孙在松　程麒文　刘加利

摘要：从人们生活方式与年龄构成的转变入手，分析出研制自动搓澡机的必要性，规划出一种舒适型自动搓澡机设计方案，研制出一款坐式自动搓澡机的样机，试验证明其舒适程度比传统式搓操有了很大提高。

关键词：舒适型；自动；搓澡机

1.引言

随着人们生活水平不断提高，住房条件逐步改善和老龄化社会日益临近，采取坐姿进行家庭洗浴并得到背部的自动搓洗是人们尤其是中老年人的一大乐趣。传统的洗背方式是用毛巾、澡巾或简单的搓澡头来进行清洗，这种方式不仅给人们带来了不便，还使洗澡成为了人们的负担。因此，研发一种舒适型自动搓澡机非常有必要，此种设备可使人在坐姿状态下使用按摩搓背功能，简化了搓背方式，保证了背部有效舒适的清洗。

2.设计方案

自动搓澡机主要应用于家庭洗浴，能够有效的解决洗浴时搓背困难的问题。利用十字滑台实现两个维度的自由运动，通过步进电机控制器，可以设定搓背按摩头运动轨迹。按摩头采用三触头按摩头，实用、舒适。该装置即可安装与墙面也可安装于健身座椅上，使用时可配合手持式搓澡机，实现全方位洗浴。

2.1工作原理及过程

自动搓澡机主要由步进电机、丝杆滑台组合、三触头按摩头等部分组成[1]。通过步进电机控制器控制两台步进电机的运动方向，实现丝杆滑台组合两个维度的同时运动，三触头按摩头使用12V安全电压，并安装在丝杆滑台的运动平台上，按摩头采用橡胶触头，使用起来更加舒适。舒适型自动搓澡机采用模块化设计，搓澡装置可拆下固定在墙面，人只需背靠搓背机即可。为了提高舒适度，也可将搓澡装置安装于健身椅上，人躺在椅子上即可完成背部的清洗。自动搓澡机可以安装其它的挂件，比如手持式搓背器，这样就可以实现全身洗浴的目的。

2.2功能要点设计

（1）按摩头置于滑台上，通过步进电机丝杆滑台的运动，使得背部得到有效清洗。

（2）通过墙面固定器可将按摩搓背机贴于墙面。也可置于健身椅上，躺在椅子上即可完成背部的清洗。

（3）为了缓解人们在长时间办公时的疲劳，将该装置固定在办公椅上即能达到按摩背部的效果。

2.3运动要求及零部件选型

针对可能的搓洗效果，结合人体习惯性搓澡规律，设计出自动搓澡机的运动规律为：每一个搓澡流程由搓澡机正、反向两个流程构成，在正向流程中，搓澡头顺时针自转，公转规律为：左1-右1-下1-左2-下2-右2的反“S”形运动规律，在反向流程中，搓澡头逆时针自转，公转规律与正向规律相反，搓澡時边缘部位相互叠加，加之正反搓洗，实现了高效无死角搓洗，搓洗覆盖情况如下：

搓洗头结构为三搓头，采用硅胶材料制作，使之与皮肤接触时比较舒服又保持了耐用的优点。搓澡机整机部分除满足设计需求的功能框架结构与良好的外部造型，必须具备良好的防水与防静电功能。

搓洗头电机主要参数：

（1）转速：0-30r/min，配调速装置；

（2）电机：直流电机功率20W/台。

丝杆滑台配两台步进电机，配合十字滑台带动搓澡头实现左、右、上、下运动，通过程序设计，实现步进电机按设定路径运行。

3.控制系统流程设计

搓澡机运行控制由单片机为核心组成控制系统实现，单片机分别可对搓澡头直流电机与十字滑台的两台步进电机进行运动控制[2]，按左1、右1、下1、左2、下2、右2的顺序或逆顺序实现纵横向运动，同时在这六个点用光电传感器设六组限位，其中左1限位代表搓澡头原点位置，搓澡从原点位置开始运动重新回到原点位置时为1个搓澡周期，搓澡头处于原点位置且启动后，设备按设定的搓澡周期数开始运行，若不在原点位置，设备停止不运动，需手动复位回原点位置；自动运行程序流程图3所示。

4.试验及分析

根据上述条件设计出一款搓澡机样机，该样机在2013年山东省大学生机电产品创新设计竞赛中荣获一等奖，如图4所示。用本搓澡机进行人体背部搓洗时的舒适性试验，考虑到人体背部肌肉与主要穴位的分布，将搓洗区域定位在人体背部的背上与背中部位，在此区域人体肌肉主要以肋间肌、竖脊肌为主，而穴位主要为心俞穴与肝俞穴[3]为主。

由此可见搓澡机在中低速状态之间，将靠背倾角设在90°-130°之间较为合理，洗浴搓洗时舒适性较好。

5.结论

设计一款舒适性、自动化程度较高的搓澡机，使之能在坐姿下实现自动搓背，并可用其挂件-手持式搓澡头实现其它部位搓洗，能够增加搓洗时的舒适性，有效解决中老年人与疲惫人群的家庭洗浴烦恼，使洗浴成为一种真正的享受。

参考文献：

[1]陈立德主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，2010.

[2]丁向荣主编.单片机应用系统与接口技术.北京：电子工业出版社，2008.

[3]陈浩淼，申黎明.按摩模式对揉捏式按摩椅按摩舒适性的影响[J].人类工效学，2012，19（2）：40-43.

作者简介：

孙在松（1976.7-），男，山东潍坊人，日照职业技术学院，讲师，硕士研究生，研究方向：现代控制技术。