一种推拿机器人及其推拿手法的实现制造技术

本发明专利技术涉及一种龙门式中医推拿机器人，包括四自由度龙门式机械臂110、六自由度机械手120、床体130和推拿机器人控制系统。其特征在于，所述的四自由度龙门式机械臂110包括双立柱、横梁、升降臂和腕部旋转关节及连接各部分的关节组成，所述的机械手120包括掌心、五指、加热装置、叩击装置和腕部俯仰关节组成，机械臂110的腕部旋转关节和机械手120的腕部俯仰关节连接，在机械臂110和机械手120相关电机的配合下，可实现“一指禅”、“掌揉”、“掌按”、“掌推”、“捏拿”、“叩击”和“热敷”手法的动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种龙门式中医推拿机器人及其推拿手法的实现。
技术介绍
中医推拿治疗是我国伤科治疗的ー颗奇葩，有着悠久的历史。它是ー种物理治疗方法，以中医理论特别是经络理论为指导，强调人体体表通过经络、穴位与内脏之间存在着有机的内在联系——内脏有病可以通过经络反映到体表。但时至今日，各大医院的临床治疗仍由有经验的推拿技师人工进行，它是ー项异常繁重的体力劳动，一个疗程需要推拿技师付出巨大体力。另外，推拿的疗效与推拿技师的水平经验密切相关(施力的大小、方向、位置、频率等对治疗效果影响很大)。随着机器人技术的发展，它在医疗领域的应用越来越广泛，已被应用于医疗床、夕卜科手术、医疗康复等方面，但在中医推拿方面的应用还很少见。中华人民共和国国家知识产权局2006年03月08日公开的江苏大学申请的专利“ー种新型串并联中医推拿机器人”，申请号200510094463.X，公开号CN1743143A，该技术方案提供了一种模拟推拿技师推拿手法的机器人，其将“推拿手”安装于两平移-转动并联结构平台上，可完成滚法、推法、振法、摩法、拍法、擦法和击法等推拿手法，但还很难达到中医推拿治疗的效果。另外，市场上也出现了ー些类似模拟推拿手法的仪器，但这些仪器模拟手法単一，只能起到放松、保健、缓解及消除疲劳的作用，往往达不到保健的目的。因此，需开发ー种推拿机器人以实现中医推拿的自动化和智能化，为中医治疗技术的现代化作出有益的探索。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述缺陷，结合中医推拿手法和机器人技术，设计出ー种能够实现多种推拿手法的推拿机器人，能够完成推拿工作。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种推拿机器人，包括四自由度龙门结构机械臂、六自由度机械手、床体和推拿机器人控制系统。其中，机械臂包括双立柱、横梁、升降臂和手腕旋转关节及连接各部分的关节组成，各关节动作由交流伺服电机驱动，机械臂双立柱可以沿床体轴向平移，机械臂横梁可以沿床体横向平移，机械臂升降臂可以沿床体垂直方向升降，机械臂腕部旋转关节可以绕床体垂直方向回转。机械手包括掌心、五指、加热装置、叩击装置和手腕俯仰关节四部分，五指由微型步进电机驱动，加热装置由继电器开合控制，叩击装置由继电器开合控制，手腕俯仰关节由步进电机驱动和电磁锁定位，电磁锁插拔由继电器开合控制；机械臂的腕部旋转关节和机械手的腕部俯仰关节相连接。机械手拇指和剰余任意手指可以相对开合运动，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态所需掌型的调整以及“捏拿”动作；其机械手手腕俯仰关节可以绕轴向回转运动，并使用电磁锁定位，电磁锁插拔由继电器开合控制，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态俯仰角度的调整；其机械手叩击装置可以实现“叩击”手法；其机械手加热装置可以实现“热敷”手法。、通过机械手拇指关节、手腕俯仰关节和电磁锁实现“指”姿态，利用机械臂升降臂的升降可以实现“一指禅”手法；通过机械手拇指关节、手腕俯仰关节和电磁锁实现“掌”姿态，利用机械臂升降臂的升降可以实现“掌按”手法，利用机械臂双立柱的平移和升降臂的升降可以实现“掌推”手法，利用机械臂双立柱和横梁的平移可以实现“掌揉”手法。所述的控制系统包括主控计算机系统、机械臂运动控制系统、机械手控制系统。其中，主控计算机系统包括操作台、主机和软件系统；机械臂运动控制系统包括机械臂运动控 制器、伺服电机及其驱动器、三维カ传感器和限位开关；机械手控制系统包括机械手控制器、步进电机及其驱动器、继电器组和限位开关。主控计算机系统通过以太网和机械臂运动控制器连接，机械臂运动控制器通过异步串口和机械手控制器连接。机械臂运动控制器将交流伺服电机运动指令下发至伺服电机驱动器，控制伺服电机动作；机械臂运动控制器将步进电机运动指令下发至机械手控制器，机械手控制器通过步进电机驱动器控制步进电机动作，机械臂运动控制器将继电器组开合指令下发至机械手控制器，机械手控制器控制继电器组开合动作。限位开关限定各关节运动范围，三维カ传感器监测推拿力度。所述的控制系统具有开放性，医生可以在主控计算机系统界面中任意设定不同穴位的推拿手法、力度、速度和次数。所述的控制系统具有高效性，在进行穴位定位的同时，可以自动完成推拿姿态的调整，缩短推拿疗程所需时间。所述的控制系统具有灵活性，可以根据患者需求暂停推拿疗程，问题解决后，可以继续原来的推拿疗程。所述的控制系统具有安全可靠性，可以在紧急情况下，終止推拿疗程，机械臂升降臂自动抬起，保护患者人身安全。本专利技术的特点和显著效果主要体现在I、实现了中医按摩手法的建模和机器人控制，为中医按摩技术的国际化、标准化提供了技术支撑；2、主控计算机系统提供了友好的人机操作界面，负责按摩任务规划、监视机器人工作和异常情况的处理，提高了按摩效率，减轻了按摩医生的劳动强度；3、系统提供カ反馈、最大扭矩设置和急停开关等多种安全保护方式，确保系统安全可靠运行。附图说明图I :推拿机器人示意图；图2:机械手示意图；图3 :机器人机械臂和机械手结构示意图；图4 :主控计算机系统示意图；图5 :推拿机器人控制系统结构示意图。具体实施例方式图I是本专利技术实施例的推拿机器人系统实物立体示意图2是本专利技术实施例的机械手实物立体示意图；图3是机器人机械臂和机械手结构示意图；图4是主控计算机系统实物立体示意图；图5是推拿机器人控制系统结构示意图。图I、图2和图3中，推拿机器人系统包括四自由度龙门结构机械臂110、六自由度机械手120、床体130和推拿机器人控制系统。机械臂110包括均由伺服电机驱动的双立 柱111、横梁112、升降臂113和腕部旋转关节114 ;机械手包括由步进电机驱动的手腕俯仰关节121、拇指关节122和剩余四个指关节123-126，和由继电器开合控制的叩击装置127、加热装置128和电磁锁129。机械臂110和床体130连接，在伺服电机驱动下机械臂110的双立柱111可以沿床体130轴向平移，机械臂110的横梁112可以沿床体130横向平移，机械臂110的升降臂113可以沿床体130垂直方向升降，机械臂110的腕部旋转关节114可以绕床体130垂直方向回转。机械手120的拇指122和剩余四指123-126可以相对开合运动，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态所需掌型的调整以及“捏拿”动作；机械手120的手腕俯仰关节121可以绕轴向回转运动，并使用电磁锁129进行定位，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态俯仰角度的调整，电磁锁129插拔由继电器组225开合控制；机械手120的叩击装置127可以实现“叩击”手法，叩击装置127由继电器组225开合控制；机械手120的加热装置128可以实现“热敷”手法，加热装置128由继电器组225开合控制。通过机械手120的拇指关节122、手腕俯仰关节121和电磁锁129实现“指”姿态，利用机械臂110的升降臂113的升降可以实现“一指禅”手法；通过机械手110的拇指关节122、手腕俯仰关节121和电磁锁129实现“掌”姿态，利用机械臂110的升降臂113的升降可以实现“掌按”手法，利用机械臂110的双立柱111的平移和升降臂113的升降可以实现“掌推”手法，利用机械臂110的双立柱111和横梁112的平移可以实现“掌揉”手法。本专利技术实施例的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种龙门式推拿机器人，包括四自由度机械臂、六自由度机械手、床体和推拿机器人控制系统。其特征在于，所述的四自由度机械臂包括双立柱、横梁、平移关节、升降臂和腕部旋转关节及连接各部分的关节组成，各关节动作由伺服电机驱动；所述的机械手包括掌心、五指、加热装置和手腕俯仰关节四部分，五指由微型步进电机驱动，加热装置由继电器组开合控制，叩击装置由继电器组开合控制，手腕俯仰关节由步进电机驱动和电磁锁定位，电磁锁插拔由继电器组开合控制；机械臂的腕部旋转关节和机械手的腕部俯仰关节相连接。2.根据权利要求I所述的推拿机器人，其特征在于，其机械臂双立柱可以沿床体轴向平移，横梁可以沿横梁横向平移，升降臂可以沿垂直床体方向升降，腕部旋转关节可以绕垂直床体方向做回转运动。3.根据权利要求I所述的推拿机器人，其特征在于，其机械手拇指和剰余任意手指可以相对开合运动，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态所需掌型的调整以及“捏拿”动作；其机械手手腕俯仰关节可以绕轴向回转运动，并使用电磁锁进行定位，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态俯仰角度的调整；其机械手叩击装置可以实现“叩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘存根，鲁守银，王涛，高焕兵，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：