一種舒適型自動搓澡機的研制

孫在松　程麒文　劉加利

摘要：從人們生活方式與年齡構成的轉變入手，分析出研制自動搓澡機的必要性，規劃出一種舒適型自動搓澡機設計方案，研制出一款坐式自動搓澡機的樣機，試驗證明其舒適程度比傳統式搓操有了很大提高。

關鍵詞：舒適型；自動；搓澡機

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。傳統的洗背方式是用毛巾、澡巾或簡單的搓澡頭來進行清洗，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擔。因此，研發一種舒適型自動搓澡機非常有必要，此種設備可使人在坐姿狀態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.設計方案

自動搓澡機主要應用于家庭洗浴，能夠有效的解決洗浴時搓背困難的問題。利用十字滑臺實現兩個維度的自由運動，通過步進電機控制器，可以設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，實現全方位洗浴。

2.1工作原理及過程

自動搓澡機主要由步進電機、絲桿滑臺組合、三觸頭按摩頭等部分組成[1]。通過步進電機控制器控制兩臺步進電機的運動方向，實現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。舒適型自動搓澡機采用模塊化設計，搓澡裝置可拆下固定在墻面，人只需背靠搓背機即可。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。自動搓澡機可以安裝其它的掛件，比如手持式搓背器，這樣就可以實現全身洗浴的目的。

2.2功能要點設計

（1）按摩頭置于滑臺上，通過步進電機絲桿滑臺的運動，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，結合人體習慣性搓澡規律，設計出自動搓澡機的運動規律為：每一個搓澡流程由搓澡機正、反向兩個流程構成，在正向流程中，搓澡頭順時針自轉，公轉規律為：左1-右1-下1-左2-下2-右2的反“S”形運動規律，在反向流程中，搓澡頭逆時針自轉，公轉規律與正向規律相反，搓澡時邊緣部位相互疊加，加之正反搓洗，實現了高效無死角搓洗，搓洗覆蓋情況如下：

搓洗頭結構為三搓頭，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點。搓澡機整機部分除滿足設計需求的功能框架結構與良好的外部造型，必須具備良好的防水與防靜電功能。

搓洗頭電機主要參數：

（1）轉速：0-30r/min，配調速裝置；

（2）電機：直流電機功率20W/臺。

絲桿滑臺配兩臺步進電機，配合十字滑臺帶動搓澡頭實現左、右、上、下運動，通過程序設計，實現步進電機按設定路徑運行。

3.控制系統流程設計

搓澡機運行控制由單片機為核心組成控制系統實現，單片機分別可對搓澡頭直流電機與十字滑臺的兩臺步進電機進行運動控制[2]，按左1、右1、下1、左2、下2、右2的順序或逆順序實現縱橫向運動，同時在這六個點用光電傳感器設六組限位，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，設備按設定的搓澡周期數開始運行，若不在原點位置，設備停止不運動，需手動復位回原點位置；自動運行程序流程圖3所示。

4.試驗及分析

根據上述條件設計出一款搓澡機樣機，該樣機在2013年山東省大學生機電產品創新設計競賽中榮獲一等獎，如圖4所示。用本搓澡機進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，將搓洗區域定位在人體背部的背上與背中部位，在此區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。

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

5.結論

設計一款舒適性、自動化程度較高的搓澡機，使之能在坐姿下實現自動搓背，并可用其掛件-手持式搓澡頭實現其它部位搓洗，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：

[1]陳立德主編.機械設計基礎.北京：高等教育出版社，2010.

[2]丁向榮主編.單片機應用系統與接口技術.北京：電子工業出版社，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，2012，19（2）：40-43.

作者簡介：

孫在松（1976.7-），男，山東濰坊人，日照職業技術學院，講師，碩士研究生，研究方向：現代控制技術。