一种淋浴系统

1.本实用新型涉及淋浴设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种淋浴系统。


背景技术：

2.我国人口基数庞大，人口自然增长迅速，尤其是人口老龄化非常突出。2019年年末中国大陆60岁及以上人口为25388万人，占18.1％。至2020年，中国半失能老人将达到6852
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7590万，失能老人达到599
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674万，养老护理员岗位则应达到657
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731万，而目前持证的养老护理员仅为5万余人。护工岗位缺口严重，护工成本高昂是目前亟待解决的问题。在老龄化的社会里，如何提高老年人的生活质量以及为老年人提供有效的服务，特别是解决失能老人的相关护理问题，引入智能辅具来照顾失能老人是一个很重要的研究方向。
3.近年来，随着仿生技术与柔性材料的研发不断进步，科学家们使用柔性材料，模仿自然界中象鼻、章鱼臂等动物器官的运动机理，制造出应用于各个领域的新型仿生机器人，也称连续体机器人，其自身不存在离散关节。通过改变伸长与弯曲关节来改变原有的形状和尺寸，以适应非结构化环境，具有广泛的应用前景。对于浴室这类狭窄空间，淋浴装置的运动范围受限，连续体机械臂在受限空间内实现灵巧操作，可以与环境实现安全交互，最重要的是，失能老人的洗浴是一项高危活动，老人本身行动不便，身体素质不及大多数年轻人，且失能老人伴随不同程度的身体疾病与障碍，传统的刚性机械臂如果控制不当会恶化老人病情，不能实现预期效果。
4.现阶段国内外新型仿生机器人的研究成果有：1.基于同心管设计研究了相应的连续型机器人，如研究人员rucker等人(su，cardona，shang，et al.amri
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guided concentric tube continuum robot with piezoelectricactuation:a feasibility study[c]//ieee international conference on robotics&automation.ieee，2012.)提出了一种精确几何模型，该模型用于描述同心管连续体的运动，该类连续机器人主要用于医疗领域，如颅内深度穿刺检查、电极植入。由于淋浴臂中间有多功能淋浴管，且最内侧的同心管最薄以保证整体有较大弧度，在通水时最内侧薄壁管可能存在安全隐患。
[0005]
公开号为cn107053155a的中国专利，公开了一种形状记忆合金驱动的象鼻型连续机器人，该连续机器人的执行机构由四根合金弹簧并联而成，通过电流加热的方式控制，合金弹簧相比于气动肌肉缺少伸长功能，对于老人不同位姿，机械臂末端执行机构无法达到指定位置。
[0006]
公开号为cn108209667a的中国专利，公开了一种智能沐浴装置，该实用新型的自动机械臂管采用仿生象鼻技术，机械臂有记忆功能，对于失能老人的不同位姿变换，该机械臂管需要手动沐浴，灵活性较差。
[0007]
公开号为cn107901027a的中国专利，公开了一种基于气动肌肉的软体仿生机器人，其包括至少三个固定板以及可转动连接在固定板之间的若干气动肌肉，每层气动肌肉均由并联布置的六根气动肌肉组成，可用于教学演示、物体搬运、越障排雷等领域。但是这
种架空式结构不适用于淋浴装置，不易添加外壳与淋浴管，六并联结构的运动学分析及其控制相对于四并联结构更加复杂。
[0008]
因此，如何改变现有技术中，仿生淋浴装置结构复杂、适应性较差的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0009]
本实用新型的目的是提供一种淋浴系统，以解决上述现有技术存在的问题，简化淋浴装置结构，提高淋浴装置适应性。
[0010]
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种淋浴系统，包括：
[0011]
支撑单元，所述支撑单元包括底座、支撑杆和刚性机械臂，所述支撑杆连接所述底座与所述刚性支撑臂，所述刚性机械臂能够转动地与所述支撑杆相连；
[0012]
淋浴单元，所述淋浴单元包括柔性仿生臂和输水管，所述柔性仿生臂与所述刚性机械臂相连；所述柔性仿生臂包括若干节气动构节，所述气动构节的数量为多节时，多节所述气动构节串联设置；所述气动构节包括间隔盘和气动肌肉，所述间隔盘能够固定所述气动肌肉，所述气动肌肉能够与外部气源相连通，所述气动肌肉的数量至少为三条，所述输水管位于所述气动肌肉围成的空间内，所述输水管能够与外部水源相连通，所述输水管由柔性材质制成，所述输水管能够与喷头相连。
[0013]
优选地，所述支撑杆为伸缩杆，所述支撑杆的轴线垂直于所述底座所在平面。
[0014]
优选地，所述刚性机械臂包括第一刚性支臂和第二刚性支臂，所述第一刚性支臂的第一端能够转动地与所述支撑杆相连，所述第一刚性支臂的第二端可转动地与所述第二刚性支臂相连，所述柔性仿生臂与所述第二刚性支臂相连。
[0015]
优选地，所述第一刚性支臂相对于所述支撑杆的转动轴线平行于所述第一刚性支臂相对于所述第二刚性支臂的转动轴线。
[0016]
优选地，所述气动构节的数量为四节，所述间隔盘的数量为五个，相邻的所述气动构节利用所述间隔盘相连，所述气动肌肉的两端分别与所述间隔盘相连，所述输水管穿过所述间隔盘并与外部水源相连通。
[0017]
优选地，每一节所述气动构节包括四条所述气动肌肉，四条所述气动肌肉绕所述间隔盘的轴线周向均布，所述输水管与所述间隔盘同轴设置。
[0018]
优选地，所述气动构节还包括波纹管，所述波纹管套装于所述气动肌肉的外部，所述波纹管与所述间隔盘相连。
[0019]
优选地，所述淋浴系统还包括辅助座椅，所述辅助座椅包括坐垫、背部支撑板、腿部支撑板和足部支撑板，所述背部支撑板和腿部支撑板分别与所述坐垫铰接，所述坐垫位于所述背部支撑板与所述腿部支撑板之间，所述足部支撑板设置于所述腿部支撑板远离所述坐垫的一端，所述足部支撑板与所述腿部支撑板之间具有大于0
°
的夹角；所述坐垫、所述背部支撑板和所述腿部支撑板均具有排水孔。
[0020]
优选地，所述辅助座椅连接有沐浴管，所述沐浴管能够固定在所述坐垫、所述背部支撑板以及所述腿部支撑板上，所述沐浴管能够与外部水源相连通，所述沐浴管连接有辅助花洒，所述沐浴管的数量为多节，多节所述沐浴管串联相连，相邻的所述沐浴管之间利用
软管相连通。
[0021]
优选地，所述底座为u形；所述底座连接有万向轮。
[0022]
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：本实用新型的淋浴系统，包括支撑单元和淋浴单元，其中，支撑单元包括底座、支撑杆和刚性机械臂，支撑杆连接底座与刚性支撑臂，刚性机械臂能够转动地与支撑杆相连；淋浴单元包括柔性仿生臂和输水管，柔性仿生臂与刚性机械臂相连；柔性仿生臂包括若干节气动构节，气动构节的数量为多节时，多节气动构节串联设置；气动构节包括间隔盘和气动肌肉，间隔盘能够固定气动肌肉，气动肌肉能够与外部气源相连通，气动肌肉的数量至少为三条，输水管位于气动肌肉围成的空间内，输水管能够与外部水源相连通，输水管由柔性材质制成，输水管能够与喷头相连。
[0023]
本实用新型的淋浴系统，适用于失能老人洗浴，底座和支撑杆能够支撑刚性机械臂和柔性仿生臂，刚性机械臂能够辅助支撑柔性仿生臂，使柔性仿生臂更好地工作；柔性仿生臂包括气动构节，气动构节包括至少三条气动肌肉，通过调整通入每条气动肌肉的气压值实现柔性仿生臂的弯曲和伸长，从而带动输水管调整角度，输水管能够与喷头相连，以实现对使用者不同部位的冲洗喷淋，提高淋浴便捷性；当设置多节气动构节时，多节气动构节串联设置，进一步提高柔性仿生臂的灵活适应性。本实用新型的淋浴系统，结构紧凑，降低了使用成本，灵活适应性较高，能够大大提升淋浴舒适度。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本实用新型的淋浴系统的结构示意图；
[0026]
图2为本实用新型的淋浴系统的柔性仿生臂的结构示意图；
[0027]
图3为本实用新型的淋浴系统的气动构节的结构示意图；
[0028]
图4为本实用新型的淋浴系统的气动构节的剖切结构示意图；
[0029]
图5为本实用新型的淋浴系统的气动肌肉的结构示意图；
[0030]
图6为本实用新型的淋浴系统的气动肌肉的剖切结构示意图；
[0031]
图7为本实用新型的淋浴系统的辅助座椅的结构示意图；
[0032]
图8为本实用新型的淋浴系统的辅助座椅的轴测示意图；
[0033]
其中，1为支撑单元，101为底座，102为支撑杆，103为刚性机械臂，104为第一刚性支臂，105为第二刚性支臂，106为万向轮，2为淋浴单元，201为柔性仿生臂，202为输水管，203为气动构节，204为间隔盘，205为气动肌肉，206为波纹管，3为辅助座椅，301为坐垫，302为背部支撑板，303为腿部支撑板，304为足部支撑板，305为排水孔，306为辅助翻转板，307为沐浴管，308为辅助花洒。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
本实用新型的目的是提供一种淋浴系统，以解决上述现有技术存在的问题，简化淋浴装置结构，提高淋浴装置适应性。
[0036]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0037]
请参考图1
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8，其中，图1为本实用新型的淋浴系统的结构示意图，图2为本实用新型的淋浴系统的柔性仿生臂的结构示意图，图3为本实用新型的淋浴系统的气动构节的结构示意图，图4为本实用新型的淋浴系统的气动构节的剖切结构示意图，图5为本实用新型的淋浴系统的气动肌肉的结构示意图，图6为本实用新型的淋浴系统的气动肌肉的剖切结构示意图，图7为本实用新型的淋浴系统的辅助座椅的结构示意图，图8为本实用新型的淋浴系统的辅助座椅的轴测示意图。
[0038]
本实用新型提供一种淋浴系统，包括：
[0039]
支撑单元1，支撑单元1包括底座101、支撑杆102和刚性机械臂103，支撑杆102连接底座101与刚性支撑臂，刚性机械臂103能够转动地与支撑杆102相连；
[0040]
淋浴单元2，淋浴单元2包括柔性仿生臂201和输水管202，柔性仿生臂201与刚性机械臂103相连；柔性仿生臂201包括若干节气动构节203，气动构节203的数量为多节时，多节气动构节203串联设置；气动构节203包括间隔盘204和气动肌肉205，间隔盘204能够固定气动肌肉205，气动肌肉205能够与外部气源相连通，气动肌肉205的数量至少为三条，输水管202位于气动肌肉205围成的空间内，输水管202能够与外部水源相连通，输水管202由柔性材质制成，输水管202能够与喷头相连。
[0041]
本实用新型的淋浴系统，适用于失能老人洗浴，底座101和支撑杆102能够支撑刚性机械臂103和柔性仿生臂201，刚性机械臂103能够辅助支撑柔性仿生臂201，使柔性仿生臂201更好地工作；柔性仿生臂201包括气动构节203，气动构节203包括至少三条气动肌肉205，气动肌肉205分别与外部气源相连通，通过调整通入每条气动肌肉205的气压值实现柔性仿生臂201的弯曲和伸长，从而带动输水管202调整角度，输水管202能够与喷头相连，以实现对使用者不同部位的冲洗喷淋，提高淋浴便捷性；当设置多节气动构节203时，多节气动构节203串联设置，进一步提高柔性仿生臂201的灵活适应性。本实用新型的淋浴系统，结构紧凑，降低了使用成本，灵活适应性较高，能够大大提升淋浴舒适度。
[0042]
其中，支撑杆102为伸缩杆，支撑杆102的轴线垂直于底座101所在平面，调整支撑杆102的高度即可方便地调整刚性机械臂103和柔性仿生臂201的高度，以适应不同的洗浴高度，提高装置适应性。
[0043]
具体地，刚性机械臂103包括第一刚性支臂104和第二刚性支臂105，第一刚性支臂104的第一端能够转动地与支撑杆102相连，第一刚性支臂104的第二端可转动地与第二刚性支臂105相连，柔性仿生臂201与第二刚性支臂105相连，刚性机械臂103为分体式结构，调整第一刚性支臂104相对于支撑杆102的角度，能够调整柔性仿生臂201的角度，调整第一刚性支臂104与第二刚性支臂105的相对角度能够调整刚性机械臂103的伸出长度，从而调整柔性仿生臂201的位置，以适应不同的淋浴需求。
[0044]
在本具体实施方式中，第一刚性支臂104相对于支撑杆102的转动轴线平行于第一
刚性支臂104相对于第二刚性支臂105的转动轴线，支撑杆102能够调整淋浴高度，第一刚性支臂104和第二刚性支臂105转动能够调整淋浴位置，结合柔性仿生臂201转动以及调整长度，适应各种位置淋浴，减轻失能老人淋浴负担，提高淋浴安全性以及舒适度。
[0045]
在本实用新型的其他具体实施方式中，气动构节203的数量为四节，间隔盘204的数量为五个，相邻的气动构节203利用间隔盘204相连，气动肌肉205的两端分别与间隔盘204相连，输水管202穿过间隔盘204并与外部水源相连通，增加气动构节203的数量能够进一步提高柔性仿生臂201的灵活度。
[0046]
在本具体实施方式中，每一节气动构节203包括四条气动肌肉205，四条气动肌肉205绕间隔盘204的轴线周向均布，输水管202与间隔盘204同轴设置，提高输水管202的受力均匀性，便于柔性仿生臂201带动输水管202运动。在本实用新型的其他具体实施方式中，气动肌肉205远离输水管202的一侧连接有拉线传感器，拉线传感器能够实时监测拉线长度，通过建立柔性仿生臂201的常曲率模型得到气动肌肉205的弧长，曲率与偏转角度。
[0047]
除此之外，气动构节203还包括波纹管206，波纹管206套装于气动肌肉205的外部，设置波纹管206能够提高气动构节203的结构整体性，波纹管206能够产生形变避免影响气动肌肉205带动输水管202运动，波纹管206与间隔盘204相连，波纹管206可以采取粘结的方式与间隔盘204相连。
[0048]
更具体地，淋浴系统还包括辅助座椅3，辅助座椅3包括坐垫301、背部支撑板302、腿部支撑板303和足部支撑板304，背部支撑板302和腿部支撑板303分别与坐垫301铰接，坐垫301位于背部支撑板302与腿部支撑板303之间，足部支撑板304设置于腿部支撑板303远离坐垫301的一端，足部支撑板304与腿部支撑板303之间具有大于0
°
的夹角；坐垫301、背部支撑板302和腿部支撑板303均具有排水孔305。本实用新型设置辅助座椅3，用于支撑失能老人，进一步提高淋浴舒适度，降低失能老人淋浴操作难度，辅助座椅3的背部支撑板302和腿部支撑板303均能够调整角度，适应不同的淋浴需求，坐垫301、背部支撑板302和腿部支撑板303均具有排水孔305，便于水流顺利排出。
[0049]
还需要强调的是，为了进一步提高辅助座椅3的适应性，背部支撑板302和坐垫301均设置了辅助翻转板306，辅助翻转板306的一端与背部支撑板302或坐垫301铰接，在驱动元件的带动下，辅助翻转板306的自由端能够相对于背部支撑板302或坐垫301发生翻转，即辅助翻转板306的自由端“翘起”，使老人或行动不便的使用者能够借力翻身或改变身体角度，以冲洗身体不同部位，进一步提高辅助座椅3的适用性。
[0050]
进一步地，为了进一步提高淋浴便捷性，辅助座椅3连接有沐浴管307，沐浴管307能够固定在坐垫301、背部支撑板302以及腿部支撑板303上，沐浴管307能够与外部水源相连通，沐浴管307连接有辅助花洒308，辅助花洒308能够对辅助座椅3上的使用者进行喷淋，辅助花洒308能够相对于沐浴管307发生转动，以喷淋使用者身体不同的角度，沐浴管307的数量为多节，多节沐浴管307串联相连，相邻的沐浴管307之间利用软管相连通，多节沐浴管307可以根据具体使用需求固定于辅助座椅3上，提高淋浴系统的灵活适应性。
[0051]
另外，底座101为u形，提高稳定性的同时，减少底座101占用空间；底座101连接有万向轮106，方便移动，老人也能够轻松移动。
[0052]
本实用新型的淋浴系统，适用于失能老人洗浴，底座101和支撑杆102能够支撑刚性机械臂103和柔性仿生臂201，刚性机械臂103能够辅助支撑柔性仿生臂201，使柔性仿生
臂201更好地工作；柔性仿生臂201包括气动构节203，气动构节203包括至少三条气动肌肉205，通过调整通入每条气动肌肉205的气压值实现柔性仿生臂201的弯曲和伸长，从而带动输水管202调整角度，输水管202能够与喷头相连，以实现对使用者不同部位的冲洗喷淋，提高淋浴便捷性；当设置多节气动构节203时，多节气动构节203串联设置，进一步提高柔性仿生臂201的灵活适应性。本实用新型的淋浴系统，还设置了辅助座椅3，能够支撑体力较差的使用者，进一步增强淋浴便捷性，提高淋浴舒适度。
[0053]
还需要说明的是，本实用新型的淋浴系统，设置了控制单元，控制单元能够控制支撑单元1、淋浴单元2以及辅助座椅3的工作状态，在本实用新型的其他具体实施方式中，控制单元还可以设置感应元件和通信模块，感应使用者的身体状态，及时与外部应急监测系统发出信号，提高系统的自动化程度，提高淋浴系统的安全系数。
[0054]
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。