足底按摩机器人机构设计与分析

论文摘要

高血压人群呈现年轻化趋势,患病人群不断扩大,目前没有常规的治疗方法可以对其进行有效治疗。临床实验结果表明,专业的足疗师通过专业的按摩手法、配穴与疗程相结合,进行足底按摩,可以有效的对高血压病进行治疗,且无任何副作用。但由于足疗师的水平参差不齐,同时足部按摩又没有统一的标准进行规范,通过足部医疗的方法对高血压病进行治疗很难实现推广与普及。所以,通过一种机器人对足部按摩进行统一标准,并进行推广有着重要的意义。本文提出了一个足底按摩机器人的机构构型,并进行了结构设计。主要内容包括：足底按摩机器人的机构设计、运动学分析、受力分析以及机构设计四个方面。首先,根据足底按摩机器人的主要设计目标,在参考已有机构构型的基础上,提出了一种新的串并联机构构型。该构型是由PRRRP平面机构和一个平行四边形曲柄滑块机构组成的串并联机构,该机构的主要特点是将平面内的两个自由度与垂直于该平面方向的自由度分开,实现了机构的简化,同时也便于模块化设计。其次,根据设计要求,选择了机构可达工作空间,并对机构进行了尺度的综合与优化。然后,对机构进行了运动学的正、逆解分析,并通过逆解分析的结果进行了按摩头轨迹规划,并对结果进行分析,得到了机构运动性能较好和较差时的运动状态,为以后的控制提供参考。再次,对机构进行了受力分析,通过对受力情况的分析比较,得到了各关节受力情况,并且通过对特殊工况的分析,找到了危险工况下关键关节受力情况。最后,根据前面的分析结论,对机构进行了整体的结构设计,并对关键部位零件进行了强度的有限元分析。结果表明,这些零件均可在危险工况下正常运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 按摩机器人的发展现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 足底按摩机器人的发展现状
• 1.4 本课题的研究意义
• 1.5 本文的主要研究内容和所做的工作
• 第2章 足底按摩机器人机构设计
• 2.1 足底按摩机器人设计目标
• 2.1.1 工作任务与自由度分析
• 2.1.2 穴位定位精度与机构尺寸
• 2.1.3 按摩力的选择
• 2.2 足底按摩机器人机构构型方案确定
• 2.2.1 串联机构
• 2.2.2 足底按摩机器人机构构型方案
• 2.3 本章小结
• 第3章 足底按摩机器人尺度综合与运动学分析
• 3.1 工作空间的选择
• 3.1.1 主体按摩机工作空间选择
• 3.1.2 按摩力调控辅助机构工作空间选择
• 3.2 足底按摩机器人机构尺寸综合与优化
• 3.2.1 主体按摩机构丝杠位置优化
• 3.2.2 主体按摩机构连杆与行程优化
• 3.2.3 按摩力调控辅助机构尺寸优化
• 3.3 机构运动学分析
• 3.3.1 主体按摩机构位置的逆解与正解分析
• 3.3.2 按摩力调控辅助机构的运动学分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 足底按摩机器人受力分析
• 4.1 静力学分析
• 4.2 动态静力分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 足底按摩机器人结构设计
• 5.1 足底按摩机器人结构设计
• 5.2 关键零部件有限元分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 前景与展望
• 参考文献
• 致谢