運(yùn)動(dòng)按摩保健
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保健按摩椅方案開(kāi)發(fā)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活節(jié)奏的加快以及工作壓力的增大，人們對(duì)健康越來(lái)越關(guān)注，由于家庭和辦公室里個(gè)人電腦的普遍使用，導(dǎo)致肩部僵硬成為常見(jiàn)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(fèi)者的喜愛(ài)，而且越來(lái)越普遍地進(jìn)入尋常百姓家中。目前，在電動(dòng)按摩椅市場(chǎng)上，進(jìn)口、合資以及國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品并存。相對(duì)而言，進(jìn)口產(chǎn)品功能強(qiáng)大、按摩方式豐富、外觀優(yōu)美，但同時(shí)其價(jià)格也非常昂貴。而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品功能較簡(jiǎn)單，產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)低廉，但也需至少3000元以上。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外按摩椅的市場(chǎng)調(diào)研可知，現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，搬運(yùn)裝拆不方便，大多不具備腰部?jī)蓚?cè)按摩等?；诖藙?chuàng)新設(shè)計(jì)并制造了一款功能多樣的保健按摩椅，為按摩椅市場(chǎng)提供一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能多樣、經(jīng)濟(jì)實(shí)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(guó)外內(nèi)市場(chǎng)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(guó)內(nèi)按摩椅產(chǎn)品，其性能分析為：兩個(gè)產(chǎn)品為國(guó)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(guò)固定在按摩椅上的按摩頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)按摩頭，按摩頭只能自轉(zhuǎn)不能移動(dòng)，按摩范圍小?？傮w可見(jiàn)兩款產(chǎn)品功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。（2）圖2為國(guó)外按摩椅產(chǎn)品，其性能分析為：兩個(gè)產(chǎn)品為國(guó)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(shè)置了自動(dòng)按摩程序，使用者可根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的按摩程序?？傮w可見(jiàn)兩款產(chǎn)品功能較齊全，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保養(yǎng)維護(hù)較難，操作復(fù)雜，一般使用者無(wú)法很快熟練使用。
通過(guò)以上分析可知，現(xiàn)有產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
（1）按摩頭不能移動(dòng)，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)按摩頭，按摩范圍小、使用電機(jī)多；
（2）捶擊式或轉(zhuǎn)動(dòng)式按摩方法可能會(huì)給使用者帶來(lái)物理?yè)p傷；
（3）多數(shù)不具有對(duì)腰部的按摩，其他健身器材如跑步機(jī)依靠腰部震動(dòng)帶的顫動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)腰部按摩；
（4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，搬運(yùn)裝拆不方便。
二、多功能按摩椅的設(shè)計(jì)理念
基于以上對(duì)市場(chǎng)的按摩椅調(diào)查研究，采用創(chuàng)新與優(yōu)化設(shè)計(jì)完成了按摩椅的多個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，如主傳動(dòng)軸的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電機(jī)控制背部和腰部的運(yùn)動(dòng)；使用動(dòng)滑輪、定滑輪、鋼纜繩以及限位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)背部滾動(dòng)按摩；使用傾斜按摩盤實(shí)現(xiàn)腰部按摩。其創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路如圖1所示。
三、多功能按摩椅總體方案設(shè)計(jì)
3.1功能實(shí)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(guò)控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪減速機(jī)，帶動(dòng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸為兩端方形結(jié)構(gòu)，分兩路控制工作部分。一路為鏈輪機(jī)構(gòu)通過(guò)夾持裝置可實(shí)現(xiàn)在主傳動(dòng)軸上的軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了腰部按摩盤的位置可調(diào)；通過(guò)形位配合，主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鏈輪機(jī)構(gòu)的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)按摩盤轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腰部按摩。另一路通過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪、鋼纜繩及限位開(kāi)關(guān)帶動(dòng)背部按摩輪上下往復(fù)滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)背部的滾動(dòng)按摩。本按摩椅還增加了可伸縮拖動(dòng)的腳底滾子按摩，使用者可根據(jù)自己的需求選用。其傳動(dòng)原理如圖2所示。
3.2傳動(dòng)系統(tǒng)控制原理的分析
控制電路主要由控制板和驅(qū)動(dòng)板兩部分來(lái)組成，通過(guò)兩者的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制?？刂瓢宀糠种饕捎?501MCU控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)變換及速度調(diào)節(jié)等，通過(guò)其控制不同管導(dǎo)通而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的變換，電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)則采用PWM脈沖方式，設(shè)計(jì)了三級(jí)變速。控制板的電路圖如圖3所示。驅(qū)動(dòng)板部分采用H橋經(jīng)典電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)管會(huì)對(duì)角線導(dǎo)通。
3.3計(jì)算分析過(guò)程
根據(jù)背部按摩和腰部按摩的輸出功率與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，計(jì)算電機(jī)最小輸出功率，由輸出功率選擇合適電機(jī)由電機(jī)的功率和速度和輸出端要求，計(jì)算實(shí)現(xiàn)背部按摩和腰部按摩分別所需傳動(dòng)比，然后設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。結(jié)合輸出端的輸出扭矩，校核按摩椅各部分強(qiáng)度。估取人體重量為150 kg，對(duì)背靠的壓力取大值100 kg，查閱皮革的摩擦系數(shù)計(jì)算背部摩擦力，結(jié)合所設(shè)計(jì)得按摩滾輪直徑，計(jì)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(jì)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(jī)構(gòu)等的傳動(dòng)效率，分別計(jì)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(guò)傳動(dòng)效率計(jì)算出電機(jī)的最小輸出效率，查閱有關(guān)電機(jī)資料選擇合適電機(jī)。根據(jù)電機(jī)的功率和速度和輸出端要求，設(shè)計(jì)變速箱和齒輪系傳動(dòng)。結(jié)合輸出端的輸出扭矩，計(jì)算校核所選鋼纜繩的應(yīng)力、主傳動(dòng)軸、各級(jí)傳動(dòng)齒輪和鏈條等。根據(jù)該設(shè)計(jì)思路完成的產(chǎn)品三維效果圖如圖4所示。
小結(jié)
本按摩椅創(chuàng)新之處有以下幾點(diǎn)：（1）產(chǎn)品按摩部分采用定滑輪、動(dòng)滑輪、鋼纜繩及限位開(kāi)關(guān)組合實(shí)現(xiàn)按摩輪上下滾動(dòng)按摩，避免對(duì)人體物理?yè)p傷。（2）對(duì)主傳動(dòng)軸進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在兩端采用形位配合與夾持裝置（實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)鏈輪同步移動(dòng)），可分別實(shí)現(xiàn)軸向滑動(dòng)（調(diào)節(jié)兩腰部按摩盤距離）與周向轉(zhuǎn)動(dòng)（將運(yùn)動(dòng)通過(guò)鏈輪機(jī)構(gòu)傳遞到按摩盤），通過(guò)主傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)分流實(shí)現(xiàn)背部和腰部的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。拓展軟件模塊開(kāi)發(fā)，增加學(xué)習(xí)功能以實(shí)現(xiàn)和保存用戶個(gè)性化自動(dòng)按摩模式是本項(xiàng)目今后要深入研究的內(nèi)容。
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