【睿尔曼-RealMan】AI理疗机器人教学科研平台——技术方案

Alvin 2024-04-07

一、系统概述

1.1、系统简介

睿尔曼AI理疗机器人教学科研平台是专为美容美体、中医理疗养老等行业开发的理疗按摩机器人，机器人由主体、主控制器、机械臂、传感器集成、按摩工具、操控面板、电气系统等部分组成，

AI理疗机器人教学科研平台是将机器人技术、AI技术等应用到医疗保健行业，适合医疗护理专业的高校和研究院进行中医理疗探索研究，适合机器人类高校、科研机构进行专业实训、课程设计、毕业设计、二次开发等科研教学工作任务。AI理疗机器人教学科研平台具备如下优势：

1）机器人具备能够自主识别穴位、具备模仿人手结构的按摩工具，支持医疗护理专业、中医理疗专业的机构定制开发按摩项目，从而验证中医理论，进行中医理疗创新；

2）机器人支持按摩头二次开发，中医理疗专业、机器人专业的相关高校和研究机构可以将手动的理疗按摩工具，比如：艾灸、砭石、压电式冲击波按摩技、筋膜枪、悬磁诊疗仪等等各类传统的、新式的手动按摩设备，进行二次开发，集成到AI理疗机器人教学科研平台上，从而快速开发不同理疗功能的机器人；

3）机器人支持机器人专业技术研究：AI理疗机器人教学科研平台开放机械臂控制接口、支持3D视觉SDK调用、以及ROS开源功能包适配各类外部器件，支持机器人相关专业的高校和研究结构进行视觉定位、机械臂运动控制，从而完成指定场景应用与特定功能的开发；

（AI理疗机器人教学科研平台、图片仅供参考）

1.2、功能组成

（1）AI理疗机器人教学科研平台具备语音播报功能，包括开机语音播报功能、音乐氛围功能、语音示警功能等功能内容。当机器人开机后，系统都可以进行语音提示，语音提示分为礼貌性介绍语句、品牌宣传语句、系统介绍性语句；当机器人在按摩过程中，可以播放音乐，帮助按摩顾客放松身心；当机器人系统遇到违规操作、设备故障时，系统会进行语音提醒和示警，确保设备和按摩顾客的安全。

（2）账户管理功能：用户可以通过账户管理功能设置自己的账户和密码，便于设备管理；同时支持多个账户的创建、修改、删除等功能，便于一个门店多名员工的操作。每个账号的登录和退出需要记录时间，方便记录每个员工的绩效管理、按摩项目数量/时间的关联统计。

（3）项目开发功能：用户通过项目开发功能可以为为顾客提供个性化服务，以达到最大的放松理疗目的。其中重点项目开发，是为了让按摩店可以根据市场行情、技术、资源等不断的推出新的按摩项目，以达到引流获客的目的。VIP项目开发，是为了为会员客户直接提供定制化的服务，具体流程为：技师/医疗工作人员为会员客户进行预诊诊断后，给出治疗方案，然后制定治疗方案，通过按摩机器人开发VIP项目来实现治疗方案，最终为顾客提供按摩理疗服务。开发的按摩项目系统会自动添加到项目清单中，以供执行。

（4）项目执行功能：用户通过项目执行功能将项目清单中的各类按摩项目，经过简便的操作即可对顾客进行按摩服务。对于执行的按摩项目，可以设定“温度”、“力道”、“速度”、“理疗次数”等，每个子项均以“+、-”的方式开进行调节，从而实现对整个按摩项目的参数整体设置；一个按摩项目，可以直接设置多次。在项目执行过程中，也可以对整个项目的参数进行设置，以及时响应顾客的体验需求。

（5）按摩项目介绍：用户可以通过按摩项目介绍功能，可以及时了解系统自带的按摩项目的功能、按摩头的功效和使用方法、按摩头的各类按摩技法。

（6）安全运行功能：AI理疗机器人教学科研平台自带安全运行功能，包括：开机自检功能、按摩过程中的触碰停止功能、手动急停功能。其中开机自检功能可以实现机器人开机后，系统进行安全自检，包括电气系统、机械臂、视觉、按摩头、控制屏等，确保通信链路畅通、功能完好；触碰停止功能：当机器人正在进行理疗按摩工作时，被触碰、移动后，机器人发出语音示警，机器人同时停止工作，排查后可经过简单操作，就可以完成继续进行按摩项目；手动急停功能：机器人配有线连接手持操控手手柄具备开始、暂停、加档、减档等功能，便于用户直接控制机器人，以免意外发生。

（7）数据存储功能：机器人软件系统自动存储每个账户的登录时间，同时记录每次按摩项目的时间、按摩位置、按摩头、按摩技法、按摩温度+力道、按摩时长等信息，账户与按摩项目进行关联。对系统记录的顾客的信息进行独立存储。

（8）设备管理功能：设备管理功能记录了机器人当前的运行状态和版本编号，以及过往的故障维修详情，便于厂家掌握设备状态；在设备遭遇故障时，厂家进行远程支持时，门店的工作人员可以便捷的告诉运维人员设备的状态；当厂家的工作人员进入现场修复时，可以第一时间了解设备的状态。

1.3、主要技术参数

（1）整机尺寸：≥525mm*430mm*1000mm（不含机械臂）

（2）整机重量：60kg

（3）机械臂臂展：900mm

（4）按摩范围：500*700mm

（5）适用电源：220VAC±10%（50Hz）

（6）环境参数：0-40℃，60%RH以下

（7）整机材质：铝型材拼装结构

1.4、工作流程

1.5、按摩项目介绍

（1）腰部按摩项目：采用推揉型按摩头对腰部肌肉进行按摩放松，推揉型按摩头独有的4足式设计，正好使用腰部肌肉宽度，通过机械臂的运动控制，可以模拟医师手掌的推、揉等按摩技法，对腰椎部左右两侧的肌肉缓慢揉搓，配合按摩头的热磁效果，可以缓解腰部肌肉紧张和疼痛，改善腰部的血液循环，增强腰部肌肉力量，促进身体的放松和减压。定期进行腰部肌肉按摩，对于维持腰部健康和预防腰部问题都非常有帮助。

（2）膀胱经按摩项目：采用按压型按摩头对后背的膀胱经进行按摩理疗。胱经是人体最长的一条经络，按摩膀胱经可以带来不少好处；按压型按摩头模拟医师掌心、手指关节等特征进行设计，配合机械臂的柔性控制，模仿医师的按、揉等按摩技法，先对脊椎两侧进行肌肉放松，然后沿着膀胱经从上向下做螺旋形按揉推拿，可以促进身体新陈代谢，帮助排出体内毒素，缓解疲劳，改善睡眠质量，体能免疫力。

（3）背部穴位按摩项目：用按压型按摩头的手指部位，模仿技师不同按摩手法，压揉肺俞穴、膈俞穴、肝俞穴、肾俞穴、脾俞穴，起到调节呼吸系统、缓解胃痛和消化不良、以增强肾脏功能、改善脾胃消化功能等功效。

（4）腹腔推拿按摩：推揉型按摩头在整个腹腔进行左右推拿按摩，大范围螺旋向下，达到左右推拿的目的，到达小腹后，起到可以帮助改善消化系统的功能，促进肠胃蠕动，缓解消化不良、腹胀等问题。

（5）其他定制按摩项目

1.6、应用案例

（中医保健按摩理疗）

（运动放松性按摩理疗）

1.7、实训内容及课程

（一）、医学应用实训内容：

（1）机器人组成原理：AI理疗机器人教学科研平台系统讲解及机器人系统理论介绍；

（2）AI理疗机器人教学科研平台安全培训：AI理疗机器人教学科研平台安全功能及操作讲解与培训；

（3）穴位识别：视觉识别穴位原理、操作的讲解和培训

（4）按摩技法模拟：按摩工具功能及按摩技法模拟讲解；

（5）理疗按摩项目开发：理疗项目开发操作流程讲解和培训；

（二）、机器人实训内容：

（1）安全规范：RML63-6F协作机械臂安全操作规范；

（2）机械臂使用：机械臂基本运动指令和TCP标定讲解及练习；

（3）机械臂控制：机械臂语言动作指令编程、外部IO控制、外部轴集成协同控制；

（4）机械臂运动学与动力学：深入理解机械臂的结构、运动学和动力学原理，以及如何应用这些知识进行精确控制和运动规划；

（5）视觉识别与目标跟踪：学习使用视觉传感器进行目标检测、识别和跟踪，为机器人赋予智能感知能力，实现更复杂的任务；

（6）机器人操作系统：基于AI理疗机器人教学科研平台平台学习机器人操作系统ROS（Robot Operating System）与ROS2，掌握ROS通信原理，机器人功能开发原理，并利用ROS进行机器人虚拟仿真实验与真实控制；

（7）机器人二次开发：通过机器人各部分API接口、开放外部接口与ROS开源功能包适配各类外部器件，完成指定场景应用与特定功能实现；

（三）、实训课程：可下方下载文件，查看详情

二、主要配置介绍

2.1、机器人主体

机器人主体采用非动力可移动底盘，以钣金支架和塑料外壳为主体材料，内部用于部署电气模组和走线。机器人主体内部增加配重，以避免机器人在服务过程中倾覆；

移动底盘通过支架的方式支撑和固定操控面板，支架可升降、旋转、翻折，支持技师进行多机位操作。

一、可移动底盘

移动转运设计，为在室内平面上移动方便，以及进行短距离转运，跨越台阶等障碍，设计隐藏式把手，在需要搬运机器人时，只需要拉出2个把手，即可将机器人实现机器人搬运。

机器人设有物料仓，物料仓可以存放3个按摩头。物料仓采用可拆卸外挂的形式，可以借用拉出的2个把手来进行固定，物料仓挂在机器人腰部的正面的位置。

（图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）尺寸（长*宽*高）：≥525mm*430mm*1000mm

（2）重量：50kg

（3）材质：钣金+塑料外壳

（4）按键：电源键、急停键

（5）灯带：蓝色

（6）移动轮：非动力轮

二、主控制器

主控模块是整个系统的控制中枢，主控制器选择 Nvidia Jetson XAVIER NX模组，该模组预装Ubuntu18.04 系统，配备6核Carmel架构@V8.2 64bit CPU，384核Volta架构的GPU及48个TensorCore，能带来21TOPS的INT8运算能力，尺寸只有90mm*103mm*35mm ，十分适用于移动平台的视觉处理任务。

（图片仅供参考）

三、控制面板

用户可通过操作屏对按摩区域和功效进行选择和参数设定，包括肩颈放松、腰部舒缓、腹腔推揉、腰背推揉等多种按摩项目，屏幕部署在机器人的支架上，可以升降、旋转、翻折，便于技师进行多机位操作，同时控制面板可以取下，与机器人进行无线通信，支持顾客直接操作。

（图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）屏幕：12.3英寸

（2）分辨率：1920*1280

（3）操作系统：Windows 10

（4）运行内存：8GB LPDDR3

（5）存储容量： 512G固态硬盘

（6）尺寸：292*208.8*9.76mm

（7）重量：约1.16kg

（8）颜色：银灰色

四、电气系统

电气系统包括稳压电源、功能按钮、状态指示灯等。稳压电源为机械臂、主控制器、各种传感器、按摩工具等设备模块提供工作电源；

电气系统具备电源开关和急停开关各1个，布置于移动底盘上，便于开机和危险急停；

机器人配备手持操作终端，与机器人背面底部有线连接，在执行按摩项目时，顾客手持操作终端，方便调节高低档位（力道控制）和控制开始/暂停，以确保舒适和安全。

机器人具备WIFI功能，通过WIFI功能，操作面板可以机器人主控单元联系，从而进行交互控制；机器人通过WIFI功能，可以连接客户的局域网，从而为后续的对接客户管理平台的数据对接进行功能预留。

机器人配备对外接口，包括千兆网口1个，USB3.0接口4个，HDMI接口1个，DP接口1个，音频接口1个，接口布置在机器人外壳上，外覆装饰罩，便于打开，方便接口使用。

（图片仅供参考）

2.2、功能模块

AI理疗机器人教学科研平台的功能模块由机械臂、视觉模组、推揉型按摩工具、按压型按摩工具等组成。

一、睿尔曼RML63机械臂

机械臂作为按摩项目的执行主体，根据按摩工作范围和力道的要求，选择为睿尔曼RML63-6F机械臂，末端集成六维力传感器。

协作机械臂集成视觉模组和按摩头，控制线均为机械臂内走线；视觉模组采用USB Type-c接口连接；按摩工具安装在机械臂末端，通过标准的电气接口PH2.0的CAN端子连接。

（图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）自由度：6

（2）负载：3kg

（3）自重：约10kg

（4）工作半径：900mm

（5）重复定位精度：±0.05mm

（6）供电电压：DC20-30V，DC24V

（7）功耗：最大功耗≤200W，综合功耗≤100W

（8）防护等级：IP54（机械臂本体）

（9）材质：铝合金+ABS

（10）控制器：集成

（11）通讯方式：WIFI/网口/USB串口/RS485

（12）示教控制：拖拽示教/示教器/API/JSO

（13）关节角度：J1 ±180°、J2 ±180°、J3 +165°~-150°、J4 ±180°、J5 ±180°、J6 ±360°

（14）关节最大速度：J1-J2 180°/s 、J3-J6 225°/s

（15）电气接口：开关、电源接口、复用IO接口、百兆WIFI、USB接口1、USB接口2、千兆有线网口、交互RGB指示灯

二、视觉模组

视觉传感器采用Intel realsense D435型3D结构光相机，具备高精度、低功耗优势，可实时采集物体三维信息，适用于25-150cm距离的识别。用来识别按摩人员的体型特征。视觉采用一体化设计。

（图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）深度距离：0.25-1.5m

（2）功耗：平均功耗<2.5W，待机功耗<1.5W峰值功耗<5W，峰值电流小于1000mA

（3）深度图分辨率：USB2.0模式：1280x800@7fps640x400@30fps；USB3.0模式：1280x800@30fps；640x400@60fps

（4）精度：1m:±5mm

（5）深度视场角FOV：H67.9° V45.3°

（6）彩色视场角FOV：H71.5° V56.7° D84°

三、推揉型按摩工具

推揉型按摩头主要模仿多个手指关节的特征，作用于腹腔、前胸、腰背部、肌肉、脂肪等部位，进行单方向的推法、来回直线的擦法、圆形的揉法。具有加速血液循环、疏通经络、理筋整复、活血散瘀、缓解痉挛、消积导滞、调节肠胃蠕动、改善局部组织的新陈代谢等作用。

按摩工具的按摩触点与按摩工具基座之间具备弹性，模仿手腕的柔性功能，以便于在进行按摩时，按摩工具可以灵活贴合皮肤，保持压力的持续稳定的输出。

按摩头设计采用多点触头，设置4个按摩头，增加按摩工具与身体的接触点面积，适合不规则的身体表面和较瘦身体，同时又不会因为按摩头数量过于密集，形成按摩平面，降低灵活性。

推揉型按摩头安装于机械臂末端，具备快插快换、即插即用的特点，应用方便。按摩头的电控接口采用PH2.0的CAN端子在底部对连。

推揉型按摩头具备热敏温控功能，从而在按摩的过程中达到热疗的效果。按摩头的触点采用304不锈钢材质，强化热疗效果。

(图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）尺寸：Φ90*120mm

（2）重量：0.9kg

（3）按摩头尺寸：2cm

（4）按摩头材料：铝合金+ABS

（5）按摩头数量：4

（6）温度控制功能：操控面板可以直接设定按摩工具温度，温度范围为35℃～48℃

（7）温度检测功能：按摩工具降自身温度上报

（8）快换设计：在机械臂末端安装按摩头快换基座，按摩头做按键式插拔的快换设计

四、按压型按摩工具

按压型按摩头具备人手的拇指、手掌等结构特征，通过机械臂末端的旋转来更换不同的部位，作用于人体穴位、经络、脂肪、肌肉等组织，复现按、压、刮、碾、推等按摩手法，达到排毒养颜、增强抵抗力、缓解肌肉疲劳的作用。

按压型按摩头安装于机械臂末端，具备快插快换、即插即用的特点，应用方便。

按压型按摩头具备热敏温控功能，从而在按摩的过程中达到热疗的效果。按摩头采用铝合金内形和硅胶外形，模仿人手的软硬程度，提高按摩的舒适度。按摩头的电控接口采用PH2.0的CAN端子在底部对连。

在工作时，按压型按摩头可以模仿拇指、手指关节、掌根等部位，配合机械臂的运动控制和力学控制可以，由轻到重地逐渐用力按压在穴位或经络上，停留一段时间（5-30s），再由重到轻地缓缓放松；具有疏筋活络、放松肌肉、消除疲劳、活血止痛、整形复位、消散瘀结等作用。

（图片仅供参考）

主要技术参数：

（1）尺寸：115*80*50mm

（2）重量：0.9kg

（3）按摩头尺寸：仿人拇指、手指关节、手掌根等特征

（4）按摩头材料：铝合金+ABS+硅胶

（5）温度控制功能：操控面板可以直接设定按摩工具温度，温度范围为35℃～48℃

（6）温度检测功能：按摩工具降自身温度上报

（7）快换设计：在机械臂末端安装按摩头快换基座，按摩头做按键式插拔的快换设计

三、配置清单一览表

序号	产品名称	规格型号	数量	单位	品牌
1	AI理疗机器人教学科研平台	/	1	套	睿尔曼
2	按压型按摩头	配套	1	套	睿尔曼
3	按压型硅胶套	配套	10	个	睿尔曼
4	推柔性按摩头	配套	1	套	睿尔曼
5	置物仓架	配套	1	套	睿尔曼
6	按摩凝胶	配套	1	瓶	睿尔曼

四、方案提供商

4.1、公司简介

睿尔曼是一家专注于超轻量仿人机械臂研发、生产及销售的国家高新技术企业，总部位于北京市石景山首特产业园，工厂建于江苏省常州科教城智能数字产业园内，下属另设有睿尔曼智能科技（深圳）有限公司全资子公司。公司集研发、生产、办公于一体，年综合产能20000 台以上。

自2010年起，睿尔曼便踏上了超轻量仿人机械臂的创新之旅，作为该领域的引领者，它始终坚守着产品研发与技术创新的初心。其核心团队汇聚了中国早期机器人底层技术研发的精英，他们在这一领域深耕细作，积累了超过十年的深厚底蕴和丰富经验。正是这样的团队，能够从基因层面进行机械臂的原型设计和底层零部件的自主研发，从而在控制器、驱动器、电机、减速器这四大核心零部件上实现了革命性的突破，打造出具有完全自主知识产权的超轻量仿人机械臂。

如今，睿尔曼的产品已广泛应用于新零售、新餐饮、商业服务、智能巡检、医疗健康、检验检疫、教育科研、工业生产、航空航天等多个领域，其智能、通用模块化的机械臂本体，融合了先进的软硬件与人机交互技术，为客户提供了高性价比、高可靠性、易操作的超轻量仿人机械臂及集成解决方案。

睿尔曼不仅拥有多年的机器人产品研发经验，更与北京航空航天大学、北京理工大学、中国农业大学等多所知名高校建立了紧密的战略合作关系，共同搭建了一个全方位、专业互补的创新研发平台。它始终怀揣着一个梦想：致力于让机械臂成为通用的智能化工具，让机器人走入千家万户，为美好生活助一臂之力！

4.2、公司资质

4.2.1、北京市“专精特新”中小企业