蜡疗机械手及其使用方法转让专利

申请号 : CN202010094809.0

文献号 : CN110917490B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 王鹏雁

申请人 : 烟台市奇山医院(烟台市传染病医院)

摘要 :

本发明公开了一种蜡疗机械手及其使用方法。机械手包括固定设置的机架,还包括安装在机架上的机械臂和安装在机械臂末端的抓持座,所述抓持座上固定有蜡块,所述机械臂用于驱动所述抓持座实现空间移动;还包括修型机构,所述修型机构包括刀片和接料盒;所述接料盒位于刀片的下方,用于盛放蜡块相对刀片移动时被刀片且下的蜡料。发明采用机械手代替人工操作,降低了人工成本,减轻了劳动强度,提高了治疗效率,并且具有力度、速度可控的优点。

权利要求 :

1.一种蜡疗机械手,其特征在于:包括固定设置的机架(1)和修型机构(10),还包括安装在机架(1)上的机械臂和安装在机械臂末端的抓持座(6);

所述抓持座(6)上固定有蜡块(7),所述机械臂用于驱动所述抓持座(6)实现空间移动;

所述修型机构(10)包括刀片(10-3)和接料盒(10-4);所述接料盒(10-4)位于刀片(10-

3)的下方,用于盛放蜡块(7)相对刀片(10-3)移动时被刀片(10-3)且下的蜡料;

所述机械臂包括第一主动臂(2)、第二主动臂(3)、第一从动臂(4)和第二从动臂(5);

所述第一主动臂(2)和第二主动臂(3)均为圆弧状,且均通过滑动配合方式安装在机架(1)上,以实现在竖直面内相对于机架(1)的转动;第一主动臂(2)的转动轴线与第二主动臂(3)的转动轴线相重合;

所述机架(1)上还设有两组分别用于驱动第一主动臂(2)和第二主动臂(3)转动的驱动机构;

所述第一从动臂(4)的上端所安装的转动轴与所述第一主动臂(2)的下端所安装的沿前后方向设置的第一直线旋转衬套(18)相配合,以实现第一从动臂(4)相对于第一主动臂(2)的转动和前后移动;所述第二主动臂(3)的下端安装有前后移动机构(8),所述第二从动臂(5)的上端与该前后移动机构(8)转动连接,以实现第二从动臂(5)相对于第二主动臂(3)的转动,所述前后移动机构(8)用于驱动第二从动臂(5)相对于第二主动臂(3)前后移动;

所述第一从动臂(4)的下端与第二从动臂(5)的下端转动连接并具有第一转动连接轴,所述第一从动臂(4)的下端还与抓持座(6)的上端转动连接并具有第二转动连接轴,第一转动连接轴与第二转动连接轴的轴线相重合;

所述前后移动机构(8)包括通过支撑轴承(8-5)安装在第二主动臂(3)下端的螺纹套(8-4),所述螺纹套(8-4)上安装有从动带轮(8-3),所述螺纹套(8-4)上设有螺纹孔;

所述前后移动机构(8)还包括与所述螺纹孔相配合的螺纹轴(8-6),所述螺纹轴(8-6)的前端固定连接有连接板(8-8),所述连接板(8-8)上安装有导向轴(8-7),所述导向轴(8-

7)与第二主动臂(3)上的导向孔滑动配合;所述螺纹轴(8-6)和导向轴(8-7)均为前后走向设置;所述第二从动臂(5)的上端与所述螺纹轴(8-6)的前端转动连接;

所述前后移动机构(8)还包括安装在机架(1)上的主动带轮(8-1),所述主动带轮(8-1)通过传动带(8-2)与从动带轮(8-3)相连接;所述主动带轮(8-1)的轴线与第一主动臂(2)的转动轴线相重合。

2.如权利要求1所述的蜡疗机械手,其特征在于:所述第一主动臂(2)和第二主动臂(3)的外侧边缘分别设有均匀分布的轮齿,所述驱动机构是安装在机架(1)上的驱动齿轮(12),所述驱动齿轮(12)与同侧的主动臂上的轮齿相啮合。

3.如权利要求1所述的蜡疗机械手,其特征在于:所述第一主动臂(2)和第二主动臂(3)上分别设有绕各自转动轴线设置的弧形凸起(2-1),所述弧形凸起(2-1)与安装在机架(1)上的导向轮(13)相配合以实现第一主动臂(2)和第二主动臂(3)各自与机架(1)之间的滑动配合。

4.如权利要求1所述的蜡疗机械手,其特征在于:所述前后移动机构(8)还包括安装在第二主动臂(3)下端、用于张紧所述传动带(8-2)的张紧机构;

所述张紧机构包括对称设置在传动带(8-2)两侧的第一滑块(8-10)和第二滑块(8-

10),所述第一滑块(8-10)和第二滑块(8-10)均与所述第二主动臂(3)上的滑槽相配合;第一滑块(8-10)和第二滑块(8-10)上分别安装有与所述传动带(8-2)相接触的张紧轮(8-9);

所述张紧机构还包括蜗杆(8-13)、蜗轮(8-12)和双向丝杆(8-11);所述双向丝杆(8-

11)的两端的外螺纹旋向相反,一端的外螺纹与第一滑块(8-10)的螺纹孔相配合,另一端的外螺纹与第二滑块(8-10)的螺纹孔相配合;所述蜗轮(8-12)固定在双向丝杆(8-11)的中部,所述双向丝杆(8-11)通过转动连接方式安装在第二主动臂(3)上;所述蜗杆(8-13)通过转动连接方式安装在第二主动臂(3)上且与所述蜗轮(8-12)相啮合。

5.如权利要求1所述的蜡疗机械手,其特征在于:还包括伸缩杆(11)、第二直线旋转衬套(14)和摆动轴(15);

所述伸缩杆(11)的下端与所述抓持座(6)固定连接;

所述第二直线旋转衬套(14)安装在所述机架(1)上,所述第二直线旋转衬套(14)的轴线与第一主动臂(2)的转动轴线相重合;所述摆动轴(15)安装在第二直线旋转衬套(14)中,所述摆动轴(15)的前端设有与所述伸缩杆(11)的上端滑动配合的通孔;

所述伸缩杆(11)的上部还设有分别位于所述通孔上侧与下侧的上限位环(16)与下限位环(17)。

6.如权利要求1所述的蜡疗机械手,其特征在于:所述抓持座(6)上设有带有锥形通孔的锥筒(6-1),所述蜡块(7)安装在锥筒(6-1)中、且下端伸出于锥筒(6-1),所述锥筒(6-1)上方安装有压盖(6-2)。

7.如权利要求5所述的蜡疗机械手,其特征在于:所述机架(1)上安装有支架(9);所述修型机构(10)还包括安装在支架(9)上的气缸(10-1),所述气缸(10-1)的伸出杆为前后伸缩,所述伸出杆前端连接有安装座(10-2),所述刀片(10-3)和接料盒(10-4)均安装在安装座(10-2)上;

所述刀片(10-3)上铺设有电加热丝。

8.一种如权利要求7所述的蜡疗机械手的使用方法,其特征在于:包括交替进行的修型步骤和按压步骤;

所述修型步骤为:控制抓持座(6)升高,再通过气缸(10-1)驱动刀片(10-3)与接料盒(10-4)向前移动,然后控制第一主动臂(2)和第二主动臂(3)同步、等速转动,使蜡块(7)转动的同时与刀片(10-3)接触,实现圆弧切削修型,切下的蜡料落入接料盒(10-4);接触时,带有电热丝的刀片(10-3)对蜡块(7)进行加热;切削完成后,气缸(10-1)回收,然后转至按压步骤;

所述按压步骤为:控制抓持座(6)移动,使蜡块(7)运动到预设的目标位置处,再按预设的速度控制蜡块(7)前后、左右移动,实现按摩操作;经过预设的时长后,转至修型步骤。

说明书 :

蜡疗机械手及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械手技术领域,具体涉及一种蜡疗机械手及其使用方法。

背景技术

[0002] 传统的蜡疗是将加热的蜡敷在患部身体表面,在加热条件下使事先融入蜡中的药水进入体内,达到治疗的目的。在实践中发现,治疗时病人处于静止状态,药水作用效果不明显,主要延长治疗时间来保证效果。而且蜡长时间敷在皮肤上,舒适感差。
[0003] 采用按摩式蜡疗可解决上述问题。该方式采用体积小巧、温度较低(40°C左右)且较硬的蜡块替代大面积的蜡层,蜡块中提前溶入药水成分。治疗时,用蜡块在病人涂抹精油的皮肤表面尤其是穴位处反复按摩,依靠摩擦的热量逐渐熔化蜡块(带有药水的蜂蜡熔点普遍在45-50℃之间,摩擦后不会完全熔化,只有与皮肤接触处会熔化变软,更加适于按摩),同时起到按摩、加热和药水渗入的作用,提高治疗效果。
[0004] 目前,按摩式蜡疗主要依靠人工操作,存在以下问题:(1)按摩生热需要有一定的按摩速度和力度,操作者劳动强度大,效率低,且人工成本高昂;(2)操作者手法不一致,效果较差;(3)按摩一段时间后,蜡块形状发生变化,需要更换或者修型,更换的成本较高,修型则会耽误治疗,并且蜡块本身具有一定的硬度和粘性,修型需要使用锋利的刀刃用力切割,操作复杂。
[0005] 现有技术中没有针对按摩式蜡疗的专用医疗器械,仅提供了如公告号为CN206733021U的实用新型专利所公开的机械手装置。该类机械手采用了常规的关节机械手结构,具备5到6个自由度,成本高昂,控制复杂,同时也不具备抓持和修型蜡块的功能。另一方面,该类机械手的运动是多个关节通过运动合成实现的,运动轨迹呈锯齿状,运动时存在细微的振动,即使使用该类机械手抓持蜡块进行修型,也无法保证修型面的光滑度。

发明内容

[0006] 本发明提出了一种蜡疗机械手及其使用方法,其目的是:(1)采用专用机械手替代人工按摩蜡疗,减轻劳动强度,提高操作效率,降低人工成本,并且保证按摩力度、速度可控,提升效果;(2)实现蜡块的自动修型,尤其是提供一种力量大、速度快、能够保证修型面光滑度的修型方式。
[0007] 本发明技术方案如下:
[0008] 一种蜡疗机械手,包括固定设置的机架和修型机构,还包括安装在机架上的机械臂和安装在机械臂末端的抓持座;
[0009] 所述抓持座上固定有蜡块,所述机械臂用于驱动所述抓持座实现空间移动;
[0010] 所述修型机构包括刀片和接料盒;所述接料盒位于刀片的下方,用于盛放蜡块相对刀片移动时被刀片且下的蜡料。
[0011] 作为本机械手的进一步改进:所述机械臂包括第一主动臂、第二主动臂、第一从动臂和第二从动臂;
[0012] 所述第一主动臂和第二主动臂均为圆弧状,且均通过滑动配合方式安装在机架上,以实现在竖直面内相对于机架的转动;第一主动臂的转动轴线与第二主动臂的转动轴线相重合;
[0013] 所述机架上还设有两组分别用于驱动第一主动臂和第二主动臂转动的驱动机构;
[0014] 所述第一从动臂的上端所安装的转动轴与所述第一主动臂的下端所安装的沿前后方向设置的第一直线旋转衬套相配合,以实现第一从动臂相对于第一主动臂的转动和前后移动;所述第二主动臂的下端安装有前后移动机构,所述第二从动臂的上端与该前后移动机构转动连接,以实现第二从动臂相对于第二主动臂的转动,所述前后移动机构用于驱动第二从动臂相对于第二主动臂前后移动;
[0015] 所述第一从动臂的下端与第二从动臂的下端转动连接、同时还与抓持座的上端转动连接,两处转动连接的轴线相重合。
[0016] 作为本机械手的进一步改进:所述第一主动臂和第二主动臂的外侧边缘分别设有均匀分布的轮齿,所述驱动机构是安装在机架上的驱动齿轮,所述驱动齿轮与同侧的主动臂上的轮齿相啮合。
[0017] 作为本机械手的进一步改进:所述第一主动臂和第二主动臂上分别设有绕各自转动轴线设置的弧形凸起,所述弧形凸起与安装在机架上的导向轮相配合以实现第一主动臂和第二主动臂各自与机架之间的滑动配合。
[0018] 作为本机械手的进一步改进:所述前后移动机构包括通过支撑轴承安装在第二主动臂下端的螺纹套,所述螺纹套上安装有从动带轮,所述螺纹套上设有螺纹孔;
[0019] 所述前后移动机构还包括与所述螺纹孔相配合的螺纹轴,所述螺纹轴的前端固定连接有连接板,所述连接板上安装有导向轴,所述导向轴与第二主动臂上的导向孔滑动配合;所述螺纹轴和导向轴均为前后走向设置;所述第二从动臂的上端与所述螺纹轴的前端转动连接;
[0020] 所述前后移动机构还包括安装在机架上的主动带轮,所述主动带轮通过传动带与从动带轮相连接;所述主动带轮的轴线与第一主动臂的转动轴线相重合。
[0021] 作为本机械手的进一步改进:所述前后移动机构还包括安装在第二主动臂下端、用于张紧所述传动带的张紧机构;
[0022] 所述张紧机构包括对称设置在传动带两侧的滑块,所述滑块与所述第二主动臂上的滑槽相配合;每个滑块上分别安装有与所述传动带相接触的张紧轮;
[0023] 所述张紧机构还包括蜗杆、蜗轮和双向丝杆;所述双向丝杆的两端的外螺纹旋向相反,两端的外螺纹分别与两部滑块上的螺纹孔相配合;所述蜗轮固定在双向丝杆的中部,所述双向丝杆通过转动连接方式安装在第二主动臂上;所述蜗杆通过转动连接方式安装在第二主动臂上且与所述蜗轮相啮合。
[0024] 作为本机械手的进一步改进:还包括伸缩杆、第二直线旋转衬套和摆动轴;
[0025] 所述伸缩杆的下端与所述抓持座固定连接;
[0026] 所述第二直线旋转衬套安装在所述机架上,所述第二直线旋转衬套的轴线与第一主动臂的转动轴线相重合;所述摆动轴安装在第二直线旋转衬套中,所述摆动轴的前端设有与所述伸缩杆的上端滑动配合的通孔;
[0027] 所述伸缩杆的上部还设有分别位于所述通孔上侧与下侧的上限位环与下限位环。
[0028] 作为本机械手的进一步改进:所述抓持座上设有带有锥形通孔的锥筒,所述蜡块安装在锥筒中、且下端伸出于锥筒,所述锥筒上方安装有压盖。
[0029] 作为本机械手的进一步改进:所述机架上安装有支架;所述修型机构还包括安装在支架上的气缸,所述气缸的伸出杆为前后伸缩,所述伸出杆前端连接有安装座,所述刀片和接料盒均安装在安装座上;
[0030] 所述刀片上铺设有电加热丝。
[0031] 本发明还提供一种上述机械手的使用方法,包括交替进行的修型步骤和按压步骤;
[0032] 所述修型步骤为:控制抓持座升高,再通过气缸驱动刀片与接料盒向前移动,然后控制两个主动臂同步、等速转动,使蜡块转动的同时与刀片接触,实现圆弧切削修型,切下的蜡料落入接料盒;接触时,带有电热丝的刀片对蜡块进行加热;切削完成后,气缸回收,然后转至按压步骤;
[0033] 所述按压步骤为:控制抓持座移动,使蜡块运动到预设的目标位置处,再按预设的速度控制蜡块前后、左右移动,实现按摩操作;经过预设的时长后,转至修型步骤。
[0034] 相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:(1)本发明采用机械手代替人工操作,降低了人工成本,减轻了劳动强度,提高了治疗效率,并且力度、速度可控;(2)采用并联机械手结构,具有刚性好、移动速度快的优点;(3)两组主动臂为同轴圆弧状,该结构十分巧妙:一方面该结构依然可以实现两个自由度、五个杆件的并联机械手结构,另一方面修型时,两个驱动电机等速同步转动即可驱动蜡块绕主轴线(即第一主动臂、第二主动臂的转动轴线)转动、完成修型,不仅控制简单(两个驱动齿轮同步转动即可),而且该方式可以实现蜡块的快速、准确地圆弧转动(而非利用机械臂进行运动合成),确保切削面光滑,并保证转动时的驱动力矩足够满足切削要求(驱动齿轮与主动臂上的轮齿的啮合实现了力矩的放大,而根据杠杆原理,当蜡块提升到距离主轴线较近的位置时,又可以进一步放大切削力);(4)采用螺纹传动机构实现两个从动臂的前后同步移动,同时再次利用两个圆弧主动臂始终同轴的特点,将主动带轮安装在主轴线处,无论主动臂和从动臂如何移动,两个带轮之间的距离始终不变,确保带传动稳定可靠,且根据该侧主动臂的角度(可控制)即可对主动带轮的转角进行补偿,将前后移动的控制与主动臂的控制分离,控制简单方便;(5)采用对称张紧结构对传动带进行张紧,使得带轮正反向转动时受力状态保持一致,机构响应更加及时,传动更加精确;(6)张紧机构利用蜗轮蜗杆机构的自锁特性,可以防止两个张紧轮松脱;
(7)始终与主轴线垂直相交的伸缩杆不仅可以确定抓持座的角度,而且基于前述的同轴设计,当蜡块在远离主轴线的区域进行工作时,伸缩杆的摆动区间很小,从而在蜡块距离主轴线较近、进行修型时,只需要较小的活动空间内即可覆盖蜡块工作所需要的摆动角度区间。

附图说明

[0035] 图1为本机械手的整体结构示意图。
[0036] 图2为驱动齿轮、主动臂上的轮齿、弧形凸起以及导向轮部分的局部结构示意图。
[0037] 图3为第二主动臂、第二从动臂以及前后移动机构之间连接结构的示意图。
[0038] 图4为第一主动臂与第一从动臂之间的连接示意图。
[0039] 图5为张紧机构的结构示意图。
[0040] 图6为抓持座部分的结构示意图。
[0041] 图7为伸缩杆上下两端分别与机架以及抓持座进行连接的布局结构示意图。
[0042] 图8为修型机构与支架部分的侧视结构示意图。
[0043] 图9为本机械手带动蜡块在较低的工作空间中进行操作时的示意图。
[0044] 图10为本机械手带动蜡块在较高的工作空间中等待修型时的示意图。
[0045] 图中部件包括:
[0046] 1、机架,2、第一主动臂,3、第二主动臂,4、第一从动臂,5、第二从动臂,6、抓持座,7、蜡块,8、前后移动机构,9、支架,10、修型机构,11、伸缩杆,12、驱动齿轮,13、导向轮,14、第二直线旋转衬套,15、摆动轴,16、上限位环,17、下限位环,18、第一直线旋转衬套,2-1、弧形凸起,6-1、锥筒,6-2、压盖,8-1、主动带轮,8-2、传动带,8-3、从动带轮,8-4、螺纹套,8-5、支撑轴承,8-6、螺纹轴,8-7、导向轴,8-8、连接板,8-9、张紧轮,8-10、滑块,8-11、双向丝杆,
8-12、蜗轮,8-13、蜗杆,10-1、气缸,10-2、安装座,10-3、刀片,10-4、接料盒。

具体实施方式

[0047] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案:
[0048] 如图1,一种蜡疗机械手,包括固定设置的机架1,机架1为钢制横梁结构,可以是吊装在天花板上,也可以是安装在支撑架上。
[0049] 机械手还包括安装在机架1上的机械臂和安装在机械臂末端的抓持座6,所述抓持座6上固定有蜡块7,所述机械臂用于驱动所述抓持座6及蜡块7实现三维空间中的左右、上下及前后移动。
[0050] 所述机械臂包括第一主动臂2、第二主动臂3、第一从动臂4和第二从动臂5。
[0051] 所述第一主动臂2和第二主动臂3均为圆弧状,且均通过滑动配合方式安装在机架1上,以实现在竖直面内相对于机架1的转动。具体结构如图2,所述第一主动臂2和第二主动臂3上分别设有绕各自转动轴线设置、向后侧或前侧凸出的弧形凸起2-1,所述弧形凸起2-1与安装在机架1上的导向轮13相配合,以实现第一主动臂2和第二主动臂3各自与机架1之间的所述滑动配合。优选的,对于每个主动臂,所述导向轮13为四只滚动轴承,两只一组,两组分别设置在弧形凸起2-1的两侧。
[0052] 进一步的,如图1,第一主动臂2的转动轴线与其圆弧状的轴线相重合,第二主动臂3的转动轴线与其圆弧状的轴线相重合,第一主动臂2和第二主动臂3的转动轴线均为前后走向且二者的转动轴线重合于机架1的中部,设该重合的转动轴线为机械臂的主轴线。
[0053] 所述机架1上还设有两组分别用于驱动第一主动臂2和第二主动臂3绕主轴线转动的驱动机构。具体的,所述第一主动臂2和第二主动臂3的外侧边缘分别设有绕所述主轴线圆周均匀分布的轮齿(图中予以省略),以图2中第一主动臂2一侧为例,所述驱动机构是安装在机架1上的驱动齿轮12,所述驱动齿轮12与同侧的主动臂上的轮齿相啮合。第二主动臂3的驱动结构与第一主动臂2的结构相同。驱动齿轮12在步进电机或伺服电机的驱动下转动,带动对应的主动臂相对于机架1绕所述主轴线转动。
[0054] 如图1和4,所述第一从动臂4的上端所安装的转动轴与所述第一主动臂2的下端所安装的沿前后方向设置的第一直线旋转衬套18相配合,所述直线旋转衬套可以选用日本IKO的ST系列,内部设有滚珠与保持架,穿过其中的轴件可以直线运动也可以旋转运动,既可以实现第一从动臂4相对于第一主动臂2的自由转动(转动关节功能),又不妨碍第一从动臂4前后自由移动。
[0055] 如图1和3,设有前后移动机构8,用于驱动第二从动臂5相对于第二主动臂3前后移动;同时,所述第二从动臂5的上端还与该前后移动机构8转动连接,以实现第二从动臂5相对于第二主动臂3的转动。
[0056] 具体的,所述前后移动机构8包括通过支撑轴承8-5安装在第二主动臂3下端的螺纹套8-4,所述螺纹套8-4的后端安装有从动带轮8-3,所述螺纹套8-4上设有螺纹孔;所述前后移动机构8还包括与所述螺纹孔相配合的螺纹轴8-6,所述螺纹轴8-6的前端通过焊接方式固定连接有连接板8-8,所述连接板8-8上安装有光滑的导向轴8-7,所述导向轴8-7与第二主动臂3上的前后贯通的导向孔滑动配合,所述螺纹轴8-6和导向轴8-7均为前后走向设置,所述导向轴8-7引导螺纹套8-4只能相对于第二主动臂3前后移动而无法转动。所述第二从动臂5的上端通过深沟球轴承和端面轴承与所述螺纹轴8-6的前端实现转动连接。
[0057] 所述前后移动机构8还包括安装在机架1后侧的主动带轮8-1,所述主动带轮8-1通过传动带8-2与从动带轮8-3相连接;所述主动带轮8-1的轴线与第一主动臂2的转动轴线(亦即机械臂的主轴线)相重合。主动带轮8-1在另一部电机的驱动下转动,通过传动带8-2和从动带轮8-3驱动螺纹套8-4回转,使螺纹柱与第二从动臂5前后移动。此处利用了两个圆弧主动臂始终同轴的特点,将主动带轮8-1安装在主轴线处,无论主动臂和从动臂如何移动,两个带轮之间的距离始终不变,确保带传动稳定可靠。
[0058] 如图1和5,所述前后移动机构8还包括安装在第二主动臂3下端、用于张紧所述传动带8-2的张紧机构;所述张紧机构包括对称设置在传动带8-2两侧的滑块8-10,所述滑块8-10与所述第二主动臂3上的滑槽相配合,该滑槽的方向垂直于主动带轮8-1轴线与从动带轮8-3轴线所构成的平面。每个滑块8-10上分别安装有与所述传动带8-2相接触的张紧轮8-
9。所述张紧机构还包括蜗杆8-13、蜗轮8-12和双向丝杆8-11。所述双向丝杆8-11的两端的外螺纹旋向相反,两端的外螺纹分别与两部滑块8-10上的螺纹孔相配合。所述蜗轮8-12通过键连接安装在双向丝杆8-11的中部。所述双向丝杆8-11通过转动连接方式安装在第二主动臂3上,该转动连接实现方式为:在双向丝杆8-11的两端安装轴承(图中未体现),该轴承安装在第二主动臂3的侧壁上。所述蜗杆8-13通过转动连接方式安装在第二主动臂3上且与所述蜗轮8-12相啮合,此处的转动连接同样是通过在蜗杆8-13的端部安装轴承来实现。此处利用蜗轮蜗杆机构的自锁特性,可以防止两个张紧轮8-9松脱,同时,采用对称张紧结构对传动带8-2进行张紧,使得带轮正反向转动时受力状态保持一致,机构响应更加及时,传动更加精确。
[0059] 如图6,所述第一从动臂4的下端与第二从动臂5的下端转动连接、同时还与抓持座6的上端转动连接,两处转动连接的轴线相重合。
[0060] 至此可知,通过控制两部主动臂的位置,即可实现抓持座6上下、左右的移动控制,再通过前后移动机构8,可以实现两组从动臂与抓持座6的整体前后移动。但是,为了避免抓持座6自由转动影响按摩操作,还需要对抓持座6的角度进行控制。如图6和7,机械臂还包括与所述主轴线相垂直的伸缩杆11,所述伸缩杆11的下端与所述抓持座6固定连接。所述伸缩杆11位于机架1的前侧。所述机架1上安装有第二直线旋转衬套14,所述第二直线旋转衬套14的轴线与第一主动臂2的转动轴线(亦即机械臂的主轴线)相重合;所述第二直线旋转衬套14中安装有摆动轴15,为了给摆动轴15预留出前后移动的空间,所述主动带轮8-1可以设计成带有中心通孔的结构。所述摆动轴15的前端设有与所述伸缩杆11的上端滑动配合的通孔。所述伸缩杆11的上部还设有分别位于所述通孔上侧与下侧的上限位环16与下限位环
17,避免伸缩杆11的上端脱离摆动轴15。当抓持座6在空间中移动时,伸缩杆11会跟随其前后移动、伸缩并左右摆动,同时在摆动轴15的约束下,伸缩杆11的轴线始终与所述主轴线垂直相交,从而达到控制抓持座6的角度的目的。
[0061] 如图6,所述抓持座6上设有带有锥形通孔的锥筒6-1,所述蜡块7安装在锥筒6-1中、且下端伸出于锥筒6-1,所述锥筒6-1上方安装有压盖6-2。所述蜡块7的底部为圆弧状。
[0062] 如图1,机架1上安装有支架9,支架9底部安装有修型机构10。如图8,所述修型机构10包括安装在支架9上的气缸10-1,所述气缸10-1的伸出杆为前后伸缩,所述伸出杆前端连接有安装座10-2。修型机构10还包括刀片10-3和位于刀片10-3下方的接料盒10-4,刀片10-
3和接料盒10-4均安装在安装座10-2上,所述接料盒10-4用于盛放蜡块7相对刀片10-3移动时被刀片10-3切下的蜡料。优选的,所述刀片10-3上铺设有电加热丝。
[0063] 本装置通过基于STM32的控制器来控制,也可以采用PLC控制。执行元件主要包括两部控制主动臂转动的电机、一部控制前后移动机构8的电机和一部控制修型机构10的气缸10-1。建议在主轴线上选择原点,以左右方向为x轴方向,上下方向为y轴方向,建立空间直角坐标系。由运动学分析可以得到两部主动臂转角与抓持座6顶部转动连接点x、y坐标的对应关系,通过控制两个主动臂的转动,实现抓持座6的上下左右移动。同时,还要根据第二主动臂3的转角,对从动带轮8-3的控制角度进行补偿,避免由于从动带轮8-3与第二主动臂3之间出现计划之外的相对转动而导致从动臂前后移动。
[0064] 操作前,病人卧在机械手的下方,此时通过连接控制器的示教盒进行示教:控制抓持座6移动到需要按摩的部位,并让控制器记录下当前机械手的位置姿态。
[0065] 然后对蜡块7底部进行初始修型,即执行修型步骤:控制抓持座6提高至如图10所示的所需高度,再通过气缸10-1控制刀片10-3与接料盒10-4向前移动,然后控制两个主动臂同步、等速转动,蜡块7绕主轴线转动的同时与刀片10-3接触,实现圆弧切削修型,切下的蜡料落入接料盒10-4。此时,驱动齿轮12与主动臂上的轮齿的啮合实现了力矩的放大,而根据杠杆原理,因为蜡块7距离主轴线较近,又可以进一步放大切削力,因此刀片10-3可以快速地将蜡块7底部一层切下,形成新的按摩圆弧面。另一方面,由于此时机械臂是在两个等速转动的驱动齿轮2的推动下转动,整个机械臂相当于一个刚体,而非通过运动合成实现的转动,因此形成的圆弧面更加光滑。蜡块7与刀片10-3接触时,带有电热丝的刀片10-3还可以加热蜡块7,加速其后续的熔化。切削完成后,气缸10-1回收,转至按压步骤。
[0066] 之后如图9所示,按压步骤如下:机械手在控制器的控制下运动,使蜡块7到达预先记录好的目标穴位位置处,再按预设的速度控制蜡块前后、左右移动,实现按摩。病人皮肤表面可以涂抹精油进行辅助。需要说明的是,控制器应当根据修型时蜡块7的高度,对目标穴位点的y轴坐标值进行补偿,即蜡块7比初始记录穴位时的位置要更低一些,补偿修型切除的部分。经过预设的时长后,蜡块7底部的形状发生变化,机械手再次转至修型步骤。此时蜡块7高度较上次修型时应当更低一些。同样,修型后,蜡块7的高度需要再低一些,确保与皮肤接触。
[0067] 所述修型步骤与按压步骤交替进行。
[0068] 蜡块7修型若干次后,需要进行更换。也可以通过加热方式将液体的蜂蜡药水混合物注入锥筒6-1,冷却后成为一体,免于更换。