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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能按摩機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品能夠按照身體穴位對(duì)身體多個(gè)部位進(jìn)行揉和捏,實(shí)現(xiàn)對(duì)中醫(yī)按摩手法的模擬，且揉和捏的手法和力度都可以自由按需調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自助智能摩。本作品采用一種全新的按摩方式模仿人手對(duì)人體進(jìn)行按摩，不同于常見的按摩器械，是一種智能化的按摩機(jī)器人，本作品由以AT89C51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，配合使用ULN2003，L298N,繼電器等實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的空間四自由度定位，完成按摩手法的模擬。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品能夠按照身體穴位對(duì)身體多個(gè)部位進(jìn)行揉和捏,實(shí)現(xiàn)對(duì)中醫(yī)按摩手法的模擬，且揉和捏的手法和力度都可以自由按需調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自助智能按摩。本作品采用一種全新的按摩方式模仿人手對(duì)人體進(jìn)行按摩，不同于常見的按摩器械，是一種智能化的按摩機(jī)器人，本產(chǎn)品以電能作為動(dòng)力來(lái)源,可以省去人力,節(jié)省時(shí)間。本作品由機(jī)械主架，機(jī)械臂和機(jī)械手三部分組成，以AT89C51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，配合使用ULN2003，L298N,繼電器等控制步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的空間四自由度定位，完成按摩手法的模擬。本作品易于實(shí)現(xiàn),操作簡(jiǎn)單方便，價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng) 機(jī)械手的主體結(jié)構(gòu)由底座，縱向滑臺(tái)，可伸出機(jī)械臂，可回轉(zhuǎn)機(jī)械手安裝平臺(tái)，機(jī)械手和柔動(dòng)作電機(jī)等組成。 機(jī)械臂的伸出端安裝有可回轉(zhuǎn)機(jī)械手安裝平臺(tái)，平臺(tái)與可伸縮機(jī)械臂鉸接，通過(guò)一對(duì)齒輪傳動(dòng)與一個(gè)和機(jī)械臂相連接的減速電機(jī)相連，用于控制可回轉(zhuǎn)機(jī)械手安裝平臺(tái)與地面的相對(duì)轉(zhuǎn)角。平臺(tái)上安裝有執(zhí)行揉動(dòng)作的電機(jī)，電機(jī)上安裝有曲柄，與機(jī)械手相連。通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)揉的動(dòng)作。機(jī)械手安裝在機(jī)械臂的最前端，采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)彈簧與曲柄相連，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的擺動(dòng)控制手指的張開與閉合，模仿人捏的按摩動(dòng)作。通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)擺角，控制捏的力度大小。手指上有許多小的突起，用于提高按摩的效果。 底座，縱向滑臺(tái)，可伸縮機(jī)械臂構(gòu)成了機(jī)械手的主體框架，用于調(diào)整機(jī)械手的空間位置。其采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)。底座中安裝有小車，通過(guò)絲杠與底座端部的減速電機(jī)連接可在導(dǎo)軌中橫向運(yùn)動(dòng)。縱向滑臺(tái)上裝有機(jī)械手的其它部件，由導(dǎo)軌導(dǎo)向，通過(guò)絲杠與導(dǎo)軌頂部的減速電機(jī)相連，控制縱向滑臺(tái)的上下移動(dòng)?？缮斐鰴C(jī)械臂安裝在縱向滑臺(tái)上，通過(guò)絲杠與減速電機(jī)相連，控制可伸縮機(jī)械臂的伸縮。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明的目的和基本思路：隨著老齡化步伐的加快，中老年人的健康、照顧對(duì)大家提出了嚴(yán)重的考驗(yàn)。中醫(yī)按摩在日常保健、醫(yī)療中起到了舉足輕重的作用，至今為止，中醫(yī)按摩只是由有經(jīng)驗(yàn)的按摩師人工進(jìn)行。近些年，雖然市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多按摩器械，在一定程度上豐富、擴(kuò)大了按摩保健治療的范疇，但是由于機(jī)械力度難以掌握，振動(dòng)頻率不易控制，大多按摩器械還不能達(dá)到高水平按摩師的效果。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款可以模擬人手進(jìn)行揉和捏的按摩機(jī)器人。 創(chuàng)新點(diǎn)：本作品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)對(duì)揉和捏這兩種按摩手法的模擬,機(jī)械臂框架的構(gòu)建，機(jī)械手控制的的實(shí)現(xiàn)，采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對(duì)按摩手法中柔和捏模擬，采用常規(guī)的螺母絲杠及齒輪副實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手整體骨架的構(gòu)建，最后控制部分采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，配合使用2003芯片，L298N,繼電器，步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了自助按摩,達(dá)到人性化，智能化，最終實(shí)現(xiàn)了一種新的機(jī)械按摩方法，節(jié)約人力、物力，提高按摩效率和質(zhì)量。 技術(shù)關(guān)鍵：運(yùn)用單片機(jī)，2003芯片，L298N,繼電器，和控制電路對(duì)各個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制，從而完成對(duì)人的按摩手法揉和捏的模擬。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.機(jī)械手移動(dòng)速度:0.1m/s 2.機(jī)械手張角幅度:0o-180o 3.機(jī)械手捏的力度:5-10N 4.機(jī)械手揉的力度:10Nm
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性先進(jìn)性：本作品采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按摩機(jī)器人的控制，而現(xiàn)在市面上的按摩設(shè)備多采用了復(fù)雜的電路從而增加了產(chǎn)品的成本，為了解決成本過(guò)高的問(wèn)題也為了滿足大眾的消費(fèi)需求，因此本作品采用了單片機(jī)作為控制系統(tǒng)。 利用單片機(jī)來(lái)控制機(jī)械手的升降，前后，左右的移動(dòng)，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)單片機(jī)程序從而精確的控制了轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和揉的初始位置。 本作品全部基礎(chǔ)部分采用鈑金制造剛度大、穩(wěn)定性好，并且機(jī)械手的手部外部采用橡膠，按摩起來(lái)舒適便捷。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月5日在山東建筑大學(xué)由共青團(tuán)山東建筑大學(xué)委員會(huì)舉辦的第十二屆“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通專利權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- □實(shí)物、產(chǎn)品 ■模型 ■圖紙 □磁盤 ■現(xiàn)場(chǎng)演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：本作品為以單片機(jī)為控制系統(tǒng)，利用按鍵掃描進(jìn)行開關(guān)控制，使用時(shí)通過(guò)人工控制按鍵開關(guān)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前后、左右、上下、柔和捏以及機(jī)械手角度擺動(dòng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體的智能按摩。 該作品的適用范圍：所有需要按摩的廣大人群均可使用。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)以及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明：本作品以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，配合使用2003芯片，L298N，繼電器，步進(jìn)電機(jī)，易于實(shí)現(xiàn),操作簡(jiǎn)單方便，價(jià)格低廉。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：現(xiàn)如今，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，在按摩這一方面的器械并不多樣化，大多是單功能或是多功能按摩椅。中國(guó)醫(yī)療器械的發(fā)展速度令世界都為之矚目。有一種說(shuō)法是“誰(shuí)能占據(jù)中國(guó)的醫(yī)療器械市場(chǎng)，誰(shuí)就能贏得未來(lái)”。所以無(wú)論從市場(chǎng)還是從企業(yè)本身來(lái)看，我們這一款智能按摩機(jī)器人都具有巨大的投資回報(bào)潛力，有著非常大的市場(chǎng)發(fā)展空間。通過(guò)國(guó)內(nèi)外的分析我們得到一個(gè)啟示，在機(jī)器人方面有一個(gè)廣闊的市場(chǎng)，而在按摩行業(yè)這更是一個(gè)更加廣闊的天地，因此我們的按摩機(jī)器人定會(huì)有良好的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)如今，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，在按摩這一方面的器械并不多樣化，大多是單功能或是多功能按摩椅。中國(guó)醫(yī)療器械的發(fā)展速度令世界都為之矚目。有一種說(shuō)法是“誰(shuí)能占據(jù)中國(guó)的醫(yī)療器械市場(chǎng)，誰(shuí)就能贏得未來(lái)”。無(wú)論從市場(chǎng)還是從企業(yè)本身來(lái)看，中國(guó)的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)都具有巨大的投資回報(bào)潛力。 通過(guò)國(guó)內(nèi)外的分析我們得到一個(gè)啟示，在機(jī)器人方面有一個(gè)廣闊的市場(chǎng)，而在按摩行業(yè)這更是一個(gè)更加廣闊的天地，因此按摩機(jī)器人定會(huì)有良好的市場(chǎng)前景。 近十年來(lái)，我國(guó)的醫(yī)療器械工業(yè)發(fā)生了結(jié)構(gòu)性變化，增添了新的發(fā)展動(dòng)力，加快調(diào)整技術(shù)結(jié)構(gòu)，建立監(jiān)督管理體制。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)還有不少差距，特別是高端產(chǎn)品的關(guān)鍵性技術(shù)，關(guān)鍵性工藝方面，高性能傳感器、信息采集部件還需要進(jìn)口，但是我們的自主創(chuàng)新已經(jīng)邁出了可喜的一步，為將來(lái)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。2006年，國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械的市場(chǎng)容量超過(guò)600億元，2010年預(yù)計(jì)達(dá)到1000億元。 目前中國(guó)市場(chǎng)上的醫(yī)療器械，尤其是高端的大型醫(yī)療器械，還在相當(dāng)程度上依賴進(jìn)口。若能在一定程度上實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，對(duì)患者來(lái)說(shuō)則可降低看病費(fèi)用，對(duì)于中國(guó)本土的醫(yī)療器械企業(yè)來(lái)說(shuō)，也是很好的發(fā)展機(jī)遇。 目前國(guó)外的醫(yī)療器械主要是以歐美以及日本的產(chǎn)品為主，但是價(jià)格較貴，不利于在中國(guó)市場(chǎng)普及。 我們?cè)O(shè)計(jì)的此款按摩機(jī)器人能夠根據(jù)按照身體穴位對(duì)身體多個(gè)部位進(jìn)行柔和捏,可實(shí)現(xiàn)自助按摩。本系統(tǒng)采用一種全新的按摩方式模仿人手對(duì)人體進(jìn)行按摩，不同于常見的按摩器械，本產(chǎn)品以電能作為動(dòng)力來(lái)源,可以省去人力,節(jié)省時(shí)間。以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，配合使用2003芯片，L298N，繼電器，步進(jìn)電機(jī)，易于實(shí)現(xiàn),操作簡(jiǎn)單方便，價(jià)格低廉，易于人們接受。
