一种可变刚度的软体按摩机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种可变刚度的软体按摩机器人，属于按摩机器人领域。包括按摩驱动器、上平台、下平台、连接座以及按摩执行器；下平台下端连接按摩执行器上端，上端连接按摩驱动器下端，按摩驱动器上端与连接座下端连接，连接座上端与套筒连接，套筒的上端与上平台下端连接，上平台的上端与定位机械臂连接。本发明专利技术设计的软体按摩机器人在保证较大输出力的基础上与刚性机械臂结合，这种结合方式在充分发挥柔性驱动灵活多变的基础上也能够进行按摩位置的适当控制，使得应用范围更广。

A soft massage robot with variable stiffness

【技术实现步骤摘要】
一种可变刚度的软体按摩机器人
本专利技术涉及一种可变刚度的软体按摩机器人，属于按摩机器人领域。
技术介绍
近年来中国老龄化人口急剧增加，老年人的慢性疾病给他们带来各种慢性疼痛。同时由于如今快节奏的生活方式和缺乏必要的锻炼，腰酸背痛也开始成为许多年轻人的通病。按摩自古以来就被认为是治疗、缓解疼痛及增进人体健康的物理自然疗法。为了缓解按摩医师供不应求的现状，按摩机器人开始成为当下的研究热点，按摩机器人作为服务机器人的一个重要领域，国际上很多国家在这一领域都展开了相关研究。日本朝日大学Katsumata等研制了一款面部按摩机器人，韩国汉城大学机器人实验室提出了一个仿人型的冲击式按摩机器人，莫斯科国立工业大学V.Golovin等提出了一款输出力能达到人体需要的按摩机器人，英国曼彻斯特大学LeiRen等提出了一种基于石墨烯传感技术的假肢手。在国内，按摩机器人也引起了很多高校的关注，山东建筑大学、上海理工大学和上海中医药大学等多所高校均对其进行过研究。目前按摩机器人大多是由刚性构件组成的刚性机器人，能够输出满足按摩需求的力，但是在与人体接触时容易造成人体受到伤害。与刚性机器人不同，科学家通过对章鱼的触手、蛇及象鼻等柔性特征的研究，在仿生学的基础上制作了软体机器人。软体机器人与刚性机器人相比，具有更好的安全性和人机交互性，进而更适合与人体直接接触用于按摩。采用柔性驱动实现按摩优势突出，但必须做到既要体现出柔性驱动灵活多变的特点也要实现大的驱动才能运用于按摩，只有解决这两个问题才能使得按摩既安全可靠又舒适。<br>
技术实现思路
本专利技术提供了一种可变刚度的软体按摩机器人，通过充放气的方式对按摩驱动器进行控制进而对按摩执行器进行驱动达到按摩的效果。本专利技术采用的技术方案是：一种可变刚度的软体按摩机器人，包括按摩驱动器11、上平台5、下平台12、连接座7以及按摩执行器13；下平台12下端连接按摩执行器13上端，上端连接按摩驱动器11下端，按摩驱动器11上端与连接座7下端连接，连接座7上端与套筒6连接，套筒6的上端与上平台5下端连接，上平台5的上端与定位机械臂3连接。具体地，所述按摩驱动器11包括圆柱本体、上端盖17、下端盖14、密封薄膜18、堵塞颗粒20、菱形骨架19、刚度调节腔16以及三个规格相同的按摩驱动腔15；其中圆柱本体中心位置为一个刚度调节腔16，沿刚度调节腔16的外周为均匀分布着三个规格相同的按摩驱动腔15，圆柱本体两端分别盖合上端盖17、下端盖14，密封薄膜18嵌在刚度调节腔16内壁，密封薄膜18内部设有多个菱形骨架19，相邻两菱形骨架19之间通过柔性绳索21连接，堵塞颗粒20均匀分布在菱形骨架19与密封薄膜18之间的间隙处，三个按摩驱动腔15和刚度调节腔16对应于上端盖17的位置有4个通气孔，将4根气动软管9一端分别接入对应按摩驱动腔15和刚度调节腔16，另一端从连接座7上设有的连接座软管输入孔23中伸入，并从连接座7上设有的连接座软管输出孔24中伸出，再通过一个五通接头8将4根气动软管9接通起来，并留有一个通气孔用来控制外部气体的输入输出，在五通接头8剩下的通气孔处连接1根气动软管9，并使得该气动软管9依次通过气压传感器、电磁阀、继电器后与气泵连接，所述按摩驱动器11有3个并成120°均匀分布在上平台5和下平台12之间。具体地，所述连接座7为一个圆柱形凸台，连接座7上部设有凹槽，套筒6下边缘内部有凸台，套筒6的凸台嵌入连接座7的凹槽中，连接座7下部为空心。具体地，所述连接座软管输入孔23、连接座软管输出孔24分别设在连接座7的下表面和侧面。优选地，所述气动软管9为:聚酯型PU高压软管；所述连接座7、上平台5以及套筒6均为3D打印的模具，采用树脂材料进行打印。优选地，所述套筒6分为左右两半，在套筒6下边缘内部有一个凸台，将左右两个套筒6的凸台嵌入连接座7凸台的凹槽中，并将其左右两半贴合固定。优选地，所述圆柱本体、上端盖17、下端盖14、下平台12以及按摩执行器13均为硅胶软体；密封薄膜18为PE材料薄膜，堵塞颗粒20选用刚玉材质颗粒优选地，所述堵塞颗粒20分为大球颗粒和小球颗粒，通过密封薄膜18将大球颗粒和菱形骨架19包裹住，大球颗粒通过其球内穿过的收紧弹簧嵌切于菱形骨架19上，菱形骨架19与密封薄膜18之间的间隙处均匀填充小球颗粒。优选地，所述按摩驱动器11外周缠绕有螺旋形约束纤维10，约束纤维10的纤维线选用凯夫拉线或钓鱼线。优选地，所述的菱形骨架19的斜边为弧线形。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的可变刚度的软体按摩机器人通过改变驱动器的刚度可以保证较大输出力并且与刚性机械臂结合，进而在充分发挥柔性驱动灵活多变的基础上也能够进行按摩位置的适当控制，使得应用范围更广。通过对三个按摩驱动器进行充放气控制能够实现传统按摩手法中的“按”和“揉”两个动作。附图说明图1是本专利技术一种可变刚度的软体按摩机器人侧视图；图2是本专利技术一种可变刚度的软体按摩机器人轴侧视图；图3是本专利技术柔性驱动整体结构示意图；图4是本专利技术按摩驱动器的结构示意图；图5是本专利技术按摩驱动器的局部剖视图；图6是本专利技术按摩驱动器的轴向剖视图；图7是本专利技术连接座内部结构示意图；图8是本专利技术连接座与套筒连接示意图；图9是本专利技术菱形骨架的结构示意图。图中各附图标记为：1-按摩床，2-滑动平台，3-定位机械臂，4-轴，5-上平台，6-套筒，7-连接座，8-五通接头，9-气动软管，10-约束纤维，11-按摩驱动器，12-下平台，13-按摩执行器，14-下端盖，15-按摩驱动腔，16-刚度调节腔，17-上端盖，18-密封薄膜，19-菱形骨架，20-堵塞颗粒，21-柔性绳索，22-螺栓，23-连接座软管输入孔，24-连接座软管输出孔。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的内容并不限于所述范围。实施例1：如图1-8所示，一种可变刚度的软体按摩机器人，包括按摩驱动器11、上平台5、下平台12、连接座7以及按摩执行器13；下平台12下端连接按摩执行器13上端，上端连接按摩驱动器11下端，按摩驱动器11上端与连接座7下端连接，连接座7上端与套筒6连接，套筒6的上端与上平台5下端连接，上平台5的上端通过轴4与定位机械臂3连接。进一步地，所述按摩驱动器11包括圆柱本体、上端盖17、下端盖14、密封薄膜18、堵塞颗粒20、菱形骨架19、刚度调节腔16以及三个规格相同的按摩驱动腔15；其中圆柱本体中心位置为一个刚度调节腔16，沿刚度调节腔16的外周为均匀分布着三个规格相同的按摩驱动腔15，圆柱本体两端分别盖合上端盖17、下端盖14，密封薄膜18嵌在刚度调节腔16内壁，密封薄膜18内部设有多个菱形骨架19，相邻两菱形骨架19之间通过柔性绳索21连接，堵塞颗粒20均匀分布在菱形骨架19与密封薄膜18之间的间隙处，三个按摩驱动腔15和刚度调节腔16对应于上端盖17的位置有4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变刚度的软体按摩机器人，其特征在于：包括按摩驱动器(11)、上平台(5)、下平台(12)、连接座(7)以及按摩执行器(13)；下平台(12)下端连接按摩执行器(13)上端，上端连接按摩驱动器(11)下端，按摩驱动器(11)上端与连接座(7)下端连接，连接座(7)上端与套筒(6)连接，套筒(6)的上端与上平台(5)下端连接，上平台(5)的上端与定位机械臂(3)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变刚度的软体按摩机器人，其特征在于：包括按摩驱动器(11)、上平台(5)、下平台(12)、连接座(7)以及按摩执行器(13)；下平台(12)下端连接按摩执行器(13)上端，上端连接按摩驱动器(11)下端，按摩驱动器(11)上端与连接座(7)下端连接，连接座(7)上端与套筒(6)连接，套筒(6)的上端与上平台(5)下端连接，上平台(5)的上端与定位机械臂(3)连接。


2.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体按摩机器人，其特征在于：所述按摩驱动器(11)包括圆柱本体、上端盖(17)、下端盖(14)、密封薄膜(18)、堵塞颗粒(20)、菱形骨架(19)、刚度调节腔(16)以及三个规格相同的按摩驱动腔(15)；其中圆柱本体中心位置为一个刚度调节腔(16)，沿刚度调节腔(16)的外周为均匀分布着三个规格相同的按摩驱动腔(15)，圆柱本体两端分别盖合上端盖(17)、下端盖(14)，密封薄膜(18)嵌在刚度调节腔(16)内壁，密封薄膜(18)内部设有多个菱形骨架(19)，相邻两菱形骨架(19)之间通过柔性绳索(21)连接，堵塞颗粒(20)均匀分布在菱形骨架(19)与密封薄膜(18)之间的间隙处，三个按摩驱动腔(15)和刚度调节腔(16)对应于上端盖(17)的位置有4个通气孔，将4根气动软管(9)一端分别接入对应按摩驱动腔(15)和刚度调节腔(16)，另一端从连接座(7)上设有的连接座软管输入孔(23)中伸入，并从连接座(7)上设有的连接座软管输出孔(24)中伸出，再通过一个五通接头(8)将4根气动软管(9)接通起来，并留有一个通气孔用来控制外部气体的输入输出，在五通接头(8)剩下的通气孔处连接1根气动软管(9)，并使得该气动软管(9)依次通过气压传感器、电磁阀、继电器后与气泵连接，所述按摩驱动器(11)有3个并成120°均匀分布在上平台(5)和下平台(12)之间。


3.根据权利要求1所述的一种可变刚度的软体按摩机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓京，刘用，苏瑞颖，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53