一种人体背部曲线检测装置的制作方法

本发明属于按摩器械技术领域，特别涉及一种人体背部曲线检测装置。

背景技术

现有的针对人体特定部位按摩的智能按摩机器人，没有办法实现全程无人工干预，需要人工选择好，指定按摩位置，才能开始按摩操作。而且按摩头与人体接触大多为点接触，没有办法模拟人手掌推、捏、揉等等动作。

与本发明类似的按摩机器人，没有人体背部轮廓检测功能，人体背部穴位需要人工确定位置，再人工引导按摩头到按摩位置，开始按摩。按摩过程离不开人工辅助，只是降低了人工劳动强度，没有减少用工数量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种人体背部曲线检测装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种人体背部曲线检测装置，背部曲线检测装置安装在按摩床主体两侧，背部曲线检测装置包括感应装置、感应装置安装板、上位机和感应装置安装板升降机构；两个感应装置安装板分别设置在按摩床主体的两侧，按摩床主体的两侧还设置有感应装置安装板升降机构，若干感应装置安装板升降机构能够带动感应装置安装板上下移动；感应装置包括发射端和接收端，发射端和接收端分别安装在两个感应装置安装板上；上位机连接感应装置。

进一步的，感应装置安装板升降机构包括直线导轨、同步带组件、驱动组件和转轴；两个直线导轨分别竖直固定设置在按摩床主体的两侧，感应装置安装板设置在直线导轨上，且感应装置安装板能够沿直线导轨移动；按摩床主体下方设置有转轴，转轴上设置有驱动组件，驱动组件能够带动转轴旋转；转轴的两端均设置有同步带组件，同步带组件沿着直线导轨的侧面设置；同步带组件与感应装置安装板之间通过同步带连接板连接；当驱动组件驱动转轴转动时，同步组件带动感应装置安装板移动。

进一步的，驱动组件包括驱动电机、驱动电机安装板和传动带；驱动电机安装板安装在按摩床主体上，驱动电机设置在驱动电机安装板上，驱动电机和转轴之间通过传动带连接。

进一步的，同步带组件包括同步带和同步带轮，同步带组件一端的同步带轮设置在转轴端部，另一端通过同步带轮安装板设置在按摩床主体侧面，两个同步带轮之间通过传动带连接；转轴的两端设置有轴承座，轴承座用于支撑转轴；同步带上设置有微动开关。

进一步的，感应装置安装板为t字形，感应装置安装板的上端平行于按摩床主体；当接收端接收到信号时记录一个点，待所有接收端都记录点后，通过上位机将所有记录的点按顺序平滑连接起来，得到了人体背部轮廓曲线；记录点的数据拟合成曲线的算法：

已知数据点坐标(xi,yi),i＝1,2,…,n，用x的二次多项式拟合变量y，即:

其中，a0,a1,a2为待定参数，e为误差；在解方程组时减少一个未知数，由式(1)得到

代入式(1)

因此，有误差平方和

对a1,a2求偏导数，并使其等于0

整理得到正规方程组

或

解此方程组，得到a1,a2，再代入式(2)得到a0,因而求得在最小二乘意义下的二次拟合函数

上述算法中，取n＝记录点数，得到近似人体背部轮廓曲线。

进一步的，按摩床主体为长方体框架结构，按摩床主体外侧设置有外壳；长方体框架结构内部平行于底面设置有按摩床，两个感应装置安装板分别设置在按摩床的两侧。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明的装置，可以近似获得人体背部轮廓曲线，上位机根据获得的人体背部轮廓曲线，为按摩头的运动轨迹提供运动基础，保证人体不同部位按摩力度相同。并且按摩全程不需要人工干预，自动检测人体背部轮廓曲线，生成按摩头运动轨迹。

本发明一种人体背部曲线检测装置，主要包含驱动组件、同步带组件、直线导轨、感应开关安装板、感应开关等。感应开关安装板上装有若干感应装置，等采集多个位置点后，在上位机中将其拟合成一条曲线，近似为按摩者的背部轮廓曲线。有了背部轮廓曲线，上位机就可以控制按摩机械手根据人体背部轮廓调整位置及按摩力度，提高按摩舒适性。由于背部检测无需人工干预，减少了用工数量。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明安装示意图；

其中：1、按摩床主体；2、感应装置；3、感应装置安装板；4、同步带轮安装板；5、同步带连接板；6、直线导轨；7、同步带组件；8、微动开关；9、轴承座；10、驱动组件；11、按摩床；12、转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1和图2，一种人体背部曲线检测装置，背部曲线检测装置安装在按摩床主体1两侧，背部曲线检测装置包括感应装置2、感应装置安装板3、上位机和感应装置安装板升降机构；两个感应装置安装板3分别设置在按摩床主体1的两侧，按摩床主体1的两侧还设置有感应装置安装板升降机构，若干感应装置安装板升降机构能够带动感应装置安装板3上下移动；感应装置2包括发射端和接收端，发射端和接收端分别安装在两个感应装置安装板3上；上位机连接感应装置2。感应装置2为对射型光电传感器。

感应装置安装板升降机构包括直线导轨6、同步带组件7、驱动组件10和转轴12；两个直线导轨6分别竖直固定设置在按摩床主体1的两侧，感应装置安装板3设置在直线导轨6上，且感应装置安装板3能够沿直线导轨6移动；按摩床主体1下方设置有转轴12，转轴12上设置有驱动组件10，驱动组件10能够带动转轴12旋转；转轴的两端均设置有同步带组件7，同步带组件7沿着直线导轨的侧面设置；同步带组件7与感应装置安装板之间通过同步带连接板5连接；当驱动组件驱动转轴转动时，同步组件带动感应装置安装板移动。

驱动组件包括驱动电机、驱动电机安装板和传动带；驱动电机安装板安装在按摩床主体上，驱动电机设置在驱动电机安装板上，驱动电机和转轴之间通过传动带连接。

同步带组件7包括同步带和同步带轮，同步带组件一端的同步带轮设置在转轴端部，另一端通过同步带轮安装板设置在按摩床主体侧面，两个同步带轮之间通过传动带连接；转轴的两端设置有轴承座9，轴承座用于支撑转轴；同步带上设置有微动开关8。微动开关用于驱动电机确定零位位置及极限保护。

感应装置安装板为t字形，感应装置安装板的上端平行于按摩床主体；当接收端接收到信号时记录一个点，待所有接收端都记录点后，通过上位机将所有记录的点按顺序平滑连接起来，得到了人体背部轮廓曲线；记录点的数据拟合成曲线的算法：

已知数据点坐标(xi,yi),i＝1,2,…,n，用x的二次多项式拟合变量y，即:

其中，a0,a1,a2为待定参数，e为误差；在解方程组时减少一个未知数，由式(1)得到

代入式(1)

因此，有误差平方和

对a1,a2求偏导数，并使其等于0

整理得到正规方程组

或

解此方程组，得到a1,a2，再代入式(2)得到a0,因而求得在最小二乘意义下的二次拟合函数

上述算法中，取n＝记录点数，得到近似人体背部轮廓曲线。

按摩床主体为长方体框架结构，按摩床主体外侧设置有外壳；长方体框架结构内部平行于底面设置有按摩床11，两个感应装置安装板分别设置在按摩床的两侧。

实施例

本发明的背部曲线检测装置，主要由驱动组件、同步带组件、直线导轨、感应开关安装板、感应开关等组成。工作时，驱动机构中的步进电机驱动传动轴，同时带动两个同步带轮组件运动，驱动感应开关安装板向上移动，感应开关安装板上设置有8对感应开关，感应开关一侧为发射端，另一侧为接收端。感应开关上移过程中，由于人体背部轮廓起伏不平，开关接收到信号时，记录每个点的位置坐标，8对感应开关全部记录完后，上位机读取8对感应开关对应的位置坐标，上位机通过算法程序将8对感应开关对应的位置坐标顺序平滑的连接起来，拟合成一条曲线，这条曲线就是人体背部近似轮廓曲线。上位机依据检测得到的人体背部轮廓曲线控制按摩机械手的运动轨迹，提高按摩体感舒适度。

将n＝8代入上式，得到拟合曲线。