水母头部压震按摩器设计研究

范浩文 笪鑫祥 申美晴 张栓 薛博文

摘要：在当今社会中，生活节奏越来越快，竞争也越来越激烈，人们面临着巨大社会压力，眩晕伴颈项不适，头昏头晕，恶心是一部分上班族的常见表现，这部分人常有过度劳累、失眠、健忘、精神紧张、工作压力大等共同特点，或长期沉迷于网络。神经系统长期紧张，得不到有效休息，以致神经系统功能紊乱是其病因。但由于长期的体位不正再加上缺少体育锻炼，往往有颈、项、肩、背酸痛不适的症状，颈椎X片上会表现为颈椎生理弧度的改变。这些患者反复就医吃药症状不见好转，再加上检查不出有说服力的阳性结果，就认为自己得了什么怪病、重病，思想负担沉重，加剧了神经系统功能的紊乱，造成恶性循环，症状越来越重。基于以上事实，本文从人机工程学，设计心理学等相关设计角度对目前生活中头部按摩、保养的需求及发展趋势等进行深入的研究和分析，通过对比现有的此领域医疗器械的优缺点，设计出一款实用性更强的头部按摩的机械设备。

关键词：头部;按摩;设计

一、工作原理

1.1 头部穴道简介

在头部有很多穴位，有五脏六腑反射区，对头部按摩可达到聪耳明目和健脑安神效果，而且能改善大脑血液循环，提高大脑摄氧量，下面简要介绍几个常见需要按摩的穴位：

1、印堂穴：印堂穴在额头部，两眉头之间，对此穴位按摩能辅助治疗失眠多梦，鼻塞，流鼻涕，头痛头晕，小儿惊风，鼻子出血和目痛，可辅助治疗鼻塞、高血压和神经性头痛。

2、鱼腰穴：首先要端正坐好，在额头部，眼睛正上方，眉头尖部。对此穴位按摩能辅助治疗目赤肿痛，眼睑蠕动，三叉神经痛，以及眶上神经痛等，可辅助治疗面神经麻痹、近视眼和急性结膜炎。

3、风池穴和安眠穴：用双手拇指螺纹面对双侧风池穴按揉，顺时针按摩旋转32圈。安眠穴在风池穴和翳风穴连线中点，用手按压时凹陷且敏感，对此穴位按摩能辅助治疗后头痛、颈部疼痛和失眠。

4、太阳穴：太阳穴在眉梢和眼睛外眦之间，向后约一横指凹陷部位，左右各一个。对此穴位按摩能辅助治疗口眼歪斜、头痛头晕，眼睛疼痛和流鼻涕等，而且可减轻眼睛疲劳感，促进淋巴和血液循环，达到美容养颜护肤效果。

5、百会穴：百会穴在头顶中中央，用左手掌紧紧贴着此穴位旋转，每次按摩32圈，能降低血压，达到宁神清脑的功效。

1.2工作原理简介

本产品的结构由三部分组成：驱动部分，包括电机和驱动凸轮;传动部分，包括一个原动杆和一组四杆机构组成;执行部分是由压震按摩片来完成。该按摩装置的工作原理和过程如下：

（1）驱动部分：由电机直连一个驱动凸轮，电机提供原始动力，有凸轮的轮廓和回复弹簧完成原动杆的往复运动，给四杆机构提供动力;

（2）四杆机构：原动力由中间的四杆机构传递到终端执行器，四杆机构由原动杆、连杆和执行杆组成，可以通过调节原动杆固定铰点的位置调整原动杆的运动幅度，进而调节按摩器的幅度;

（3）压震按摩器：最为终端执行器，压震按摩器可以实现按压和震动两个动作，按压动作由四杆机构传递，震动由里面的电线传动，二者相结合可以达到更好的按摩效果。

1.3 驱动凸轮结构设计

结构的驱动部分由电机和驱动凸轮构成，电机带动凸轮转动，为整个装置提供原始动力，凸轮的轮廓形状给四杆机构的原动杆提供动力，回复弹簧使得原动杆回复原来位置，形成一组结构的周期运动，在该结构中，电机采用的是普通减速电机，输出转述为7r/min，凸轮采用亚克力板制作，轮廓为均布四个凸起，电机旋转一周，后面的杆组完成四个周期的按压动作。

1.4 双摇杆结构设计

中间传递结构由一组四杆机构来完成，由原动杆、连杆和执行杆组成。原动杆连接驱动装置的凸轮和回复弹簧，实现来回往复运动，给四杆机构提供周期运动，执行杆末端连接压震按摩器，给按摩器提供按压动作的推力，在该结构中，原动杆固定铰点的位置上可以调节四杆机构的运动幅度，执行杆固定铰点的位置可以调节压震按摩器的按压幅度和角度，这两个参数可以根据需要调整。

1.5 终端压震器

终端执行器是由一系列扁形振动电机安装而成，可以实现垂直按压和平行振动两个动作。按压动作由传动四杆机构提供，振动由3.7V电机提供，按压执行器的按压幅度和角度由四杆机构的执行杆确定，具体数据可查阅相关文献，本结构采用的是45°按压，振动频率也可根据使用需求自行调节。

二、功能特点

本作品仿生于水母在水中的游动动作，用四杆机构完成对人体头部的按摩操作，作品由减速电机，传动凸轮，八组双摇杆机构和终端压振片组成。产品由减速电机提供原始动力，传动凸轮完成八组四杆机构的往复动作，由四杆机构完成动力传递和按摩角度的设计，终端压振片执行最终的按摩动作。设计过程中参考诸多文献，对电机功率、凸轮轮廓、四杆机构的杆长以及压震片按摩的角度等参数进行设计计算，以求达到作品最佳的使用体验。

三、主要创新点

1、仿生水母游动的动作，用八组双摇杆机构模拟人手的按摩动作，可同时进行八个穴位的按摩;

2、由减速电机提供原始动力，利用凸轮轮廓完成八组双摇杆机构的往复动作，由压震片完成头部按摩操作;

3、按摩穴位的力度（压震片的行程）、按压穴位的角度以及按摩的频率都可以连续自由的调节，以达到最佳的使用体验;

结束语：由于时间仓促和资金等问题，本产品还存在如下一些实际需要考虑的问题需加以解决：

①针对头部按摩的穴位，终端执行器的位置不是很准确，下一部可以通过进一步计算准确得出各杆件的精确尺寸;②针对不同使用者的头部尺寸，应该具有适当可调节的部件，这部分需要进一步设计;③目前使用的能源还是同步电机，体积和重量太大，不适合戴脑袋上使用，最好使用可以充电的锂电池代替，目前没有找到合适的型号;④终端执行器应该做一个模拟手指的按摩头，按摩效果会更好一些。

参考文献

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[5]廖晓茹，赵娜娜，余丽庄.头部穴位按摩治疗失眠的疗效观察.2013