УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО МАССАЖА

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для массажа различных участков тела.
Известно устройство для самомассажа, содержащее основание в виде кольцевого постоянного магнита с осевой намагниченностью и массажный элемент в виде шара из намагниченного материала, установленного в отверстии основания с возможностью осевого перемещения, причем толщина основания меньше диаметра шара, а основание покрыто защитным покрытием из электрета, в котором выполнено центральное отверстие, диаметр которого меньше диаметра шара (патент СССР N 1718708, кл. А61Н 39/04, 1990).
Недостатком данного устройства является ограниченный класс воздействий на участок тела: электростатическое воздействие и действие магнитного поля.
Известно устройство для массажа, содержащее основание в виде кольцевого постоянного магнита и массажный элемент в виде шара, установленного в отверстии основания, дополнительно введенные короткозамкнутые проводники, которые закреплены на основании или на массажном элементе (патент РФ №2040241, МПК А61Н 15/00, А61Н 39/04, A61N 2/00, A61N 1/10). При массаже за счет перемещения массажного элемента изменяется магнитный поток через проводники, в которых образуется электрический ток переменной интенсивности и создается электромагнитное поле, которое воздействует на участок массажа и увеличивает его эффективность.
Недостатком данного устройства является невозможность автоматического перемещения массажного устройства по массируемой поверхности и использование одного режима массажа.
Задача полезной модели - обеспечение автоматического перемещения массажного устройства по массируемой поверхности в соответствии с заданной траекторией и применения различных режимов массажа.
Поставленная задача достигается тем, что устройство состоит из двух корпусов, соединенных шарнирно, причем активный корпус включает в себя привод, выполненный в виде двух электромагнитов, установленных с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, пассивный корпус включает в себя дозатор с лекарственным веществом, каждый корпус снабжен ножками, а приводы обоих корпусов электрически связаны с системой управления, состоящей из двух уровней, на верхнем уровне расположен процессор компьютера, обеспечивающий перемещение устройства по заданной траектории в ограниченной области, нижний уровень образуют два микроконтроллера, управляющие приводами массажного устройства.
Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что устройство состоит из двух корпусов, соединенных шарнирно, причем активный корпус включает в себя привод, выполненный в виде двух электромагнитов, установленных с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, пассивный корпус включает в себя дозатор с лекарственным веществом, каждый корпус снабжен ножками, а приводы обоих корпусов электрически связаны с системой управления, состоящей из двух уровней, на верхнем уровне расположен процессор компьютера, обеспечивающий перемещение устройства по заданной траектории в ограниченной области, нижний уровень образуют два микроконтроллера, управляющие приводами массажного устройства.
Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.
Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - обеспечение автоматического перемещения массажного устройства по массируемой поверхности в соответствии с заданной траекторией и применения различных режимов массажа
На фиг.1 показан общий вид устройства для массажа, на фиг.2 - активный корпус, на фиг.3 - пассивный корпус, на фиг.4 - функциональная схема системы управления.
Устройство для массажа состоит из двух корпусов: активного 1 и пассивного 2, соединенных между собой цилиндрическим шарниром 3, прикрепляемым к держателям 4 и 5 в обоих корпусах.
В активном корпусе 1 установлены электромагнитные приводы 6 и 7 с возможностью поворота каждого относительно своей горизонтальной оси, перпендикулярной движению робота, на 180°, при помощи сервоприводов 8 и 9, валы которых через муфты 10 и 11 соединяются с осями электромагнитов 6 и 7. Углы наклона электромагнитов 6 и 7 контролируются датчиками 12 и 13.
В пассивном корпусе 2 расположен дозатор 14 с лекарственным веществом, которое через эластичные трубки 15 точечно поступает на массируемую поверхность 16 перед передними ножками 17. Дозирование лекарственного вещества осуществляется приводом, состоящим из сервопривода 18, соединенного через муфту 19 с реечной передачей 20, и контролируется датчиком 21.
Сервоприводы 22 и 23 в активном 1 и пассивном 2 корпусах через одноступенчатые цилиндрические зубчатые передачи 24 и 25, связанные с валами сервоприводов 22 и 23 через муфты 26 и 27, обеспечивают поворот ножек 17 устройства на требуемый угол, контролируемый датчиками 28 и 29. Ножки 17 соединяются в ряды при помощи планок 30 и 31 с шарнирами для обеспечения одинакового угла поворота.
Сервоприводы 8, 9 и 22 в активном корпусе 1 и сервоприводы 18 и 23 в пассивном корпусе 2 расположены в параллельных горизонтальных плоскостях один над другим для уменьшения габаритных размеров устройства для массажа, для этого же в качестве электромагнитных приводов 6 и 7 используются соленоиды с втягивающимися сердечниками.
Система управления устройством для массажа двухуровневая: верхний уровень образует процессор 32 компьютера 33, связанный с клавиатурой 34, монитором 35 и видеокамерой 36, нижний - два микроконтроллера 37 и 38, расположенные на плате 39 в пассивном корпусе 2 устройства, управляющие сервоприводами 8, 9, 18, 22 и 23 и через драйверы 40 и 41 электромагнитными приводами 6 и 7 и обрабатывающие информацию с датчиков 12, 13, 21, 28 и 29.
Устройство работает следующим образом. При подаче импульса напряжения на сервопривод 8 происходит поворот его выходного вала на угол, определяемый длительностью импульса, электромагнитный привод 6 поворачивается на тот же угол. Поворот электромагнита 7 при помощи сервопривода 9 осуществляется аналогичным образом.
На электромагнитные приводы 6 и 7 подается переменное синусоидальное напряжение, приводящее к возникновению переносной силы инерции, под действием которой устройство для массажа движется по массируемой поверхности 16 без отрыва ножек 17 от нее. Электромагнитные приводы 6 и 7 обеспечивают возвратно-поступательное движение устройства вдоль его оси при одинаковых углах наклона или поворот относительно центра масс при разных углах наклона.
Поворот ножек 17 в активном 1 и пассивном 2 корпусах на необходимый одинаковый угол осуществляется при подаче импульсов напряжения на сервоприводы 22 и 23 в моменты времени, определенные для каждого режима массажа.
На сервопривод 18 дозатора 14 импульсы напряжения подаются через постоянные интервалы времени. Длительность импульса, соответственно, и периодическое перемещение поршня дозатора 14 рассчитывается, исходя из времени движения устройства.
Устройство для массажа перемещается по массируемой поверхности 16 в области, ограниченной метками 42, в соответствии с траекторией, задаваемой компьютером 33, положение устройства в каждый момент времени отслеживается видеокамерой 36, информация с которой передается на компьютер 33.
Настройка параметров работы устройства осуществляется в интерфейсе рабочей программы на мониторе 35 компьютера 33 при помощи клавиатуры 34, информация с которых поступает на процессор 32 верхнего уровня. Пользователь выбирает тип траектории и режим работы из предложенных списков и задает время движения устройства. Разные режимы массажа достигаются за счет изменения амплитуды и частоты силы инерции, создаваемой электромагнитными приводами 6 и 7, возможности поворота ножек 17 относительно вертикальной оси в диапазоне ±30°, возможности использования сменных насадок на ножках 17.
После установки устройства на массируемую поверхность 16 и ограничивающих меток 42 процессор 32 верхнего уровня, обрабатывая изображение с видеокамеры 36, определяет рабочую область и начальное положение и ориентацию устройства. Выбранная траектория размещается в рабочей области и представляется в виде последовательности точек, первая точка траектории совпадает с начальным положением устройства. На монитор 35 компьютера 33 выводится рабочая область, траектория в этой области и положение устройства. Информация о времени массажа и режиме работы передается через последовательный интерфейс USB/USART на микроконтроллеры 37 и 38 нижнего уровня, связанные между собой последовательным интерфейсом TWI, которые рассчитывают длительность импульсов управляющего сигнала на сервопривод 18 дозатора 14, исходя из времени работы устройства, и время и длительность импульсов управляющих сигналов на сервоприводы 22 и 23 ножек 17 в зависимости от режима работы.
После запуска устройства для массажа процессор 32 рассчитывает углы наклона электромагнитных приводов 6 и 7, необходимые для перемещения устройства из одной точки траектории в последующую, передает эту информацию на микроконтроллеры 37 и 38 нижнего уровня системы управления, контролирует соответствие положения устройства определенной точке траектории, получая и обрабатывая изображение от видеокамеры 36, и при необходимости корректирует направление движения массажного устройства изменением углов наклона электромагнитов 6 и 7.
В процессе работы устройства микроконтроллеры 37 и 38 обеспечивают необходимые углы наклона электромагнитных приводов 6 и 7, управляя сервоприводами 8 и 9 и контролируя углы наклона электромагнитов 6 и 7, обрабатывая информацию с датчиков 12 и 13. Управляющие ШИМ-сигналы на электромагниты 6 и 7 подаются через драйверы 40 и 41. Управляющие сигналы на сервоприводы 22 и 23 ножек 17 и сервопривод 18 дозатора 14 подаются от микроконтроллеров 37 и 38 в моменты времени, определенные раньше, и с рассчитанной длительностью. Обрабатывая информацию об углах наклона ножек 17 с датчиков 28 и 29 и периодическом перемещении поршня дозатора 14 с датчика 21, нижний уровень системы управления контролирует соответствие реальных и требуемых значений данных величин, при необходимости происходит корректировка управляющих сигналов.
При возникновении неполадок и сбоев в работе устройства микроконтроллеры 37 и 38 нижнего уровня передают информацию об ошибке на процессор 32 верхнего уровня, по сигналу с которого на монитор 35 выводится соответствующее сообщение.
Применение предлагаемого устройства позволит расширить область применения, а также автоматизировать процесс массажа.