運動按摩保健
保健按摩椅方案開發(fā)
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、生活節(jié)奏的加快以及工作壓力的增大，人們對健康越來越關注，由于家庭和辦公室里個人電腦的普遍使用，導致肩部僵硬成為常見病。按摩椅作為一種可以消除人體疲勞的保健器械，得到廣大消費者的喜愛，而且越來越普遍地進入尋常百姓家中。目前，在電動按摩椅市場上，進口、合資以及國產(chǎn)產(chǎn)品并存。相對而言，進口產(chǎn)品功能強大、按摩方式豐富、外觀優(yōu)美，但同時其價格也非常昂貴。而國內(nèi)產(chǎn)品功能較簡單，產(chǎn)品價格也相對低廉，但也需至少3000元以上。通過對國內(nèi)外按摩椅的市場調研可知，現(xiàn)有產(chǎn)品結構復雜，成本較高，搬運裝拆不方便，大多不具備腰部兩側按摩等。基于此創(chuàng)新設計并制造了一款功能多樣的保健按摩椅，為按摩椅市場提供一款結構簡單、功能多樣、經(jīng)濟實惠的按摩椅，滿足廣大群眾的保健按摩需求。
一、保健按摩椅性能分析
目前國外內(nèi)市場上多功能按摩椅的主要產(chǎn)品及其性能分析如下。（1）圖1為國內(nèi)按摩椅產(chǎn)品，其性能分析為：兩個產(chǎn)品為國內(nèi)某制造商生產(chǎn)的某兩款多功能按摩椅，具有背部和腿部按摩功能，背部按摩均是通過固定在按摩椅上的按摩頭旋轉運動實現(xiàn)的，一個電機驅動一個按摩頭，按摩頭只能自轉不能移動，按摩范圍小。總體可見兩款產(chǎn)品功能單一，結構復雜，成本較高。（2）圖2為國外按摩椅產(chǎn)品，其性能分析為：兩個產(chǎn)品為國外某制造商生產(chǎn)的多功能按摩椅，不僅具有背部和腿部按摩功能，而且還設置了自動按摩程序，使用者可根據(jù)自己的需求選擇相應的按摩程序。總體可見兩款產(chǎn)品功能較齊全，結構復雜，保養(yǎng)維護較難，操作復雜，一般使用者無法很快熟練使用。
通過以上分析可知，現(xiàn)有產(chǎn)品特點如下：
（1）按摩頭不能移動，一個電機驅動一個按摩頭，按摩范圍小、使用電機多；
（2）捶擊式或轉動式按摩方法可能會給使用者帶來物理損傷；
（3）多數(shù)不具有對腰部的按摩，其他健身器材如跑步機依靠腰部震動帶的顫動來實現(xiàn)腰部按摩；
（4）結構復雜，成本較高，搬運裝拆不方便。
二、多功能按摩椅的設計理念
基于以上對市場的按摩椅調查研究，采用創(chuàng)新與優(yōu)化設計完成了按摩椅的多個功能的實現(xiàn)，如主傳動軸的創(chuàng)新設計，實現(xiàn)了一個電機控制背部和腰部的運動；使用動滑輪、定滑輪、鋼纜繩以及限位開關實現(xiàn)背部滾動按摩；使用傾斜按摩盤實現(xiàn)腰部按摩。其創(chuàng)新設計思路如圖1所示。
三、多功能按摩椅總體方案設計
3.1功能實現(xiàn)
該按摩椅具有背部、腰部和腳底按摩功能。本按摩椅通過控制直流電機驅動齒輪減速機，帶動主動軸轉動，主傳動軸為兩端方形結構，分兩路控制工作部分。一路為鏈輪機構通過夾持裝置可實現(xiàn)在主傳動軸上的軸向移動，從而實現(xiàn)了腰部按摩盤的位置可調；通過形位配合，主傳動軸轉動，帶動鏈輪機構的周向轉動，以驅動按摩盤轉動實現(xiàn)腰部按摩。另一路通過定滑輪、動滑輪、鋼纜繩及限位開關帶動背部按摩輪上下往復滾動，實現(xiàn)對背部的滾動按摩。本按摩椅還增加了可伸縮拖動的腳底滾子按摩，使用者可根據(jù)自己的需求選用。其傳動原理如圖2所示。
3.2傳動系統(tǒng)控制原理的分析
控制電路主要由控制板和驅動板兩部分來組成，通過兩者的共同作用來實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的控制?？刂瓢宀糠种饕捎?501MCU控制電機正反轉狀態(tài)變換及速度調節(jié)等，通過其控制不同管導通而實現(xiàn)電機轉向的變換，電機轉速的調節(jié)則采用PWM脈沖方式，設計了三級變速?？刂瓢宓碾娐穲D如圖3所示。驅動板部分采用H橋經(jīng)典電機驅動電路，電機運動時驅動管會對角線導通。
3.3計算分析過程
根據(jù)背部按摩和腰部按摩的輸出功率與傳動機構的效率，計算電機最小輸出功率，由輸出功率選擇合適電機由電機的功率和速度和輸出端要求，計算實現(xiàn)背部按摩和腰部按摩分別所需傳動比，然后設計傳動機構。結合輸出端的輸出扭矩，校核按摩椅各部分強度。估取人體重量為150 kg，對背靠的壓力取大值100 kg，查閱皮革的摩擦系數(shù)計算背部摩擦力，結合所設計得按摩滾輪直徑，計算力矩和背部按摩輸出功率。估取腰部按摩傾斜圓盤與腰部擠壓產(chǎn)生的壓力，然后根據(jù)塑料摩擦系數(shù)計算力矩和腰部按摩輸出功率。查閱滑輪組、軸承、齒輪系、減速機構等的傳動效率，分別計算出主軸提供給腰部按摩和背部按摩的功率，由此功率通過傳動效率計算出電機的最小輸出效率，查閱有關電機資料選擇合適電機。根據(jù)電機的功率和速度和輸出端要求，設計變速箱和齒輪系傳動。結合輸出端的輸出扭矩，計算校核所選鋼纜繩的應力、主傳動軸、各級傳動齒輪和鏈條等。根據(jù)該設計思路完成的產(chǎn)品三維效果圖如圖4所示。
小結
本按摩椅創(chuàng)新之處有以下幾點：（1）產(chǎn)品按摩部分采用定滑輪、動滑輪、鋼纜繩及限位開關組合實現(xiàn)按摩輪上下滾動按摩，避免對人體物理損傷。（2）對主傳動軸進行了創(chuàng)新設計，在兩端采用形位配合與夾持裝置（實現(xiàn)傳動鏈輪同步移動），可分別實現(xiàn)軸向滑動（調節(jié)兩腰部按摩盤距離）與周向轉動（將運動通過鏈輪機構傳遞到按摩盤），通過主傳動軸的運動分流實現(xiàn)背部和腰部的運動協(xié)調控制。拓展軟件模塊開發(fā)，增加學習功能以實現(xiàn)和保存用戶個性化自動按摩模式是本項目今后要深入研究的內(nèi)容。
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