基本信息
- 项目名称：
- 智能按摩机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品能够按照身体穴位对身体多个部位进行揉和捏,实现对中医按摩手法的模拟，且揉和捏的手法和力度都可以自由按需调节，从而实现自助智能摩。本作品采用一种全新的按摩方式模仿人手对人体进行按摩，不同于常见的按摩器械，是一种智能化的按摩机器人，本作品由以AT89C51单片机作为控制系统，配合使用ULN2003，L298N,继电器等实现机械手的空间四自由度定位，完成按摩手法的模拟。
- 详细介绍：
- 本作品能够按照身体穴位对身体多个部位进行揉和捏,实现对中医按摩手法的模拟，且揉和捏的手法和力度都可以自由按需调节，从而实现自助智能按摩。本作品采用一种全新的按摩方式模仿人手对人体进行按摩，不同于常见的按摩器械，是一种智能化的按摩机器人，本产品以电能作为动力来源,可以省去人力,节省时间。本作品由机械主架，机械臂和机械手三部分组成，以AT89C51单片机作为控制系统，配合使用ULN2003，L298N,继电器等控制步进电机和直流电机，实现机械手的空间四自由度定位，完成按摩手法的模拟。本作品易于实现,操作简单方便，价格低廉，经济实用性强 机械手的主体结构由底座，纵向滑台，可伸出机械臂，可回转机械手安装平台，机械手和柔动作电机等组成。 机械臂的伸出端安装有可回转机械手安装平台，平台与可伸缩机械臂铰接，通过一对齿轮传动与一个和机械臂相连接的减速电机相连，用于控制可回转机械手安装平台与地面的相对转角。平台上安装有执行揉动作的电机，电机上安装有曲柄，与机械手相连。通过电机带动曲柄旋转，从而带动机械手的旋转，实现揉的动作。机械手安装在机械臂的最前端，采用曲柄连杆机构。步进电机通过弹簧与曲柄相连，通过控制步进电机的摆动控制手指的张开与闭合，模仿人捏的按摩动作。通过控制步进电机摆角，控制捏的力度大小。手指上有许多小的突起，用于提高按摩的效果。 底座，纵向滑台，可伸缩机械臂构成了机械手的主体框架，用于调整机械手的空间位置。其采用丝杠螺母传动。底座中安装有小车，通过丝杠与底座端部的减速电机连接可在导轨中横向运动。纵向滑台上装有机械手的其它部件，由导轨导向，通过丝杠与导轨顶部的减速电机相连，控制纵向滑台的上下移动。可伸出机械臂安装在纵向滑台上，通过丝杠与减速电机相连，控制可伸缩机械臂的伸缩。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明的目的和基本思路：随着老龄化步伐的加快，中老年人的健康、照顾对大家提出了严重的考验。中医按摩在日常保健、医疗中起到了举足轻重的作用，至今为止，中医按摩只是由有经验的按摩师人工进行。近些年，虽然市场上出现了很多按摩器械，在一定程度上丰富、扩大了按摩保健治疗的范畴，但是由于机械力度难以掌握，振动频率不易控制，大多按摩器械还不能达到高水平按摩师的效果。鉴于此，我们设计了一款可以模拟人手进行揉和捏的按摩机器人。 创新点：本作品的设计创新点在于实现对揉和捏这两种按摩手法的模拟,机械臂框架的构建，机械手控制的的实现，采用曲柄连杆机构和凸轮机构实现了机械手对按摩手法中柔和捏模拟，采用常规的螺母丝杠及齿轮副实现了机械手整体骨架的构建，最后控制部分采用单片机作为控制系统，配合使用2003芯片，L298N,继电器，步进电机，进而实现了自助按摩,达到人性化，智能化，最终实现了一种新的机械按摩方法，节约人力、物力，提高按摩效率和质量。 技术关键：运用单片机，2003芯片，L298N,继电器，和控制电路对各个电机进行控制，从而完成对人的按摩手法揉和捏的模拟。 主要技术指标： 1.机械手移动速度:0.1m/s 2.机械手张角幅度:0o-180o 3.机械手捏的力度:5-10N 4.机械手揉的力度:10Nm
科学性、先进性
- 作品的科学性先进性：本作品采用单片机作为控制系统实现按摩机器人的控制，而现在市面上的按摩设备多采用了复杂的电路从而增加了产品的成本，为了解决成本过高的问题也为了满足大众的消费需求，因此本作品采用了单片机作为控制系统。 利用单片机来控制机械手的升降，前后，左右的移动，机械手的转动采用步进电机，通过单片机程序从而精确的控制了转动的角度和揉的初始位置。 本作品全部基础部分采用钣金制造刚度大、稳定性好，并且机械手的手部外部采用橡胶，按摩起来舒适便捷。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月5日在山东建筑大学由共青团山东建筑大学委员会举办的第十二届“挑战杯”学生课外学术科技作品竞赛中荣获一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 普通专利权转让
作品可展示的形式
- □实物、产品 ■模型 ■图纸 □磁盘 ■现场演示 ■图片 ■录像 ■样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：本作品为以单片机为控制系统，利用按键扫描进行开关控制，使用时通过人工控制按键开关，实现机器人前后、左右、上下、柔和捏以及机械手角度摆动的控制，从而实现了对人体的智能按摩。 该作品的适用范围：所有需要按摩的广大人群均可使用。 技术特点和优势以及推广前景的技术性说明：本作品以单片机作为控制系统，配合使用2003芯片，L298N，继电器，步进电机，易于实现,操作简单方便，价格低廉。 市场分析和经济效益预测：现如今，无论是国内还是国外，在按摩这一方面的器械并不多样化，大多是单功能或是多功能按摩椅。中国医疗器械的发展速度令世界都为之瞩目。有一种说法是“谁能占据中国的医疗器械市场，谁就能赢得未来”。所以无论从市场还是从企业本身来看，我们这一款智能按摩机器人都具有巨大的投资回报潜力，有着非常大的市场发展空间。通过国内外的分析我们得到一个启示，在机器人方面有一个广阔的市场，而在按摩行业这更是一个更加广阔的天地，因此我们的按摩机器人定会有良好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 现如今，无论是国内还是国外，在按摩这一方面的器械并不多样化，大多是单功能或是多功能按摩椅。中国医疗器械的发展速度令世界都为之瞩目。有一种说法是“谁能占据中国的医疗器械市场，谁就能赢得未来”。无论从市场还是从企业本身来看，中国的医疗器械产业都具有巨大的投资回报潜力。 通过国内外的分析我们得到一个启示，在机器人方面有一个广阔的市场，而在按摩行业这更是一个更加广阔的天地，因此按摩机器人定会有良好的市场前景。 近十年来，我国的医疗器械工业发生了结构性变化，增添了新的发展动力，加快调整技术结构，建立监督管理体制。同发达国家相比，我国医疗器械产业还有不少差距，特别是高端产品的关键性技术，关键性工艺方面，高性能传感器、信息采集部件还需要进口，但是我们的自主创新已经迈出了可喜的一步，为将来的发展奠定了良好的基础。2006年，国内医疗器械的市场容量超过600亿元，2010年预计达到1000亿元。 目前中国市场上的医疗器械，尤其是高端的大型医疗器械，还在相当程度上依赖进口。若能在一定程度上实现进口替代，对患者来说则可降低看病费用，对于中国本土的医疗器械企业来说，也是很好的发展机遇。 目前国外的医疗器械主要是以欧美以及日本的产品为主，但是价格较贵，不利于在中国市场普及。 我们设计的此款按摩机器人能够根据按照身体穴位对身体多个部位进行柔和捏,可实现自助按摩。本系统采用一种全新的按摩方式模仿人手对人体进行按摩，不同于常见的按摩器械，本产品以电能作为动力来源,可以省去人力,节省时间。以单片机作为控制系统，配合使用2003芯片，L298N，继电器，步进电机，易于实现,操作简单方便，价格低廉，易于人们接受。
