[发明专利]一种推拿机器人及其推拿手法的实现

说明书

技术领域

本发明涉及一种龙门式中医推拿机器人及其推拿手法的实现。 

背景技术

中医推拿治疗是我国伤科治疗的一颗奇葩，有着悠久的历史。它是一种物理治疗方法，以中医理论特别是经络理论为指导，强调人体体表通过经络、穴位与内脏之间存在着有机的内在联系——内脏有病可以通过经络反映到体表。 

但时至今日，各大医院的临床治疗仍由有经验的推拿技师人工进行，它是一项异常繁重的体力劳动，一个疗程需要推拿技师付出巨大体力。另外，推拿的疗效与推拿技师的水平经验密切相关(施力的大小、方向、位置、频率等对治疗效果影响很大)。 

随着机器人技术的发展，它在医疗领域的应用越来越广泛，已被应用于医疗床、外科手术、医疗康复等方面，但在中医推拿方面的应用还很少见。中华人民共和国国家知识产权局2006年03月08日公开的江苏大学申请的专利“一种新型串并联中医推拿机器人”，申请号：200510094463.X，公开号：CN1743143A，该技术方案提供了一种模拟推拿技师推拿手法的机器人，其将“推拿手”安装于两平移-转动并联结构平台上，可完成滚法、推法、振法、摩法、拍法、擦法和击法等推拿手法，但还很难达到中医推拿治疗的效果。另外，市场上也出现了一些类似模拟推拿手法的仪器，但这些仪器模拟手法单一，只能起到放松、保健、缓解及消除疲劳的作用，往往达不到保健的目的。 

因此，需开发一种推拿机器人以实现中医推拿的自动化和智能化，为中医治疗技术的现代化作出有益的探索。 

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，结合中医推拿手法和机器人技术，设计出一种能够实现多种推拿手法的推拿机器人，能够完成推拿工作。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种推拿机器人，包括四自由度龙门结构机械臂、六自由度机械手、床体和推拿机器人控制系统。其中，机械臂包括双立柱、横梁、升降臂和手腕旋转关节及连接各部分的关节组成，各关节动作由交流伺服电机驱动，机械臂双立柱可以沿床体轴向平移，机械臂横梁可以沿床体横向平移，机械臂升降臂可以沿床体垂直方向升降，机械臂腕部旋转关节可以绕床体垂直方向回转。机械手包括掌心、五指、加热装置、叩击装置和手腕俯仰关节四部分，五指由微型步进电机驱动，加热装置由继电器开合控制，叩击装置由继电器开合控制，手腕俯仰关节由步进电机驱动和电磁锁定位，电磁锁插拔由继电器开合控制；机械臂的腕部旋转关节和机械手的腕部俯仰关节相连接。机械手拇指和剩余任意手指可以相对开合运动，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态所需掌型的调整以及“捏拿”动作；其机械手手腕俯仰关节可以绕轴向回转运动，并使用电磁锁定位，电磁锁插拔由继电器开合控制，实现“掌”、“指”和“捏拿”三种推拿姿态俯仰角度的调整；其机械手叩击装置可以实现“叩击”手法；其机械手加热装置可以实现“热敷”手法。通过机械手拇指关节、手腕俯仰关节和电磁锁实现“指”姿态，利用机械臂升降臂的升降可以实现“一指禅”手法；通 过机械手拇指关节、手腕俯仰关节和电磁锁实现“掌”姿态，利用机械臂升降臂的升降可以实现“掌按”手法，利用机械臂双立柱的平移和升降臂的升降可以实现“掌推”手法，利用机械臂双立柱和横梁的平移可以实现“掌揉”手法。 

所述的控制系统包括主控计算机系统、机械臂运动控制系统、机械手控制系统。其中，主控计算机系统包括操作台、主机和软件系统；机械臂运动控制系统包括机械臂运动控制器、伺服电机及其驱动器、三维力传感器和限位开关；机械手控制系统包括机械手控制器、步进电机及其驱动器、继电器组和限位开关。 

主控计算机系统通过以太网和机械臂运动控制器连接，机械臂运动控制器通过异步串口和机械手控制器连接。机械臂运动控制器将交流伺服电机运动指令下发至伺服电机驱动器，控制伺服电机动作；机械臂运动控制器将步进电机运动指令下发至机械手控制器，机械手控制器通过步进电机驱动器控制步进电机动作，机械臂运动控制器将继电器组开合指令下发至机械手控制器，机械手控制器控制继电器组开合动作。限位开关限定各关节运动范围，三维力传感器监测推拿力度。 

所述的控制系统具有开放性，医生可以在主控计算机系统界面中任意设定不同穴位的推拿手法、力度、速度和次数。 

所述的控制系统具有高效性，在进行穴位定位的同时，可以自动完成推拿姿态的调整，缩短推拿疗程所需时间。 

所述的控制系统具有灵活性，可以根据患者需求暂停推拿疗程，问题解决后，可以继续原来的推拿疗程。 

所述的控制系统具有安全可靠性，可以在紧急情况下，终止推拿疗程，机械臂升降臂自动抬起，保护患者人身安全。