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专题研究MONOGRAPHICTOPICS
衣物厚度对智能按摩机器人
传感器应力的影响
■文/徐刚、尹钢、周志靖、李东田、何端德
摘要
针对不同季节用户使用智能按摩机器人，因穿着衣物厚度导致按摩锤应变传感
器所采集数据存在误差的问题，采用ABAQUS有限元模拟不同衣物厚度下用户
与按摩锤接触时的应力分布云图，澄清了按摩锤所采集的应力应变变化规律，
结果表明，随着衣物的增多，按摩锤所承受的压强和应力减小。此外，建立了
修正模型，计算了其修正系数，对提高按摩球上集成应变传感器采集数据的精
度和力度自适应调节精度至关重要。
92机器人产业|ROBOTINDUSTRY
衣物厚度对智能按摩机器人传感器应力的影响
引言复合材料新型纤维床垫设计，提高了产品
的力学性能。Dan,Rui[3]等人采用有限元
随着社会的不断进步，人们生活和工进行了人体与压力服之间的压力、位移和
作的节奏逐渐加快，身体逐渐呈现亚健康面积收缩质量随时间分布的研究。上述研
状态，极易产生心脑血管病变等重大疾病，究表明，有限元是有效地进行智能按摩机
严重危害人们的身体健康。器人、护垫、坐垫和橡胶硅胶等超弹性材
目前，缓解身体亚健康状况的方式主料的应力分析方式，但是针对衣物和按摩
要有内在调理和外力调节舒缓两种方式。锤硅胶/橡胶材料的多种材料耦合的应力
智能按摩机器人作为当前最常见的健康管分析，仍有待进一步探索。
理保健器材，对缓解肩颈疼痛、腰背紧张，因此，本文以智能按摩机器人按摩锤
缓解身体疲劳、放松身心等具有显著的效为研究对象，研究不同衣物厚度下，同一
果。当前的智能按摩机器人存在按摩档位用户体重作用下，按摩锤的应力分布规律，
固定化且按摩力度难以精准控制的问题，并提出应力修正模型，计算出应力修正系
针对该问题，当前主要在智能按摩机器人数，以保证按摩锤在不同季节应对不同用
上集成大量传感器，采集用户的体重、身户衣着时的信息采集精确度。
高等数据实现智能按摩机器人按摩力度和
角度的自适应调节。但是，由于季节不同，按摩锤与衣物FEM模型
用户穿着衣物厚度不同，影响按摩锤上集方法
成传感器的信息采集精度。因此，研究不
同衣物厚度下按摩锤所受应力的规律，引FEM模型建立
入衣物厚度修正系数，对提高按摩锤上集基于按摩锤轴对称特征，为简化计算
成应变传感器采集数据的精度和力度自适模型，按摩锤和衣物简化为如图1所示的半
应调节精度至关重要。圆柱与半环柱，其中图中的绿色部分为按
对于与智能按摩机器人材质相关的皮摩锤（半径R×高度H:50.5mm×25
质、织物护垫和与按摩捶材质相关的橡胶、mm），白色部分为覆盖在按摩锤上的不同厚
硅胶的有限元应力分析，国内外进行了一度的衣物（D:24.5mm,14.5mm和4.5mm）。
定的研究。肖珂莹[1]采用有限元分析了填(a)(b)
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