一种带有人工智能技术的机器人中医理疗设备的设计制造技术

本发明专利技术专利公开了一种带有人工智能技术的机器人理疗设备的设计。包括六轴联动(六个自由度的机器人的机械手可以到达所设计的运动范围内的位置和姿态)的机器人系统(图1)、底座固定系统(2、3)、接口(14、37)、TOF技术的3D人工智能处理系统(13)、工作头库(5)、控制系统(图7)等。工作头库里具有艾灸(图5)、按摩(11)、红外理疗(7)、火罐(8)、刮痧、身体检测等功能的工作头及其所需配件，机器人能够使工作头在所需的方向上工作。如图1。需的方向上工作。如图1。

【技术实现步骤摘要】
一种带有人工智能技术的机器人中医理疗设备的设计


[0001]本专利技术涉及中医理疗领域。

技术介绍

[0002]中医越来越得到大众的重视，理疗已经走进了日常生活，但是有其不方便之处，就拿艾灸来说，经常需要专业的护理人员在旁边协助，这给用户带来了麻烦。目前的中医理疗设备的作用都比较单一，如申请号：CN202010302196.5所提到的仅仅适用于按摩，那么是否可以以一台设备完成艾灸、按摩、推拿、红外理疗、火罐、针灸、刮痧、身体检测等等不同的工作？以往专利技术者所设计的理疗设备，如申请号：CN202010218177.4所述的设计，体积太大，应用单一，大都是在人工协助下使工作头移动到穴位之处，对于在背部的穴位，用户自己就没有办法解决。还有如申请号：CN201911397184.9和申请号：CN201720845536.2所述的设备，其工作头无法跟随人体外形的变化，无法保持垂直于人体表面，更无法实现类似于刮痧板等具有方向性的工作头。可以在家庭用机器人的机械手上装有一个通用接口，该通用接口能匹配完成不同工作的部件上的接口。这种作用于人体实现不同工作的部件，本专利技术它叫工作头。
[0003]作为家庭用机器人，根据需要可以人工或自行移动，因其重量和空间尺寸是有限的，工作时容易翻到，因此就要设法把机器人固定住，借助于用户的卧具固定是个不错的方法。
[0004]为了能够实现自动定位穴位，需要采用3D识别技术，而申请号：CN202010302196.5所述的结构光3D扫描技术，因为该技术组件价格较贵无法得到大规模应用，因此本专利技术中采用TOF技术方案，因为该方案包括投射器和接收模组，通过控制投射器发出经调制的近红外光波，遇物体后反射，接收模组计算发射光波和接收光波的时间差或相位差，换算成被拍摄景物的距离，以获取深度信息，实现起来更为简单，因此价格较便宜。
[0005]虽然人体的结构组成部分是一样的，但是各个个体的比例尺寸使不一样的，因此不能统一用“脐下三寸”来定位丹田穴，可以通过标准人体模型来修正，得到各个体的穴位。
[0006]要想机械手能够配合不同的工作头，要求机械手与工作头之间应该有统一的接口关系，但是由于各工作头的功能不同，会有不同的输入和输出形式，就需要设计出尽可能大的包容性，能够通用而不繁杂的接口，这种接口，要能够检测到工作头传递过来的力，即在机械手上需要设计六向测力传感器。还要能够传递电源和工作头的ID身份、命令、检测数据等，作为常用的串行通信接口标准的RS
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232数据接口或者USB接口，和测量电阻式应变片变形进而计算出力，就可以实现这一要求。
[0007]如果采用数控铣更换刀具一样，采用气压来装卸刀具的办法来更换工作头，也可以采用比较成熟的机械手的压力加锁扣再加电磁阀解锁的办法来解决。
[0008]对于艾灸工作头，离不开艾条的安装、点燃、根据计算燃烧后剩余高度调整到皮肤之间的距离、过程集灰到多长时间后会掉落，这样才能做好过程除灰。可以采用汽车点烟器的原理设计。艾条剩余长度＝原来的长度
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统计的艾条燃烧速度*燃烧时间。
[0009]为了建立多重的安全手段，在艾灸工作头工作的时候，两个温度计一直贴在皮肤上，当工作头脱离工作状态时，温度计跟随离开，同时还需要在艾条和皮肤之间放置金属网。
[0010]理疗机器人系统复杂，用户会觉得操作麻烦，需要一套简化的无误的操作界面。人工智能技术的应用就能满足这一要求。
[0011]因为普通人家的家庭空间有限，希望机器人在工作完毕能够折叠以后在一个狭小的空间。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种带有人工智能技术的机器人理疗设备的设计。包括六轴联动(六个自由度的机器人的机械手可以到达所设计的运动范围内的位置和姿态)的机器人系统(图1)、底座固定系统(2、3)、接口(14、37)、TOF技术的3D人工智能处理系统(13)、工作头库(5)、控制系统(图7)等。工作头库里具有艾灸(图5)、按摩(11)、红外理疗(7)、火罐(8)、刮痧、身体检测等功能的工作头及其所需配件，机器人能够使工作头在所需的方向上工作。
[0013]机器人的控制部分(图7)，包括手机APP、机器人控制系统(控制着机器人的固定和摇臂(12)及其最末端的机械手(16)的运动、工作库(5)的工作和工作头(6、7、8、11)的工作)，图像运算(接受TOF技术的3D扫描)，手机APP的控制系统可以给机器人控制系统和图像运算系统发送指令，又可以接受机器人控制系统和图像运算系统状态和信息反馈，图像运算系统又将部分将部分结果发送给机器人控制系统。
[0014]由于机器人在地面上支撑脚(1)之间的距离，相比机器人摇臂(12)的长度比较短，当机器人工作的时候，容易位移以至于翻到，造成安全隐患，为此，设计的特征是机器人的底座固定在卧具如床(43)或沙发等上，无论是夹、顶、扣、锁等作用力，无论是手动固定或者是自动固定。
[0015]机械手(16)上的接口(14)与工作头之间接口(37)的设计，其接口设计的特征在于接口包括：涉及包括如下接线中，任意若干根接线的组合：交流220V火线和零线、直流24V或者12V(31)，地(33)，GS232数据接口(或者USB接口)的发射(29)和接受(30)，一个传感器直接传输线，保留若干根冗余的线路。为了接口的设计具有通用性和可拓展性，接口的一端在机器人的机械手里，另一端在工作头上，两端对插以使导线相连并固定。
[0016]接口内放置四个圆周方向测力传感器(27)、两个轴向测力传感器(22)，来感知工作头受力状态，可通过测力传感器获得的数据，设计机器人摇臂的姿态调整；用户也可以手工拖着工作头到达某个穴位处工作，或者紧急时将机械手(16)推开，即按照用户使力的方向随动。其中四个圆周方向测力传感器和两个轴向测力传感器，通过铝型材(23，25，27)加工后贴电阻应变(20，24，26)片来完成，可以实现低价格，也可以采用小尺寸的柱式测力传感器。
[0017]机械手的接口内的接触点设计又预压弹簧(42)或簧片，当机械手上的接口(14)压紧工作头上的接口(37)上时，侧向插销(34)弹出，锁住工作头不能弹出，确保线路闭合。一旦电磁动力(28)通电插销(34)退出，靠线圈的磁力抽出插销，机械手(16)自然弹出工作头，这就实现了工作头装与卸，如图所示的。
[0018]针对火罐工作头(8)，机械手的接口(14)内包含有从抽气泵(39)接来的气管(38)，气管在接口的轴心位置，再火罐工作头与机械手接口配合处采用柔性密封垫片(41)密封。这样在更换不同的火罐时，在火罐的周向上没有方向性。如果在一定时间内低压建立不起来，则说明火罐口部与人体皮肤之间不平行。机器人根据测力传感器的受力情况，调整机械手使火罐口部与人体皮肤平行后再试。
[0019]在进行穴位计算前，先要建立标准人体的3D图，然后根据用户的性别、年龄、身高、体重、人体组成特征(骨骼的尺寸按关节之间的长度比例缩放；在关节之间某位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.所发明的是一种带有人工智能技术的机器人中医理疗设备的设计，其特征包括：六轴联动的摇臂式机器人系统(图1)，底座固定系统(2，3)，接口(14，37)、TOF技术的3D扫描(13)及其人工智能处理系统、工作头库(5)、控制系统(图9)、手机APP等。工作头库(5)里具有艾灸(15)、按摩(6)、红外理疗(7)、火罐(8)、刮痧、身体检测等功能的工作头及其所需配件。机器人能够使工作头(11)在所需的方向上工作。2.所发明的是一种带有人工智能技术的中医理疗机器人，其特征在于机器人的控制部分(图9)，包括手机APP、图像运算系统、机器人控制系统(控制着机器人本身、及其摇臂(12)最末端的机械手(16)的运动、工作库(5)的工作控制、工作头(6，7，8，11)工作的控制。3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于使机器人底座(1，2，3，4)固定在卧具(43)上的方法和技术。无论采用夹、顶、扣、锁、拧等哪种设计，无论是手动固定还是自动固定。4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于机械手(16)与工作头之间接口(14，37)设计，涉及包括如下接线中，任意若干根接线的组合：交流220V火线和零线、直流24V或者12V电源线(31)，地(33)、发射数据(30)、接受数据线(29)，以及一根时钟线。无论是采用GS232数据接口还是USB、I2C数据接口。5.根据权利要求3所述的接口，其特征在于机械手(16)的接口(14)内放置四个圆周方向测力传感器(27)、两个轴向测力传感器(22)。四个圆周方向和两个轴向的测力传感器(27，22)，通过铝型材加工后贴电阻应变片(20，24，26)来完成，但不限于这种传感器形式，也包括采用柱式测力传感器以实现小型化的形式。6.根据权利要求3所述的接口，其特征在于机械手(16)的接口(14)内的接触点采用预压弹簧(42)或簧片，当机械手(16)上的接口(14)压紧工作头上的接口(37)上时，侧向电磁动力(28)连着的插销(34)从插销孔中(35)弹出，锁住工作头(6，7，8，11)不能弹出，确保线路闭合。一旦电磁动力(28)插销通电，靠线圈的磁力抽出插销(34)，机械手(16)自然弹出工作头(6，7，8，11)，实现机械手装与卸工作头的方法。7.根据权利要求3所述的接口，其特征在于机械手(16)的接口(14)内包含有从抽气泵(39)接来的气管(38)，气管接在接口(14，37)的轴心位置。气管与火罐工作头(8)采用柔性密封垫片(41)配合，抽气管上(38)装有气压传感器，以及根据气压传感器和测力传感器的数据调整姿态的方法。8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于TOF技术的3D扫描及其人工智能技术：即采用标准人体的3D图，并根据用户的性别、年龄、身高、体重、人体组成特征(骨骼的尺寸按关节之间的长度比例缩放；在关节之间某位置软组织的宽度＝3D的宽度
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骨骼宽度)，修正各关节部分的标准人体的3D图的计算方法。以修正后的包含有用户姿态、软硬组织、和穴位位置的人体3D信息图，作为用户的3D信息图，去控制机器人运动的方法。9.根据权利要求6所述的3D扫描信息，其特征在于用户可以在手机APP上记录每次修正后的3D信息，在手机上用户可以根据自己的3D历史记录，查看自己各部位的3D尺寸变迁，提请用户注意自己哪一部分发生了较大的尺寸变化的工具。10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于结合过程中的人工操作，优选地规定艾灸工作头(图5)，权利要求不限于艾灸工作头(图5)，也要求以此为参照的其他工作头(11)。各系统之间的软件通信协议：用户打开手机“理疗”APP
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连接机器人的Wi
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Fi或者蓝牙
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用户登录(如果是新用户，需要注册：用户姓名、年龄、性别、身高、体重)
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用户按照顺序列出
这一次需要理疗的穴位名称、理疗项目和承受温度、压力、吸力等参数
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡守骏，聂红明，
申请(专利权)人：聂红明，
类型：发明
国别省市：