水母頭部壓震按摩器設(shè)計(jì)研究

范浩文 笪鑫祥 申美晴 張栓 薛博文

摘要：在當(dāng)今社會(huì)中，生活節(jié)奏越來越快，競爭也越來越激烈，人們面臨著巨大社會(huì)壓力，眩暈伴頸項(xiàng)不適，頭昏頭暈，惡心是一部分上班族的常見表現(xiàn)，這部分人常有過度勞累、失眠、健忘、精神緊張、工作壓力大等共同特點(diǎn)，或長期沉迷于網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)系統(tǒng)長期緊張，得不到有效休息，以致神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂是其病因。但由于長期的體位不正再加上缺少體育鍛煉，往往有頸、項(xiàng)、肩、背酸痛不適的癥狀，頸椎X片上會(huì)表現(xiàn)為頸椎生理弧度的改變。這些患者反復(fù)就醫(yī)吃藥癥狀不見好轉(zhuǎn)，再加上檢查不出有說服力的陽性結(jié)果，就認(rèn)為自己得了什么怪病、重病，思想負(fù)擔(dān)沉重，加劇了神經(jīng)系統(tǒng)功能的紊亂，造成惡性循環(huán)，癥狀越來越重。基于以上事實(shí)，本文從人機(jī)工程學(xué)，設(shè)計(jì)心理學(xué)等相關(guān)設(shè)計(jì)角度對目前生活中頭部按摩、保養(yǎng)的需求及發(fā)展趨勢等進(jìn)行深入的研究和分析，通過對比現(xiàn)有的此領(lǐng)域醫(yī)療器械的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一款實(shí)用性更強(qiáng)的頭部按摩的機(jī)械設(shè)備。

關(guān)鍵詞：頭部;按摩;設(shè)計(jì)

一、工作原理

1.1 頭部穴道簡介

在頭部有很多穴位，有五臟六腑反射區(qū)，對頭部按摩可達(dá)到聰耳明目和健腦安神效果，而且能改善大腦血液循環(huán)，提高大腦攝氧量，下面簡要介紹幾個(gè)常見需要按摩的穴位：

1、印堂穴：印堂穴在額頭部，兩眉頭之間，對此穴位按摩能輔助治療失眠多夢，鼻塞，流鼻涕，頭痛頭暈，小兒驚風(fēng)，鼻子出血和目痛，可輔助治療鼻塞、高血壓和神經(jīng)性頭痛。

2、魚腰穴：首先要端正坐好，在額頭部，眼睛正上方，眉頭尖部。對此穴位按摩能輔助治療目赤腫痛，眼瞼蠕動(dòng)，三叉神經(jīng)痛，以及眶上神經(jīng)痛等，可輔助治療面神經(jīng)麻痹、近視眼和急性結(jié)膜炎。

3、風(fēng)池穴和安眠穴：用雙手拇指螺紋面對雙側(cè)風(fēng)池穴按揉，順時(shí)針按摩旋轉(zhuǎn)32圈。安眠穴在風(fēng)池穴和翳風(fēng)穴連線中點(diǎn)，用手按壓時(shí)凹陷且敏感，對此穴位按摩能輔助治療后頭痛、頸部疼痛和失眠。

4、太陽穴：太陽穴在眉梢和眼睛外眥之間，向后約一橫指凹陷部位，左右各一個(gè)。對此穴位按摩能輔助治療口眼歪斜、頭痛頭暈，眼睛疼痛和流鼻涕等，而且可減輕眼睛疲勞感，促進(jìn)淋巴和血液循環(huán)，達(dá)到美容養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚效果。

5、百會(huì)穴：百會(huì)穴在頭頂中中央，用左手掌緊緊貼著此穴位旋轉(zhuǎn)，每次按摩32圈，能降低血壓，達(dá)到寧神清腦的功效。

1.2工作原理簡介

本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)由三部分組成：驅(qū)動(dòng)部分，包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)凸輪;傳動(dòng)部分，包括一個(gè)原動(dòng)桿和一組四桿機(jī)構(gòu)組成;執(zhí)行部分是由壓震按摩片來完成。該按摩裝置的工作原理和過程如下：

（1）驅(qū)動(dòng)部分：由電機(jī)直連一個(gè)驅(qū)動(dòng)凸輪，電機(jī)提供原始動(dòng)力，有凸輪的輪廓和回復(fù)彈簧完成原動(dòng)桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，給四桿機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力;

（2）四桿機(jī)構(gòu)：原動(dòng)力由中間的四桿機(jī)構(gòu)傳遞到終端執(zhí)行器，四桿機(jī)構(gòu)由原動(dòng)桿、連桿和執(zhí)行桿組成，可以通過調(diào)節(jié)原動(dòng)桿固定鉸點(diǎn)的位置調(diào)整原動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)幅度，進(jìn)而調(diào)節(jié)按摩器的幅度;

（3）壓震按摩器：最為終端執(zhí)行器，壓震按摩器可以實(shí)現(xiàn)按壓和震動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，按壓動(dòng)作由四桿機(jī)構(gòu)傳遞，震動(dòng)由里面的電線傳動(dòng)，二者相結(jié)合可以達(dá)到更好的按摩效果。

1.3 驅(qū)動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)凸輪構(gòu)成，電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，為整個(gè)裝置提供原始動(dòng)力，凸輪的輪廓形狀給四桿機(jī)構(gòu)的原動(dòng)桿提供動(dòng)力，回復(fù)彈簧使得原動(dòng)桿回復(fù)原來位置，形成一組結(jié)構(gòu)的周期運(yùn)動(dòng)，在該結(jié)構(gòu)中，電機(jī)采用的是普通減速電機(jī)，輸出轉(zhuǎn)述為7r/min，凸輪采用亞克力板制作，輪廓為均布四個(gè)凸起，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，后面的桿組完成四個(gè)周期的按壓動(dòng)作。

1.4 雙搖桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中間傳遞結(jié)構(gòu)由一組四桿機(jī)構(gòu)來完成，由原動(dòng)桿、連桿和執(zhí)行桿組成。原動(dòng)桿連接驅(qū)動(dòng)裝置的凸輪和回復(fù)彈簧，實(shí)現(xiàn)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，給四桿機(jī)構(gòu)提供周期運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行桿末端連接壓震按摩器，給按摩器提供按壓動(dòng)作的推力，在該結(jié)構(gòu)中，原動(dòng)桿固定鉸點(diǎn)的位置上可以調(diào)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)幅度，執(zhí)行桿固定鉸點(diǎn)的位置可以調(diào)節(jié)壓震按摩器的按壓幅度和角度，這兩個(gè)參數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整。

1.5 終端壓震器

終端執(zhí)行器是由一系列扁形振動(dòng)電機(jī)安裝而成，可以實(shí)現(xiàn)垂直按壓和平行振動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。按壓動(dòng)作由傳動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)提供，振動(dòng)由3.7V電機(jī)提供，按壓執(zhí)行器的按壓幅度和角度由四桿機(jī)構(gòu)的執(zhí)行桿確定，具體數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)文獻(xiàn)，本結(jié)構(gòu)采用的是45°按壓，振動(dòng)頻率也可根據(jù)使用需求自行調(diào)節(jié)。

二、功能特點(diǎn)

本作品仿生于水母在水中的游動(dòng)動(dòng)作，用四桿機(jī)構(gòu)完成對人體頭部的按摩操作，作品由減速電機(jī)，傳動(dòng)凸輪，八組雙搖桿機(jī)構(gòu)和終端壓振片組成。產(chǎn)品由減速電機(jī)提供原始動(dòng)力，傳動(dòng)凸輪完成八組四桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)動(dòng)作，由四桿機(jī)構(gòu)完成動(dòng)力傳遞和按摩角度的設(shè)計(jì)，終端壓振片執(zhí)行最終的按摩動(dòng)作。設(shè)計(jì)過程中參考諸多文獻(xiàn)，對電機(jī)功率、凸輪輪廓、四桿機(jī)構(gòu)的桿長以及壓震片按摩的角度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以求達(dá)到作品最佳的使用體驗(yàn)。

三、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1、仿生水母游動(dòng)的動(dòng)作，用八組雙搖桿機(jī)構(gòu)模擬人手的按摩動(dòng)作，可同時(shí)進(jìn)行八個(gè)穴位的按摩;

2、由減速電機(jī)提供原始動(dòng)力，利用凸輪輪廓完成八組雙搖桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)動(dòng)作，由壓震片完成頭部按摩操作;

3、按摩穴位的力度（壓震片的行程）、按壓穴位的角度以及按摩的頻率都可以連續(xù)自由的調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的使用體驗(yàn);

結(jié)束語：由于時(shí)間倉促和資金等問題，本產(chǎn)品還存在如下一些實(shí)際需要考慮的問題需加以解決：

①針對頭部按摩的穴位，終端執(zhí)行器的位置不是很準(zhǔn)確，下一部可以通過進(jìn)一步計(jì)算準(zhǔn)確得出各桿件的精確尺寸;②針對不同使用者的頭部尺寸，應(yīng)該具有適當(dāng)可調(diào)節(jié)的部件，這部分需要進(jìn)一步設(shè)計(jì);③目前使用的能源還是同步電機(jī)，體積和重量太大，不適合戴腦袋上使用，最好使用可以充電的鋰電池代替，目前沒有找到合適的型號;④終端執(zhí)行器應(yīng)該做一個(gè)模擬手指的按摩頭，按摩效果會(huì)更好一些。

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