机械工程学报

作者：曾达幸, 许林淼, 范朝辉, 刘亚, 侯雨雷, 卢文娟

单位：1. 东莞理工学院 机械工程学院 东莞 523808;2. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510641;3. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004

关键词：中医按摩机器人,接触力,临界滑移量,粒子群算法,结构参数优化；

基金：广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金(2023A1515012103); 广东高校科研平台和项目-创新团队(自科)(2022KCXTD033); 广东省重点建设学科科研能力提升(2021ZDJS084)资助项目。

重点关注按摩状态驱动、作用组件对末端按摩头按摩力的影响，进而对按摩执行器参数优化，设计了一种集成多按摩手法、安全有效的背部按摩执行器。基于中医按摩穴位和手法动作，在确立背部按摩执行器的设计指标基础上，首先，分析按摩手法的运动特征，构建了多手法执行模块集成协同动作的背部按摩执行器，采用高还原性真人触觉及接触力阈值安全保护设计，分析指揉法和指振法凸轮机构模块的驱动力，得到机构工作所需要最大工作力矩和按摩执行器推杆力。其次，基于人体皮肤摩擦理论，针对指揉法执行中出现的按摩执行器按摩头与人体皮肤产生相对滑移的现象，通过求解粘附摩擦力、变形摩擦力以及横向刚度等关键参数，优化执行机构的揉动半径；针对指振法执行中出现凸轮执行机构的凸轮与推杆之间出现相互分离现象，基于粒子群优化算法，对推杆质量、弹簧预压缩量等结构参数进行优化，以确保凸轮临界角速度高于最大工作角速度。最后，搭建按摩执行器的样机实物，通过实验平台对按摩装置的按摩力、人机按摩效果对比进行验证。实验结果表明，设计的按摩执行器在结构设计上更具紧凑性和简易性，在±1 N的力度误差波动范围，验证了按摩力度、按摩手法和频率过程均符合背部按摩执行器技术指标。

来源：2025年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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