的一种按摩机芯，包括基架10、按摩摆臂20、驱动电机(图中未体现)、控制系统(图中未体现)，驱动电机安装于基架10，并通过传动机构连接按摩摆臂20，以驱使按摩摆臂20绕其轴线往复摆动，控制系统与驱动电机电连接。按摩摆臂20的尾端安装有按摩轮30，该按摩轮30采用如上述本发明的具备力感知的按摩轮，电路板54的输出的电信号采用无线或有线方式传输给控制系统，该控制系统根据电路板54输出的电信号的大小控制驱动电机的转向和/或转速。

在本实施例中，传动机构具体包括小齿轮40和扇形齿轮50，小齿轮40采用第一转轴安装在基架10上，扇形齿轮50采用第二转轴安装在基架10上，第一转轴与第二转轴相互平行，第一转轴由驱动电机驱动旋转，小齿轮40与扇形齿轮50啮合，扇形齿轮50与按摩摆臂20固定连接在一起，使得扇形齿轮50摆动时带动按摩摆臂20跟着摆动。

本发明还包括与扇形齿轮50固定连接的小摆臂60，该小摆臂60的尾端安装有小按摩轮70。

本发明的工作原理如下：驱动电机启动时，小齿轮40转动，扇形齿轮50被小齿轮40带动而发生偏置，按摩摆臂20和小摆臂跟着共同偏转，按摩过程中，按摩摆臂20上的较大的按摩轮30参与主要按摩，安装于小摆臂60上的小按摩轮70参与次要按摩。当按摩摆臂20上的按摩轮30与人体接触时，按摩轮30与人体之间的接触力反作用于按摩轮30，使按摩轮30的轮外圈3发生形变，这种形变传递到轮外圈3内部的柔性管51及其内部的液态金属52，使得液态金属52的阻值发生变化，从而使得电路板54输出相应的电信号给控制系统，控制系统根据该电信号的大小控制驱动电机的转向和/或转速，从而控制控制按摩轮30的按摩力度，该按摩力度与电路板54输出的电信号大小呈线性关系，可根据实际情况进行标定设计。当按摩轮30的按摩力度未达到设定值时，扇形齿轮50会持续进行偏转，当按摩轮30的按摩力度未达到设定值超过设定值时，扇形齿轮50会反向偏转，从而通过力的反馈进行扇形齿轮50的偏转量的调节，进而调节按摩轮30的按摩力度。

本发明可调节按摩轮30与人体任意角度接触时的接触力，因而可实现按摩全行程的力的自适应控制，显著提升按摩舒适感，且按摩接触力实时检测可大大提高人体按摩时的安全性。本发明的按摩轮30采用直接接触力检测方式，检测精度较高，且模块化的具备力检测功能的按摩轮30在出现力检测失效时具有很好的可更换性。

本发明一种按摩椅，包括椅架，还包括上述本发明的按摩机芯，该按摩机芯安装在椅架上，以对使用者进行按摩。具体的，按摩机芯安装在椅架的靠背部，以对使用者的背部进行按摩。

本发明的一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅，未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种具备力感知的按摩轮及按摩机芯和按摩椅，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具备力感知的按摩轮，包括轮轴和套装在该轮轴外并呈柔性的轮外圈；其特征在于：还包括力感知组件，该力感知组件包括柔性管、液态金属、导电件和电路板，液态金属存储于柔性管中，导电件的一端密封伸入柔性管内与液态金属形成电导通，导电件的另一端与电路板电连接；所述柔性管设置在轮外圈中，并沿轮外圈的周向延伸，以使轮外圈受到外载荷时联动柔性管及其中的液态金属发生形变；所述液态金属发生形变时阻值发生变化，所述电路板采集液态金属的阻值，并对该阻值进行处理和输出与该阻值大小匹配并能反馈所述外载荷大小的电信号。

2.根据权利要求1所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述柔性管呈环形或螺旋形。

3.根据权利要求1或2所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述柔性管对应所述导电件的一端设有开口，该开口内密封插装有密封软管，所述导电件的一端密封穿过该密封软管进入所述柔性管内。

4.根据权利要求3所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述导电件的一端外部设有至少一圈环形凸起，该环形凸起与所述密封软管过盈配合。

5.根据权利要求1所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述液态金属为镓合金，所述导电件的数量为至少两个，所述导电件为导线，所述电信号为电压信号或电流信号。

6.根据权利要求1或2所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述轮外圈与所述轮轴之间设置有轮内圈，所述轮外圈和轮内圈之间形成与所述柔性管适配的限位腔体，所述柔性管位于该限位腔体中；所述电路板位于所述轮内圈中。

7.根据权利要求6所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述轮外圈的内周面对应所述柔性管设有第一弧形凹槽，所述轮内圈包括第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体沿所述轮轴的轴向分布，并相对固定，所述第一盖体和第二盖体相对的一端分别设有第二弧形凹槽，第一弧形凹槽和第二弧形凹槽合围成所述限位腔体。

8.根据权利要求7所述的具备力感知的按摩轮，其特征在于：所述轮外圈的一端内表面设有一圈内凸台，所述第二盖体由所述第一盖体压紧于该内凸台上；所述轮轴为销轴，其一端依次穿过柔性垫片、所述轮外圈、第二盖体、第一盖体、内侧压紧垫片、外侧压紧垫片后与一锁紧螺钉相连接。

9.一种按摩机芯，包括按摩摆臂、驱动电机、控制系统，驱动电机通过传动机构连接按摩摆臂，以驱使按摩摆臂绕其轴线往复摆动，所述控制系统与驱动电机电连接；其特征在于：所述按摩摆臂的尾端安装有如权利要求1-8中任一项所述的具备力感知的按摩轮，所述电路板的输出的电信号传输给所述控制系统，该控制系统根据所述电路板输出的电信号的大小控制所述驱动电机的转向和/或转速。

10.一种按摩椅，包括椅架，其特征在于：还包括如权利要求9所述的按摩机芯，该按摩机芯安装在椅架上，以对使用者进行按摩。