家用搓背与按摩机械手
技术领域
本发明涉及一种家用保健辅助设备，尤其是一种集搓背、按摩于一体的多功能装置，具体地说是一种家用搓背与按摩机械手。
背景技术
近年来，随着人们的生活水平和住房条件的不断改善，在家洗澡已经越来越成为一种习惯。但是，由于人体身体结构的原因，人们在洗澡时对背部的自我清洗很不方便，而且背部分布有很多重要的穴位，如果能对这些穴位进行有效的按摩，那么对人们的身体健康是很有益处的。但据调查显示，在搓背、按摩机械手的研究方面却较少。就目前市场上销售的各种各样的搓背器来看，大多是功能单一，机器本身的灵活性差，设计不够人性化，智能化，且产品的价格也很高，市场推广有很大的困难。
针对人们洗浴时背部清洗与按摩需求，本发明提出了一种新型家用搓背与按摩机械手。它能够较好的模拟人手的搓背与按摩动作，从而满足人们追求卫生和健康的需求。
发明内容
本发明的目的是针对目前家庭搓背与按摩需借助别人帮助，无法自助实现的难题，设计一种多功能的家用搓背与按摩机械手
本发明的技术方案是：
一种家用搓背与按摩机械手，其特征是它主要包括框架1、左右移动机构2、上下移动机构3、前后伸缩机构4和前端搓背头机构5，前端搓背头机构5安装在前后伸缩机构4上，前后伸缩机构4安装在上下移动机构3的滑块306上，上下移动机构3的上、下两分别端套装在上、下导杆105，111上并与左右移动机构2中的同步带104相连，左右移动机构2安装在框架1的横梁上。
所述的左右移动机构1主要由步进电机101、联轴器102、同步齿形带104组成；步进电机101安装在带轮安装板109上，步进电机101通过联轴器102与主动轴103相连，主动轴安装在带轮安装板109和上横梁112之间，主动轴103上安装有主动轮，从动轴107也安装在带轮安装板109和上横梁112之间，从动轴107上安装有从动轮，主动轴103和从动轴107分别位于框架1的两侧，同步齿形带104安装在主动轮和从动轮上，同步齿轮形104通过连接件与上下移动机构2的框板314相连。
所述的上下移动机构3主要由步进电机301、同步齿形带312、滑块306和框板314组成，步进电机301安装在电机安装板303上，电机安装板303固定在框板314的下部，步进电机301通过联轴器302与主动轴304相连，主动轴304上安装有主动轮311，在框板314的上部安装有从动轴308，从动轴308上安装有从动轮313，同步齿形带312安装在主动轮311和从动轮313上；滑块306安装在固定在框板314上的导轨305上，滑块306与同步齿形带312相连，用于安装前后伸缩机构4的连接板307与滑块306相连；所述的框板314通过上下支架315，316安装在上、下导杆105，111上。
所述的主动轴304和从动轴308的两端分别支承在U形侧板310中。
所述的前后伸缩机构4主要由安装架414、步进电机401、同步齿形带404、导轨407和滑块408组成，安装架414的一端固定在上下移动机构3的连接板307上，步进电机401安装在安装架414的一侧，它通过联轴器402与主动轴403相连，主动轴403上安装有主动轮405，同步齿形带404安装在主动轮405和位于安装架414另一端的从动轮409上；导轨407安装在安装架414中，滑块408安装在导轨407上并与齿形同步带404相连作同步的前后伸缩运动，前端搓背头机构5安装在滑块408上。
所述的前端搓背头机构5主要由安装架415、步进电机410、锥齿轮411、搓头轴412和搓头413组成，安装架415固定在前后伸缩机构4中的滑块408上，步进电机410安装在安装架415中，锥齿轮411安装在步进电机410的输出轴上，搓头413安装在搓头轴412上，搓头轴412固定安装有与锥齿轮411啮合的驱动锥齿轮416。
本发明的有益效果是：
本发明克服了大多数搓背器功能单一，设计不够人性化，智能化，价格昂贵等缺陷。集搓背、按摩的功能于一身，采用四个方向的运动相配合的方式来提供一种能够较好的模拟人手搓背与按摩的装置。
本发明具有搓背、按摩功能，其功能多样化；采用主动式搓背思想，设计人性化；能够很好的模拟人手的搓背、按摩动作；多自由度配合运动，设计智能化；操作简单方便，经济实用。
本发明兼有搓背、按摩功能，其功能多样化，安全可靠，可作为日常的家用电器使用。
本发明改变了目前搓背方面的技术资料都是基于被动式搓背思想设计的，现有的搓背方式需要人的背部贴近搓背器上，而且背部要主动去迎合搓背器的运动，其使用不便，设计不够人性化。本发明采用主动式搓背的设计思想。搓背时，人们不需要去迎合搓背机的运动，而是搓背器将主动去迎合人的背部来运动，搓背器由被动变主动，它更能够体现机器的人性化水平。
本发明的搓背与按摩机械手是基于人手搓背按摩时的运动轨迹设计的，它可以很好的模拟人手的搓背按摩动作，从而使人们感到更加舒适。
本发明的搓背与按摩机械手采用多自由度配合运动，从而能够更好的模拟人手的搓背按摩动作，而且其上安装有多种检测装置，如编码器、力传感器等，可以很好的检测速度和力度等物理量，其设计智能化。
本发明结构简单，安装方便，容易使用，经济实用。
通过控制电机的转速可以得到不同的搓背、按摩的速度；
结构设计紧凑、合理，便于移动；
操作简单方便，经济实用.
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明左右移动部分结构示意图。
图2中：101.电机 102.联轴器 103.主动轴 104.同步带 105.上导杆106.同步带轮 107.从动轴 108.轴承端盖 109.带轮安装板 110.铝型材支架 111.下导杆 112.上横梁。
图3为本发明的上下移动机构的结构示意图。
图4是图3的左视图。
图3、图4中：301电机 302.联轴器 303.电机安装板 304.主动轴 305.导轨 306.滑块 307.连接板 308.从动轴 309.轴承端盖 310侧板 311.主动轮 312.同步带 313.从动轮 314框板。
图5为本发明前后伸缩机构和前端搓背头机构的结构示意图。
图6为图4的俯视图。
图5、6中：401.同步电机 402.联轴器 403.主动轴 404.同步带 405.主动轮 406.导轨安装板 407.导轨 408.滑块 409.从动轮 410.同步电机411.锥齿轮 412.搓头轴 413.搓背头 414.前后伸缩机构安装架 415.搓背头安装架 416驱动锥齿轮；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-6所示。
一种家用搓背与按摩机械手，它主要包括框架1、左右移动机构2、上下移动机构3、前后伸缩机构4和前端搓背头机构5，前端搓背头机构5安装在前后伸缩机构4上，前后伸缩机构4安装在上下移动机构3的滑块306上，上下移动机构3的上、下两分别端套装在上、下导杆105，111上并与左右移动机构2中的同步带104相连，左右移动机构2安装在框架1的横梁上。如图1所示。
其中的左右移动机构2、上下移动机构3、前后伸缩机构4和前端搓背头机构5除可根据需要自行设计外，还可采用图2-6所示的结构。
其中左右移动机构1主要由步进电机101、联轴器102、同步齿形带104组成，如图2所示，步进电机101安装在带轮安装板109上，步进电机101通过联轴器102与主动轴103相连，主动轴安装在带轮安装板109和上横梁112之间，主动轴103上安装有主动轮，从动轴107也安装在带轮安装板109和上横梁112之间，从动轴107上安装有从动轮，主动轴103和从动轴107分别位于框架1的两侧，同步齿形带104安装在主动轮和从动轮上，同步齿轮形104通过连接件与上下移动机构2的框板314相连。
上下移动机构3主要由步进电机301、同步齿形带312、滑块306和框板314组成，如图3、4所示，步进电机301安装在电机安装板303上，电机安装板303固定在框板314的下部，步进电机301通过联轴器302与主动轴304相连，主动轴304上安装有主动轮311，在框板314的上部安装有从动轴308，从动轴308上安装有从动轮313，同步齿形带312安装在主动轮311和从动轮313上；滑块306安装在固定在框板314上的导轨305上，滑块306同步齿形带312相连，用于安装前后伸缩机构4的连接板307与滑块306相连；所述的框板314通过上下支架315，316安装在上下导杆105，111上。主动轴304和从动轴308的两端分别支承在U形侧板310中(如图4所示)。
前后伸缩机构4主要由安装架414、步进电机401、同步齿形带404、导轨407和滑块408组成，安装架414的一端固定在上下移动机构3的连接板307上，步进电机401安装在安装架414的一侧，它通过联轴器402与主动轴403相连，主动轴403上安装有主动轮405，同步齿形带404安装在主动轮405和位于安装架414另一端的从动轮409上；导轨407安装在安装架414中，滑块408安装在导轨407上并与齿形同步带404相连作同步的前后伸缩运动，前端搓背头机构5安装在滑块408上。如图5、6所示前端搓背头机构5主要由安装架415、步进电机410、锥齿轮411、搓头轴412和搓头413组成，安装架415固定在前后伸缩机构4中的滑块408上，步进电机410安装在安装架415中，锥齿轮411安装在步进电机410的输出轴上，搓头413安装在搓头轴412上，搓头轴412固定安装有与锥齿轮411啮合的驱动锥齿轮416。
由图1可以看出本发明的家用搓背与按摩机械手主要由框架(可采用铝型材搭建)、左右移动部分、上下移动部分、前后伸缩部分、前端搓背头部分、控制电路六大部分组成。左右移动部分、上下移动部分、前后伸缩部分和前端搓背头部分固定在铝型材框架上，四个方向的运动相互配合，实现搓背功能。控制电路部分安装在铝型材框架的底部。
(1)铝型材框架
整个框架采用工业铝型材搭建，其外形美观，经济实用，安装拆卸方便。
(2)左右移动部分
左右移动部分实现整个机架的左右运动，通过步进电机带动同步齿形带左右运动，从而使固定在同步齿形带上的机械臂也能够随同步齿形带一起运动。左右移动机构主要由步进电机、联轴器、直线轴承、同步齿形带组成。左右移动机构固定在铝型材上，通过步进电机带动同步齿形带左右移动，从而使机械手左右移动。为了使机械手能够平稳运行，在其上下方向上安装有导向机构，通过直线轴承实现导向作用。
(3)上下移动部分
上下移动机构主要由步进电机、同步齿形带、双导轨滑块机构组成。上下移动机构通过直线轴承固定在左右移动机构上，并带动前后伸缩机构和前端搓背头移动。同步带的导向机构采用双导轨滑块机构。
(4)前后伸缩部分
前后伸缩机构主要由步进电机、同步齿形带、导轨滑块机构组成。前后伸缩机构固定在上下移动机构上，并带动前端搓背头来回伸缩。
(5)前端搓背头部分
前端搓背头主要由步进电机、锥齿轮、搓头组成，可实现60°的来回摆动，搓头可自由选配。
(6)控制电路部分
控制电路部分采用单片机控制步进电机，从而实现整个机构的运动控制。