双头型按摩机械手、双头型按摩机器人及其轨迹规划方法技术

本发明专利技术公开了一种双头型按摩机械手、双头型按摩机器人及其轨迹规划方法，机械臂将双按摩头组件和按摩范围识别系统集成于一体，按摩移动过程实现六个自由度的灵活旋转运动，双按摩头组件接触人体皮肤，两个按摩头分别与人体脊柱两侧膀胱经附近部位接触进行按摩，仿真模拟推法和拨法两种手法，防止由于按摩头直接对骨头进行按压导致使用者产生疼痛感；协同机械臂的均匀力控功能，实现模拟中医按摩手法对人体背部进行柔性按摩；按摩范围识别系统借助机器视觉检测技术识别待按摩者的背部按摩范围及其尺寸，检测精度和效率较高，使得机械臂能够根据不同体型的按摩者的背部区域进行相应按摩范围的放大或缩小，实现对不同体型人群起到定制化按摩效果。到定制化按摩效果。到定制化按摩效果。

【技术实现步骤摘要】
双头型按摩机械手、双头型按摩机器人及其轨迹规划方法


[0001]本专利技术涉及按摩机械手的
，尤其一种双头型按摩机械手、双头型按摩机器人及其轨迹规划方法。

技术介绍

[0002]近年来随着中医在世界的风行和推广，根据中医按摩理论设计的按摩机器人技术已经在世界上众多的科研院校和企业的关注下得到了飞速发展。但目前研究还较多集中在基础性的机械结构设计和对按摩手法分析，在按摩流程控制方面的研究相对较少。
[0003]中医按摩手法按施力的方向分为推法、按法、揉法、拍法、拨法等种类，按摩机器人需结合按摩手法进行轨迹规划及力量控制以实现仿真按摩效果；中国专利技术专利申请号为202211192705，专利技术名称为一种基于触觉的按摩机器人的技术方案公开了其包括用于供人坐躺的按摩座椅，X轴组件、Y轴组件、Z轴组件，以及至少一个按摩臂，其中，按摩臂上设置有对应的按摩手；用于对坐躺在按摩座椅上的用户进行按摩，相比传统按摩座椅节省了大量的按摩头，其柔性按摩头具有柔性感知能力，柔性按摩头相比传统的硬质按摩头对用户体验更好；但是其不能根据不同的按摩对象精确识别经络穴位和按摩区域，无法实现对不同体型的使用者做到精准定位、标准统一地按摩，存在缺少按摩路径规划定位问题；中国专利技术专利申请号为202111637019，专利技术名称为一种智能锤击拍打按摩机器人及其使用方法，包括安装电控组件的机壳以及转动在机壳两侧的按摩臂，机壳内部安装有升降机构，升降机构与按摩臂转动连接，升降机构包括控油机构，控油机构的内部滑动设置有活塞机构，活塞机构的顶部固定有连杆，连杆的顶端转动连接按摩臂，控油机构通过液压驱动活塞机构上下移动，使连杆推动摆臂上下移动，进行拍打按摩，通过液体挤压以及排斥的磁性进行阻断摆动的行程，相对于硬质部件的启停控制具有较好的缓冲阶段，而且缓冲距离短，反应快，臂杆作用在平趴的人体表面的力道更接近真人操作，力度适中而且不僵硬，按摩效果较好；但是其也未根据不同的按摩对象精确识别经络穴位和按摩区域，缺少按摩区域定位措施，具体实施按摩时只能使用者根据感觉来确定按摩部位，存在规划按摩定位效率低或者定位偏差大等问题，同时其智能化程度较低，存在机械力度难以精准掌握，拍打手法较单一，难以达到高水平按摩师的效果。
[0004]现有技术中大多数按摩机器人，例如中国专利技术专利申请号为202110045498，专利技术名称为自动按摩理疗机器人的申请，按摩头设置为一个，对人体背部进行按摩时，由于不同部位人体组织可承受力度不同，当经过脊柱部位时，由于按摩头直接对骨头进行按压导致使用者产生疼痛感；而经过其他部位时，由于按摩头按压肌肉组织，如果力度不够又不能较好地起到按摩效果；并且单按摩头按摩效率较低，用户实际按摩体验感较差。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术提出一种双头型按摩机械手、双头型按摩机器人及其轨迹规划方法,既解决了无法实现对不同体型的使用者做到精准定位、标准统一地按摩、
存在规划路径效率低或者路径偏差大等问题，又可实现全按摩过程高度模拟中医按摩手法，智能化控制各参数功能，能够替代人工实施质量一致化按摩。
[0006]为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：本专利技术第一方面是提供一种双头型按摩机械手，包括控制箱、机械臂和按摩范围识别系统，机械臂设置于控制箱的上方，机械臂的末端臂节的端部安装有双按摩头组件，双按摩头组件包括并排设置的两个按摩头，用于在机械臂的带动下分别与人体脊柱两侧部位接触进行按摩；按摩范围识别系统包括安装在机械臂的一侧的3D相机和图像采集处理单元，3D相机用于分别在预设初始位置和标定位置对待按摩者背部进行拍照，图像采集处理单元用于根据预设初始位置拍摄的照片检测出背部和床的形状尺寸并与预设尺寸数值做比较，确定机械臂移动高度；根据标定位置拍摄的照片将图像坐标转换为实际机器人坐标。
[0007]所述双按摩头组件包括连接法兰盘、固定座、步进电机、直线滑轨、滑块一、滑块二、双向丝杆、按摩头一和按摩头二，连接法兰盘用于与所述机械臂的末端臂节的端部连接，连接法兰盘的下侧安装固定座，固定座的一侧安装直线滑轨，滑块一和滑块二分别滑动配合安装在直线滑轨的下侧，直线滑轨的一侧安装步进电机，步进电机的输出轴通过同步带连接双向丝杆的一端，双向丝杆自中部向两侧分布有反向的螺纹，滑块一和滑块二分别通过反向的螺纹配合连接在双向丝杆的两侧；直线滑轨的一侧连接有侧板，双向丝杆的另一端与侧板转动连接；滑块一和滑块二的下侧分别连接按摩头一和按摩头二。
[0008]一种可能的技术方案中，所述按摩头一和按摩头二均包括连接座、主体和按摩球，连接座用于与滑块一或滑块二固定连接；主体为套筒形，主体的上侧端口与连接座螺纹配合，主体的内侧壁设置限位槽，连接座的下端安装有加热器，所述加热器与控制箱内部的温控器电连接，加热器的一侧设有与其闭环通讯的温度传感器，温度传感器、温控器与控制箱内部的PLC控制器电信号连接；加热器的下侧安装有垫片；主体的下侧端口呈收缩形，下侧端口内侧转动匹配有按摩球。
[0009]一种可能的技术方案中，所述按摩球一侧设置有压力检测片，用于测定按摩球的按摩压力，压力检测片与压力传感器电信号连接，压力传感器与所述PLC控制器电信号连接。
[0010]一种可能的技术方案中，所述双按摩头组件的一侧设置有针筒，用于向双按摩头组件供给按摩乳液；针筒内压力由用于控制乳液输出量的变频微型气泵控制，变频微型气泵与控制箱内的PLC控制器电连接。
[0011]一种可能的技术方案中，所述按摩球材质为火山石。
[0012]本专利技术第二方面提供一种双头型按摩机器人，包括计算机和任一项上述的双头型按摩机械手，计算机设置智能终端系统根据实际机器人坐标内待按摩者背部按摩范围的区域位置和尺寸计算按摩轨迹，并输出控制机械臂执行按摩过程。
[0013]上述技术方案中，所述计算机设置触控显示器，用于显示或控制按摩过程中动作按钮以及运行参数。
[0014]上述技术方案中，所述智能终端系统设置软件定时器，用于机械臂开始按摩后，通过软件定时器计时，在计时结束后，智能终端系统输出信号给变频微型气泵通电，变频微型气泵给出液管加压，控制输出乳液，同时再次启动定时器，等待下一次触发，如此循环。
[0015]本专利技术第三方面提供一种双头型按摩机器人的轨迹规划方法，包括以下按顺序执
行的操作步骤：步骤S1、按下启动开关，PLC控制器输入信号，控制计算机和机械臂开机；触摸计算机的触控显示器，打开智能终端系统，设置加热温度和出液速度，温控器输出信号给加热器通电，加热到设置温度；步骤S2、待按摩人员趴于按摩床上方；步骤S3、通过触控显示器点击手臂执行启动按钮运行程序，机械臂移动到预设初始位置使3D相机位置水平且待按摩者背部在3D相机拍照视野内；步骤S4、启动3D相机拍摄一张照片，操作人员选定所要按摩的区域，背部和床的形状，使用对应尺寸算法测量检出的形状尺寸，将所测的形状尺寸与预设尺寸数值做比较，确定机械臂移动高度，机械臂按此执行移动；步骤S5、再次拍摄图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双头型按摩机械手，其特征在于，包括控制箱（11）、机械臂（6）和按摩范围识别系统，其中，机械臂（6），设置于控制箱（11）的上方，机械臂（6）的末端臂节的端部安装有双按摩头组件（9）；双按摩头组件（9），包括并排设置的两个按摩头，用于在机械臂（6）的带动下分别与人体脊柱两侧部位接触进行按摩；所述双按摩头组件（9）包括连接法兰盘（901）、固定座（902）、步进电机（903）、直线滑轨（904）、滑块一（905）、滑块二（906）、双向丝杆（907）、按摩头一（908）和按摩头二（909），连接法兰盘（901）用于与所述机械臂（（6））的末端臂节的端部连接，连接法兰盘（901）的下侧安装固定座（902），固定座（902）的一侧安装直线滑轨（904），滑块一（905）和滑块二（906）分别滑动配合安装在直线滑轨（904）的下侧，直线滑轨（904）的一侧安装步进电机（903），步进电机（903）的输出轴通过同步带（910）连接双向丝杆（907）的一端，双向丝杆（907）自中部向两侧分布有反向的螺纹，滑块一（905）和滑块二（906）分别通过反向的螺纹配合连接在双向丝杆（907）的两侧；直线滑轨（904）的一侧连接有侧板（911），双向丝杆（907）的另一端与侧板（911）转动连接；滑块一（905）和滑块二（906）的下侧分别连接按摩头一（908）和按摩头二（909）；按摩范围识别系统，包括安装在机械臂（6）的一侧的3D相机（8）和图像采集处理单元，3D相机（8）用于分别在预设初始位置和标定位置对待按摩者背部进行拍照，图像采集处理单元用于根据预设初始位置拍摄的照片检测出背部和床的形状尺寸并与预设尺寸数值做比较，确定机械臂（6）移动高度；根据标定位置拍摄的照片将图像坐标转换为实际机器人坐标。2.根据权利要求1所述的双头型按摩机械手，其特征在于，所述按摩头一（908）和按摩头二（909）均包括连接座（912）、主体（913）和按摩球（914），连接座（912）用于与滑块一（905）或滑块二（906）固定连接；主体（913）为套筒形，主体（913）的上侧端口与连接座（912）螺纹配合，主体（913）的内侧壁设置限位槽，连接座（912）的下端安装有加热器（915），所述加热器（915）与控制箱（11）内部的温控器（16）电连接，加热器（915）的一侧设有与其闭环通讯的温度传感器，温度传感器、温控器（16）与控制箱（11）内部的PLC控制器（17）电信号连接；加热器（915）的下侧安装有垫片（916）；主体（913）的下侧端口呈收缩形，下侧端口内侧转动匹配有按摩球（914）。3.根据权利要求2所述的双头型按摩机械手，其特征在于，所述按摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文杰，单军超，黄浩，马超，郭彪，刘志新，
申请(专利权)人：天津尼瑞艾特测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：