一种自适应清洗按摩机构及自适应清洗按摩装置的制作方法

本发明涉及一种自适应清洗按摩机构及自适应清洗按摩装置，属于清洗按摩技术领域。

背景技术：

人体头部的清洗按摩是重要的个人护理和健康保障措施，在日常生活中,洗头是家庭护理中的重要组成部分之一,目前，头部护理按摩大都靠人工操作或简单器件辅助，按摩效果有限，操作实施麻烦。近年来，虽然人们对洗头机做了一定研究,但因洗头运动过程复杂及头部形状不规则，现有洗头机的洗头效果还不能满足人们对它的要求。

洗头机主体机构是洗头机的主要组成部分，其设计的优劣将直接影响洗头效果。在对洗头机主体机构进行设计时，主要考虑洗头方式、洗头的运动特征和洗头所需空间三个因素。目前洗头方式主要有机械手洗头和水压冲洗。机械手洗头是指通过控制设计好的机械手，让其在头皮和头发上按一定规律运动，实现清洗头皮和头发的功能；采用该洗头方式的洗头机能够模拟手工洗头的动作，对头皮和头发进行揉搓，洗头效果较好，但其对洗头机主体机构的运动学性能要求较高。

水压冲洗是指通过控制水流的压力达到清洗头发的功能。采用该洗头方式的洗头机主体机构相对简单，但因水流的压力难以掌握，很难达到手工洗头的效果。

由于机械手洗头方式对机构的运动学性能要求较高、洗头运动复杂和头部形状不规则的原因，现有洗头机在主体机构进行设计时，通常采用洗头效果不佳的水压冲洗，忽略复杂的洗头运动或将头部形状理想化，导致洗头机主体机构无法满足洗头的运动特征和所需空间的要求，从而无法达到人工洗头效果。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种自适应清洗按摩机构及自适应清洗按摩装置，采用定向串并联结构以方便有效的完成头部的清洗按摩工作。

本发明的技术解决方案是：

提供一种自适应清洗按摩机构，包括主壳体、左壳体、触点件、右壳体以及控制模块；

左壳体、主壳体以及右壳体内表面设置若干按摩触点件，按摩触点件形成弧形包络区域；

左壳体、右壳体连接至主壳体，分别在左、右电机的驱动下相对于主壳体向内或向外转动，调节头部侧区域包络；

主壳体在贯穿轴电机驱动下带动左、右壳体前后移动，调节头顶区域包络；

按摩触点件内置压力传感器，将压力发送到控制模块，控制模块根据各个压力传感器反馈的压力控制左、右电机以及贯穿轴电机，使得压力保持在设定范围内；

自适应清洗按摩机构在外部驱动下沿头顶区旋转进行按摩。

优选的，触点件排列为两排，触点件间保证一定间隙均匀分布。

优选的，按摩触点件为硅胶材质，采用中空结构，内部设置十字支撑件，高度为按摩触点件的40％～50％，提供内部支撑，并将按摩触点件所受压力传递至压力传感器。

优选的，按摩触点件分别通过触点固定件固定至左壳体、主壳体以及右壳体；触点固定件按照按摩触点件的分布设置对应的通孔和外侧环装支撑，按摩触点件穿出通孔和外侧环装支撑。

提供一种自适应清洗按摩装置，包括：自适应按摩机构、喷淋机构、支撑壳体以及控制模块；

自适应按摩机构包括主壳体、左壳体、触点件以及右壳体；左壳体、主壳体以及右壳体内表面设置若干按摩触点件，按摩触点件形成弧形包络区域；左壳体、右壳体连接至主壳体，分别在左、右电机的驱动下相对于主壳体向内或向外转动，调节头部侧区域包络；主壳体在贯穿轴电机驱动下带动左、右壳体前后移动，调节头顶区域包络；按摩触点件内置压力传感器，将压力发送到控制模块，控制模块根据各个压力传感器反馈的压力控制左、右电机以及贯穿轴电机，使得压力保持在设定范围内；

喷淋机构包括驱动组件、环架、水管、喷头件、液体接入管以及控制模块；水管包括上层水管、下层水管和u型管，环架为双层弧形支架，上层弧形水管、下层弧形水管分别沿弧固定在环架的上层和下层，二者的一端连接到液体接入管，二者的另一端通过u型管相连；上层弧形水管、下层弧形水管上均匀设置若干喷头件，形成适应人体头部清洗的环形喷淋区域；驱动组件驱动能够驱动环架带动喷头件沿头顶区旋转摆动；控制模块控制液体接入管接入液体的类型以及喷射时间；

贯穿轴电机固定至环架，使得主壳体处于环形喷淋区域内，自适应按摩机构随环架沿头顶区旋转进行按摩；环架的两端固定至支撑壳体。

优选的，按摩触点件为硅胶材质，采用中空结构，内部设置十字支撑件，高度为按摩触点件的40％～50％，提供内部支撑，并将按摩触点件所受压力传递至压力传感器。

优选的，还包括手动喷头。

优选的，液体接入管连接到水泵和清洗液泵，通过水泵连接水箱，通过清洗液泵连接至所需清洗液供给装置，所需各类清洗液，通过电磁阀控制进入清洗液泵的清洗液类型；水泵连接到手动喷头和液体接入管，通过电磁阀进行切换；控制模块控制各个电磁阀的开启时序，调整喷射液体类型和时间。

优选的，环架的上层和下层之间均匀设置多个支撑柱进行支撑，支撑柱高度为30～50mm。

优选的，喷头件的喷淋强度可调，根据需要调节喷淋强度分布，提高清洗效果。

优选的，调节喷头件的喷淋强度使得相邻的喷头件，一个喷射液雾，另一个喷射液柱，若干喷头件形成液柱和液雾交错喷射。

优选的，还包括枕部清洗按摩机构，设置在支撑壳体内，包括按摩触手盘，按摩触手盘为内凹的弧面硅胶结构，中心设置储液槽，四周均布导水槽，硅胶弧面均布硅胶凸起结构；按摩触手盘承托使用者的头枕部，喷头件喷射到头部的液体，流入储液槽对枕部位置进行清洗后，经导水槽排出。

优选的，按摩触手盘能够沿人体头枕部±15°范围内周期性往复旋转频率为10～60次/分钟，提供按摩揉搓。

优选的，还包括人机交互模块，接收操作指令，切换为手动喷头或自动喷淋操作，调整自动喷淋操作时各个电磁阀的开启时序和时长，控制左、右电机以及贯穿轴电机。

提供一种所述自适应清洗按摩装置的自动清洗按摩控制方法，其特征在于，步骤如下：

(1)控制模块控制液体接入管接入水，喷头件喷射水，电机通过主轴带动驱动环架在-45°～45°范围内旋转；自适应按摩机构进行调整左壳体、右壳体连接至主壳体的包络并按摩；枕部清洗按摩机构进行按摩；进行使用者头发润湿，达到润湿设定时长后进入步骤(2)；

(2)控制模块控制液体接入清洗液，喷头件喷射清洗液；达到涂抹设定时长后进入步骤(3)；

(3)控制模块控制液体接入水，喷头件喷射水，达到清洗设定时长前k分钟，自适应清洗按摩机构停止按摩，并驱动其离开使用者头部；达到清洗设定时长后，关闭所有电磁阀，完成清洗。

本发明的有益效果为：

(1)本发明中的自适应清洗按摩机构根据人体工程学原理，机构壳体内侧设计为圆弧面结构，运动机构采用多级防水、防缠绕设计，能够适应不同头型差异，提高舒适度和清洗效率；

(2)本发明中的自适应清洗按摩机构通过顶部执行机构能够实现±30mm范围内任意调节，配合触点传感器能够自适应并贴合人体头部尺寸；

(3)本发明中的自适应清洗按摩机构通过左壳体和右壳体分别固定在两侧小电机的输出轴上，在电机的驱动下左壳体、右壳体可沿连接轴做转动，旋转角度范围为0～60°；

(4)本发明触点件采用内置传感器，能够感知外界触点压力变化，从而能够满足人体头位适应性，提供不同强度的按摩清洗。

(5)本发明的自适应清洗按摩装置通过自适应清洗按摩机构与喷淋机构、枕部清洗按摩机构配合实现全方位自动清洗，润湿、涂抹、清洗时长根据需要设置，并在最后一段时间关闭清洗按摩机构，保证清洗效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构爆炸示意图；

图2为本发明的执行机构部爆炸示意图；

其中，1-1-主壳体，1-2-左壳体，1-3-触点顶固定件，1-4-触点侧固定件，1-5-触点件，1-6-执行机构部，1-7-右壳体，1-601-上侧板，1-602-支撑柱，1-603-小电机支架，1-604-小电机，1-605-下侧板，1-606-定位块，1-607-上顶板，1-608-电机支架，1-609-贯穿轴电机，1-610-导轨件，1-611-下顶板。

图3为本发明触点件内部机构示意图；

图4为喷淋机构结构示意图；

图5为喷淋机构水管结构示意图；

图6为枕部清洗按摩机构示意图；

图7为喷淋机构切换控制示意图；

图8为自适应清洗按摩装置结构示意图；

图9为自适应清洗按摩机构外形结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

一种自适应清洗按摩装置，结合图8，包括自适应按摩机构1、喷淋机构2、支撑壳体3、手动喷头4、人机交互模块5、枕部清洗按摩机构6以及控制模块。

一、自适应按摩机构

如图1，8所示，自适应按摩机构包括主壳体1-1、左壳体1-2、触点顶固定件1-3、触点侧固定件1-4、触点件1-5、执行机构部1-6、右壳体1-7；主壳体1-1、左壳体1-2和右壳体1-7均分为上下两部分，并通过固定方式联接；执行机构部6固定在主壳体1-1内；左壳体1-2安装在主壳体1-1左侧旋转位置，并与执行机构部1-6联接固定；右壳体1-7安装在主壳体1-1右侧旋转位置，并与执行机构部1-6联接固定；触点件1-5穿过触点侧固定件1-4，并一同固定在左壳体1-2和右壳体1-7内侧；触点件1-5穿过触点顶固定件1-3，并一同固定在主壳体1-1内侧；左壳体1-2和右壳体1-7在执行机构部1-6的驱动下，可沿连接轴做有限角度转动。

触点件1-5采用内置传感器，能够感知外界触点压力变化，从而能够满足人体头位适应性。触点件1-5间保证一定间隙均匀分布。如图3所示，触点件1-5为硅胶材质，采用中空结构，内部设置十字支撑件，高度为按摩触点件1-5的40％～50％，提供内部支撑，并将按摩触点件所受压力传递至压力传感器，压力传感器设置在十字支撑件的后端。

如图2所示，执行机构部1-6包括上侧板1-601、支撑柱1-602、小电机支架1-603、小电机1-604、下侧板1-605、定位块1-606、上顶板1-607、电机支架1-608、贯穿轴电机1-609、导轨件1-610和下顶板1-611；执行机构部1-6采用对称布局，上侧板1-601与下侧板1-605通过支撑柱1-602联接；小电机1-604与小电机支架1-603通过螺钉联接，并固定在上侧板1-601和下侧板1-605之间；小电机1-604输出轴对应上侧板1-601和下侧板1-605轴孔位置；导轨件1-610通过螺钉固定在上侧板1-601和下侧板1-605之间；上顶板1-607固定在两侧导轨件1-610顶部；下顶板1-611固定在两侧导轨件1-610底部；电机支架1-608固定在两侧导轨件1-610之间；贯穿轴电机1-609固定在电机支架1-608内，并将贯穿轴与上顶板1-607和下顶板1-611联接；定位块1-606与下侧板1-605联接，用于左壳体1-2和右壳体1-7旋转固定。

贯穿轴电机1-609启动后，能够沿轴在±30mm范围内上下移动。

左壳体1-2和右壳体1-7分别固定在两侧小电机1-604的输出轴上，在电机的驱动下左壳体1-2、右壳体1-7可沿连接轴做转动，旋转角度范围为0～60°。

通过贯穿轴电机1-609带动上下移动、两侧小电机1-604带动两侧转动，使得触点件1-5任意调整包络空间，适应不同人体头型。

二、喷淋机构

如图4所示喷淋机构包括电机2-1、电机座2-2、连接件2-3、主轴2-4、防水部件2-5、卡箍2-6、左固定件2-7、支撑柱2-8、环架2-9、喷头件2-10、水管2-11、右固定件2-12、支撑轴2-13；电机2-1通过螺钉固定在电机座2-2上；输出轴同主轴2-4同轴连接；连接件2-3通过螺钉联接电机座2-2和防水部件2-5，从而组成电机驱动单元；卡箍2-6通过螺钉与左固定件2-7固定，并将主轴2-4锁紧；右侧支撑轴2-13穿过防水部件2-5，并通过卡箍2-6与右固定件2-12固定；环架2-9两端固定在左固定件2-7和右固定件2-12；上下两侧环架2-9通过支撑轴2-13加固；上下环架2-9上均匀安装若干喷头件2-10；喷头件2-10通过水管2-11连接，组成水路闭环。

环架2-9为两个半圆形结构，喷头件2-10根据需要均匀分布在环架2-9上，形成环形喷淋区域，满足人体头位各方位清洗。

在电机2-1的驱动下，带动喷淋机构沿主轴2-4往复旋转，旋转角度范围为-45°～45°，周期性往复旋转频率为10～60次/分钟。

安装在环架2-9上的喷头件2-10通过水管2-11连接，上下两层也通过水管2-11连接，形成全环闭合水路。水管2-11穿过右固定件2-12底部通孔，进入水泵系统，提供水源动力。结合图5，水管2-11包括上层弧形水管2-11-1和下层弧形水管2-11-2，二者的一端均连接到液体接入管，二者的另一端通过u型管2-11-3相连，形成闭合水路。液体接入管通过右固定件2-12中的通孔接入。上层弧形水管2-11-1和下层弧形水管2-11-2分别均匀安装若干喷头件2-10。通过u型管实现上、下层弧形水管的末端联通，使得喷头件喷射压力均衡，避免出现接近入水处的压力大而约远离入水处的压力越小的压力不均匀情况。

喷头件2-10喷淋强度及大小可调，可根据需要调节强度分布，提高清洗效果。在一个实施例中，调节喷头件2-10的喷淋强度使得相邻的两个喷头件2-10一个喷射强度较大喷射液雾，另一个喷射强度较小喷射液柱，液柱和液雾交错提高清洗效果。

结合图7，液体接入管可连接到水泵和清洗液泵，通过水泵连接水箱，通过清洗液泵连接至所需清洗液供给装置，所需清洗液可以包括洗发液、消毒液、护发素等，通过电磁阀控制进入清洗液泵的清洗液类型。水泵连接到手动喷头和自动喷头，通过电磁阀进行切换。洗发液、消毒液、护发素按照1:10的比例进行稀释。

控制模块控制各个电磁阀的开启时序，调整喷射液体类型和时间，完成自动清洁。通过人机交互模块接收操作指令，调整各个电磁阀的开启时序，可切换为手动喷头操作。

环架2-9安装自适应按摩机构的贯穿轴电机1-609，使得左壳体、主壳体、右壳体位于环架2-9的两层结构之间，使得自适应按摩机构的按摩部位位于上层弧形水管2-11-1和下层弧形水管2-11-2的喷头件之间。环架2-9旋转的过程中带动自适应按摩机构周期旋转按摩。

三、枕部清洗按摩机构

如图6所示，枕部清洗按摩机构，包括按摩触手盘为弧面硅胶结构，中心设置储液槽6-1，四周均布导水槽6-2，盘体弧面及储液槽内均布硅胶凸起结构6-3。使用者头枕部与按摩触手盘接触，喷头件10喷射到头部的液体，流入储液槽对枕部位置进行清洗后，经导水槽排出。按摩触手盘能够在人体头枕部±15°范围内周期性往复旋转频率为10～60次/分钟，提供舒适按摩。

四、人机交互模块

通过支架支撑并调节位置，便于操作人员操作。人机交互模块接收操作指令，调整各个电磁阀的开启时序，切换为手动或自动喷淋操作。

本发明的装配方式如下：

电机2-1通过螺钉固定在电机座2-2上；输出轴同主轴2-4同轴连接；连接件2-3将电机座2-2和防水部件2-5联接固定，组成电机驱动单元。环架2-9两端固定在左固定件2-7和右固定件2-12，上下两侧环架2-9通过支撑轴2-13加固。环架2-9上下层上均匀安装若干喷头件2-10；喷头件2-10通过水管2-11连接，组成水路闭环单元。水路闭环单元左侧通过卡箍2-6与主轴2-4锁紧；右侧通过卡箍2-6与支撑轴2-13锁紧固定。

机构装配前，上侧板1-601与下侧板1-605通过支撑柱1-602联接。小电机1-604与小电机支架1-603通过螺钉联接，并固定在上侧板1-601和下侧板1-605之间，小电机1-604输出轴对应上侧板1-601和下侧板1-605轴孔位置。导轨件1-610通过螺钉固定在上侧板1-601和下侧板1-605之间。上顶板1-607和下顶板1-611分别固定在两侧导轨件1-610顶部和底部。贯穿轴电机1-609和电机支架1-608固定在两侧导轨件1-610之间。定位块1-606与下侧板1-605联接，用于左壳体1-2和右壳体1-7旋转固定。最终执行机构部1-6固定在主壳体1-1内。左壳体1-2安装在主壳体1-1左侧旋转位置，并与执行机构部1-6联接固定。右壳体1-7安装在主壳体1-1右侧旋转位置，并与执行机构部6联接固定。触点件1-5穿过触点侧固定件1-4固定在左壳体1-2和右壳体1-7内侧；左壳体1-2和右壳体1-7在执行机构部1-6的驱动下，可沿连接轴做有限角度转动。通过上下移动贴合人体头顶部位置，左右转动调节贴合人体头部两侧位置，从而使触点贴合头部，实现对人体头部的按摩护理过程。

电机支架1-608通过螺钉与上下两层环架2-9连接，从而使自适应按摩机构1能够随着喷淋机构2做沿人体头部的有限角度旋转运动。

在一个实施例中，自动喷淋控制方法如下：

(1)控制模块控制液体接入管接入水，喷头件喷射水，电机通过主轴带动驱动环架在-45°～45°范围内旋转；自适应清洗按摩机构进行包络调整并按摩；枕部清洗按摩机构进行按摩；进行使用者头发润湿；达到润湿设定时长2～3分钟后进入步骤(2)；

(2)控制模块控制液体接入清洗液，喷头件喷射清洗液；达到涂抹设定时长2～3分钟后进入步骤(3)；

(3)控制模块控制液体接入水，喷头件喷射水，达到清洗设定时长前1～2分钟，关闭自适应清洗按摩机构，并驱动其离开使用者头部；达到清洗设定时长后3～5分钟，关闭所有电磁阀，完成清洗。

本发明自适应清洗按摩机构结合洗护系统，可实现对人体头发的清洗和按摩护理等作用，可满足普通人群的家用需求。自适应清洗按摩机构能够代替人工按摩护理，用在养老院、医院或医患家庭等场合，面向失能人群时，可以解决人员行动不便的问题，帮助改善他们的生活质量，降低陪护者的劳动强度；用于理发厅、美容院等集中服务场合时，可降低人工成本，解决行业用工难等难题。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。