WO2023177324A1 - Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты) - Google Patents

Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2023177324A1
WO2023177324A1 PCT/RU2023/050034 RU2023050034W WO2023177324A1 WO 2023177324 A1 WO2023177324 A1 WO 2023177324A1 RU 2023050034 W RU2023050034 W RU 2023050034W WO 2023177324 A1 WO2023177324 A1 WO 2023177324A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
massage
contact element
sensitive contact
sensitive
damping system
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/050034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Максим Юрьевич ГЛАДИЛОВ
Денис Алексеевич ЛЕДЕНКОВ
Original Assignee
Максим Юрьевич ГЛАДИЛОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022106564A external-priority patent/RU2785828C1/ru
Application filed by Максим Юрьевич ГЛАДИЛОВ filed Critical Максим Юрьевич ГЛАДИЛОВ
Publication of WO2023177324A1 publication Critical patent/WO2023177324A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H15/00—Massage by means of rollers, balls, e.g. inflatable, chains, or roller chains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms

Definitions

  • the proposed group of inventions relates to automated physiotherapeutic equipment for performing health-improving massage operations, and specifically to intelligent stationary or mobile robotic machines equipped with contact manipulator mechanisms with intuitively configured massage components.
  • a massage robot is known from the prior art (see CN109077907, class A61N7/00, published 2018 [1]).
  • the well-known massage robot [1] contains a power supply, a control system and a massage element held by at least one manipulator arm, consisting of at least two adaptive links movable relative to each other.
  • the fundamental feature of the massage robot under consideration is its design, including its external design, in the form of a humanoid object placed on a movable support base.
  • a humanoid robot [1] moves along guides, using a caterpillar mover, along the massage table on which the patient is located.
  • the massage element is a portable physiotherapeutic attachment, the active elements of which massage the surface of the skin.
  • the manipulator arm which performs the function of an executive body
  • control of the physiotherapeutic procedure is ensured, and the parameters and features of its implementation are observed, embedded in the existing control system, which comprehensively determines the functionality of this robotic device.
  • the movement of the massage robot [1] is carried out along a guide located at the bottom of the robot using a gear drive, which can reduce practical performance when using the robot, since for the reliability and safety of its operation it is necessary to first prepare the installation surfaces, and then monitor them operational condition and perform periodic maintenance.
  • An additional disadvantage of the technical solution [1] is the mobility and versatility not provided for by the design, therefore, in the case of transferring a robot from one point of use to another, it is necessary to dismantle the equipment, then install and configure it in a new place to ensure correct operation in new conditions, and this Accordingly, it will require the attraction of additional funds and labor resources.
  • the known solution [2] relates to the field of robotics, and specifically relates to an intelligent rehabilitation massage robot.
  • the well-known intelligent massage robot [2] contains a moving base, a control system and a device for human interaction with an automatic machine.
  • the known robotic device includes a composite massage arm-manipulator controlled by a computer system, which has the ability to move in several planes, and the specified device for human interaction with the automatic system has a control unit, a processor and an information display device.
  • the body of the intelligent robot is installed on a movable base, and movement is carried out using adaptive roller mechanisms.
  • the well-known massage robot [2] is quite functional and is endowed with high levels of versatility and practicality, since it can be used on various surfaces and can be easily and smoothly transported from from one place of use to another, and during commissioning, configuration and adaptation of equipment is not required.
  • the manipulator hand used for massage has the ability to move in several planes and this is ensured by the fact that it consists of three adaptive links movably connected to each other, however, the described design option is not able to guarantee the safety of the procedure, since, During the massage process, when moving, the peripheral parts of the links may touch the patient’s skin, which can lead to injury.
  • Another technical omission should be considered unfinished/ill-thought-out ergonomic indicators, which, in particular, do not imply compliance with an adaptive unified approach to physiotherapeutic operations, but require periodic human intervention, for example, to replace the massage nozzle or programmatically change parameters and/or operating mode executive parts of this massage robot.
  • the closest analogue of the proposed group of inventions should be considered a massage robot, known from CN210277652, class. A61N7/00, publ. 2020 [3].
  • the known solution is used as a physiotherapeutic agent configured for automated, controlled medical massage interventions.
  • the well-known massage robot has a control system and an executive part that interacts with it.
  • the executive part has a robotic drive-manipulator, which has several moving components; in addition, it is possible to adjust the applied massage force.
  • the robotic drive-manipulator is installed by means of an intermediate element on a supporting movable body, and the mentioned components of the drive-manipulator are mechanical levers movably connected to each other, the outermost of which has the possibility of massage contact, for which it is equipped with an adaptive massage nozzle.
  • the threshold values of the massage forces are set by means of the control unit.
  • the strength and speed of the massage are regulated, taking into account the previously studied anatomical features of each patient individually.
  • the technical problem of the proposed group of inventions is the creation of a manipulator-type physiotherapeutic robot with high technical and operational characteristics, capable of performing health-improving massage interventions in automatic mode with the possibility of adaptive control of sensitivity and force effects.
  • the technical result of the proposed group of inventions is the implementation of the purpose of creating the specified sensitive automatic massage complex, the functioning of which ensures high the effectiveness and safety of the procedure through the possibility of operational control and, if necessary, limiting the forceful massage effect.
  • the contact physiotherapeutic complex of the manipulator type contains a control and management part and an executive part interconnected with it, including a robotic manipulator drive, a suspended damping system and a sensitive contact element for massage intervention, characterized in that that the robotic manipulator drive is made of a composite of links movably connected to each other with the formation of misaligned transitions at the specified connection points, the suspended damping system consists of a support bracket fixed to the free end section of the link, on the lower end section of which a working lever, one of the outermost ones, is installed with the possibility of rolling sections of which are equipped with the mentioned sensitive contact element for massage intervention, and the other of the sections of the working lever is connected by means of a connecting module with an elastic element to the docking section of the support bracket, and the location of the specified sensitive contact element is selected so that, firstly, the rolling axis of the working lever is predominantly parallel to the plane formed by the contact area of the surface of the
  • the contact physiotherapeutic complex of the manipulator type contains a control and management part and an executive part interconnected with it, including a robotic manipulator drive, a suspended damping system and a sensitive contact element for massage intervention, different in that the robotic manipulator drive is made of a composite of movable links connected to each other with the formation of non-coaxial transitions at the specified connection points, the suspended damping system is made in the form of a hinged, at least hinged four-component mechanism, the upper part of which is made in the form of a fixed upper block fixed on the free end section of the link, respectively, and the lower part is made in the form of a movable lower block, the end section of which is equipped with the mentioned sensitive contact element, while the said upper and lower blocks are interconnected by two inclined bridges, between which there is a connecting module with an elastic element, one part of which is fixed on the upper block, and the other mechanically connected to the lower block, and
  • the contact physiotherapeutic complex of the manipulator type contains a control and management part and an executive part interconnected with it, including a robotic manipulator drive, a suspended damping system and a sensitive contact element for massage intervention , characterized in that the robotic manipulator drive is made of a composite of links movably connected to each other with the formation of non-coaxial transitions at the specified connection points, the suspended damping system consists of a support bracket fixed to the free end section of the link, containing a linear vertically oriented guide, on which it can be moved a carriage is installed, the movement of which to the upper side is limited by a connecting module with an elastic element installed on the connecting part of the support bracket, while the carriage is equipped with a holding block with the mentioned sensitive contact element installed on it, the location of which is selected so that the plane formed by the contact area of the surface of the sensitive contact element with the surface of the user's body was predominantly perpendicular to the linear
  • the design options proposed above for the claimed contact physiotherapeutic complexes of the manipulator type taking into account their characteristics and technical features, form a set of features sufficient to achieve a given technical result, which consists in realizing the purpose of creating the specified sensitive automatic massage complex, the functioning of which ensures high efficiency and safety of the procedure by the possibility of operational control and, if necessary, limiting the provided forceful massage action and, in fact, to solve the current technical problem of obtaining a manipulator-type physiotherapeutic robot with high technical and operational characteristics, capable of performing health-improving massage intervention in an automatic mode with the possibility of adaptive control of sensitivity and force action.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the massage system, according to the first embodiment (option 1), using a bracket on the suspension system;
  • FIG. 3 shows an embodiment of the massage system, according to the second embodiment (option 2), using a four-component hinged mechanism on the suspension system;
  • FIG. 4 shows an embodiment of the massage system, according to the third embodiment (option 3), using a support bracket with a linear guide for the suspension system;
  • FIG. 5 shows an embodiment of a massage system using a spring as an elastic element of the suspension system
  • FIG. 6 shows an embodiment of a massage system using a pneumatic cylinder as an elastic element of the suspension system
  • a manipulator-type contact physiotherapeutic complex contains an executive part 24 and a control and management part 1.
  • the executive part 24 includes a robotic manipulator drive 2, a suspension damping system 4, as well as a sensitive contact element 3 for massage intervention, containing massage rollers 16.
  • the robotic manipulator drive 2 is made of a composite of links 5 movably connected to each other with the formation of non-coaxial transitions 6 at the designated connection points.
  • the suspension damping system 4 consists of a support bracket 8 fixed to the free end section of the link 5.
  • a working lever 10 is installed at the lower end section of the support bracket 8 with the ability to swing.
  • One of the extreme sections of the working lever 10 is equipped with the said sensitive contact element 3 for massage intervention, and the other of the extreme sections is connected to the opposite part of the support bracket 8 by means of a connecting module with an elastic element 9.
  • the location of said sensitive contact element 3 is chosen so that, firstly, the axis of rolling (rotation) 11 of the operating lever 10 is predominantly parallel to the plane formed by the contact area of the surface of the sensitive contact element 3 with the surface of the user’s body, and secondly, so that the specified area contact was outside the plane formed by the rolling axis 11 of the working lever 10 and a conventional perpendicular to the plane formed by the contact area.
  • the contact physiotherapeutic complex of the manipulator type see Fig. 1, Fig. 3
  • it contains an executive part 24 and a control and management part 1.
  • the executive part 24 includes a robotic manipulator drive 2, a suspension damping system 4, as well as a sensitive contact element 3 for massage intervention, containing massage rollers 16.
  • the robotic manipulator drive 2 is made of a composite of links 5 movably connected to each other with the formation of non-coaxial transitions 6 at the designated connection points.
  • the suspended damping system is made in the form of a hinged, at least four-component mechanism 13.
  • the upper part of this mechanism is made in the form of a fixed link 5, respectively, an upper block 12 fixed on the free end section, and its lower part is made in the form of a movable lower block 14.
  • the end section of the lower block 14 is equipped with the mentioned sensitive contact element 3.
  • the location of said sensitive contact element 3 for massage intervention is selected so that the plane formed by the contact area of the surface of the sensitive contact element 3 with the surface of the user's body is predominantly perpendicular to the tangent to the path of movement of the lower block 14 in the middle part of the range of permissible movements.
  • the third embodiment of the contact physiotherapeutic complex of the manipulator type contains an executive part 24 and a control and management part 1.
  • the executive part 24 includes a robotic manipulator drive 2, a suspension damping system 4, as well as a sensitive contact element 3 for massage intervention, containing massage rollers 16.
  • the robotic manipulator drive 2 is made of a composite of links 5 movably connected to each other with the formation of non-coaxial transitions 6 at the designated connection points.
  • the suspended damping system consists of a support bracket fixed to the free end section of the link 5, containing a linear vertically oriented guide 17, on which a carriage 18 is movably mounted, the movement of which to the upper side is limited by a connecting module with an elastic element 9, which is installed opposite to the specified one.
  • the carriage 18 is equipped with a holding block 19 with the specified sensitive contact element 3 mounted on it, the location of which is selected so that the plane formed by the contact area of the surface of the sensitive contact element 3 with the surface of the user's body is predominantly perpendicular to the linear guide 17.
  • the proposed contact physiotherapeutic complex of the manipulator type is equipped with a control and management part 1 and an executive part 24, including a manipulator drive 2, which in turn is equipped with a sensitive contact element 3 for direct direct massage intervention.
  • a manipulator drive 2 which in turn is equipped with a sensitive contact element 3 for direct direct massage intervention.
  • the sensitive contact element 3 used is connected to the manipulator drive 2 using a suspension damping system 4, which, among other things, allows the sensitive contact element 3 to move predominantly in a direction perpendicular to the surface of the user's body.
  • the connecting module used in the suspended damping system 4 with the elastic element 9, which is in a pre-stressed state is essentially an intermediate element that transmits force from the manipulator drive 2 to the sensitive contact element 3, which determines the conditions of movement in such a way that if the force is exceeded support reaction from the user's body of a given value, the sensitive contact element 3 moves under the influence of the above force.
  • a used system known from [4] includes an image processing module and a motion controller.
  • the image processing module processes them to determine the location of the area (spot) on the user's body where the massage intervention will be performed.
  • the motion controller controls the manipulator drive 2 to perform the massage procedure at the identified massage site.
  • These robotic arms are currently publicly available and have 6 degrees of freedom, which will allow the sensitive contact element 3 to be moved to almost any given point within a given area of space and oriented in the specified area at any angle.
  • a massage nozzle can be used, the design of which is similar to the nozzle known from WO2020148624, publ. 2020 [6].
  • suspension damping system 4 is designed to reduce the accompanying dynamic loads, which allows for a measured, smooth massage intervention with minimal chance of injury.
  • the connecting module used in the proposed complex with the elastic element 9 of the suspension damping system 4 provides a mechanical connection between the sensitive contact element 3 and the manipulator drive 2, and the length of the module with the elastic element 9 changes under the action of force from the user on the sensitive contact element 3, which is actually mechanically connected with a connecting module with an elastic element 9.
  • the movement of the sensitive contact element 3 for massage intervention away from the surface of the user's body with an increase in the above force is determined by the stiffness coefficient of the connecting module with the elastic element 9 and the parameters of its mechanical connection with the sensitive contact element 3, and the reverse movement with a decrease in the specified force is ensured by the elastic properties of the connecting element module with elastic element 9.
  • the suspension damping system contains a support bracket 8, which is mounted on the manipulator drive 2, or rather on its extreme link 5, as well as a working lever 10, on which it is actually attached sensitive contact element 3 for massage intervention.
  • the rolling axis 11 of the working lever 10 is fixed directly to the support bracket 8.
  • the connecting module with the elastic element 9 additionally connects the working lever 10 and the support bracket 8.
  • the sensitive contact element 3 is installed so that its working massage surface is located relative to the support bracket 8 so that the rolling axis 11 of the working lever 10 is predominantly parallel to the plane formed by the contact area of the sensitive contact element 3 and the surface of the patient's body, while this contact area does not intersect would be a plane formed by the rolling axis 11 of the working lever 10 and a conventional perpendicular to the plane formed by the mentioned contact area.
  • the sensitive contact element 3 comes into contact with the surface of the patient's body, the support reaction force through the operating lever 10, swinging on the rolling axis 11, is transmitted to connecting module with an elastic element 9, which is prestressed.
  • the length of the specified module will increase, which will lead to movement of the operating lever 10 and, accordingly, the element of the sensitive contact element 3, which, in turn, will lead to a decrease in force reaction of the support to the sensitive contact element 3 from the surface of the patient's body.
  • control and management part 1 sets and maintains during the massage process such a configuration of the manipulator drive 2 so that when the operating lever 10 swings under the influence of the support reaction force from the user's body, the sensitive contact element 3 moves in a direction close to perpendicular to the surface the user's body on the contact area (spot).
  • This configuration of the manipulator drive 2 is achieved when the operating lever 10 and the rolling axis 11 are practically parallel to the surface of the patient's body in the contact area.
  • the suspension damping system 4 contains a hinged four-component mechanism 13, the design of which forms a conventional parallelogram.
  • the design of the four-component mechanism 13 contains an upper fixed block 12, which is attached to the extreme link 5 of the manipulator drive 2, and a lower movable block 14, at the end section of which the sensitive contact element 3 is actually attached for massage intervention.
  • the lower movable block 14 and the upper fixed block 12 have approximately the same length and are connected to each other using two inclined bridges 15 of approximately the same length, in this case rocker arms, between which a connecting module with an elastic element 9 is installed, one part of which (the upper one) is fixed on the upper fixed block 12, and the other part of which (lower) is fixed on the lower movable block 14.
  • This resulting suspension damping system 4 ensures parallel movement of the sensitive contact element 3.
  • the reaction force of the support through the sensitive contact element 3 acts on the lower movable block 14.
  • the mechanical connection of the lower movable block 14 with the upper fixed block 12 through jumpers 15 reduces the movement of the lower movable block 14 to plane-parallel transfer, with which changes the distance between blocks 14 and 12, respectively.
  • an impact occurs on the connecting module with the elastic element 9, which is mechanically connected to blocks 14 and 12 and is prestressed.
  • the length of this module will decrease, which will lead to movement of the lower moving block 14 and, accordingly, the sensitive contact element 3, which, in turn, will lead to a decrease in force reaction of the support to the sensitive contact element 3 from the surface of the patient’s body.
  • the sensitive contact element 3 is installed so that its working massage surface is located relative to the lower movable block 14 so that the plane formed by the contact area (spot) of the sensitive contact element 3 and the surface of the patient's body is predominantly perpendicular to the tangent to the trajectory of movement of the lower movable block 14 in the middle range of permissible movements.
  • the control part 1 sets and maintains during the massage such a configuration of the manipulator drive 2 so that the movement of the sensitive contact element 3 when the lower block 14 moves under the influence of the support reaction force from the user's body occurs in a direction close to perpendicular to the surface of the user's body on area (spot) of contact.
  • This configuration of the manipulator drive 2 is achieved when the lower movable block 14 and its rolling axes are parallel to the surface of the patient's body in the contact area, and the angle between the lower movable block 14 and the jumpers 15 is small, for example, less than 30 degrees.
  • the suspension damping the system contains a support bracket 8 mounted on the outermost link of the manipulator drive 2, at least one linear guide 17 mounted on the support bracket 8 itself. There is also a carriage 18, which has the ability to move plane-parallel along the linear guide 17.
  • the sensitive contact element 3 is attached to the carriage 18 using the holding block 19.
  • the connecting module with the elastic element 9 directly connects the carriage 18 and the support bracket 8.
  • the proposed suspension damping system 4 ensures parallel movement of the sensitive contact element 3.
  • the sensitive contact element 3 is installed so that its working massage surface is located relative to the holding block 19 of the carriage 18 so that the plane formed by the contact area (spot) of the sensitive contact element 3 and the surface of the patient’s body is predominantly perpendicular to the linear guide 17.
  • control and management part 1 sets the necessary configuration of the manipulator drive 2 so that the sensitive contact element 3 is oriented relative to the surface of the user’s body in such a way that the movements of the carriage 18 along the linear guide 17 occur in a direction close to perpendicular to the surface of the body user on the contact area (spot).
  • This configuration of the manipulator drive 2 is achieved when the linear guide 17 is perpendicular to the surface of the patient's body at the contact site.
  • the connecting module with the elastic element 9 can be made on the basis of a spring loaded to a given value (see Fig. 5). So, for example, when a conditional lever suspension system is used (version 1, Fig. 1, Fig. 2), then the connecting module with an elastic element 9, made in the form of a spring, which connects the support bracket 8 and the working lever 10 may consist of a cylindrical helical compression spring. In this case, pre-loading (compression) can be performed using screw 20 (see Fig. 5). Screw 12 provides a given degree of spring compression and can limit the swing angle of the operating lever 10, and therefore limits the range of movement of the sensitive contact element 3.
  • the compression force of the element 9, made, in particular, in the form of a spring in the absence of contact of the sensitive contact element 3 with the surface of the patient’s body is set by the characteristics of the spring itself and, if necessary, by the position of the screw 20.
  • the force on the connecting module with the elastic element 9, in particular, made in the form of a spring with side of the working lever 10 will exceed the elastic force of element 9 and the working lever 10 will begin to move, compressing the spring (element 9) and moving the sensitive contact element 3 away from the surface of the user’s body, which will reduce the support reaction force, bringing the suspension damping system 4 to a new state of equilibrium and limiting thereby the ground reaction force.
  • the connecting module with the elastic element 9 can be made on the basis of a pneumatic cylinder (see in particular Fig. 6), the pressure in which has a given value.
  • the connecting module with an elastic element 9 based on a pneumatic cylinder operates similarly to the described option with the element 9 being made in the form of a spring loaded to a given value.
  • the pressure in such a pneumatic cylinder (connecting module with elastic element 9) during the massage process can be regulated by the control and management part 1 by supplying control signals to pressure regulators, valves, etc. elements through which the compressor and/or receiver are connected to the pneumatic cylinder (connecting module with elastic element 9).
  • the pneumatic cylinder used (connecting module with elastic element 9) may contain a piston movement limiter.
  • a suspended damping system makes it possible to ensure the effectiveness of the massage and increase the safety of the user, preventing dangerous force impacts on him.
  • the user's safety is ensured in case of malfunctions of the electromechanical components of the device.
  • a massage nozzle can be used as a sensitive contact element 3, containing a rotating rotor 22 connected to an electric motor with a plurality of axes 23 on which rotating massage rollers 21 are located.
  • Such a nozzle is used for compression microvibration massage.
  • control and control part 1 may contain a control unit for the sensitive contact element 3 and be connected to it using electrical cables built into the manipulator drive 2 or laid inside it.
  • Control and management part 1 receives and processes the user's image, then determines the area on the user's body where exactly the massage will be performed. Then the control and management part 1 controls the movement of the manipulator drive 2, which brings the sensitive contact element 3 to the area of influence and presses it to the user’s body with a given force, orienting it in one of the above ways.
  • the above impact force is determined by the parameters of the connecting module with the elastic element 9 and the current position of the sensitive contact element 3 relative to the user's body. Additionally, the above impact force can be controlled by moving the sensitive contact element 3 along normal to the surface of the contact area based on the readings of force and/or displacement sensors built into the sensitive contact element 3.
  • the rotor 22 of the sensitive contact element 3 is driven by an electric motor.
  • the pressing force created by the connecting module with the elastic element 9 moves the sensitive contact element 3, pressing it against the surface of the user's body, which makes it possible to compensate for the movement of the body and continue the massage.
  • the normal support reaction force from the body moves the sensitive contact element 3 due to a change in the length of the elastic connection created by the module with the elastic element 9.
  • the pressing force of the sensitive contact element 3 to the body surface changes within the specified values determined by the parameters of the module with elastic element 9.
  • the proposed group of inventions can be successfully used for therapeutic and prophylactic purposes, as well as for improving the health of the body.
  • This group provides high efficiency and safety and allows massage intervention to be carried out fully automatically.
  • the proposed physiotherapeutic complex can be used as a medicine for the treatment of joints, for the treatment of muscle contractures and scars, can be used by athletes as a means to improve and maintain physical fitness, to prepare for participation in sports events, and also to be used as a rehabilitation tool for recovery from injuries and illnesses.
  • the proposed group can be used to treat diseases of the lymphatic system, to stimulate the feet, to activate blood circulation, to treat venous insufficiency and thrombophlebitis.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к физиотерапевтическому оборудованию и предназначена для использования при проведении массажных операций. Физиотерапевтический комплекс содержит контрольно-управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, выполненный составным из подвижно соединенных между собой звеньев, подвесную демпфирующую систему, включающую опорный кронштейн, на нижнем концевом участке которого установлен рабочий рычаг, один из крайних участков которого оснащен чувствительным контактным элементом для массажного вмешательства. Изобретения позволяют повысить безопасность при эксплуатации путем возможности эксплуатационного контроля и ограничения, при необходимости, оказываемого силового массажного действия.

Description

ИНТУИТИВНАЯ МАССАЖНАЯ СИСТЕМА МАНИПУЛЯТОРНОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ)
Область техники
Предлагаемая группа изобретений относится к автоматизированному физиотерапевтическому оборудованию для проведения оздоровительных массажных операций, а конкретно к интеллектуальным стационарным или передвижным робототехническим машинам, оснащенных контактными манипуляторными механизмами с интуитивно настроенными массажными компонентами.
Уровень техники
Из уровня техники известен массажный робот (см. CN109077907, кл. А61Н7/00, публ. 2018г. [1]).
Известный массажный робот [1] содержит блок питания, систему управления и массажный элемент, удерживаемый, по меньшей мере, одной рукой -манипулятором, состоящей, по крайней мере, из двух подвижных относительно друг друга адаптивных звеньев.
Основополагающей особенностью рассматриваемого массажного робота является его конструктивное исполнение, в том числе внешнее, в виде человекоподобного объекта, размещенного на подвижном опорном основании.
Как правило, человекоподобный робот [1] перемещается по направляющим, посредством гусеничного движителя, вдоль массажного стола, на котором располагается пациент.
Посредством упомянутого массажного элемента производится непосредственное массажное вмешательство. Массажный элемент представляет из себя портативную физиотерапевтическую насадку, активные элементы которой массируют поверхность кожного покрова.
А посредством упомянутой руки -манипулятора, выполняющей функцию исполнительного органа, обеспечивается контроль проведения физиотерапевтической процедуры, а также соблюдаются параметры и особенности ее проведения, заложенные в имеющейся системе управления, которая комплексно определяет функциональность данного робототехнического средства. Как было указано выше движение массажного робота [1] производится по расположенной в нижней части робота направляющей с помощью шестеренчатого привода, что может понизить практические показатели при использовании робота, поскольку для надежности и безопасности его эксплуатации необходимо первично подготавливать установочные поверхности, а далее следить за их эксплуатационным состоянием и производить периодическое техническое обслуживание.
Дополнительным недостатком технического решения [1] следует отметить непредусмотренную конструкцией мобильность и универсальность, поэтому в случае переброски робота с одного пункта использования на другой необходимо производить демонтаж оборудования, затем производить его установку и настройку на новом месте для обеспечения корректности работы в новых условиях, а это соответственно потребует привлечение дополнительных средств и трудовых ресурсов.
Из уровня техники известен интеллектуальный массажный робот (см. CN110123623, кл. А61Н39/04, публ. 2019г. [2]).
Известное решение [2] относится к области робототехники, а конкретно относится к интеллектуальному реабилитационному массажному роботу.
Известный интеллектуальный массажный робот [2] содержит подвижную базу, систему управления и устройство взаимодействия человека с автоматической машиной.
В составе известного роботизированного средства имеется управляемая компьютерной системой составная массажная рука-манипулятор, имеющая возможность перемещения в нескольких плоскостях, а указанное устройство взаимодействия человека с автоматической системой имеет блок управления, процессор и средство отображения информации.
Следует отметить, что корпус интеллектуального робота установлен на подвижном основании, при этом перемещение осуществляется с помощью адаптивных роликовых механизмов.
Известный массажный робот [2] достаточно функционален и наделен высокими показателями универсальности и практичности, поскольку может быть использован на различных поверхностях, может быть легко и беспрепятственно транспортирован с одного места использования на другое, а при ведении в эксплуатацию настройки и адаптации оборудования не требуется.
Однако у данного устройства [2] есть заметные недостатки, которые следует упомянуть далее.
Применяемая для массажа рука-манипулятор, как было указано выше, имеет возможность перемещения в нескольких плоскостях и обеспечивается это тем, что она состоит из трех подвижно соединенных друг с другом адаптивных звеньев, однако, описанный конструктивный вариант не способен гарантировать безопасность проведения процедуры, поскольку, в процессе массажа при перемещении периферийные части звеньев могут касаться кожных участков пациента, что может привести к возникновению травм.
Еще одним техническим упущением следует считать недоработанные/непродуманные эргономические показатели, которые, в частности, не предполагают соблюдение адаптивного унифицированного подхода к проведению физиотерапевтических операций, а требуют периодического человеческого вмешательства, например, с целью замены массажной насадки или программного изменения параметров и/или режима работы исполнительных частей данного массажного робота.
Наиболее близким аналогом предлагаемой группы изобретений следует считать массажный робот, известный из CN210277652, кл. А61Н7/00, публ. 2020 г. [3].
Известное решение применяется в качестве физиотерапевтического средства, настроенного на автоматизированное контролируемое проведение медицинских массажных вмешательств.
Известный массажный робот имеет систему управления и взаимодействующую с ней исполнительную часть. При этом исполнительная часть имеет роботизированный привод-манипулятор, имеющий несколько подвижных составных частей, кроме того, имеется возможность регулировки прилагаемого массажного усилия.
Согласно конструкции массажного робота [3], роботизированный привод- манипулятор установлен посредством промежуточного элемента на опорном подвижном корпусе, а упомянутые составные части привода-манипулятора представляют из себя подвижно соединенные между собой механические рычаги, крайний из которых имеет возможность массажного контакта для чего снабжен адаптивной массажной насадкой.
В соответствии с режимом работы массажного робота [3] пороговые значения массажных усилий устанавливаются посредством блока управления. Регулируются сила и скорость массажа, при этом учитываются заранее исследованные анатомические особенности каждого пациента в отдельности.
Следует отметить, что имеющаяся возможность регулировки прикладываемого массажного усилия не может обеспечивать эффективность и безопасность проведения терапевтической процедуры. Так, например, при массаже возможно проявление непроизвольной/непредвиденной реакции организма, например, рефлексорные реакции, а также спазмы или судороги, нестабильные/неустойчивые отклики, которых могут некорректно отразиться на оказываемом силовом воздействии и быть причиной возможного бездействия или наоборот чрезмерного действия с риском получения травмы.
Дополнительным недостатком следует считать вероятные неточности при позиционной работе привода-манипулятора, обусловленные тем, что установка робота и его подготовка к физиотерапевтическому вмешательству производится преимущественно в ручном режиме при помощи оператора, который периодически корректирует его работу, меняя установочный участок и настройки системы управления, что способно приводить к смещению позиции массажного инструмента и к последующему поиску его заданного пространственного положения для возможности выполнения массажного вмешательства.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой предлагаемой группы изобретений является создание, обладающего высокими технико-эксплуатационными характеристиками, физиотерапевтического робота манипуляторного типа, способного производить оздоровительное массажное вмешательство в автоматическом режиме с возможностью адаптивного контроля чувствительности, оказываемого силового воздействия.
Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является реализация назначения по созданию указанного чувствительного автоматического массажного комплекса, функционирование которого обеспечивает высокую эффективность и безопасность процедуры путем возможности эксплуатационного контроля и при необходимости ограничения оказываемого силового массажного действия.
Указанный технический результат, решающий заданную техническую проблему, достигается в результате того, что контактный физиотерапевтический комплекс манипуляторного типа содержит контрольно -управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного вмешательства, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система состоит из закрепленного на свободном концевом участке звена опорного кронштейна, на нижнем концевом участке которого с возможностью качения установлен рабочий рычаг один из крайних участков которого оснащен упомянутым чувствительным контактным элементом для массажного вмешательства, а другой из участков рабочего рычага посредством связующего модуля с упругим элементом соединен со стыковочным участком опорного кронштейна, при этом расположение указанного чувствительного контактного элемента выбрано так, чтобы во-первых ось качения рабочего рычага была преимущественно параллельна плоскости, образованной участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя, а во вторых, чтобы указанный участок контакта был за пределами плоскости, образованной осью качения рабочего рычага и условным перпендикуляром к плоскости, образованной участком контакта.
Также указанный технический результат, решающий, заданную техническую проблему достигается в результате того, что контактный физиотерапевтический комплекс манипуляторного типа содержит контрольно -управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного вмешательства, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система выполнена в виде шарнирного, по меньшей мере, шарнирного четырехкомпонентного механизма, верхняя часть, которого выполнена в виде неподвижно закрепленного на свободном концевом участке звена соответственно верхнего блока, а нижняя часть выполнена в виде подвижного соответственно нижнего блока, концевой участок которого снабжен упомянутым чувствительным контактным элементом, при этом указанные верхний и нижний блоки объединены между собой двумя наклоненными перемычками, между которыми расположен связующий модуль с упругим элементом, одна часть которого зафиксирована на верхнем блоке, а другая механически связана с нижним блоком, причем расположение указанного чувствительного контактного элемента выбрано так, что плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя преимущественно перпендикулярна касательной к траектории перемещения нижнего блока в средней части диапазона допустимых перемещений.
Кроме того, указанный технический результат, решающий, заданную техническую проблему достигается в результате того, что контактный физиотерапевтический комплекс манипуляторного типа содержит контрольно - управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного вмешательства, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система состоит из закрепленного на свободном концевом участке звена опорного кронштейна, содержащего линейную вертикально ориентированную направляющую, на которой с возможностью перемещения установлена каретка, движение которой в верхнюю сторону ограничено связующим модулем с упругим элементом, установленным на соединительной части опорного кронштейна, при этом каретка снабжена удерживающим блоком с установленным на нем упомянутым чувствительным контактным элементом, расположение которого выбрано так, чтобы плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя была преимущественно перпендикулярна линейной направляющей.
Предлагаемые выше конструктивные варианты заявленных контактных физиотерапевтических комплексов манипуляторного типа с учетом их характеристик и технических особенностей, образуют совокупности признаков, достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию указанного чувствительного автоматического массажного комплекса, функционирование которого обеспечивает высокую эффективность и безопасность процедуры путем возможности эксплуатационного контроля и при необходимости ограничения оказываемого силового массажного действия и собственно для решения актуальной технической проблемы по получению обладающего высокими технико-эксплуатационными характеристиками, физиотерапевтического робота манипуляторного типа, способного производить оздоровительное массажное вмешательство в автоматическом режиме с возможностью адаптивного контроля чувствительности, оказываемого силового воздействия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 общий вид предлагаемой массажной системы;
На фиг. 2 представлен вариант исполнения массажной системы, согласно первому варианту исполнения (вариант 1), с использованием кронштейна у подвесной системы;
На фиг. 3 представлен вариант исполнения массажной системы, согласно второму варианту исполнения (вариант 2), с использованием шарнирного четырехкомпонентного механизма у подвесной системы;
На фиг. 4 представлен вариант исполнения массажной системы, согласно третьему варианту исполнения (вариант 3), с использованием опорного кронштейна с линейной направляющей у подвесной системы;
На фиг. 5 представлен вариант исполнения массажной системы с использованием пружины в качестве элемента упругости подвесной системы; На фиг. 6 представлен вариант исполнения массажной системы с использованием пневматического цилиндра в качестве элемента упругости подвесной системы;
На фиг. 7 представлен чувствительный контактный элемент для массажного вмешательства в виде компрессионной микровибрации.
Осуществление изобретения
Предлагаемая группа изобретений поясняется конкретными примерами выполнения и реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанными совокупностями существенных признаков заданного технического результата, а также решение существующей технической проблемы.
На перечисленных фигурах представлены следующие части и элементы предлагаемого контактного физиотерапевтического комплекса манипуляторного типа (варианты):
1 - контрольно-управленческая часть;
2 - манипуляторный привод;
3 - чувствительный контактный элемент для массажного вмешательства;
4 - подвесная демпфирующая система;
5 - звено манипуляторного привода;
6 - несоосные переходы;
7 - колесные средства перемещения;
8 - опорный кронштейн;
9 - связующий модуль с упругим элементом;
10 - рабочий рычаг;
1 1 - ось вращения;
12 - верхний блок;
13 - шарнирный четырехкомпонентный механизм;
14 - нижний блок;
15 - перемычки;
16 - массажные ролики;
17 - линейная направляющая; 18 - каретка;
19 - удерживающий блок;
20 - винт;
21 - вращающиеся массажные ролики;
22 - ротор;
23 - оси вращения роликов;
24 - исполнительная часть;
25 - панель управления.
И так, согласно первому варианту исполнения контактного физиотерапевтического комплекса манипуляторного типа (см. фиг. 1, фиг. 2) он содержит исполнительную часть 24 и контрольно -управленческую часть 1.
Исполнительная часть 24 включает роботизированный манипуляторный привод 2, подвесную демпфирующую систему 4, а также чувствительный контактный элемент 3 для массажного вмешательства, содержащий массажные ролики 16.
Роботизированный манипуляторный привод 2 выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев 5 с образованием несоосных переходов 6 в обозначенных местах соединения.
Подвесная демпфирующая система 4 состоит из закрепленного на свободном концевом участка звена 5 опорного кронштейна 8. На нижнем концевом участке опорного кронштейна 8 с возможностью качения установлен рабочий рычаг 10.
Один из крайних участков рабочего рычага 10 оснащен указанным упомянутым чувствительным контактным элементом 3 для массажного вмешательства, а другой из крайних участков посредством связующего модуля с упругим элементом 9 соединен с противоположной частью опорного кронштейна 8.
При этом расположение указанного чувствительного контактного элемента 3 выбрано так, чтобы во-первых ось качения (вращения) 11 рабочего рычага 10 была преимущественно параллельно плоскости, образованной участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пользователя, а во-вторых, чтобы указанный участок контакта был за пределами плоскости, образованной осью качения 11 рабочего рычага 10 и условным перпендикуляром к плоскости, образованной участком контакта. Согласно второму варианту исполнения контактного физиотерапевтического комплекса манипуляторного типа (см. фиг. 1 , фиг. 3 ) он содержит исполнительную часть 24 и контрольно-управленческую часть 1.
Исполнительная часть 24 включает роботизированный манипуляторный привод 2, подвесную демпфирующую систему 4, а также чувствительный контактный элемент 3 для массажного вмешательства, содержащий массажные ролики 16.
Роботизированный манипуляторный привод 2 выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев 5 с образованием несоосных переходов 6 в обозначенных местах соединения.
Подвесная демпфирующая система выполнена в виде шарнирного, по меньшей мере, шарнирного четырехкомпонентного механизма 13. Верхняя часть данного механизма выполнена в виде неподвижно закрепленного на свободном концевом участке звена 5 соответственно верхнего блока 12, а нижняя его часть выполнена в виде подвижного соответственно нижнего блока 14.
Концевой участок нижнего блока 14 снабжен упомянутым чувствительным контактным элементом 3.
Указанные верхний 12 и нижний 14 блоки имеют приблизительно одинаковую длину и объединены между собой двумя наклоненными перемычками 15 приблизительно одинаковой длины. Между указанными перемычками 15 расположен связующий модуль с упругим элементом 9, при этом одной верхней стороной упомянутый модуль 19 зафиксирован на верхнем блоке 12, а одной нижней стороной упомянутый модуль 19 зафиксирован на нижнем блоке 14.
Расположение указанного чувствительного контактного элемента 3 для массажного вмешательства выбрано так, что плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пользователя преимущественно перпендикулярна касательной к траектории перемещения нижнего блока 14 в средней части диапазона допустимых перемещений.
Согласно третьему варианту исполнения контактного физиотерапевтического комплекса манипуляторного типа (см. фиг. 1, фиг. 4) он содержит исполнительную часть 24 и контрольно-управленческую часть 1. Исполнительная часть 24 включает роботизированный манипуляторный привод 2, подвесную демпфирующую систему 4, а также чувствительный контактный элемент 3 для массажного вмешательства, содержащий массажные ролики 16.
Роботизированный манипуляторный привод 2 выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев 5 с образованием несоосных переходов 6 в обозначенных местах соединения.
При этом подвесная демпфирующая система состоит из закрепленного на свободном концевом участке звена 5 опорного кронштейна, содержащего линейную вертикально ориентированную направляющую 17, на которой с возможностью перемещения установлена каретка 18, движение которой в верхнюю сторону ограничено связующим модулем с упругим элементом 9, который установлен противоположно указанной линейной направляющей 17 на опорном кронштейне 8.
Каретка 18 снабжена удерживающим блоком 19 с установленным на нем указанным чувствительным контактным элементом 3, расположение которого выбрано так, чтобы плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пользователя была преимущественно перпендикулярна линейной направляющей 17.
Следует отметить, что цель последующего описания предлагаемых вариантов изобретения заключается не в их ограничении конкретными вариантами реализации, а наоборот в охвате всевозможных дополнений, не выходящих за рамки представленной формулы изобретения.
И так, осуществлена предлагаемая группа вариантов, может быть следующим образом.
Предлагаемый контактный физиотерапевтический комплекс манипуляторного типа, как уже было отмечено, оснащен контрольно-управленческой частью 1 и исполнительной частью 24, включающей манипуляторный привод 2, который в свою очередь оснащен чувствительным контактным элементом 3 для прямого непосредственного массажного вмешательства. При этом, следует отметить используемый чувствительный контактный элемент 3 соединен с манипуляторным приводом 2 при помощи подвесной демпфирующей системы 4, которая, в том числе обеспечивает возможность перемещения чувствительного контактного элемента 3 преимущественно в перпендикулярном направлении по отношению к поверхности тела пользователя.
Используемый в подвесной демпфирующей системе 4 связующий модуль с упругим элементом 9, который находится в предварительно напряженном состоянии, является по существу промежуточным элементом, передающим усилие со стороны манипуляторного привода 2 на чувствительный контактный элемент 3, что определяет условия перемещения таким образом, что при превышении силы реакции опоры со стороны тела пользователя заданной величины чувствительный контактный элемент 3 перемещается под действием указанной выше силы.
Таким образом обеспечивается ограничение силы действующей со стороны чувствительного контактного элемента 3 на пользователя.
В качестве контрольно-управленческой части 1 может быть использована система, аналогичная системе, известной из источника информации US 10434658, публ. 2019г. [4]. Такая используемая система, известная из [4] включает в себя модуль обработки изображений и контроллер движения. Модуль обработки изображений обрабатывает их, чтобы определить местоположение участка (пятна) на теле пользователя, где будет производиться массажное вмешательство. Контроллер движений управляет манипуляторным приводом 2 для выполнения процедуры массажа на идентифицированном месте массажного воздействия.
В качестве манипуляторного привода 2 может быть использована роботизированная рука одной из моделей “PULSE 75” или “PULSE 90” производства Rozum Robotics, г. Минск (Беларусь), см. (https://rozum.eom/robotic-arm/#about [5]). Данные роботизированные руки в настоящее время являются общедоступными и имеют 6 степеней свободы, что позволит перемещать чувствительный контактный элемент 3 практически в любую заданную точку внутри заданной области пространства и ориентировать ее в указанной области под любым углом.
В качестве чувствительного контактного элемента 3 для массажного вмешательства может быть использована массажная насадка, конструкция которой схожа с насадкой, известной из WO2020148624, публ. 2020г. [6].
Следует отметить, что подвесная демпфирующая система 4, согласно авторскому замыслу, призвана для снижения сопровождающихся динамических нагрузок, что позволяет производить размеренное плавное массажное вмешательство с минимальным шансом получения травмы.
Используемый в предлагаемом комплексе связующий модуль с упругим элементом 9 подвесной демпфирующей системы 4 обеспечивает механическую связь чувствительного контактного элемента 3 и манипуляторного привода 2, причем длина модуля с упругим элементом 9 изменяется под действием силы со стороны пользователя на чувствительный контактный элемент 3, который собственно механически связан со связующим модулем с упругим элементом 9.
Перемещение чувствительного контактного элемента 3 для массажного вмешательства в сторону от поверхности тела пользователя при увеличении указанной выше силы определяется коэффициентом жесткости связующего модуля с упругим элементом 9 и параметрами его механической связи с чувствительным контактным элементом 3, а обратное перемещение при снижении указанной силы обеспечивается упругими свойствами связующего модуля с упругим элементом 9.
В первом варианте исполнения контактного физиотерапевтического комплекса (см. фиг. 1, фиг. 2) подвесная демпфирующая система содержит опорный кронштейн 8, который закреплен на манипуляторном приводе 2, вернее на его крайнем звене 5, а также рабочий рычаг 10, на котором собственно крепится чувствительный контактный элемент 3 для массажного вмешательства. При этом ось качения 11 рабочего рычага 10 закреплена непосредственно на опорном кронштейне 8.
Связующий модуль с упругим элементом 9 дополнительно связывает рабочий рычаг 10 и опорный кронштейн 8.
Чувствительный контактный элемент 3 устанавливается так, чтобы его рабочая массажная поверхность располагалась относительно опорного кронштейна 8 так, чтобы ось качения 11 рабочего рычага 10 была преимущественно параллельна плоскости, образованной участком контакта чувствительного контактного элемента 3 и поверхностью тела пациента, при этом указанный участок контакта не пересекал бы плоскость, образованную осью качения 11 рабочего рычага 10 и условным перпендикуляром к плоскости, образованной упомянутым участком контакта. При контакте чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пациента сила реакции опоры через рабочий рычаг 10, качающийся на оси качения 11 передается на связующий модуль с упругим элементом 9, который предварительно напряжен. Если сила, действующая на связующий модуль с упругим элементом 9 превысит заданную предварительным напряжением величину, то длина указанного модуля увеличится, что приведет к перемещению рабочего рычага 10 и, соответственно, элемента чувствительного контактного элемента 3, что, в свою очередь, приведет к уменьшению силы реакции опоры на чувствительный контактный элемент 3 со стороны поверхности тела пациента.
При этом контрольно-управленческая часть 1 задает и поддерживает в процессе выполнения массажа такую конфигурацию манипуляторного привода 2, чтобы при качении рабочего рычага 10 под действием силы реакции опоры со стороны тела пользователя происходило бы перемещение чувствительного контактного элемента 3 в направлении, близком к перпендикулярному относительно поверхности тела пользователя на участке (пятно) контакта. Данная конфигурация манипуляторного привода 2 достигается, когда рабочий рычаг 10 и ось качения 11 практически параллельны поверхности тела пациента на участке контакта.
Во втором варианте исполнения, предлагаемого контактного физиотерапевтического комплекса (см. фиг. 1 , фиг. 3) подвесная демпфирующая система 4 содержит шарнирный четырехкомпонентный механизм 13, конструкция которого образует условный параллелограмм. Конструкция четырехкомпонентного механизма 13 содержит верхний неподвижный блок 12, который закреплен на крайнем звене 5 манипуляторного привода 2 и нижний подвижный блок 14, на концевом участке, которого собственно крепится чувствительный контактный элемент 3 для массажного вмешательства.
Нижний подвижный блок 14 и верхний неподвижный блок 12 имеют приблизительно одинаковую длину и связаны друг с другом при помощи двух наклонных перемычек 15 приблизительно одинаковой длины, в данном случае коромысел, между которыми установлен связующий модуль с упругим элементом 9, одна часть которого (верхняя) закреплена на верхнем неподвижном блоке 12, а другая часть которого (нижняя) закреплена на нижнем подвижном блоке 14.
Такая полученная подвесная демпфирующая система 4 обеспечивает параллельное перемещение чувствительного контактного элемента 3. При контакте чувствительного контактного элемента 3 с поверхность тела пациента сила реакции опоры через чувствительный контактный элемент 3 воздействует на нижний подвижный блок 14. При этом механическая связь нижнего подвижного блока 14 с верхним неподвижным блоком 12 посредством перемычек 15 сводит перемещение нижнего подвижного блока 14 к плоскопараллельному переносу, при котором изменяется расстояние между блоками 14 и 12 соответственно. При этом происходит воздействие на связующий модуль с упругим элементом 9, который механически связан с блоками 14 и 12 и предварительно напряжен. Если сила, действующая на связующий модуль с упругим элементом 9 превысит заданную предварительным напряжением величину, то длина данного модуля уменьшится, что приведет к перемещению нижнего подвижного блока 14 и, соответственно, чувствительного контактного элемента 3, что, в свою очередь, приведет к уменьшению сила реакции опоры на чувствительный контактный элемент 3 со стороны поверхности тела пациента.
Чувствительный контактный элемент 3 устанавливается так, чтобы его рабочая массажная поверхность располагалась относительно нижнего подвижного блока 14 так, чтобы плоскость, образованная участком (пятно) контакта чувствительного контактного элемента 3 и поверхностью тела пациента была преимущественно перпендикулярна касательной к траектории перемещения нижнего подвижного блока 14 в середине диапазона допустимых перемещений. При этом контрольноуправленческая часть 1 задает и поддерживает в процессе выполнения массажа такую конфигурацию манипуляторного привода 2, чтобы перемещение чувствительного контактного элемента 3 при движении нижнего блока 14 под действием силы реакции опоры со стороны тела пользователя происходило в направлении, близком к перпендикулярному относительно поверхности тела пользователя на участке (пятно) контакта. Данная конфигурация манипуляторного привода 2 достигается, когда нижний подвижный блок 14 и оси его качения параллельны поверхности тела пациента на участке контакта, а угол между нижним подвижным блоком 14 и перемычками 15 небольшой, например, менее 30 градусов.
В третьем варианте исполнения, предлагаемого контактного физиотерапевтического комплекса (см. фиг. 1, фиг. 4) подвесная демпфирующая система содержит опорный кронштейн 8, закрепленный на крайнем звене манипуляторного привода 2, по меньшей мере, одну линейную направляющую 17, закрепленную на самом опорном кронштейне 8. Также имеется каретка 18, которая имеет возможность плоскопараллельного перемещения по линейной направляющей 17. Чувствительный контактный элемент 3 крепится к каретке 18 с помощью удерживающего блока 19. При этом связующий модуль с упругим элементом 9 связывает непосредственно каретку 18 и опорный кронштейн 8. При контакте чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пациента сила реакции опоры через данный элемент 3 воздействует на удерживающий блок 19 и, посредством его, на каретку 19, которая перемещается по линейной направляющей 17, закрепленной на опорном кронштейне 8. При этом происходит воздействие на связующий модуль с упругим элементом 9, который механически связан с линейной направляющей 17 и опорным кронштейном 8 и предварительно напряжен. Если сила, действующая на связующий модуль с упругим элементом 9 превысит заданную предварительным напряжением величину, то длина данного модуля уменьшится, что приведет к перемещению каретки 18 и, соответственно, закрепленного на ней удерживающего блока 19 с чувствительным контактным элементом 3, что, в свою очередь, приведет к уменьшению силы реакции опоры на указанный элемент 3 со стороны поверхности тела пациента.
Предложенная подвесная демпфирующая система 4 обеспечивает параллельное перемещение чувствительного контактного элемента 3.
Чувствительный контактный элемент 3 устанавливается так, чтобы его рабочая массажная поверхность располагалась относительно удерживающего блока 19 каретки 18 так, чтобы плоскость, образованная участком (пятно) контакта чувствительного контактного элемента 3 и поверхностью тела пациента была преимущественно перпендикулярна линейной направляющей 17.
При этом контрольно-управленческая часть 1 задает необходимую конфигурацию манипуляторного привода 2, чтобы чувствительный контактный элемент 3 был ориентирован относительно поверхности тела пользователя таким образом, чтобы перемещения каретки 18 по линейной направляющей 17 происходили в направлении близком к перпендикулярному относительно поверхности тела пользователя на участке (пятно) контакта. Данная конфигурация манипуляторного привода 2 достигается, когда линейная направляющая 17 перпендикулярна поверхности тела пациента на участке контакта.
Связующий модуль с упругим элементом 9 может быть выполнен на основе загруженной до заданной величины пружины (см. фиг. 5). Так, например, когда используется условная рычажная система подвеса (1 вариант исполнения, фиг. 1, фиг. 2), то связующий модуль с упругим элементом 9, выполненный в виде пружины, который связывает опорный кронштейн 8 и рабочий рычаг 10 может состоять из цилиндрической винтовой пружины сжатия. При этом предварительное нагружение (сжатие) может быть выполнено при использовании винта 20 (см. фиг. 5). Винт 12 обеспечивает заданную степень сжатия пружины и может ограничивать угол качения рабочего рычага 10, и следовательно, ограничивает диапазон перемещения чувствительного контактного элемента 3.
Следует отметить, что сила сжатия элемента 9, выполненного, в частности, в виде пружины в отсутствии контакта чувствительного контактного элемента 3 с поверхностью тела пациента задается собственно характеристиками пружины и при необходимости положением винта 20.
В случае, когда сила прижатия чувствительного контактного элемента 3 превысит заданную величину, и следовательно сила реакции опоры со стороны также превысит заданную величину, которую можно рассчитать известными методами, сила воздействия на связующий модуль с упругим элементом 9, в частности, выполненного в виде пружины со стороны рабочего рычага 10 превысит силу упругости элемента 9 и рабочий рычаг 10 придет в движение сжимая пружину (элемент 9) и отодвигая чувствительный контактный элемент 3 от поверхности тела пользователя, что снизит силу реакции опоры, приведя подвесную демпфирующую систему 4 в новое состояние равновесия и ограничивая тем самым силу реакции опоры.
В другом варианте реализации связующий модуль с упругим элементом 9 может быть выполнен на основе пневматического цилиндра (см. в частности фиг. 6), давление, в котором имеет заданное значение. Работает связующий модуль с упругим элементом 9 на основе пневматического цилиндра аналогично описанному варианту с выполнением элемента 9 виде пружины, нагруженной до заданной величины. При этом давление в таком пневматическом цилиндре (связующий модуль с упругим элементом 9) в процессе выполнения массажа может регулироваться контрольно-управленческой частью 1 при помощи подачи управляющих сигналов на регуляторы давления, клапана и т.п. элементы, через которые к пневматическому цилиндру (связующий модуль с упругим элементом 9) подсоединены компрессор и/или ресивер, атмосфера. У используемого пневматического цилиндра (связующий модуль с упругим элементом 9) в составе может быть ограничитель перемещения поршня.
Таким образом, использование подвесной демпфирующей системы, согласно представленным вариантам изобретений позволяет обеспечивать эффективность массажа и повысить безопасность пользователя, предотвращая опасные силовые воздействия на него. Помимо этого, обеспечивается безопасность пользователя при сбоях в работе электромеханических компонентов устройства.
По одному из частных вариантов в качестве чувствительного контактного элемента 3 может быть использована массажная насадка, содержащая соединенный с электрическим двигателем вращающийся ротор 22 с множеством осей 23, на которых расположены, вращающиеся массажные ролики 21. Такая насадка используется для компрессионного микровибрационного массажа.
Важно отметить, что контрольно-управленческая часть 1 может содержать блок управления чувствительным контактным элементом 3 и быть подключена к нему с использованием электрических кабелей, встроенных в манипуляторный привод 2 или проложенных внутри него.
Контрольно-управленческая часть 1 получает и обрабатывает изображение пользователя, затем определяет область на теле пользователя, где именно будет производиться массаж. Затем контрольно -управленческая часть 1 управляет движением манипуляторного привода 2, который подводит чувствительный контактный элемент 3 к области воздействия и прижимает его к телу пользователя с заданной силой, ориентировав ее одним из указанных выше способов. Указанные выше сила воздействия определяется параметрами связующего модуля с упругим элементом 9 и текущим положением чувствительного контактного элемента 3 относительно тела пользователя. Дополнительно, указанная выше сила воздействия может контролироваться путем перемещения чувствительного контактного элемента 3 по нормали к поверхности участка контакта на основании показаний датчиков силы и/или перемещения, встроенных в чувствительный контактный элемент 3.
В одном из вариантов эксплуатации ротор 22 чувствительного контактного элемента 3 приводится во вращение электродвигателем. В результате вращающиеся массажные ролики 21, которые расположены на множестве осей вращения 23 ротора 22, при соприкосновении с поверхностью тела пользователя проявляют массажный эффект в виде компрессионной микровибрации, воздействующий на кожу и подкожные ткани с целью восстановления кровообращения, усиления сопротивления и эластичности соединительной ткани.
В процессе массажа, в случае изменения положения тела пользователя при наличии нормальной к поверхности тела на участке контакта составляющей перемещения возможны два варианта.
В первом варианте, когда поверхность тела пользователя перемещается от чувствительного контактного элемента 3 сила прижима, создаваемая связующим модулем с упругим элементом 9 перемещает чувствительный контактный элемент 3, прижимая ее к поверхности тела пользователя, что позволяет компенсировать перемещение тела и продолжить массаж.
Во втором варианте, когда поверхность тела пользователя перемещается к чувствительному контактному элементу 3, нормальная сила реакции опоры со стороны тела перемещает чувствительный контактный элемент 3 за счет изменения длины упругой связи, создаваемой модулем с упругим элементом 9. В этом случае сила прижима чувствительного контактного элемента 3 к поверхности тела изменяется в пределах заданных значений, определяемых параметрами модуля с упругим элементом 9. Тем самым пользователь ограничен от небезопасного механического воздействия и позволяет компенсировать перемещение тела и проложить массаж.
Предлагаемая группа изобретений (варианты) может быть успешно использована в лечебно-профилактических целях, а также для оздоровления организма. Данная группа обеспечивает высокую эффективность и безопасность и позволяет проводить массажное вмешательство полностью в автоматическом режиме. Предлагаемый физиотерапевтический комплекс может использоваться как лекарство для лечения суставов, для лечения контрактур мышц и рубцов, может использоваться спортсменами в качестве средства для улучшения и поддержания физической формы, для подготовки к участиям в спортивных мероприятиях, а также использоваться как реабилитационное средство для восстановления после перенесенных травм, заболеваний. Кроме того, предлагаемая группа может быть привлечена для лечения заболеваний лимфатической системы, для стимуляции ступней, для активации кровообращения, для лечения венозной недостаточности и тромбофлебита.

Claims

Формула изобретения
1. Контактный массажный комплекс манипуляторного типа, содержащий контрольно-управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного воздействия, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система состоит из закрепленного на свободном концевом участке звена опорного кронштейна, на нижнем концевом участке которого с возможностью качения установлен рабочий рычаг, один из крайних участков которого оснащен упомянутым чувствительным контактным элементом для массажного воздействия, а другой из участков рабочего рычага посредством связующего модуля с упругим элементом соединен со стыковочным участком опорного кронштейна, при этом расположение указанного чувствительного контактного элемента выбрано так, чтобы, во-первых, ось качения рабочего рычага была преимущественно параллельна плоскости, образованной участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя, а во-вторых, чтобы указанный участок контакта был за пределами плоскости, образованной осью качения рабочего рычага и условным перпендикуляром к плоскости, образованной участком контакта.
2. Контактный массажный комплекс манипуляторного типа, содержащий контрольно-управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного воздействия, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система выполнена в виде шарнирного, по меньшей мере, четырехкомпонентного механизма, конструкция которого образует условный параллелограмм, при этом верхняя часть упомянутого механизма выполнена в виде неподвижно закрепленного на свободном концевом участке звена соответственно верхнего блока, а нижняя часть выполнена в виде подвижного соответственно нижнего блока, концевой участок которого снабжен упомянутым чувствительным контактным элементом, причем указанные верхний и нижний блоки объединены между собой двумя наклоненными перемычками, между которыми расположен связующий модуль с упругим элементом, одна часть которого зафиксирована на верхнем блоке, а другая механически связана с нижним блоком, при этом расположение указанного чувствительного контактного элемента выбрано так, что плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя, преимущественно перпендикулярна касательной к траектории перемещения нижнего блока в средней части диапазона допустимых перемещений.
3. Контактный массажный комплекс манипуляторного типа, содержащий контрольно-управленческую часть и взаимосвязанную с ней исполнительную часть, включающую роботизированный манипуляторный привод, подвесную демпфирующую систему и чувствительный контактный элемент для массажного воздействия, отличающийся тем, что роботизированный манипуляторный привод выполнен составным из подвижно соединенных между собой звеньев с образованием несоосных переходов в указанных местах соединения, подвесная демпфирующая система состоит из закрепленного на свободном концевом участке звена опорного кронштейна, содержащего линейную вертикально ориентированную направляющую, на которой с возможностью перемещения установлена каретка, движение которой в верхнюю сторону ограничено связующим модулем с упругим элементом, установленным на соединительной части опорного кронштейна, при этом каретка снабжена удерживающим блоком с установленным на нем упомянутым чувствительным контактным элементом, расположение которого выбрано так, чтобы плоскость, образованная участком контакта поверхности чувствительного контактного элемента с поверхностью тела пользователя, была преимущественно перпендикулярна линейной направляющей.
PCT/RU2023/050034 2022-03-14 2023-02-20 Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты) WO2023177324A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022106564 2022-03-14
RU2022106564A RU2785828C1 (ru) 2022-03-14 Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023177324A1 true WO2023177324A1 (ru) 2023-09-21

Family

ID=88023685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/050034 WO2023177324A1 (ru) 2022-03-14 2023-02-20 Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023177324A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412535A (en) * 1981-08-17 1983-11-01 Teren Dorothy R Remotely controlled massaging apparatus
RU2145833C1 (ru) * 1998-05-08 2000-02-27 Головин Вадим Федорович Способ массажа и устройство для его осуществления
RU115205U1 (ru) * 2011-10-05 2012-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" Манипулятор с измерительным массажным устройством
CN210277652U (zh) * 2019-01-25 2020-04-10 燕山大学 一种按摩机器人

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412535A (en) * 1981-08-17 1983-11-01 Teren Dorothy R Remotely controlled massaging apparatus
RU2145833C1 (ru) * 1998-05-08 2000-02-27 Головин Вадим Федорович Способ массажа и устройство для его осуществления
RU115205U1 (ru) * 2011-10-05 2012-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" Манипулятор с измерительным массажным устройством
CN210277652U (zh) * 2019-01-25 2020-04-10 燕山大学 一种按摩机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110051501B (zh) 一种桌面式的上肢康复机器人及其使用方法
CN109846672B (zh) 可变刚度的踝足康复矫形器及其运动控制方法
KR101331071B1 (ko) 어깨 관절용 재활장치 및 이의 구동방법
KR101065420B1 (ko) 상지거동을 위한 착용형 로봇장치
CN104873360A (zh) 一种基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人
CN102379793A (zh) 一种上肢康复训练机器人
CN111449913A (zh) 一种下肢康复训练设备及其双足末端执行器
WO2013086035A1 (en) Orthopedic lower body exoskeleton for control of pelvic obliquity during gait over-ground
CN111513982B (zh) 一种并联式脚踝康复机器人
EP3285710B1 (en) Motorized exercise device and methods of exercise learning
KR101689079B1 (ko) 손목 관절 재활훈련용 로봇
CN112057292A (zh) 一种六自由度串并混联上肢康复机器人
CN111700773A (zh) 一种手指康复训练装置
CN106420331B (zh) 一种多样式的自动按摩设备
Hu et al. An advanced rehabilitation robotic system for augmenting healthcare
RU2785828C1 (ru) Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты)
CN108309687B (zh) 一种康复机器人的闭环控制***
WO2023177324A1 (ru) Интуитивная массажная система манипуляторного типа (варианты)
CN211356566U (zh) 六自由度串并混联上肢康复机器人
KR101670735B1 (ko) 운동 플랫폼의 위치를 제어하는 로봇 및 이를 구비한 생체 자극 시스템
KR102030433B1 (ko) 어깨통증 재활치료장치
KR101792921B1 (ko) 마사지 기능을 갖는 착용식 보조로봇
JP7507315B2 (ja) 運動診療ベッド
CN204932173U (zh) 一种具有阻尼反馈的机械臂主从操纵设备
CN113633522B (zh) 外骨骼式上肢康复训练机器人

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23771164

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1