一类中医伤科医用推拿机器人制造技术

本发明专利技术涉及利用五自由度并联机构加传感器及控制系统组成机器人可用于中医推拿医疗中，其可完成手掌型推拿运动手法的模拟。所述的机构可由固定平台、动平台和连接动平台和固定平台的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置。四个结构相同的并联分支采用相同的球副－移动副－球副结构，使机构具有六个自由度，中间相异结构的并联分支可以采用虎克铰或平行四边形机构或圆柱副等各种方案，用于模拟六种主流的推拿手法。本机构刚度高，动态特性好，转动自由度有很高的灵活性，动作灵敏迅速，可很好地满足推拿操作特性要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗机械，特指一类利用五自由度并联机构加传感器及控制系统组成机器人可用于中医推拿医疗中，属于空间并联机器人及中医医疗设备现代化的研究领域，例如可用一种实现两维转动三维移动的五自由度并联机构组成推拿机器人。
技术介绍
中医推拿治疗是我国伤科治疗的一朵奇葩，有着悠久的历史，据调查目前用于医疗的推拿机器人尚未发现，市场上用于保健的设备所采用的机械结构能模拟的手法单一，缺乏合适的执行机构能完成对主流的推拿手法的模拟。如专利公开号CN2057587U“仿生远红外低频振动推拿器”仅能模拟机械振动方式动作，又如专利公开号CN1032737A“一种治脊床”采用串联机构进行简单的平面动作的模拟。利用现代机械、计算机、控制、机电一体化技术研究一种能满足多种空间推拿运动手法需要的机器人是一种既可行又具有巨大市场潜力的好的研究方向。传统中医伤科是由有经验的医生用人工手法进行推拿，医生劳动强度大，属强体力劳动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能实现两维转动三维移动的五自由度并联机构，可实现中医医用推拿的六种主流手法滚法、按揉法、推法、抹法、摩法、掌击法。本专利技术采用的技术方案是其采用三平移两转动的五自由度并联机构，由固定平台、动平台和连接动平台、固定平台的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置，其特征在于四个相同分支都分别由相同的球副—移动副—球副(即S-P-球副)组成，另一相异分支由各种不同运动副组合而成，四个相同分支的直线移动副分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副由一个电机驱动。上述相异分支可由五个转动副组成，其中间两个转动副的轴线相互垂直且交于一点，形成一个虎克铰。上述相异分支可由四个转动副和位于中间的由四个转动副联接杆件形成的平行四边形机构组合而成。上述相异分支可由四个转动副和一个移动副所组成，其中三个转动副的轴线相互平行且平行于Y轴方向，处于中间的移动副的移动方向与其相连的转动副的轴线方向重合且平行于Y轴方向，连接动平台的转动副的轴线平行于Z轴方向，形成一个圆柱副。本专利技术采用四个结构相同的并联分支，使机构具有六个自由度，而中间相异结构的并联分支的作用是限制上述六个自由度的一个绕某轴(如X轴)方向的转动，从而达到实现三维移动两维转动的目的。本专利技术的有益效果是，能实现空间的三维移动和两个转动，由控制可以实现模拟六种主流的推拿手法滚法、按揉法、推法、抹法、摩法、掌击法。本机构刚度高，解耦性及动态特性好，便于实现控制，转动自由度有很高的灵活性，动作灵敏迅速，可很好地满足推拿操作特性要求。对传统中医推拿手法进行运动学、动力学分析研究及仿真，利用五自由度并联机构来模拟推拿医生手法给病人治病，将中医推拿治疗古老而又具有意义的工作变为由机器人来代替，这项工作对中医医疗技术现代化具有重要的学术价值，并且由机器人完成中医伤科治疗工作具有重大的经济效益及社会效益并具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例2的结构示意图。图3为本专利技术实施例3的结构示意图。1.2.3.4.5.组成相异分支的转动副 6.8.相同分支的球副 7.相同分支的移动副 9.固定平台 10.动平台 11.12.13.14.组成平行四边形机构的转动副15.移动副具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明实施例1如附图1所示，由一正方形固定平台9、长方形动平台10，和连接动平台10与固定平台9的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置。四个相同分支都分别由球副6和8以及移动副7组成，另一相异分支分别由转动副1、2、3、4、5所组成，其中转动副1、2、3的轴线相互平行且平行于图1所示的Y轴方向，转动副4、5的轴线相互平行且平行于图1所示的Z轴方向，并且转动副3、4的轴线相互垂直且交于一点(即形成虎克铰结构)。四个相同分支的移动副7分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副1由一个电机驱动。实施例2如附图2所示，由一正方形固定平台9、长方形动平台10，和连接动平台10、固定平台9的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置。四个相同分支都分别球副6和8以及移动副7组成，另一相异分支分别由转动副1、2、3、5、11、12、13、14所组成，其中转动副1、2、3的轴线相互平行且平行于图2所示的Y轴方向，转动副11、12、13、14的轴线相互平行且平行于图2所示的X轴方向，转动副5的轴线平行于Z轴方向。四个相同分支的移动副7分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副1由一个电机驱动。所得机构也具有沿X轴、Y轴、Z轴方向的移动自由度和绕Y轴、Z轴的转动自由度。实施例3如附图3所示，由一正方形固定平台9、长方形动平台10，和连接动平台10与固定平台9的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置。四个相同分支都分别由球副6和8以及移动副7组成，另一相异分支分别由转动副1、2、4、5和移动副15所组成，其中转动副1、2、4的轴线相互平行且平行于图1所示的Y轴方向，转动副2的轴线方向和移动副15的移动方向重合(即形成圆柱副结构)，转动副5的轴线平行于图3所示的Z轴方向。四个相同分支的移动副7分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副1由一个电机驱动。上述实施例的工作原理是如图1、2、3所示，由四个直线单元驱动的四个移动副7和一个转动驱动单元驱动的转动副1作为运动输入，通过控制其移动量和转动量可获得三个移动自由度和两个转动自由度，即沿X轴、Y轴、Z轴方向的移动自由度和绕Y轴、Z轴的转动自由度。权利要求1.一类新型中医伤科医用推拿机器人，其采用三平移两转动的五自由度并联机构，由固定平台(9)、动平台(10)、和连接动平台(10)、固定平台(9)的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置，其特征在于四个相同分支都分别由相同的球副(6)、移动副(7)、球副(8)组成，另一相异分支由各种不同运动副组合而成，四个相同分支的移动副(7)分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副(1)由一个电机驱动。2.根据权利要求1所述的一类新型中医伤科医用推拿机器人，其特征在于相异分支由五个转动副(1)、(2)、(3)、(4)、(5)所组成，其中间两个转动副(2)、(3)或(3)、(4)的轴线相互垂直且交于一点，形成一个虎克铰。3.根据权利要求1所述的一类新型中医伤科医用推拿机器人，其特征在于相异分支分别由四个转动副(1)、(2)、(3)、(5)和位于中间的由四个转动副(11)、(12)、(13)、(14)联接杆件形成的平行四边形机构组合而成。4.根据权利要求1所述的一类新型中医伤科医用推拿机器人，其特征在于相异分支分别由四个转动副(1)、(2)、(4)、(5)和一个移动副(15)所组成，其中转动副(1)、(2)、(4)的轴线相互平行且平行于Y轴方向，位于中间的移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类新型中医伤科医用推拿机器人，其采用三平移两转动的五自由度并联机构，由固定平台（９）、动平台（１０）、和连接动平台（１０）、固定平台（９）的五个混合型分支所组成，其中四个分支相同，连接于上下平台的四个顶点，另一为相异分支，连接于上下平台的形心位置，其特征在于：四个相同分支都分别由相同的球副（６）、移动副（７）、球副（８）组成，另一相异分支由各种不同运动副组合而成，四个相同分支的移动副（７）分别由四个电机驱动滚珠丝杠实现，另一相异分支的转动副（１）由一个电机驱动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马履中，王劲松，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]