一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法和系统与流程

本发明属于医疗及康复机械领域，具体的，涉及到了一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法和系统。

背景技术：

中医穴位按摩是中医治疗的一个重要组成部分和手段，也是国内外中医诊所的一个主要服务内容。中医按摩需要一定的中医技术背景和培训以及长期的经验积累，随着中医及康复市场的巨大需求，造成了中医按摩师的紧缺和工作压力加剧。随着近几年智能机器人技术的不断进步，服务性机器人行业也得到了快速的发展。中医按摩机器人等各种医疗辅助机器人的研制已经成为国际机器人领域前沿研究热点之一，可以有效缓解目前医疗保健资源紧张。

但是，从目前市场上已研制成功的按摩机械产品来看，虽然能达到基本的中医按摩功能，但在实际使用中还存在着许多不足之处。尤其是中医穴位的自动寻位问题，比较先进的是采用有经验的按摩师在人体背部进行穴位或者主要穴位预先用有色贴纸标注，为按摩机器人提供穴位视觉计算定位的依据，这样直接影响按摩机器人的智能水平和加大按摩师的干预工作量，重要的是需要按摩对象裸露背部。这样在公开场合及按摩对象穿有衣服的情况下，按摩机器人无法自动进行穴位的计算定位，影响了按摩机器人的事宜和推广。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决中医按摩机器人对按摩对象(尤其是穿有衣服)人体穴位的自动寻找和定位坐标数据计算，为按摩机器人提供人体穴位的坐标数据，实现中医按摩机器人的智能化。

本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，其特征在于，由如下步骤实现：

s1.获取人体热成像图；该热成像图一般由热成像设备扫描和拍摄来实现。

s2.对人体热成像进行图像分割，获得目标人体部位的外轮廓图；该目标人体部位一般指根据按摩的需要进行自定义的部位，如：腰背部，颈部，头部，腿部，足部等等，该各个部位外轮廓图的制作，一般是根据彩色热力图来确定的，就目前的彩色热力图来看，人体的各部位会在图上呈现出不同的色度和饱和度，故而，在轮廓制作时，根据该热力图的颜色分布即可实现，另外，还可以是根据人体各个部位的特征来进行，如：通过头的顶点和末端外形来确定头部部位，通过两肩的端点来确定肩颈部位等等。

s3.分析s2获取的外轮廓图，参照预设的人体穴位分布规则，获取当前目标人体部位的穴位的坐标数据；该人体穴位分布规则为中医中所涉及的人体各穴位的分布规则，此类规则一般依据统一的标准进行。即、基于人体部位外外轮廓图，以及一些参考部位热成像图的颜色差别，按照中医标准的穴位的分布尺寸进行计算。如：背部的穴位是按照脊椎线二侧边比例分布。上述过程一般是通过假设不同体型的人体其部位比例是一样的为前提来进行的。

s4.根据s3获得的穴位的坐标数据，下达按摩指令。该按摩指令可以为使用者自定义的按摩方式和时间，也可以为预设的按摩指令(如：腰背部具有6各穴位按摩点，每个按摩点分别预设指压、捶打等方式和时长)

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，还具有这样的特点：即、上述s3获取当前目标人体部位的穴位的坐标数据的具体方式如下所示：

s3-1.根据外轮廓图获取人体左肩部的坐标a1和右肩部的坐标a2；

s3-2.连接坐标a1和坐标a2形成肩颈线la；

s3-3.取坐标a1和坐标a2的中心点，设其为颈椎坐标b；

s3-4.以颈椎坐标b为起始点，设置一条垂直于肩颈线la的脊椎中心线lb；

s3-5.设置尾部腰椎坐标c为脊椎中心线lb的终点；在热力图上，由于色彩的差异性，能够很容易的明确尾部腰椎坐标c在何位置。

s3-6.根据人体穴位分布规则，参照预设在系统中的中医人体背部穴位分布尺寸比例图谱，计算分布在脊椎中心线lb二侧的各个穴位的坐标数据。

人体其他部位的穴位寻找原理同上方式，一般都是根据几个特定点或线的确立后，在根据穴位规则来进行一一识别的。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，还具有这样的特点：即、上述按摩指令包括按摩位置、按摩方式、按摩强度、按摩时间、各穴位的按摩频次、各穴位的按摩顺序及相关按摩事宜中的至少一种。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，还具有这样的特点：即、当目标按摩对象发生位移时，识别该位移情况，获取新的坐标并对已下达的按摩指令进行调整。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，还具有这样的特点：即、上述当由于按摩对象发生位移的情况下，如何及时发现该位移的情况，并对发生位移后的穴位进行重新定位的具体步骤为：该过程一般在开始按摩程序后，在按摩的过程中定时或实时进行，从而能及时纠正按摩穴位。

s5.获取n+1时的人体热成像图n+1；

s6.根据n+1时人体热成像图n+1，获得n+1时的目标人体部位的外轮廓图n+1；

s7.分析s6获取的外轮廓图n+1，参照预设的人体穴位分布规则，获取n+1时的当前目标人体部位的穴位的坐标数据n+1；

s8.判断坐标数据n+1与坐标数据n之间是否存在差异；

当判断结果为“否”时，重复s5的步骤；

当判断结果为“是”时，根据穴位的坐标数据n+1，对当前按摩进行调整。

另外，本发明还提供了一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，其特征在于：

包括六轴协作机器人手臂；该六轴协作机器人手臂一般成手臂造型，该手臂可在上下左右前后多维度的方向进行转动和运动，从而实现在指定坐标位置进行按摩的效果。

上述六轴协作机器人手臂可进行多维度的旋转和移动；

上述六轴协作机器人手臂上具有若干按摩端和红外热成像设备；该按摩端一般设置于机器人手臂的端部，该红外热成像设备可设置于机器人手臂的任何部位或按摩端上。

上述红外热成像设备，用于获得目标按摩穴位的坐标；

上述六轴协作机器人手臂，根据目标按摩穴位的坐标，进行移动和调整，使安装于其上的按摩端达到目标按摩穴位，并进行按摩。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，还具有这样特点：即、上述红外热成像设备包括摄像模块、轮廓分析模块、穴位分析模块；

上述摄像模块，扫描和拍摄人体的热成像图；

上述轮廓分析模块，分析热成像图，获得人体的轮廓图；

上述穴位分析模块，分析轮廓图，获得可按摩穴位的坐标。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，还具有这样特点：即、还包括控制面板；

使用者通过上述控制面板向六轴协作机器人手臂发送按摩指令；

上述红外热成像设备还具有指令分析模块；

上述指令分析模块，分析按摩指令，获得按摩目标和按摩方式；按摩目标指背部按摩、颈部按摩或者头部按摩等等。按摩方式可选自指压、揉压、捶打、混合等按摩手法，以及各穴位的按摩顺序和时间，以及各穴位的按摩强度力度等等。

上述摄像模块，根据按摩目标，扫描和拍摄目标人体部位的热成像图；

上述轮廓分析模块，分析目标人体部位的热成像图，获得目标人体部位的轮廓图；

上述穴位分析模块，分析目标人体部位的轮廓图，获得目标人体部位的可按摩穴位的坐标；

上述红外热成像设备还具有指令模块；根据使用的需要，该指令模块也可以设置在机械手臂的中控单元上。

上述指令模块，根据按摩方式和目标人体部位的可按摩穴位的坐标，指令六轴协作机器人手臂进行移动和调整，并开始按摩。

该移动和调整指，机器人手臂根据坐标，移动到该坐标位置。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，还具有这样特点：即、上述红外热成像设备还具有移动识别模块；

上述移动识别模块，判断使用者在按摩过程中，是否发生位移；

当发生位移时，对当前按摩进行调整。

进一步地，本发明提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，还具有这样特点：即、上述六轴协作机器人手臂上还具有压力传感器；

上述压力传感器，根据按摩指令，进行按摩力度和方式的调整；

该压力传感器一般用于自定义按摩状态和按摩中的调整状态。

和/或

上述按摩端具有可切换的至少两个按摩头；该多个按摩头一般形态各异，从而能够实现各种按摩形式和要求。

上述按摩端，根据按摩指令，进行按摩头的切换。

本发明的作用和效果：

在本发明中，基于红外热成像技术对按摩对象(尤其是穿有外衣)人体进行热成像，并根据人体外轮廓计算人体背部的主要位置信息，进而计算背部的穴位位置坐标数据，提供给按摩机器人的控制系统控制按摩动作。可以在没有中医按摩师的干预下，中医按摩机器人实现全自动、全流程的中医按摩。

附图说明

附图1、本实施例涉及的红外热摄像头拍摄的人体背部热成像图。

附图2、本实施例涉及的在人体背部热成像图上进行穴位寻找的方法示意。

其中，

(1)为根据热成像图的外轮廓计算的人体颈椎位置；

(2)为根据热成像图的外轮廓计算的人体肩宽位置；

(3)为根据热成像图的外轮廓计算的人体脊椎中心线；

(4)为根据热成像图的外轮廓计算的人体尾椎位置；

(5)为根据上述数据以及系统预设的人体各穴位分布尺寸比例图谱计算出的各个穴位的坐标位置。

具体实施方式

本实施例提供了一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的系统，包括六轴协作机器人手臂，安装在手臂上的大、小二个按摩头，安装在按摩头上的压力传感器、以及安装在按摩头上的红外热成像摄像头；以及控制面板。

该控制面板，一般为手持式控制屏造型，被按摩人可以通过该手持控制屏下达按摩指令。如：根据各人的感受，直接控制和调整按摩过程中的按摩头的力度，并进行大小按摩头的切换；或者，直接通过该控制面板来选择预设的按摩模式，该按摩模式中包括有肩颈按摩、全身按摩、低腰按摩、背部按摩等等各种按摩模型，该模式中包含有对各种按摩模型情景下，各穴位的按摩手法(揉、按、推、压、捶等)，按摩时间，按摩顺序等等。

该六轴协作机器人手臂一般成手臂造型，该手臂可在上下左右前后多维度的方向进行转动和运动，从而实现在指定坐标位置进行按摩的效果。

该有压力传感器，根据按摩指令，进行按摩力度和方式的调整；一般用于自定义按摩状态和按摩中的调整状态。

该两个按摩头形态各异，能够实现多种按摩形式和要求，可根据按摩指令，进行不同按摩头的切换。

在机器人手臂上安装的外热成像摄像头，用于在躺卧或俯卧在按摩床上的人体背部进行热成像并获得穴位分布图，包括摄像模块、轮廓分析模块、穴位分析模块、指令模块；

上述指令分析模块，分析按摩指令，获得按摩目标和按摩方式；

上述摄像模块，扫描和拍摄人体的热成像图；

上述轮廓分析模块，分析热成像图，获得人体的轮廓图；

上述穴位分析模块，分析轮廓图，获得可按摩穴位的坐标；

上述指令模块，根据按摩方式和目标人体部位的可按摩穴位的坐标，指令六轴协作机器人手臂进行移动和调整，并开始按摩。

在本实施例中，以背部按摩为例，参见图1和2配合上述模块的具体方法为：

s0.接收到按摩指令后，分析按摩指令，获得按摩目标(背部按摩)和按摩方式(预设模式)；

s1.摄像模块，通过红外热成像设备的摄像头，获取人体热成像图1；

s2.对人体热成像进行图像分割，获得当前人体背部的外轮廓图；

s3-1.根据外轮廓图获取人体左肩部的坐标和右肩部的坐标；

s3-2.连接左肩部的坐标位和右肩部的坐标位形成肩颈线2；

s3-3.取左肩部的坐标和右肩部的坐标的中心点，设其为颈椎坐标1；

s3-4.以颈椎坐标1为起始点，设置一条垂直于肩颈线2的脊椎中心线3；

s3-5.设置脊椎中心线3的终点为尾部腰椎坐标4；该尾部腰椎坐标4是由人体热成像图的黄色橙色部分的图像来获得的，根据人体的腰椎和盆骨特点，很容易的就能明确代表该尾部腰椎坐标4的横线，该横线与脊椎中心线3互相垂直，其相交位即为尾部腰椎坐标4。

s3-6.根据人体穴位分布规则，参照预设在系统中的中医人体背部穴位分布尺寸比例图谱，计算分布在脊椎中心线3二侧的各个穴位5的坐标数据。

此外，该左肩和右肩二点或脊椎的定位也可以通过二手臂窝角上延位置进行计算定位。

s4.六轴协作机器人手臂根据s3-6获得的各穴位5的坐标数据，进行移动和调整，使安装于其上的按摩端达到目标按摩穴位，然后根据控制面板所选择的按摩模式或自定义模式，进行按摩。

上述系统方法的具体按摩流程如下所示：

1.在系统中预设人体的脊椎二侧穴位的分布尺寸比例的标准数据图谱，以及不同穴位指压和掌压按摩的动作和时间程序；

2.在按摩机器人手臂端按照红外热成像摄像头，获取人体背部热成像图；

3.对热成像图进行图像分割，得到人体的外轮廓，根据人体外轮廓计算人体的肩宽度等上身主要的数据尺寸；

4.根据热成像图的人体外轮廓计算人体脊椎线以及颈椎和尾椎位置数据；

5.跟踪上述位置尺寸数据并参照穴位标准图谱计算按摩对象人体的各个穴位坐标数据；

6.系统根据上述计算的穴位坐标数据控制按摩头移动进行自动穴位定位；

7.系统根据预设的穴位按摩动作及按摩时间程序选择大、小按摩头进行各种按摩动作；

8.通过控制面板人为调节按摩头的按摩力度，或者进行选择性的穴位部位进行按摩。

考虑到使用者在使用的过程中，会发生移动和对身体的微调整的情况，那么就会导致在先定位的穴位坐标存在偏离的问题，故而，为了克服这种偏离导致的穴位按摩不准的情况，本实施例的，红外热成像设备还具有移动识别模块，用于判断使用者在按摩过程中，是否发生位移；当发生位移时，对当前按摩进行调整。具体步骤如下所示：

s5.获取n+1时的人体热成像图n+1；根据实际使用的需要，该位移判断的频率可以为每5min一次或10min一次。

s6.根据n+1时人体热成像图n+1，获得n+1时的目标人体部位的外轮廓图n+1；

s7.分析s6获取的外轮廓图n+1，参照预设的人体穴位分布规则，获取n+1时的当前目标人体部位的穴位的坐标数据n+1；

s8.判断坐标数据n+1与坐标数据n之间是否存在差异；

当判断结果为“否”时，重复s5的步骤；

当判断结果为“是”时，根据穴位的坐标数据n+1，对当前按摩进行调整，即、发送新的按摩坐标，从而在不中断当前按摩的情况下，机器人直接根据坐标进行按摩位的调整即可。

本实施例所提供的一种中医按摩机器人热成像寻找穴位的方法，基于红外热成像技术对按摩对象(尤其是穿有外衣)人体进行热成像，通过人体外轮廓计算获取人体穴位分布坐标位置，实现中医按摩机器人全自动、全流程的中医按摩。摆脱了中医按摩师的干预，提高按摩效果，方法简单，容易实现，具有良好的应用前景。