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?dòng)搓澡機(jī)的必要性，規(guī)劃出一種舒適型自動(dòng)搓澡機(jī)設(shè)計(jì)方案，研制出一款坐式自動(dòng)搓澡機(jī)的樣機(jī)，試驗(yàn)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(dòng)；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(huì)日益臨近，采取坐姿進(jìn)行家庭洗浴并得到背部的自動(dòng)搓洗是人們尤其是中老年人的一大樂(lè)趣。傳統(tǒng)的洗背方式是用毛巾、澡巾或簡(jiǎn)單的搓澡頭來(lái)進(jìn)行清洗，這種方式不僅給人們帶來(lái)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(dòng)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(jiǎn)化了搓背方式，保證了背部有效舒適的清洗。

2.設(shè)計(jì)方案

自動(dòng)搓澡機(jī)主要應(yīng)用于家庭洗浴，能夠有效的解決洗浴時(shí)搓背困難的問(wèn)題。利用十字滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)維度的自由運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制器，可以設(shè)定搓背按摩頭運(yùn)動(dòng)軌跡。按摩頭采用三觸頭按摩頭，實(shí)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(shí)可配合手持式搓澡機(jī)，實(shí)現(xiàn)全方位洗浴。

2.1工作原理及過(guò)程

自動(dòng)搓澡機(jī)主要由步進(jìn)電機(jī)、絲桿滑臺(tái)組合、三觸頭按摩頭等部分組成[1]。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制器控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)絲桿滑臺(tái)組合兩個(gè)維度的同時(shí)運(yùn)動(dòng)，三觸頭按摩頭使用12V安全電壓，并安裝在絲桿滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，按摩頭采用橡膠觸頭，使用起來(lái)更加舒適。舒適型自動(dòng)搓澡機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，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(dòng)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(shí)現(xiàn)全身洗浴的目的。

2.2功能要點(diǎn)設(shè)計(jì)

（1）按摩頭置于滑臺(tái)上，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)絲桿滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，使得背部得到有效清洗。

（2）通過(guò)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?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間辦公時(shí)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(yùn)動(dòng)要求及零部件選型

針對(duì)可能的搓洗效果，結(jié)合人體習(xí)慣性搓澡規(guī)律，設(shè)計(jì)出自動(dòng)搓澡機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：每一個(gè)搓澡流程由搓澡機(jī)正、反向兩個(gè)流程構(gòu)成，在正向流程中，搓澡頭順時(shí)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(yùn)動(dòng)規(guī)律，在反向流程中，搓澡頭逆時(shí)針自轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)規(guī)律與正向規(guī)律相反，搓澡時(shí)邊緣部位相互疊加，加之正反搓洗，實(shí)現(xiàn)了高效無(wú)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(shí)比較舒服又保持了耐用的優(yōu)點(diǎn)。搓澡機(jī)整機(jī)部分除滿足設(shè)計(jì)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(tái)。

絲桿滑臺(tái)配兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，配合十字滑臺(tái)帶動(dòng)搓澡頭實(shí)現(xiàn)左、右、上、下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定路徑運(yùn)行。

3.控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

搓澡機(jī)運(yùn)行控制由單片機(jī)為核心組成控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)分別可對(duì)搓澡頭直流電機(jī)與十字滑臺(tái)的兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，同時(shí)在這六個(gè)點(diǎn)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(diǎn)位置，搓澡從原點(diǎn)位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)重新回到原點(diǎn)位置時(shí)為1個(gè)搓澡周期，搓澡頭處于原點(diǎn)位置且啟動(dòng)后，設(shè)備按設(shè)定的搓澡周期數(shù)開(kāi)始運(yùn)行，若不在原點(diǎn)位置，設(shè)備停止不運(yùn)動(dòng)，需手動(dòng)復(fù)位回原點(diǎn)位置；自動(dòng)運(yùn)行程序流程圖3所示。

4.試驗(yàn)及分析

根據(jù)上述條件設(shè)計(jì)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(jì)競(jìng)賽中榮獲一等獎(jiǎng)，如圖4所示。用本搓澡機(jī)進(jìn)行人體背部搓洗時(shí)的舒適性試驗(yàn)，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(jiàn)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(shí)舒適性較好。

5.結(jié)論

設(shè)計(jì)一款舒適性、自動(dòng)化程度較高的搓澡機(jī)，使之能在坐姿下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搓背，并可用其掛件-手持式搓澡頭實(shí)現(xiàn)其它部位搓洗，能夠增加搓洗時(shí)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(jì)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(duì)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(jiǎn)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)。