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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711380988.9 (22)申请日 2017.12.20 (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北 大街西段438号 (72)发明人 赵劲松 王志鹏 张传笔 马志雷 杨涛 (74)专利代理机构 秦皇岛一诚知识产权事务所 (普通合伙) 13116 代理人 崔凤英 (51)Int.Cl. A61H 1/00(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种复现式腰部治疗伺服机器人 (57)摘要 本发明公开了一种复。
2、现式腰部治疗伺服机 器人, 主要由信号采集控制系统、 患处定位机构、 伺服力控制并联机构、 座靠机构组成。 信号采集 控制系统可在医生进行正骨过程中采集每个时 刻医生在患处施加的力的大小和方向, 当复现式 腰部治疗伺服机器人复现正骨过程时将采集到 的数据当作控制信号重新进行输出控制, 患处定 位机构可以实现对需要按摩的各个患处精准定 位, 伺服力控制并联机构可以根据力伺服控制在 空间产生任意方向, 任意大小并且可以连续变化 的力, 进而实现多次精确重复医生的正骨过程。 本发明可在不断增加的患者的前提下, 在一个疗 程内精确、 高效、 便捷地完成如同医生般精准的 反复按摩, 具有安全、 方便、 。
3、可靠且适用性广泛等 特点。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 107898594 A 2018.04.13 CN 107898594 A 1.一种复现式腰部治疗伺服机器人, 其特征在于: 所述机器人包括信号采集控制系统、 患处定位机构、 伺服力控制并联机构、 座靠机构、 地基; 所述信号采集控制系统包括六维力传感器和DSP控制系统; 六维力传感器时刻采集施 加在患处的力的大小和方向, DSP控制系统首先将患处位置信号与六维力传感器采集到的 信号经A/D转化器采样转换, 然后将数据传输到DSP中进行处理, 最后将数据通过USB总线送 至计算机加以处理和保存, 计算机将采集到的数据当作控。
4、制信号进行输出控制; 所述患处定位机构包括平行移动机构、 升降机构、 伸缩机构, 所述平行移动机构与地基 连接构成移动副, 可以带动患处定位机构沿x轴方向移动, 所述升降机构与平行移动机构连 接构成移动副, 可以实现患处定位机构沿y轴方向移动, 所述伸缩机构与升降机构连接构成 移动副, 可以实现患处定位机构沿z轴方向移动; 所述伺服力控制并联机构包括基座、 虎克铰、 伺服电动缸、 位移传感器、 力传感器、 动平 台和按摩平台; 基座固定在伸缩机构前端并与伸缩机构同轴, 6个虎克铰在统一圆周上分布 且每个虎克铰的一端均安装在基座上, 伺服电动缸底部与虎克铰相连, 位移传感器底部与 伺服电动缸底部。
5、相连, 位移传感器顶部与伺服电动缸活塞杆相连, 伺服电动缸顶部与力传 感器一端相连, 力传感器另一端与虎克铰连接, 虎克铰的另一端连接动平台, 按摩平台与动 平台相连; 所述座靠机构包括座椅机构、 靠背机构、 安全带, 座椅机构固定到地基上, 靠背机构与 座椅机构焊接为一体, 安全带装在靠背机构两侧。 2.根据权利要求1所述的一种复现式腰部治疗伺服机器人, 其特征在于: 所述平行移动 机构、 升降机构、 伸缩机构在计算机采集信号的控制下协同运动, 使按摩平台与患处相接触 并重合, 以实现对需要按摩的患处精准定位; 所述伺服力控制并联机构可以在采集到的正 骨力信号的控制下, 利用力伺服控制在空间。
6、产生任意方向, 任意大小并且可以连续变化的 力进行正骨模拟力加载, 由每条伺服电动缸的位移量测量位姿。 3.根据权利要求1所述的一种复现式腰部治疗伺服机器人, 其特征在于: 6个虎克铰在 统一圆周上分布且安装在基座上, 6个虎克铰总共分为3组, 每组2个虎克铰, 每组内的2个虎 克铰之间夹角为30 , 每组间夹角互为120 。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107898594 A 2 一种复现式腰部治疗伺服机器人 技术领域 0001 本发明涉及医疗康复设备领域, 尤其是一种精确复现医生对病人腰部正骨治疗全 过程的治疗伺服机器人。 背景技术 0002 人们每天除了睡眠之外, 腰部三分。
7、之二的时间都在承受人体百分之六十的重量和 压迫。 随着生活工作节奏的不断加快, 腰部疾病的发病率在不断增高, 因此精确、 高效、 便捷 的医疗手段越来越受到人们欢迎。 0003 腰部疾病治疗周期长, 并且在一个疗程内需要医生反复按摩。 随着患者的不断增 加, 医用资源十分紧张。 为了缓解医生的工作量, 提高效率, 需要复现式腰部治疗伺服机器 人将医生的正骨过程全程精确复现, 以保证治疗效果, 提高效率。 0004 目前, 大部分腰部康复机器人只能进行基础性按摩, 很难保证对腰部患处进行有 效按摩, 最终导致康复的可能性下降。 如何在保证缓解医生工作量、 方便患者就诊的前提下 进行精确治疗工作意。
8、义重大。 发明内容 0005 本发明目的在于提供一种定位准确、 操作安全、 应用广泛的复现式腰部治疗伺服 机器人。 0006 为实现上述目的, 采用了以下技术方案: 本发明所述机器人包括信号采集控制系 统、 患处定位机构、 伺服力控制并联机构、 座靠机构、 地基; 0007 所述信号采集控制系统包括六维力传感器和DSP控制系统; 六维力传感器时刻采 集施加在患处的力的大小和方向, DSP控制系统首先将患处位置信号与六维力传感器采集 到的信号经A/D转化器采样转换, 然后将数据传输到DSP中进行处理, 最后将数据通过USB总 线送至计算机加以处理和保存, 计算机将采集到的数据当作控制信号进行输出。
9、控制; 0008 所述患处定位机构包括平行移动机构、 升降机构、 伸缩机构, 所述平行移动机构与 地基连接构成移动副, 可以带动患处定位机构沿x轴方向移动, 所述升降机构与平行移动机 构连接构成移动副, 可以实现患处定位机构沿y轴方向移动, 所述伸缩机构与升降机构连接 构成移动副, 可以实现患处定位机构沿z 轴方向移动; 0009 所述伺服力控制并联机构包括基座、 虎克铰、 伺服电动缸、 位移传感器、 力传感器、 动平台和按摩平台; 基座固定在伸缩机构前端并与伸缩机构同轴, 6 个虎克铰在统一圆周 上分布且每个虎克铰的一端均安装在基座上, 伺服电动缸底部与虎克铰相连, 位移传感器 底部与伺服电。
10、动缸底部相连, 位移传感器顶部与伺服电动缸活塞杆相连, 伺服电动缸顶部 与力传感器一端相连, 力传感器另一端与虎克铰连接, 虎克铰的另一端连接动平台, 按摩平 台与动平台相连; 0010 所述座靠机构包括座椅机构、 靠背机构、 安全带, 座椅机构固定到地基上, 靠背机 构与座椅机构焊接为一体, 安全带装在靠背机构两侧。 说 明 书 1/3 页 3 CN 107898594 A 3 0011 进一步的, 所述平行移动机构、 升降机构、 伸缩机构在计算机采集信号的控制下协 同运动, 使按摩平台与患处相接触并重合, 以实现对需要按摩的患处精准定位; 所述伺服力 控制并联机构可以在采集到的正骨力信号的。
11、控制下, 利用力伺服控制在空间产生任意方 向, 任意大小并且可以连续变化的力进行正骨模拟力加载, 由每条伺服电动缸的位移量测 量位姿。 0012 进一步的, 6个虎克铰在统一圆周上分布且安装在基座上, 6个虎克铰总共分为3 组, 每组2个虎克铰, 每组内的2个虎克铰之间夹角为30 , 每组间夹角互为120 。 0013 与现有技术相比, 本发明具有如下优点: 可通过信号采集手段收集医生整个治疗 过程中的力和位置的数据, 模拟出一套治疗系统, 精确、 高效、 便捷地完成如同医生般精准 的反复按摩, 具有安全、 方便、 可靠且适用性广泛等特点。 附图说明 0014 图1是本发明的结构示意图。 00。
12、15 图2是本发明的俯视图。 0016 图3是基座和按摩平台部分的放大图。 0017 附图标号: 1-平行移动机构、 2-升降机构、 3-伸缩机构、 4-伺服力控制并联机构、 5-按摩平台、 6-座椅机构、 7-靠背机构、 8-安全带、 9-虎克铰、 10-伺服电动缸、 11-位移传感 器、 12-基座、 13-力传感器、 14-动平台、 15-地基。 具体实施方式 0018 下面结合附图对本发明做进一步说明: 0019 参见图13, 本实施例的复现式腰部治疗伺服机器人, 其包括信号采集控制系统、 患处定位机构、 伺服力控制并联机构、 座靠机构, 信号采集控制系统包括六维力传感器, DSP 控。
13、制系统; 患处定位机构包括平行移动机构1、 升降机构2、 伸缩机构3; 伺服力控制并联机构 4包括基座12、 虎克铰9、 伺服电动缸 10、 位移传感器11、 力传感器13、 动平台14和按摩平台 5; 座靠机构包括座椅机构6、 靠背机构7和安全带8。 平行移动机构与地基15构成移动副, 可 以带动患处定位机构沿x轴方向移动, 升降机构与平行移动机构构成移动副, 可以实现患处 定位机构沿y轴方向移动, 伸缩机构与升降机构构成移动副, 可以实现患处定位机构沿z轴 方向移动。 基座固定在伸缩机构的端面上, 并与伸缩机构同轴, 虎克铰安装在基座上, 在一 个圆周上分布, 总共分为3组, 每组有2 个。
14、虎克铰, 每组内2个虎克铰之间夹角为30 , 每组间 夹角互为120 , 伺服电动缸底部与虎克铰相连, 位移传感器的底部与伺服电动缸的底部相 连, 位移传感器的顶部与伺服电动缸的活塞杆相连, 伺服电动缸的顶部与力传感器的一端 相连, 力传感器的另一端与虎克铰连接, 虎克铰的另一端安装在动平台上, 虎克铰在一个圆 周上分布, 总共分为3组, 每组2个虎克铰, 每组内的2个虎克铰之间夹角为30 , 每组间夹角 互为120 , 按摩平台与动平台相连, 所述座靠机构包括座椅机构、 靠背机构和安全带, 靠背 机构在患者胸前一侧与座椅机构焊接为一体, 安全带装在靠背机构两侧。 0020 本发明的工作过程大。
15、致: 首先六维力传感器放在医生手中, 在医生进行正骨过程 中六维力传感器采集每个时刻医生在患处施加的力的大小和方向, DSP控制系统首先将患 处位置信号与六维力传感器采集到的信号经A/D转化器采样转换, 然后将数据传输到DSP中 说 明 书 2/3 页 4 CN 107898594 A 4 进行处理, 最后将数据通过USB总线送至计算机加以处理和保存, 当复现式腰部治疗伺服机 器人复现正骨过程时DSP控制系统将采集到的数据当作控制信号重新进行输出控制。 当复 现式腰部治疗伺服机器人进行治疗工作时, 首先使患者坐到座椅机构上, 前胸紧贴靠背机 构, 此时用安全带从患者背后绕过, 在靠背机构另一侧。
16、扣紧, 保证患者在治疗过程中不能随 意动弹。 然后运行DSP控制系统, 使DSP控制系统首先控制平行移动机构、 升降机构、 伸缩机 构协同运动至按摩平台与第一个患处相接触并重合, 然后利用采集到的正骨力信号控制伺 服力控制并联机构进行医生正骨模拟力加载, 当第一个患处按摩完成后, 伺服力控制并联 机构和平行移动机构、 升降机构、 伸缩机构缩回至初始位置。 机器人运动到下一患处重复上 述动作, 精确、 高效、 便捷地复现医生正骨全过程。 0021 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述, 并非对本发明的范 围进行限定, 在不脱离本发明设计精神的前提下, 本领域普通技术人员对本发明的技术方 案做出的各种变形和改进, 均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。 说 明 书 3/3 页 5 CN 107898594 A 5 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 6 CN 107898594 A 6 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 7 CN 107898594 A 7 。