当前,世界人口老龄化进程不断加快,受国策、经济、社会等多方面因素影响,我国老龄化程度日趋加深,老龄化速率后来居上,如何应对目前的老龄化危机日益成为社会焦点问题。与此同时,老龄化导致的健康问题也为新型医疗器械尤其是康复、理疗领域产品的研制提出了新的机遇与挑战。按摩是改善甚至医治腰腿疼痛等慢性疾病的有效治疗方法之一,然而,由于对按摩师的技艺、体力、经验等要求较高,导致当下对按摩师日益增长的需求和其数量严重不足的矛盾日趋严重。随着科技的迅速发展,利用智能化的按摩机器人来代替按摩师,用以解决专家少、患者多、诊疗复杂、治愈疗效不佳等现实问题,是改善当前中老年人健康状况的有效途径之一。因此,研制可复现按摩师技艺并具备诊疗功能的按摩器件可为新型按摩机器人的研制提供支撑。目前,现有按摩机器人主要存在以下问题:首先,机器人以模拟按摩手法运动轨迹为主,缺乏对体征的有效检测和按摩方式的优化分析,以经络、穴位为治疗模型的手法调理技术效果仍难以满足不同人群的个性化需求。其次,由于按摩技艺具有连续性、节律性且需动态调控的特点,对传动装置和执行装置动态响应、灵活性和稳定性也提出了更高的要求,若模拟灵巧的仿人技艺,按摩机器人需实现自动感应、精准辨识、柔性驱动、多自由度和动态响应等功能,从而导致系统控制难度进一步增大。目前,大多按摩机器人采用刚性传动模式,与人工按摩体验和效果存在较大差距,亟需改善接触按摩体验,亦缺乏对按摩疗效的量化反馈评价。针对上述问题,本文旨在研制模拟人工按摩技艺的新型仿生柔性按摩人。通过对目前已有的中医按摩疗法及疗效进行调研分析,最终选择杨惠臣教授(杨惠臣康健中心)的“理血通脉,组织整复”按摩技艺作为模本。为复现人工按摩技艺,需要对按摩技艺的作用机理进行深入的研究。从按摩区域的受力和变形等角度出发,搭建了多通道薄膜压力测试系统,用于测量按摩过程中按摩区域内的点阵压力值。同时,选取不同位姿按摩周期中的关键位姿,通过制备铜箔片压印模,间接表征按摩时每个位姿对应的按摩区域形变量,用以计算按摩区域的等效刚度,并据此提出了一种等效刚度谱的计算方法。在此基础上,通过将按摩师的按摩技艺模型化、程序化,结合人体手臂生理结构,从更接近按摩师施力部位的力学特性角度出发,结合柔性仿生和轨迹复现的设计思想,设计并制备出多层复合结构的柔性按摩头。与此同时,结合构建的六自由度传动机构及点阵式载荷、温度检测单元,采用三维运动捕捉系统(Vicon)对腰部、腹部按摩的运动轨迹的精确采集,结合Matlab计算获取按摩轨迹的多维度正交运动参数,通过在Visual Studio及Parker Automation Manager(下文简称为PAM)中联动编程调试样机,实现了对按摩技艺的复现,并可驱动按摩头样机按预定轨迹精确运动。基于研制的仿生柔性按摩头,首先,驱动按摩头在试验对象的腰部、腹部指定区域分别进行30个周期的按摩,将试验过程中采集到的按摩力值曲线与前述人工按摩力值曲线进行对比,观察两者之间的异同,验证仿生柔性按摩头对按摩手法的复现能力。其次,通过按摩头上集成的温度检测模块,分别检测人工按摩和样机按摩情形下一个完整疗程中软组织温度的变化,通过绘制温度随时间变化的曲线,从而定量评价样机按摩与人工按摩的疗效。在此基础上,通过在按摩头上集成具有高频响应特性的超声换能器,施加与压电陶瓷谐振频率一致的正弦波激励电压,驱动封装在按摩头端部的压电陶瓷产生高频微观振动,可进一步探究超声驱动诱发的力热耦合作用对按摩疗效的影响。