[實用新型]基于柔性驅動的集成式仿生按摩機器人

有效

• 申請號: 201820682042.1
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN209019377U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 馬志超;嚴家琪;吳佳楠;任露泉;杜希杰;馬筱溪;張紅詔;強振峰;蔣東穎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61H7/00
• 分類號: A61H7/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本實用新型涉及一種基于柔性驅動的集成式仿生按摩機器人，屬于柔性驅動和仿生機械領域。該機器人由仿生按摩肘單元、仿生按摩手單元、紅外檢測單元、傳動單元、控制單元和支承底座組成。基于氣動人工肌肉的的仿生按摩肘單元與仿生按摩手單元能夠模擬手部、肘部的摩、按、揉、捏等按摩動作。另外，集成于仿生按摩手單元、仿生按摩肘單元中的柔性傳感器能夠測量按摩區域組織硬度，控制單元能夠據此針對指定按摩動作選擇相應的按摩力度。本實用新型功能集成度高、剛柔耦合性能優異、結構緊湊，能夠為按摩質量提供有效表征手段及評價機制，并進一步提升按摩效果，在家庭服務機器人、醫療康復等領域具有重要應用價值。

技術領域

本實用新型涉及柔性驅動和仿生機械技術領域，特別涉及一種基于柔性驅動的集成式仿生按摩機器人。本實用新型能夠對按摩區域生理狀態進行多層次檢測并實施針對性的人體按摩，對優化按摩效果、建立效果評價與監測機制、緩解按摩師工作壓力具有重要意義。為揭示按摩機理和療效影響規律提供了有效實驗手段。

背景技術

按摩是一種通過“手法”所產生的外力作用于人體特定部位的軟組織、筋膜、韌帶，以軟化人體組織、改善血液循環，達到理療目的的方法。隨著醫療技術的發展，中醫按摩技術在臨床實踐中得到了越來越廣泛的應用。目前臨床應用上仍以人工推拿為主，按摩過程中，按摩師需要根據患者具體的病情，運用不同的手法技巧一一如施力的位置、大小、方向、頻率等，才能達到理想的療效。所以中醫按摩對按摩師的要求較高，需要按摩師投入大量精力與體力，而且目前多地按摩師的數量無法滿足醫患需求。因此，研發一種能夠緩解按摩師工作壓力、提高按摩效率、提升按摩效果的輔助智能化按摩機器人顯得尤為必要。

一個完備的集成式仿生按摩機器人必須具有足夠的靈巧性和智能性，其涉及到生物工程、微機電系統、仿生學和智能控制等多個領域，是一項多學科跨度的復雜工程。應當采用體積小、結構緊湊的新型柔性驅動器進行驅動，以提升按摩機構的靈巧性。另外，采用熱成像單元、近紅外血管成像單元作為非接觸式檢測模塊，從而能夠在對人體組織影響盡可能小的情況下檢測生理信息。同時，采用體積小、安裝方便、對人體組織影響小、易集成的新型柔性傳感器作為感知單元，可顯著提升按摩手智能化程度。但就目前情況來看，市場上出現的儀器多是近似模擬按摩手法的器械，如各種品牌的按摩器和按摩椅，其手法單一，只能起到保健、放松和緩解疲勞的作用，對治療疾病的效果不明顯。而國內學者關于基于新型并聯柔性驅動器以及近紅外血管成像的研究還處于初級階段，研究主要集中于驅動器及成像裝置的結構設計和理論建模。沈永根提出一種姿勢可調型醫療手臂按摩機器人；程嵐提出一種肩寬可調式醫療手臂按摩機器人；陸相龍提出一種按摩椅的新型按摩機械手。但他們所設計的按摩機械手按摩功能單一，多數為開環控制，普遍采用剛性驅動及傳動機構，柔性欠佳，且沒有考慮如何將檢測、傳感等模塊集成于機構，不能滿足日益增長的按摩智能化要求。

綜上，開發能夠檢測按摩區域生理狀態并實時針對性按摩，且能對按摩動作和力度進行閉環控制的集成式按摩機器人，是十分必要的。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于柔性驅動的集成式仿生按摩機器人，解決現有按摩機械手按摩功能單一、柔性不足、缺乏針對性、難以對按摩進行智能控制等問題。本實用新型由仿生按摩肘單元、仿生按摩手單元、紅外檢測單元、傳動單元、控制單元和支承底座組成。紅外檢測單元檢測按摩區域生理信息并反饋給控制單元，由控制單元決策選擇針對性的療法并驅動仿生按摩肘單元與仿生按摩手單元，從而使機器人實現相應的按摩動作，與此同時，通過多種柔性傳感器對按摩力度、組織硬度等信息的測量與反饋，實現對按摩力度的預測及控制。本實用新型是一種能夠實現多樣化按摩以及按摩效果反饋的高度集成裝置，為人體按摩效果提供有效表征手段及評價機制，也為揭示中醫按摩機理和療效影響規律提供了有效實驗途徑。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：