按摩设备、按摩床及按摩方法

技术领域

本发明涉及按摩技术领域，尤其涉及一种按摩设备、按摩床及按摩方法。

背景技术

按摩器是根据物理学，仿生学，生物电学、中医学以及多年临床实践而研制开发出的新一代保健器材；按摩器一般采用若干个独立软触按摩头进行推拿、按摩、锤击等操作,可起到一定的放松肌肉、舒缓神经、促进血液循环、缓解疲劳、放松身体、减轻压力等功能。

目前，按摩器按照装置结构可分为按摩椅、按摩垫、手持按摩器、脚部按摩器等；按照按摩方式可分为固定凸起和机械运动。

然而，无论是按摩椅、按摩垫还是脚部按摩器，都是依靠自身重力进行按摩(如，人平躺于按摩设备上，按摩设备从下向上发力)，故人在上方依靠自重会产生不适感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种按摩设备、按摩床及按摩方法，可实现按摩力度及按摩位置的精准控制，提升按摩效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种按摩设备，包括固定机构、电控机构、摄像机构及至少一个按压机构，所述固定机构与所述电控机构连接并用于固定所述电控机构，所述摄像机构用于实时采集目标区域的图像信息，所述电控机构分别与所述摄像机构及按压机构连接并用于根据控制命令及所述图像信息控制所述按压机构的按压状态；每一按压机构均包括控制杆、主控电机及至少一个设于所述控制杆上的按压臂，每一按压臂均包括第一副按压杆、主按压杆、第二副按压杆、第一副按压电机、第二副按压电机、第一主按压电机及第二主按压电机，所述主按压杆设于控制杆上，所述主按压杆的一端与第一副按压杆的一端连接，所述主按压杆的另一端与第二副按压杆的一端连接；所述电控机构包括箱体及封装于所述箱体内的控制模块，所述控制模块分别与所述主控电机、第一副按压电机、第二副按压电机、第一主按压电机及第二主按压电机连接，所述控制模块用于根据所述控制命令及图像信息驱动所述主控电机调节所述控制杆的伸缩状态、驱动所述第一副按压电机调节所述第一副按压杆的伸缩状态、驱动所述第二副按压电机调节所述第二副按压杆的伸缩状态、驱动所述第一主按压电机调节所述主按压杆一端的伸缩状态及驱动所述第二主按压电机调节所述主按压杆另一端的伸缩状态。

作为上述方案的改进，每一按压臂还包括第一调节件及第二调节件，所述主按压杆的一端通过第一调节件与第一副按压杆的一端连接，所述主按压杆的另一端通过第二调节件与第二副按压杆的一端连接。

作为上述方案的改进，所述第一调节件为第一扭转弹簧，所述第一扭转弹簧设于所述主按压杆与第一副按压杆的连接处，所述第一扭转弹簧的一端与所述主按压杆连接，另一端与所述第一副按压杆连接，以调节所述主按压杆与第一副按压杆之间的夹角；所述第二调节件为第二扭转弹簧，所述第二扭转弹簧设于所述主按压杆与第二副按压杆的连接处，所述第二扭转弹簧的一端与所述主按压杆连接，另一端与所述第二副按压杆连接，以调节所述主按压杆与第二副按压杆之间的夹角。

作为上述方案的改进，每一按压臂还包括设于所述第一扭转弹簧上的第一扭力传感器及设于所述第二扭转弹簧上的第二扭力传感器；所述第一扭力传感器用于实时检测所述第一扭转弹簧的第一扭力并将所述第一扭力发送至所述控制模块；所述第二扭力传感器用于实时检测所述第二扭转弹簧的第二扭力并将所述第二扭力发送至所述控制模块。

作为上述方案的改进，所述第一副按压杆及第二副按压杆的另一端均设有按压头。

作为上述方案的改进，每一按压机构还包括用于调节所述控制杆转向的转向件。

作为上述方案的改进，所述控制模块包括主控单元、FPGA单元、供电单元及通信单元；所述通信单元与所述主控单元连接，用于获取外部终端发送的控制命令并将所述控制命令转发至所述主控单元；所述FPGA单元根据主控单元接收的控制命令及图像信息生成驱动指令并将所述驱动指令发送至所述主控单元；所述主控单元根据所述驱动指令驱动所述主控电机、第一副按压电机、第二副按压电机、第一主按压电机及第二主按压电机，以调节所述控制杆、第一副按压杆、第二副按压杆及主按压杆的伸缩状态，并反馈调节结果至所述通信单元以使所述通信单元将所述调节结果转发至外部终端；所述供电单元与所述通信单元及主控单元分别连接，用于向所述通信单元及主控单元供电。

相应地，本发明还提供了一种按摩床，包括床体及上述按摩设备，所述按摩设备设于所述床体的上方。

相应地，本发明还提供了一种基于按摩设备的按摩方法，包括：所述摄像机构实时采集目标区域的图像信息；所述电控机构根据所述图像信息获取人体轮廓；所述电控机构根据所述人体轮廓计算穴位图；所述电控机构根据所述穴位图及外部终端发送的控制命令生成驱动指令，并将所述驱动指令发送至所述主控电机、第一副按压电机、第二副按压电机、第一主按压电机及第二主按压电机连接，以调节所述控制杆、第一副按压杆、第二副按压杆及主按压杆的伸缩状态。

作为上述方案的改进，所述控制命令包括按摩力度信息及按摩区域信息。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的按摩设备通过固定机构进行固定，按摩时，按压机构仿照按摩动作，从上向下发力，并且可以根据具体情况调整按压力量，不会让人产生太大不适感；

本发明的按摩设备可通过主控电机调节控制杆的伸缩状态，从而调整按摩力度；也可通过第一主按压电机及第二主按压电机调节主按压杆的伸缩状态，从而调整按摩位置；还可通过第一副按压杆及第二副按压杆分别调节第一副按压杆及第二副按压杆的伸缩状态，从而对按摩力度及位置进行微调；最终实现按摩力度及按摩位置的精准控制，提升按摩效果；

更佳地，本发明通过机器视觉相关算法进行定位，再通过电机控制算法进行控制，可以模仿人工进行复杂的按摩操作，可有效提升舒适感。

附图说明

图1是本发明按摩设备的立体图；

图2是本发明按摩设备的主视图；

图3是本发明按摩设备的仰视图；

图4是本发明按摩设备中按压机构的主视图；

图5是本发明按摩设备中按压机构的仰视图；

图6是本发明按摩设备中电控机构的示意图；

图7是本发明按摩设备中控制模块的示意图；

图8是本发明按摩设备中ARM芯片的电路图；

图9是本发明按摩设备中晶振输入电路的电路图；

图10是本发明按摩设备中复位电路的电路图；

图11是本发明按摩设备中程序烧录电路的电路图；

图12是本发明按摩设备中状态灯显示电路的电路图；

图13是本发明按摩设备中ARM引脚控制电路的电路图；

图14是本发明按摩设备中电源输入电路的电路图；

图15是本发明按摩设备中电池充电电路的电路图；

图16是本发明按摩设备中供电电路的电路图；

图17是本发明按摩设备中WI F I通信电路的电路图；

图18是本发明按摩床的结构示意图；

图19是本发明基于按摩设备的按摩方法的实施例流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1～7，图1～7显示了本发明按摩设备的具体结构，其包括固定机构1、电控机构2、摄像机构3及多个按压机构4；其中，固定机构1与电控机构2连接并用于固定电控机构2，摄像机构3可安装于电控机构2的底部并实时采集目标区域的图像信息，按压机构4可安装于电控机构2的底部并可在目标区域内进行按压操作，电控机构2分别与摄像机构3及按压机构4连接。

工作时，摄像机构3实时采集目标区域的图像信息并将图像信息发送至电控机构2，电控机构2根据外部设备发送控制命令及图像信息控制按压机构4的按压状态，从而模拟按摩动作，实现按摩功能。具体地：

每一按压机构4均包括控制杆41、主控电机42及多个设于控制杆41上的按压臂；其中，每一按压臂均包括第一副按压杆43、主按压杆44、第二副按压杆45、第一副按压电机46、第二副按压电机47、第一主按压电机48及第二主按压电机49；其中，主按压杆44设于控制杆41上并可随控制杆41的伸缩同步上下移动，主按压杆44的一端与第一副按压杆43的一端连接，主按压杆44的另一端与第二副按压杆45的一端连接；

电控机构2包括箱体21及封装于箱体21内的控制模块22，控制模块22分别与主控电机42、第一副按压电机46、第二副按压电机47、第一主按压电机48及第二主按压电机49连接，控制模块22用于根据控制命令及图像信息驱动主控电机42调节控制杆41的伸缩状态、驱动第一副按压电机46调节第一副按压杆43的伸缩状态、驱动第二副按压电机47调节第二副按压杆45的伸缩状态、驱动第一主按压电机48调节主按压杆44一端的伸缩状态及驱动第二主按压电机49调节主按压杆44另一端的伸缩状态。

需要说明的是，按压机构4的数量可根据实际情况进行设置，同时，每一按压机构4中按压臂的数量也可根据实际情况进行设置，灵活性强。其中，本实施例中设置有两个按压机构4，且每一按压机构4均设有两个按压臂。

现有技术中，无论是按摩椅、按摩垫还是脚部按摩器，都是依靠自身重力进行按摩(如，人平躺于按摩设备上，按摩设备从下向上发力)，故人在上方依靠自重会产生不适感。与现有技术不同的是，本发明的按摩设备通过固定机构1进行固定，按摩时，按压机构4仿照按摩动作，从上向下发力，并且可以根据具体情况调整按压力量，不会让人产生太大不适感。

因此，本发明的按摩设备可通过主控电机42调节控制杆41的伸缩状态，从而调整按摩力度；也可通过第一主按压电机48及第二主按压电机49调节主按压杆44的伸缩状态，从而调整按摩位置；还可通过第一副按压杆43及第二副按压杆45分别调节第一副按压杆43及第二副按压杆45的伸缩状态，从而对按摩力度及位置进行微调；最终实现按摩力度及按摩位置的精准控制，提升按摩效果。

更佳地，第一副按压杆43及第二副按压杆45的另一端均设有按压头5(参见图4)。其中，按压头5优选为乳胶头，可起一定的缓冲作用，从而提升用户的按压舒适度；而且，乳胶头颜色明显以便摄像机构进行识别；另外，按压头5采用可拆卸设计，并可以为球体、立方体等形状，用户可根据实际情况选择不同的按压头进行安装，灵活性强。

如图5所示，，每一按压机构4还包括用于调节控制杆41转向的转向件，可根据实际需要通过转向件调节控制杆41的方向，从而改变按压机构4的按压位置，实现针对性的穴位按压，提升按摩效果。

如图4所示，每一按压臂还包括第一调节件61及第二调节件62，主按压杆44的一端通过第一调节件61与第一副按压杆43的一端连接，主按压杆44的另一端通过第二调节件62与第二副按压杆45的一端连接。

更佳地，第一调节件61优选为第一扭转弹簧，第一扭转弹簧设于主按压杆44与第一副按压杆43的连接处，第一扭转弹簧的一端与主按压杆44连接，另一端与第一副按压杆43连接，以调节主按压杆44与第一副按压杆43之间的夹角；同理，第二调节件62优选为第二扭转弹簧，第二扭转弹簧设于主按压杆44与第二副按压杆45的连接处，第二扭转弹簧的一端与主按压杆44连接，另一端与第二副按压杆45连接，以调节主按压杆44与第二副按压杆45之间的夹角。

需要说明的是，当按压头按压到目标物体上时，在扭转弹簧的扭转作用下，可产生一定的缓冲作用；当按压头离开目标物体时，在扭转弹簧的扭转作用下，可使副按压杆(第一副按压杆43、第二副按压杆45)与主按压杆44进行复位。

进一步，每一按压臂还包括设于第一扭转弹簧上的第一扭力传感器及设于第二扭转弹簧上的第二扭力传感器；第一扭力传感器用于实时检测第一扭转弹簧的第一扭力并将第一扭力发送至控制模块22；第二扭力传感器用于实时检测第二扭转弹簧的第二扭力并将第二扭力发送至控制模块22。

需要说明的是，通过扭力传感器(第一扭力传感器、第二扭力传感器)可将扭转弹簧(第一扭转弹簧、第二扭转弹簧)的扭力(第一扭力、第二扭力)反馈至控制模块22，从而便于控制模块22根据扭力调节按压机构4的按压状态，从而更有效地调节按压力度。

如图7所示，控制模块22包括主控单元221、FPGA单元222、供电单元223及通信单元224。具体地：

通信单元224与主控单元221连接，用于获取外部终端发送的控制命令并将控制命令转发至主控单元221；

FPGA单元222根据主控单元221接收的控制命令及图像信息生成驱动指令并将驱动指令发送至主控单元221；

主控单元221根据驱动指令驱动主控电机42、第一副按压电机46、第二副按压电机47、第一主按压电机48及第二主按压电机49，以调节控制杆41、第一副按压杆43、第二副按压杆45及主按压杆44的伸缩状态，并反馈调节结果至通信单元以使通信单元224将调节结果转发至外部终端；

供电单元223与通信单元224及主控单元221分别连接，用于向通信单元224及主控单元221供电。

工作时，通信单元224实时获取用户通过外部终端发送的控制命令，并将控制命令传输至主控单元221；同时，摄像机构3将采集到的图像信息传输至主控单元221；随后，主控单元221将控制命令及图像信息发送至FPGA单元222，FPGA单元222根据控制命令及图像信息进行计算以生成驱动指令，并将驱动指令发送至主控单元221；接着，主控单元221按照驱动指令控制I/O端口，从而通过主控电机42调节控制杆41的伸缩状态以调节按压力度，并通过第一主按压电机48及第二主按压电机49调节主按压杆44的伸缩状态以调节按压位置，再通过第一副按压电机46及第二副按压电机47分别调节第一副按压杆43及第二副按压杆45的伸缩状态以微调按压力度及按压位置；最后，将调节结果通过通信单元反馈给用户。

因此，本发明通过内置FPGA单元222可对图像信息进行高复杂度的计算，配合图像识别算法获取人体穴位位置，从而得到目标区域中人体穴位位置与按压头之间的位置关系，并生成驱动指令控制电机进行位置调节和按压调节，以实现较为精准的按摩。

下面结合具体的电路图，对主控单元221、FPGA单元222、供电单元223及通信单元223分别作进一步的详细描述。

一、主控单元

如图8～图13所示，主控单元221包括ARM芯片U5(参见图8)、晶振输入电路(参见图9)、复位电路(参见图10)、程序烧录电路(参见图11)、状态灯显示电路(参见图12)及多个ARM引脚控制电路(参见图13)；其中，晶振输入电路、复位电路、程序烧录电路、状态灯显示电路及ARM引脚控制电路分别与ARM芯片U5连接。

如图8所示，ARM芯片U5优选为STM32F103ZET6，但不以此为限制；ARM芯片U5可通过手机端连接到云端，从而通过手机端对设备进行控制和配置。

如图9所示，晶振输入电路包括第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电阻R19及晶体振荡器Y1；其中，晶体振荡器Y1与第十九电阻R19并联，晶体振荡器Y1的一端通过第十七电容C17接地，另一端通过第十八电容C18接地。

如图10所示，复位电路包括第二十电阻R20、第九二极管D9、第十九电容C19及复位开关SW2；其中，第二十电阻R20与第九二极管D9并联，第九二极管D9的正极通过第十九电容C19及复位开关SW2分别接地。

如图11所示，程序烧录电路包括烧录芯片P1，优选为hdr1x4，但不以此为限制。用户可通过程序烧录电路预先将预设程序烧录至ARM芯片U5中，以便后续操作直接执行对应的预设程序，以实现按摩工作。

如图12所示，状态灯显示电路包括多个显示子电路，每一显示子电路均包括相互串接的发光二极管及电阻，并通过发光二极管显示ARM芯片U5的工作状态及通信状态。

如图13所示，ARM引脚控制电路的数量可根据按压控制点的数量进行灵活选择。

本实施例中，ARM引脚控制电路内设有第十七贴片电阻R17、第十五贴片电容C15、第二贴片三极管Q2、第四贴片二极管D4及第一电磁铁接口CON1及第一继电器RLY1；其中，第一继电器RLY1用于根据ARM芯片U5的驱动指令进行通断控制；第十七贴片电阻R17通过网络标号RLY1连接到ARM芯片U5的第三十四引脚PAO-WKUP，ARM芯片U5通过控制第三十四引脚PAO-WKUP就可以控制第一继电器RLY1的引脚3及引脚4的导通和断开，从而实现第一电磁铁的通断，以控制对应的电机。

相应地，其它ARM引脚控制电路的电路结构与本实施例中的ARM引脚控制电路的电路结构相同，只需要将不同的ARM引脚控制电路接入ARM芯片U5中不同的引脚即可实现不同电机的控制。

二、FPGA单元

FPGA单元222内置FPGA芯片，可对图像信息进行高复杂度的计算，配合图像识别算法获取人体穴位位置，从而得到目标区域中人体穴位位置与按压头之间的位置关系，并生成驱动指令控制电机进行位置调节和按压调节，以实现较为精准的按摩。

三、供电单元

供电单元223包括电源输入电路、电池充电电路、供电电路及电池；其中，电源输入电路与电池充电电路及供电电路分别连接，用于接入外部电源以向电池充电电路及供电电路供电；电池充电电路与电池连接，用于根据电源输入电路输入的电源对电池进行充电处理；电池与供电电路连接，用于向供电电路供电。

需要说明的是，控制模块22可通过TYPE-C接口USB1进行供电或通过电池进行供电；当使用TYPE-C接口USB1进行供电的同时会对电池进行充电，而电池充满电后会自动停止；当拔掉TYPE-C接口USB1时，控制模块22会主动切换为电池供电，从而保持控制模块22供电方式二选一，而不会让控制模块22掉电。

如图14所示，电源输入电路包括TYPE-C接口USB1，防静电管D2，铝电解电容CE1、CE2，锂电池接口CN1，贴片电阻R1，贴片二极管D1，贴片三极管Q1及开关SW1；其中，贴片电阻R1，贴片二极管D1，贴片三极管Q1这个三个元器件组成供电切换电路；就是当TYPE-C接口子电路接入外部电源(即TYPE-C接口USB1有插入)时，供电切换电路控制TYPE-C接口USB1向电池充电电路及供电电路供电；当TYPE-C接口子电路未接入外部电源(即TYPE-C接口USB1没有插入)时，供电切换电路控制电池向供电电路供电；开关SW1的作用主要当做开关作用，防止电池一直在供电。

如图15所示，电池充电电路包括充电子电路及发光二极管组，充电子电路用于对电池进行充电处理，发光二极管组用于显示电池的充电状态。具体地：

充电子电路包括电池充电芯片U1，第三贴片电阻R3、第六贴片电阻R6、第四贴片电阻R4、第七贴片电阻R7，第一贴片电容C1及第二贴片电容C2。需要说明的是，电池充电芯片U1优选为TP4056，是一款专门为锂离子电池设计的线性充电芯片，具有电池温度监测，欠压锁定，自动再充电和两个状态引脚以显示充电和充电终止的功能。

发光二极管组包括第二贴片电阻R2、第五贴片电阻R5、第八贴片电阻R8、第一贴片发光二极管LED1、第二贴片发光二极管LED2及第三贴片发光二极管LED3，用于显示当前的充电工作状态。

如图16所示，供电电路包括一级降压子电路及二级降压子电路，一级降压子电路用于将电池输出的电压进行一次降压处理，二级降压子电路用于将经一级降压子电路降压后的电压进行二次降压处理。

一级降压子电路包括第三贴片电容C3、第四贴片电容C4、第五贴片电容C5、第六贴片电容C6、第三铝电解电容CE3、第四铝电解电容CE4、第九贴片电阻R9、第十贴片电阻R10、贴片二级管D3及DC-DC稳压芯片U2；一级降压子电路可将电池输出的电压转换成稳定的5V电压给后续电路供电。其中，DC-DC稳压芯片U2优选地为ME2159AM6G，但不以此为限制。

二级降压子电路包括第七贴片电容C7、第八贴片电容C8、第九贴片电容C9、第十贴片电容C10、第五铝电解电容CE5及稳压芯片U3；二级降压子电路用于向ARM芯片U5提供3.3V的工作电压，让设备能进行正常工作和控制。

四、通信单元

通信单元224包括包括WIFI通信电路(参见图17)、蓝牙电路及zigbee电路中的任意一种或几种。其中，ARM芯片U5的第六十九引脚PB10及第七十引脚PB11通过串口控制WIFI通信电路。

需要说明的是，可在外部终端(即用户侧)上设置操作系统及操作界面，并将操作系统中的按压控制点与按摩设备的按压控制点一一对应，用户可以按照事先烧录在ARM芯片U5中的程序进行按摩操作，也可以选择直接远程控制按摩设备以模拟按摩操作。

参见图18，本发明还公开了一种按摩床，其包括床体101及上述按摩设备102，按摩设备102设于床体101的上方。

使用时，用户可平躺/趴在床体101上，按压机构4可仿照按摩动作，从上向下发力，并且可以根据具体情况调整按压力量，不会让人产生太大不适感。

参见图19，图19显示了本发明基于按摩设备的按摩方法的实施例流程图，包括：

S101，摄像机构3实时采集目标区域的图像信息；

摄像机构3实时采集目标区域的视频，并将视频以图像信息流的形式发送至电控机构2。

S102，电控机构2根据图像信息获取人体轮廓；

例如，当视频中出现“由无人到有人，且人体处于静止状态”的情况时，可结合图像信息及背景图像库，采用图像差法获取人体轮廓；

又如，当视频中出现“人体处于运动状态”的情况时，可结合图像信息，采用帧差法获取人体轮廓。

S103，电控机构2根据人体轮廓计算穴位图；

电控机构2可配合图像识别算法获取人体穴位位置，从而生成穴位图。

S104，电控机构2根据穴位图及外部终端发送的控制命令生成驱动指令，并将驱动指令发送至主控电机42、第一副按压电机46、第二副按压电机47、第一主按压电机48及第二主按压电机49连接，以调节控制杆41、第一副按压杆43、第二副按压杆45及主按压杆44的伸缩状态。

相应地，控制命令包括按摩力度信息及按摩区域信息。

按摩时，主控电机42根据驱动指令调节控制杆41的伸缩状态以调节按压力度，第一主按压电机48及第二主按压电机49根据驱动指令调节主按压杆44的伸缩状态以调节按压位置，第一副按压电机46根据驱动指令调节第一副按压杆43的伸缩状态以微调按压力度及按压位置，第二副按压电机47根据驱动指令调节第二副按压杆45的伸缩状态以微调按压力度及按压位置。

由上可知，本发明通过设计机构独特的按摩设备，并通过机器视觉相关算法进行定位，再通过电机控制算法进行控制，可以模仿人工进行复杂的按摩操作；按摩时，不再依靠自重进行按摩，上方发力，可有效提升舒适感。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。