孫在松　程麒文　劉加利

摘要：從人們生活方式與年齡構(gòu)成的轉(zhuǎn)變?nèi)胧?，分析出研制自動搓澡機(jī)的必要性，規(guī)劃出一種舒適型自動搓澡機(jī)設(shè)計方案，研制出一款坐式自動搓澡機(jī)的樣機(jī)，試驗證明其舒適程度比傳統(tǒng)式搓操有了很大提高。

關(guān)鍵詞：舒適型；自動；搓澡機(jī)

1.引言

隨著人們生活水平不斷提高，住房條件逐步改善和老齡化社會日益臨近，采取坐姿進(jìn)行家庭洗浴并得到背部的自動搓洗是人們尤其是中老年人的一大樂趣。傳統(tǒng)的洗背方式是用毛巾、澡巾或簡單的搓澡頭來進(jìn)行清洗，這種方式不僅給人們帶來了不便，還使洗澡成為了人們的負(fù)擔(dān)。因此，研發(fā)一種舒適型自動搓澡機(jī)非常有必要，此種設(shè)備可使人在坐姿狀態(tài)下使用按摩搓背功能，簡化了搓背方式，保證了背部有效舒適的清洗。

2.設(shè)計方案

自動搓澡機(jī)主要應(yīng)用于家庭洗浴，能夠有效的解決洗浴時搓背困難的問題。利用十字滑臺實現(xiàn)兩個維度的自由運動，通過步進(jìn)電機(jī)控制器，可以設(shè)定搓背按摩頭運動軌跡。按摩頭采用三觸頭按摩頭，實用、舒適。該裝置即可安裝與墻面也可安裝于健身座椅上，使用時可配合手持式搓澡機(jī)，實現(xiàn)全方位洗浴。

2.1工作原理及過程

自動搓澡機(jī)主要由步進(jìn)電機(jī)、絲桿滑臺組合、三觸頭按摩頭等部分組成[1]。通過步進(jìn)電機(jī)控制器控制兩臺步進(jìn)電機(jī)的運動方向，實現(xiàn)絲桿滑臺組合兩個維度的同時運動，三觸頭按摩頭使用12V安全電壓，并安裝在絲桿滑臺的運動平臺上，按摩頭采用橡膠觸頭，使用起來更加舒適。舒適型自動搓澡機(jī)采用模塊化設(shè)計，搓澡裝置可拆下固定在墻面，人只需背靠搓背機(jī)即可。為了提高舒適度，也可將搓澡裝置安裝于健身椅上，人躺在椅子上即可完成背部的清洗。自動搓澡機(jī)可以安裝其它的掛件，比如手持式搓背器，這樣就可以實現(xiàn)全身洗浴的目的。

2.2功能要點設(shè)計

（1）按摩頭置于滑臺上，通過步進(jìn)電機(jī)絲桿滑臺的運動，使得背部得到有效清洗。

（2）通過墻面固定器可將按摩搓背機(jī)貼于墻面。也可置于健身椅上，躺在椅子上即可完成背部的清洗。

（3）為了緩解人們在長時間辦公時的疲勞，將該裝置固定在辦公椅上即能達(dá)到按摩背部的效果。

2.3運動要求及零部件選型

針對可能的搓洗效果，結(jié)合人體習(xí)慣性搓澡規(guī)律，設(shè)計出自動搓澡機(jī)的運動規(guī)律為：每一個搓澡流程由搓澡機(jī)正、反向兩個流程構(gòu)成，在正向流程中，搓澡頭順時針自轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)規(guī)律為：左1-右1-下1-左2-下2-右2的反“S”形運動規(guī)律，在反向流程中，搓澡頭逆時針自轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)規(guī)律與正向規(guī)律相反，搓澡時邊緣部位相互疊加，加之正反搓洗，實現(xiàn)了高效無死角搓洗，搓洗覆蓋情況如下：

搓洗頭結(jié)構(gòu)為三搓頭，采用硅膠材料制作，使之與皮膚接觸時比較舒服又保持了耐用的優(yōu)點。搓澡機(jī)整機(jī)部分除滿足設(shè)計需求的功能框架結(jié)構(gòu)與良好的外部造型，必須具備良好的防水與防靜電功能。

搓洗頭電機(jī)主要參數(shù)：

（1）轉(zhuǎn)速：0-30r/min，配調(diào)速裝置；

（2）電機(jī)：直流電機(jī)功率20W/臺。

絲桿滑臺配兩臺步進(jìn)電機(jī)，配合十字滑臺帶動搓澡頭實現(xiàn)左、右、上、下運動，通過程序設(shè)計，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定路徑運行。

3.控制系統(tǒng)流程設(shè)計

搓澡機(jī)運行控制由單片機(jī)為核心組成控制系統(tǒng)實現(xiàn)，單片機(jī)分別可對搓澡頭直流電機(jī)與十字滑臺的兩臺步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運動控制[2]，按左1、右1、下1、左2、下2、右2的順序或逆順序?qū)崿F(xiàn)縱橫向運動，同時在這六個點用光電傳感器設(shè)六組限位，其中左1限位代表搓澡頭原點位置，搓澡從原點位置開始運動重新回到原點位置時為1個搓澡周期，搓澡頭處于原點位置且啟動后，設(shè)備按設(shè)定的搓澡周期數(shù)開始運行，若不在原點位置，設(shè)備停止不運動，需手動復(fù)位回原點位置；自動運行程序流程圖3所示。

4.試驗及分析

根據(jù)上述條件設(shè)計出一款搓澡機(jī)樣機(jī)，該樣機(jī)在2013年山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計競賽中榮獲一等獎，如圖4所示。用本搓澡機(jī)進(jìn)行人體背部搓洗時的舒適性試驗，考慮到人體背部肌肉與主要穴位的分布，將搓洗區(qū)域定位在人體背部的背上與背中部位，在此區(qū)域人體肌肉主要以肋間肌、豎脊肌為主，而穴位主要為心俞穴與肝俞穴[3]為主。

由此可見搓澡機(jī)在中低速狀態(tài)之間，將靠背傾角設(shè)在90°-130°之間較為合理，洗浴搓洗時舒適性較好。

5.結(jié)論

設(shè)計一款舒適性、自動化程度較高的搓澡機(jī)，使之能在坐姿下實現(xiàn)自動搓背，并可用其掛件-手持式搓澡頭實現(xiàn)其它部位搓洗，能夠增加搓洗時的舒適性，有效解決中老年人與疲憊人群的家庭洗浴煩惱，使洗浴成為一種真正的享受。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立德主編.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2010.

[2]丁向榮主編.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3]陳浩淼，申黎明.按摩模式對揉捏式按摩椅按摩舒適性的影響[J].人類工效學(xué)，2012，19（2）：40-43.

作者簡介：

孫在松（1976.7-），男，山東濰坊人，日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士研究生，研究方向：現(xiàn)代控制技術(shù)。