JP2008079731A - Massaging machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マッサージ機に関するものである。 The present invention relates to a massage machine.
人体の背面に対して揉みマッサージ動作等のマッサージ動作を与えることができるマッサージ機においては、特許文献1にも示されているように、空気圧機器やばねなどを用いて施療部に柔軟性を付与して、施療部が人体に接触する際の当たりを柔らかくしているが、このような構成では、ばね定数や空気圧の伸縮性に依存した柔軟性しか実現ができず、多彩な任意の柔軟性を実現するには、ばねなどのハードを交換するしかなく、多彩な任意の柔軟性を実現することが困難であった。
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、任意の柔軟性を有するマッサージ動作を簡便に得ることができるマッサージ機を提供することを課題とするものである。 This invention is invented in view of said conventional problem, Comprising: It aims at providing the massage machine which can obtain the massage operation | movement which has arbitrary softness | flexibility simply.
上記課題を解決するために本発明に係るマッサージ機は、1つまたは複数の関節から構成される揉み機構と、この揉み機構によって駆動されて人体に対してマッサージ動作を加える施療部とを備えるマッサージ機であって、上記各関節を駆動するアクチュエータと、各関節の変位を検出する変位検出手段と、前記施療部に加わる力を検出する力検出手段と、前記アクチュエータを制御する制御部とを具備しており、上記制御部は前記変位検出手段で得られた変位情報と前記力検出手段で得られた力情報とを用いて前記施療部に慣性,粘性,弾性特性を仮想的に付与する柔軟性制御手段を備えていることに特徴を有している。 In order to solve the above problems, a massage machine according to the present invention includes a massage mechanism including one or a plurality of joints, and a treatment unit that is driven by the massage mechanism and applies a massage operation to the human body. An actuator that drives each of the joints, a displacement detection unit that detects a displacement of each joint, a force detection unit that detects a force applied to the treatment unit, and a control unit that controls the actuator The control unit is configured to use the displacement information obtained by the displacement detection unit and the force information obtained by the force detection unit to virtually give inertia, viscosity, and elastic characteristics to the treatment unit. It is characterized by having sex control means.
空気圧機器やばねなどのハード的な材料を必要としない上に、運動または力を制御することで仮想的な慣性,粘性,弾性特性を施療部にソフト的に付与するために、多彩な任意の柔軟性を得ることができる。 In addition to requiring hard materials such as pneumatic equipment and springs, and controlling the motion or force, the virtual inertia, viscosity, and elastic characteristics are softly imparted to the treatment area. Flexibility can be obtained.
上記柔軟性制御手段は、前記力検出手段により検出した力に基づいて所望の柔軟性特性を実現するようにアクチュエータの運動を制御するものであっても、前記変位検出手段により検出した運動情報に基づいて所望の柔軟性特性を実現するようにアクチュエータの力を制御するものであってもよい。前者であれば、バックドライバビリティが低い時にソフト的にバックドライバビリティを高くできて、任意の柔軟性を実現できる上に従来のマッサージ機の運動制御を適用することができ、後者であればバックドライバビリティが高いときに、ソフト的にバックドライバビリティを低くできて任意の柔軟性を実現できる。 Even if the flexibility control means controls the motion of the actuator so as to realize a desired flexibility characteristic based on the force detected by the force detection means, the motion information detected by the displacement detection means The actuator force may be controlled so as to realize a desired flexibility characteristic. In the former case, when the back drivability is low, the back drivability can be increased by software, and it is possible to realize arbitrary flexibility and apply the exercise control of the conventional massage machine. When drivability is high, the back drivability can be lowered by software and arbitrary flexibility can be realized.
また上記制御部は、前記施療部の並進方向の運動に関して柔軟性制御を行うものでも、施療部の回転方向の運動に関して柔軟性制御を行うものであってもよい。 Further, the control unit may perform flexibility control with respect to the movement of the treatment unit in the translation direction, or may perform flexibility control with respect to the movement of the treatment unit in the rotation direction.
揉み機構の関節が複数の回転または並進の関節で構成されて施療部に2次元以上の運動を行わせることができるものである場合、制御部は上記施療部が力を発生できる軸または軸回りごとに柔軟性を別々に付与するものであることが望ましい。人間の手技に似せた施療動作を得ることができる。 In the case where the joint of the kneading mechanism is composed of a plurality of rotation or translational joints and can cause the treatment unit to perform a two-dimensional or more movement, the control unit can rotate the axis around which the treatment unit can generate force. It is desirable to provide flexibility separately for each. A treatment operation resembling a human procedure can be obtained.
この時、制御部は施療部位または施療手技に応じて各軸方向または各軸回りに付与する柔軟性を異ならせていたり、ユーザーからの指示に応じて各軸方向または各軸回りに付与する柔軟性を変化させるものであることが望ましい。多彩なマッサージやユーザー好みのマッサージを得ることができる。 At this time, the control unit varies the flexibility given to each axis direction or each axis according to the treatment site or treatment technique, or gives flexibility to each axis direction or around each axis according to an instruction from the user. It is desirable to change the sex. A variety of massages and user-preferred massages can be obtained.
人体の前面側を受ける人体支持面を備えており、揉み機構は人体支持面で前面側が受けられている人体背面に対して施療部を接触させる前傾式であると、好適な結果を得ることができる。 It has a human body support surface that receives the front side of the human body, and the kneading mechanism obtains a favorable result when it is a forward tilt type in which the treatment part is brought into contact with the back of the human body that the front side is received by the human body support surface Can do.
本発明においては、仮想的な慣性,粘性,弾性特性を施療部にソフト的に付与するために、多彩な任意の柔軟性を得ることができるものであり、被施療者に対して痛みを低減できる柔らかいマッサージからしっかりした硬いマッサージまで部材の交換等を必要とすることなく得ることができるものであり、また、ばねなどのハード的な部材を使わないために、揉み機構を軽量に安価にコンパクトに設計することができる。 In the present invention, a variety of arbitrary flexibility can be obtained in order to impart virtual inertia, viscosity, and elastic characteristics to the treatment part in a soft manner, thereby reducing pain for the user. From a soft massage that can be done to a firm and hard massage, it can be obtained without the need for replacement of members, and since it does not use hard members such as springs, the massaging mechanism is lightweight and compact. Can be designed to
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図1は椅子式のマッサージ機の場合の一例を示しており、2つの並進方向についての関節と、一つの回転についての関節の総計3つの関節から構成される揉み機構30の先端に施療部1を取り付けて、人体に接触させる施療部1にマッサージのための動作を行わせることでマッサージを行う該マッサージ機では、図3に示すように関節にアクチュエータとしてモータ10と、変位検出のためのロータリーエンコーダで構成した変位センサ11と、施療部1から受ける力を検出するためのロードセルで構成した力センサ12を取り付けており、変位センサ11または力センサ12の出力値に基づいて制御回路5がモータ10駆動のための指令値を決定する。図3中の13はモータドライバ、14はDAコンバータ、15はカウンタ、16はADコンバータである。
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of a chair-type massage machine, in which a joint for two translational directions and a joint for one rotation are shown. In the massage machine which massages by attaching the treatment part 1 to the front-end | tip of the
上記決定に際し、施療部1に柔軟性を持たせるために従来では空気圧機器やばねなどのハード的な部材を用いていたことに変えて、目的とする柔軟性を実現する慣性,粘性,弾性特性を仮想的に設定して、柔軟性制御によりソフト的に施療部1に柔軟性を実現している。 In the above determination, the inertia, viscosity, and elastic characteristics that achieve the desired flexibility are used instead of using hard members such as pneumatic equipment and springs in order to give the treatment part 1 flexibility. Is virtually set, and flexibility is realized in the treatment unit 1 by software by flexibility control.
慣性,粘性,弾性特性を仮想的に施療部に実現する柔軟性制御手段は、上記制御回路5の一部として構成されて、たとえば次式のような柔軟性特性を実現するために、力を計測して運動を制御、または変位を計測して力を制御している。
The flexibility control means that virtually realizes the inertia, viscosity, and elastic characteristics in the treatment portion is configured as a part of the
式中の fは力ベクトル、Mdは所望の慣性特性行列、Ddは所望の粘性特性行列、Kdは所望の弾性特性行列、xは施療部の並進・回転変位ベクトル、xdは施療部の目標(弾性要素の自然長)並進・回転変位ベクトルである。 Where f is a force vector, Md is a desired inertial characteristic matrix, Dd is a desired viscosity characteristic matrix, Kd is a desired elastic characteristic matrix, x is a translation / rotation displacement vector of the treatment part, and xd is a target of the treatment part ( The natural length of the elastic element) is a translation / rotation displacement vector.
上記式では柔軟性を単純な線形モデルで表現しているが、これは一例であり、非線形モデルなどのその他のモデルを用いてもよい。 In the above formula, flexibility is expressed by a simple linear model, but this is an example, and other models such as a nonlinear model may be used.
上記式の特性行列Md,Dd,Kdは柔軟性を決定するパラメータであり、いずれもゼロの場合も含めて任意に設定可能である。上記慣性特性行列Mdを大きくすれば、施療部1は加速しにくくなり、上記粘性特性行列Ddを大きくすれば施療部1は速度を出しにくくなり、上記弾性特性行列Kdを大きくすれば施療部1は変位をしにくくなる。 The characteristic matrices Md, Dd, and Kd in the above equation are parameters that determine flexibility, and can be arbitrarily set including the case where all are zero. If the inertial characteristic matrix Md is increased, the treatment unit 1 is less likely to accelerate. If the viscosity characteristic matrix Dd is increased, the treatment unit 1 is less likely to speed up, and if the elastic property matrix Kd is increased, the treatment unit 1 is increased. Becomes difficult to displace.
力を計測して運動を制御する場合のブロック図を図4に、変位を計測して力を制御する場合のブロック図を図5に示す。前者では力を計測して所望の柔軟性特性を実現する運動を前記式より計算し、目標運動を求めて目標運動を実現するように施療部1の運動を制御する。後者では変位を計測して所望の柔軟性特性を実現する力を前記式式より計算し、目標力を求め、目標力を実現するように施療部1の力を制御する。 FIG. 4 shows a block diagram when controlling force by measuring force, and FIG. 5 shows a block diagram when controlling force by measuring displacement. In the former, a motion that achieves a desired flexibility characteristic by measuring force is calculated from the above equation, and the motion of the treatment unit 1 is controlled so as to achieve the desired motion by obtaining the desired motion. In the latter, the force for measuring the displacement and realizing the desired flexibility characteristic is calculated from the above equation, the target force is obtained, and the force of the treatment unit 1 is controlled so as to realize the target force.
図2に示すx方向に対する柔軟性制御の例を図1に示す。なお、図1に示す慣性,粘性,弾性特性は仮想的なものであり、実際にはハード的な部材は一切必要としない。 An example of flexibility control in the x direction shown in FIG. 2 is shown in FIG. Note that the inertia, viscosity, and elastic characteristics shown in FIG. 1 are virtual, and actually no hard members are required.
施療部1の制御は並進・回転変位ベクトルxのうち、並進方向を制御する場合と、回転方向を制御する場合とに分けられるが、並進と回転の両方を同時に行うことも可能である。柔軟性を実現できる各軸方向と各軸回りの数はマッサージ機の関節数に依存する。なお、図8(a)は並進運動によるマッサージを、図8(b)は回転運動によるマッサージを示している。 Control of the treatment unit 1 is divided into a case where the translation direction is controlled in the translation / rotation displacement vector x, and a case where the rotation direction is controlled, but both translation and rotation can be performed simultaneously. The number of axis directions and the number around each axis that can realize flexibility depend on the number of joints of the massage machine. FIG. 8A shows massage by translational motion, and FIG. 8B shows massage by rotational motion.
図2のx,y,z方向において、x方向には柔らかく、yz方向には硬く設定することも可能である。たとえば、肩を上から押すようなマッサージの場合はz方向の柔軟性がマッサージ動作に大きく影響する。肩を上からしっかり押さえたい場合は、z方向の柔軟性を硬く設定し、肩を柔らかく押さえたい場合は、z方向の柔軟性を柔らかく設定すればよい。 In the x, y, and z directions in FIG. 2, it is possible to set soft in the x direction and hard in the yz direction. For example, in the case of a massage that pushes the shoulder from above, the flexibility in the z direction greatly affects the massage operation. If you want to hold the shoulder firmly from above, set the softness in the z direction hard, and if you want to hold the shoulder softly, set the softness in the z direction soft.
また施療部位や施療手技に応じて図6に示すようなテーブルを用意しておき、各施療部位や施療手技に応じて異なるパラメータを設定しておけば、各施療部位や施療手技に応じた柔軟性を施療子1の動作に付与することができる。パラメータは各軸方向、各軸回りについて記述しておくことで、ある方向には柔らかく、ある方向には硬く、といったマッサージがマッサージコース毎に実現できる。特に背中のマッサージと肩上のマッサージでは、柔らかくする方向と硬くする方向が異なっており、部位ごとに柔軟性を変えることで、人間による手技に近いマッサージを実現することができる。 In addition, if a table as shown in FIG. 6 is prepared according to the treatment site and treatment technique, and different parameters are set according to each treatment site and treatment technique, the flexibility corresponding to each treatment site and treatment technique can be set. Sex can be imparted to the operation of the treatment element 1. By describing the parameters for each axis direction and around each axis, a massage that is soft in a certain direction and hard in a certain direction can be realized for each massage course. Especially in back massage and shoulder massage, the direction of softening and the direction of softening are different, and by changing the flexibility for each part, it is possible to realize a massage close to a human procedure.
また、図7に示すように、マッサージ機2に取り付けられた操作部17をユーザーが操作することで、各軸方向または各軸回りの柔軟性を設定できるようにしてもよい。ここでは設定することができる全軸方向及び全軸回りについて柔軟性を設定できるようにしたものを示したが、軸数や軸回り数を減らしてユーザーに分かりやすくしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7, the user may operate the
このほか、図2に示したマッサージ機は椅子式であるが、手持ち式のマッサージ機にも本発明を適用することができる。また、図9に示すように、人体の前面側を受ける人体支持面41,42を備える支持体40と、この支持体40の人体支持面41,42で前面側が受けられている人体背面に対して施療部1を後方から接触させる揉み機構30とからなる前傾式のものに適用してもよい。なお、図示例のものは座部44を有して着座状態でマッサージを受けるものであるが、立位でマッサージを受けるものであってもよい。
In addition, although the massage machine shown in FIG. 2 is a chair type, the present invention can also be applied to a hand-held type massage machine. Further, as shown in FIG. 9, the
このような前傾タイプのマッサージ機は、揉み機構30と人体支持面41,42との間に人体を挟んだ状態でマッサージを行うことから、過大な力が人体に加わる虞を有しているが、本発明の適用により過大な力が加わらないようにすることができて安全性が向上する。
Such a forward tilt type massage machine performs massage with the human body sandwiched between the
以上の説明では、空気圧機器やばねなどのハード的な部材を一切用いずに柔軟性を実現しているが、空気圧機器やばねなどのハード的な部材を併用することを妨げるものではない。 In the above description, flexibility is realized without using any hard member such as a pneumatic device or a spring, but this does not prevent the use of a hard member such as a pneumatic device or a spring.
1 施療部
2 マッサージ機
5 制御回路
10 モータ
11 変位センサ
12 力センサ
30 揉み機構
Md 慣性特性行列
Dd 粘性特性行列
Kd 弾性特性行列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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