CN108938363B

CN108938363B - 一种双机械臂协同作业拔火罐床

Info

Publication number: CN108938363B
Application number: CN201810903082.9A
Authority: CN
Inventors: 吕家环; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Suzhou Yuanlian Technology Pioneer Park Management Co ltd
Current assignee: Suzhou Yuanlian Technology Pioneer Park Management Co.,Ltd.
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: CN108938363A

Abstract

本发明公开一种双机械臂协同作业拔火罐床，包括三自由度平台、串联协同臂、工作头、辅助工作头、第一丝杠、第一支座、第一步进电机、床身、床架、支脚盘、枕头、第一导杆。三坐标式三自由度平台串联两协同机械臂构成拔火罐机构及辅助机构。七自由度拔火罐机构协同六自由度辅助机构，工作空间大，控制灵活智能，且可仿多种拔火罐疗法。摄像头可以扫描人体并测距，用于确定拔火罐部位、规划工作轨迹。自动化拔火罐，可拔全身任何位置，并节省了人力。

Description

一种双机械臂协同作业拔火罐床

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种双机械臂协同作业拔火罐床。

背景技术

拔罐是以罐为工具，利用燃火、抽气等方法产生负压，使之吸附于体表，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。拔罐疗法在中国有着悠久的历史，早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有关于“角法”的记载，角法就类似于后世的火罐疗法。而国外古希腊、古罗马时代也曾经盛行拔罐疗法。闪火法拔罐操作要点：用镊子夹酒精棉球点燃，在罐内绕一圈再抽出；迅速将罐罩在应拔部位上，即可吸住。拔罐的几种应用有留罐、走罐、闪罐和刺络拔罐。为节省人力与规范化作业，急需一种自动拔火罐装置。如专利号为CN201711200197.3提供了《一种骨科颈椎病专用自动拔火罐理疗按摩设备》，包括支撑顶板、下压吸取装置、两个按摩装置和旋转机械手装置等，其优点是结构简单，自动完成颈部拔火罐过程；缺点是智能化程度低，且只局限于颈部的拔罐。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种双机械臂协同作业拔火罐床，三坐标式三自由度平台串联两协同机械臂构成拔火罐机构及辅助机构。七自由度拔火罐机构协同六自由度辅助机构，工作空间大，控制灵活智能，且可仿多种拔火罐疗法。摄像头可以扫描人体并测距，用于确定拔火罐部位、规划工作轨迹。自动化拔火罐，可拔全身任何位置，并节省了人力。

本发明所使用的技术方案是：一种双机械臂协同作业拔火罐床，包括三自由度平台、串联协同臂、工作头、辅助工作头、第一丝杠、第一支座、第一步进电机、床身、床架、支脚盘、枕头、第一导杆，所述的第一支座有四个，固定安装在床身上底面四角；枕头固定安装在床身上底面一端，床架固定安装在床身下底面，且四个外伸轴端各固定安装有一支脚盘；第一丝杠两端铰接在右侧两第一支座上，且一端支座外侧固定安装有一第一步进电机，电机输出轴与丝杠连接；第一导杆固定安装在左侧两第一支座上；三自由度平台两侧安装在第一丝杠与第一导杆上；串联协同臂固定安装在三自由度平台上；工作头和辅助工作头分别固定安装在串联协同臂上的两个机械臂上。

所述的三自由度平台包括第一滑块、大火罐、第一天台、第二导杆、第二步进电机、第二丝杠、第二天台、第一电动推杆、第一伺服电机、第三天台、第一摄像头、第二滑块、小火罐、第一谐波减速器、过渡法兰，第一滑块内螺纹孔与前述的第一丝杠配合，且其上放置有三个大火罐；第二滑块的内孔与前述的第一导杆配合，且其上放置有三个小火罐；第一天台两侧分别固定安装在第一滑块与第二滑块上；第二导杆固定安装在第一天台前侧支座上；第二丝杠两端铰接在第一天台后侧支座上；第二步进电机固定安装在第一天台后侧支座上且输出轴与第二丝杠连接；所述的第二天台两端分别安装在第二导杆与第二丝杠上；第一电动推杆有两个，分别固定安装在第二天台上底面两侧；所述的第三天台上底面固定安装在两个第一电动推杆的推杆端；第一伺服电动机固定安装在第三天台上底面；第一摄像头有两个，分别铰接在第一天台上侧梁柱两侧；第一谐波减速器固定安装在第三天台下底面，其输入轴与第一伺服电机输出轴连接；过渡法兰固定安装在第一谐波减速器输出端。

所述的串联协同臂包括底盘、第二支座、第二伺服电机、第二谐波减速器、第一串联机械臂、第三伺服电机、第三谐波减速器、第二串联机械臂、第四谐波减速器、第三串联机械臂、第四串联机械臂、第四伺服电机、第二摄像头，底盘固定安装在前述的过渡法兰上，其上固定安装有一第二摄像头；第二支座有两个，分别固定安装在底盘两侧；每个第二支座两侧分别固定安装有一第二伺服电机和第二谐波减速器，且电机轴与减速器输出轴连接；左侧第二谐波减速器输出端固定安装有一第一串联机械臂，右侧第二谐波减速器输出端固定安装有一第四串联机械臂；第一串联机械臂另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机和第三谐波减速器，且电机轴与减速器输出轴连接；第四串联机械臂另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机和第三谐波减速器，且电机轴与减速器输出轴连接；第二串联机械臂固定安装在第一串联机械臂上的第三谐波减速器输出端；第三串联机械臂固定安装在第四串联机械臂上的第三谐波减速器输出端；第三串联机械臂另一端两侧分别固定安装有一第四伺服电机和第四谐波减速器，且电机轴与减速器输出轴连接。

所述的工作头包括第五串联机械臂、第五伺服电机、螺杆、第三支座、抓手、橡胶垫、连杆、螺母，第五串联机械臂固定安装在前述的第四谐波减速器输出端；第五伺服电机固定安装在第五串联机械臂上，且其输出轴上固定安装有一螺杆；第三支座有六个，两个一组，均布固定安装在第五机械串联臂上，每组第三支座上铰接有一抓手，每个抓手抓取端固定安装有一橡胶垫，橡胶垫具有弹性，用于抓取火罐时的防滑防刮；所述的连杆有六个，每两个一组，每组连杆一端铰接在抓手外伸端上，另一端铰接在螺母上；所述的螺母与螺杆配合构成一螺旋副。

进一步地，所述的辅助工作头包括支撑板、支架、喷嘴、叉板、针、第二电动推杆、燃气罐、燃气管、管套，支撑板固定安装在前述的第二串联机械臂上；支撑板前侧固定安装有一个支架、一个叉板和一个第二电动推杆，叉板用于取下火罐时按压火罐边缘皮肤放气；所述的针固定安装在第二电动推杆推杆端；所述的喷嘴固定安装在支架上，用于喷火；支撑板后侧固定安装有一个燃气罐和一个管套，燃气罐里存储着液态燃气；所述的燃气管两端固定安装在燃气罐和喷嘴上，中部穿过管套，用于输送燃气。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）七自由度拔火罐机构协同六自由度辅助机构，工作空间大，控制灵活智能，且可仿多种拔火罐疗法；（2）摄像头可以扫描人体并测距，用于确定拔火罐部位、规划工作轨迹：（3）自动化拔火罐，可拔全身任何位置，并节省了人力。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。

图4、图5为本发明的三自由度平台结构示意图。

图6、图7为本发明的串联协同臂结构示意图。

图8为本发明的工作头结构示意图。

图9、图10为本发明的辅助工作头结构示意图。

图11为本发明的螺母零件结构示意图。

附图标号：1-三自由度平台；2-串联协同臂；3-工作头；4-辅助工作头；5-第一丝杠；6-第一支座；7-第一步进电机；8-床身；9-床架；10-支脚盘；11-枕头；12-第一导杆；101-第一滑块；102-大火罐；103-第一天台；104-第二导杆；105-第二步进电机；106-第二丝杠；107-第二天台；108-第一电动推杆；109-第一伺服电机；110-第三天台；111-第一摄像头；112-第二滑块；113-小火罐；114-第一谐波减速器；115-过渡法兰；201-底盘；202-第二支座；203-第二伺服电机；204-第二谐波减速器；205-第一串联机械臂；206-第三伺服电机；207-第三谐波减速器；208-第二串联机械臂；209-第四谐波减速器；210-第三串联机械臂；211-第四串联机械臂；212-第四伺服电机；213-第二摄像头；301-第五串联机械臂；302-第五伺服电机；303-螺杆；304-第三支座；305-抓手；306-橡胶垫；307-连杆；308-螺母；401-支撑板；402-支架；403-喷嘴；404-叉板；405-针；406-第二电动推杆；407-燃气罐；408-燃气管；409-管套。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示的一种双机械臂协同作业拔火罐床，包括三自由度平台1、串联协同臂2、工作头3、辅助工作头4、第一丝杠5、第一支座6、第一步进电机7、床身8、床架9、支脚盘10、枕头11、第一导杆12，第一支座6有四个，固定安装在床身8上底面四角。枕头11固定安装在床身8上底面一端，床架9固定安装在床身8下底面，且四个外伸轴端各固定安装有一支脚盘10。第一丝杠5两端铰接在右侧两第一支座6上，且一端支座外侧固定安装有一第一步进电机7，电机输出轴与丝杠连接。第一导杆12固定安装在左侧两第一支座6上。三自由度平台1两侧安装在第一丝杠5与第一导杆12上。串联协同臂2固定安装在三自由度平台1上。工作头3和辅助工作头4分别固定安装在串联协同臂2上的两个机械臂上。

三自由度平台1包括第一滑块101、大火罐102、第一天台103、第二导杆104、第二步进电机105、第二丝杠106、第二天台107、第一电动推杆108、第一伺服电机109、第三天台110、第一摄像头111、第二滑块112、小火罐113、第一谐波减速器114、过渡法兰115，第一滑块101内螺纹孔与前述的第一丝杠5配合，且其上放置有三个大火罐102。第二滑块112的内孔与前述的第一导杆12配合，且其上放置有三个小火罐113。第一天台103两侧分别固定安装在第一滑块101与第二滑块112上。第二导杆104固定安装在第一天台103前侧支座上。第二丝杠106两端铰接在第一天台103后侧支座上。第二步进电机105固定安装在第一天台103后侧支座上且输出轴与第二丝杠106连接。第二天台107两端分别安装在第二导杆104与第二丝杠106上。第一电动推杆108有两个，分别固定安装在第二天台107上底面两侧。第三天台110上底面固定安装在两个第一电动推杆108的推杆端。第一伺服电机109固定安装在第三天台110上底面。第一摄像头111有两个，分别铰接在第一天台103上侧梁柱两侧。第一谐波减速器114固定安装在第三天台110下底面，其输入轴与第一伺服电机109输出轴连接。过渡法兰115固定安装在第一谐波减速器114输出端。

串联协同臂2包括底盘201、第二支座202、第二伺服电机203、第二谐波减速器204、第一串联机械臂205、第三伺服电机206、第三谐波减速器207、第二串联机械臂208、第四谐波减速器209、第三串联机械臂210、第四串联机械臂211、第四伺服电机212、第二摄像头213，底盘201固定安装在前述的过渡法兰115上，其上固定安装有一第二摄像头213。第二支座202有两个，分别固定安装在底盘201两侧。每个第二支座202两侧分别固定安装有一第二伺服电机203和第二谐波减速器204，且电机轴与减速器输出轴连接。左侧第二谐波减速器204输出端固定安装有一第一串联机械臂205，右侧第二谐波减速器204输出端固定安装有一第四串联机械臂211。第一串联机械臂205另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机206和第三谐波减速器207，且电机轴与减速器输出轴连接。第四串联机械臂211另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机206和第三谐波减速器207，且电机轴与减速器输出轴连接。第二串联机械臂208固定安装在第一串联机械臂205上的第三谐波减速器207输出端。第三串联机械臂210固定安装在第四串联机械臂211上的第三谐波减速器207输出端。第三串联机械臂210另一端两侧分别固定安装有一第四伺服电机212和第四谐波减速器209，且电机轴与减速器输出轴连接。

工作头3包括第五串联机械臂301、第五伺服电机302、螺杆303、第三支座304、抓手305、橡胶垫306、连杆307、螺母308，第五串联机械臂301固定安装在前述的第四谐波减速器209输出端。第五伺服电机302固定安装在第五串联机械臂301上，且其输出轴上固定安装有一螺杆303。第三支座304有六个，两个一组，均布固定安装在第五机械串联臂301上，每组第三支座304上铰接有一抓手305，每个抓手305抓取端固定安装有一橡胶垫306，橡胶垫306具有弹性，用于抓取火罐时的防滑防刮。连杆307有六个，每两个一组，每组连杆307一端铰接在抓手305外伸端上，另一端铰接在螺母308上。螺母308与螺杆303配合构成一螺旋副。

辅助工作头4包括支撑板401、支架402、喷嘴403、叉板404、针405、第二电动推杆406、燃气罐407、燃气管408、管套409，支撑板401固定安装在前述的第二串联机械臂208上。支撑板401前侧固定安装有一个支架402、一个叉板404和一个第二电动推杆406，叉板404用于取下火罐时按压火罐边缘皮肤放气。针405固定安装在第二电动推杆406推杆端。喷嘴403固定安装在支架402上，用于喷火。支撑板401后侧固定安装有一个燃气罐407和一个管套409，燃气罐407里存储着液态燃气。燃气管408两端固定安装在燃气罐407和喷嘴403上，中部穿过管套409，用于输送燃气。

本发明工作原理：本发明执行机构为三自由度平台1串联串联协同臂2，及串联协同臂2上的工作头3与辅助工作头4。其中三自由度平台1、工作头3和与其连接的串联协同臂2上的一个机械臂构成七自由度拔火罐机构。三自由度平台1、辅助工作头4和与其连接的串联协同臂2上的另一个机械臂构成六自由度辅助拔火罐机构。

拔火罐机构的七个自由度具体如下，三自由度平台1的三个自由度为：第一步进电机7控制的第一天台103沿X轴的移动。第二步进电机105控制的第二天台107沿Y轴的移动。两个电动推杆108控制的第三天台110沿Z轴的移动。串联四自由度机械臂的四个自由度为：第一伺服电机109控制的底盘201绕其中心轴的转动。第二伺服电机203控制的第四串联机械臂211绕第二谐波减速器204中心轴的转动。第三伺服电机206控制的第三串联机械臂210绕第三谐波减速器207中心轴的转动。第四伺服电机212控制的第五串联机械臂301绕第四谐波减速器209中心轴的转动。

辅助拔火罐机构的六个自由度具体如下，前述的三自由度平台1的三个自由度。串联三自由度辅助机械臂的三个自由度为：第一伺服电机109控制的底盘201绕其中心轴的转动。第二伺服电机203控制的第一串联机械臂205绕第二谐波减速器204中心轴的转动。第三伺服电机206控制的第二串联机械臂208绕第三谐波减速器207中心轴的转动。

工作头3的工作原理为，第五伺服电机302驱动螺杆303来回转动，带动螺母308往复移动，螺母308三侧的三组连杆307随之移动。每组连杆307驱动与之铰接的抓手305绕第三支座304铰链处转动，实现三个方向上的抓手开合。

辅助工作头4的工作原理为，喷嘴403用于喷火。叉板404用于拔完火罐，取下火罐时，按压火罐一侧皮肤放气，便于拔下火罐。针405用于刺络拔罐时刺皮肤放血，靠第二电动推杆406控制。

双机械臂协同工作原理为，拔罐机构控制工作头3取火罐，然后与辅助拔罐机构上的辅助工作头配合，将火罐置于喷嘴403上，喷嘴403喷火，加热罐内空气，然后将火罐快速移至指定的皮肤位置，如需刺络拔罐，则辅助拔罐机构先在指定皮肤位置针刺，然后拔罐机构将加热的火罐放置在上面。需要走罐操作时，拔罐机构可带动火罐进行走罐。最后，当需取下火罐时，辅助拔罐机构驱动叉板404，按压火罐一侧皮肤放气，同时拔罐机构驱动抓手305，抓取下火罐。

两个第一摄像头111与第二摄像头213用于实时传回图像数据，用于分析距离、拔火罐部位与计算拔火罐轨迹。

Claims

1.一种双机械臂协同作业拔火罐床，包括三自由度平台（1）、串联协同臂（2）、工作头（3）、辅助工作头（4）、第一丝杠（5）、第一支座（6）、第一步进电机（7）、床身（8）、床架（9）、支脚盘（10）、枕头（11）、第一导杆（12），其特征在于：所述的第一支座（6）有四个，固定安装在床身（8）上底面四角；枕头（11）固定安装在床身（8）上底面一端，床架（9）固定安装在床身（8）下底面，且四个外伸轴端各固定安装有一支脚盘（10）；第一丝杠（5）两端铰接在右侧两第一支座（6）上，且一端支座外侧固定安装有一第一步进电机（7），所述的第一步进电机（7）的电机输出轴与所述的第一丝杠（5）连接；第一导杆（12）固定安装在左侧两第一支座（6）上；三自由度平台（1）两侧安装在第一丝杠（5）与第一导杆（12）上；串联协同臂（2）固定安装在三自由度平台（1）上；工作头（3）和辅助工作头（4）分别固定安装在串联协同臂（2）上的两个机械臂上；

所述的三自由度平台（1）包括第一滑块（101）、大火罐（102）、第一天台（103）、第二导杆（104）、第二步进电机（105）、第二丝杠（106）、第二天台（107）、第一电动推杆（108）、第一伺服电机（109）、第三天台（110）、第一摄像头（111）、第二滑块（112）、小火罐（113）、第一谐波减速器（114）、过渡法兰（115），第一滑块（101）内螺纹孔与前述的第一丝杠（5）配合，且其上放置有三个大火罐（102）；第二滑块（112）的内孔与前述的第一导杆（12）配合，且其上放置有三个小火罐（113）；第一天台（103）两侧分别固定安装在第一滑块（101）与第二滑块（112）上；第二导杆（104）固定安装在第一天台（103）前侧支座上；第二丝杠（106）两端铰接在第一天台（103）后侧支座上；第二步进电机（105）固定安装在第一天台（103）后侧支座上且输出轴与第二丝杠（106）连接；所述的第二天台（107）两端分别安装在第二导杆（104）与第二丝杠（106）上；第一电动推杆（108）有两个，分别固定安装在第二天台（107）上底面两侧；所述的第三天台（110）上底面固定安装在两个第一电动推杆（108）的推杆端；第一伺服电机（109）固定安装在第三天台（110）上底面；第一摄像头（111）有两个，分别铰接在第一天台（103）上侧梁柱两侧；第一谐波减速器（114）固定安装在第三天台（110）下底面，其输入轴与第一伺服电机（109）输出轴连接；过渡法兰（115）固定安装在第一谐波减速器（114）输出端；

所述的串联协同臂（2）包括底盘（201）、第二支座（202）、第二伺服电机（203）、第二谐波减速器（204）、第一串联机械臂（205）、第三伺服电机（206）、第三谐波减速器（207）、第二串联机械臂（208）、第四谐波减速器（209）、第三串联机械臂（210）、第四串联机械臂（211）、第四伺服电机（212）、第二摄像头（213），底盘（201）固定安装在前述的过渡法兰（115）上，其上固定安装有一第二摄像头（213）；第二支座（202）有两个，分别固定安装在底盘（201）两侧；每个第二支座（202）两侧分别固定安装有一第二伺服电机（203）和第二谐波减速器（204），且第二伺服电机（203）轴与第二谐波减速器输出轴连接；左侧第二谐波减速器（204）输出端固定安装有一第一串联机械臂（205），右侧第二谐波减速器（204）输出端固定安装有一第四串联机械臂（211）；第一串联机械臂（205）另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机（206）和第三谐波减速器（207），且第三伺服电机（206）轴与第三谐波减速器（207）输出轴连接；第四串联机械臂（211）另一端两侧分别固定安装有一第三伺服电机（206）和第三谐波减速器（207），且第三伺服电机（206）轴与第三谐波减速器（207）输出轴连接；第二串联机械臂（208）固定安装在第一串联机械臂（205）上的第三谐波减速器（207）输出端；第三串联机械臂（210）固定安装在第四串联机械臂（211）上的第三谐波减速器（207）输出端；第三串联机械臂（210）另一端两侧分别固定安装有一第四伺服电机（212）和第四谐波减速器（209），且第四伺服电机（212）轴与第四谐波减速器（209）输出轴连接；

所述的工作头（3）包括第五串联机械臂（301）、第五伺服电机（302）、螺杆（303）、第三支座（304）、抓手（305）、橡胶垫（306）、连杆（307）、螺母（308），第五串联机械臂（301）固定安装在前述的第四谐波减速器（209）输出端；第五伺服电机（302）固定安装在第五串联机械臂（301）上，且其输出轴上固定安装有一螺杆（303）；第三支座（304）有六个，两个一组，均布固定安装在第五机械串联臂（301）上，每组第三支座（304）上铰接有一抓手（305），每个抓手（305）抓取端固定安装有一橡胶垫（306），橡胶垫（306）具有弹性，用于抓取火罐时的防滑防刮；所述的连杆（307）有六个，每两个一组，每组连杆（307）一端铰接在抓手（305）外伸端上，另一端铰接在螺母（308）上；所述的螺母（308）与螺杆（303）配合构成一螺旋副；

所述的辅助工作头（4）包括支撑板（401）、支架（402）、喷嘴（403）、叉板（404）、针（405）、第二电动推杆（406）、燃气罐（407）、燃气管（408）、管套（409），支撑板（401）固定安装在前述的第二串联机械臂（208）上；支撑板（401）前侧固定安装有一个支架（402）、一个叉板（404）和一个第二电动推杆（406），叉板（404）用于取下火罐时按压火罐边缘皮肤放气；所述的针（405）固定安装在第二电动推杆（406）推杆端；所述的喷嘴（403）固定安装在支架（402）上，用于喷火；支撑板（401）后侧固定安装有一个燃气罐（407）和一个管套（409），燃气罐（407）里存储着液态燃气；所述的燃气管（408）两端固定安装在燃气罐（407）和喷嘴（403）上，中部穿过管套（409），用于输送燃气。