基于視覺的中醫(yī)按摩機(jī)器人穴位定位與跟蹤系統(tǒng).pdf

1、中醫(yī)推拿是我國醫(yī)學(xué)的重要組成部分，它是以我國醫(yī)學(xué)理論為指導(dǎo)，以經(jīng)絡(luò)腧穴學(xué)說為基礎(chǔ)，以按摩為主要施治，是用來防病、治病和消除疲勞的一種重要手段。目前，隨著我國老齡化人口的增多和生活壓力的增大，需要中醫(yī)推拿的人越來越多，國內(nèi)醫(yī)院有經(jīng)驗(yàn)的推拿師資源已不能滿足社會(huì)的需求，而將中醫(yī)推拿理論和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合開發(fā)出更加智能的按摩機(jī)器人將是解決這一問題的最優(yōu)方案。由于中醫(yī)按摩機(jī)器人面對(duì)的是大量不同體型特征的病人和老年人，在每個(gè)按摩對(duì)象的身體特征各不相

2、同的情況下，中醫(yī)按摩機(jī)器人若采用示教或離線編程的方式工作，這對(duì)機(jī)器人的工作效率提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)出更加智能和靈活的按摩機(jī)器人已經(jīng)成為一種迫切要求。
　　 機(jī)器人視覺技術(shù)是機(jī)器視覺的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。它是以計(jì)算機(jī)視覺理論和數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它打破了傳統(tǒng)機(jī)械臂采用示教和離線編程的方式，不需要預(yù)先對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程，大大提高了機(jī)械臂的靈活性，可以廣泛應(yīng)用于家用服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。本

3、文以四自由度中醫(yī)按摩機(jī)器人為研究對(duì)象，利用基于位置的視覺伺服控制方法分別研究了中醫(yī)按摩機(jī)器人對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤，使按摩手能自動(dòng)移動(dòng)到穴位點(diǎn)位置，并獲得了一些重要的研究成果和結(jié)論。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　 (1)通過對(duì)中醫(yī)按摩機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)及參數(shù)的深入分析，運(yùn)用D-H表示法為其求取了變換矩陣，建立中醫(yī)按摩機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，完成了正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解，并求解出了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的逆解，得到了機(jī)械手在基坐標(biāo)系下的位置與關(guān)節(jié)

4、轉(zhuǎn)動(dòng)變量之間的關(guān)系。
　　 (2)通過對(duì)攝像機(jī)成像原理的分析和理解，結(jié)合當(dāng)前的攝像機(jī)標(biāo)定方法，提出了一種方便快捷的單目視覺測(cè)量的攝像機(jī)標(biāo)定方法。降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求，簡化了機(jī)器人和攝像機(jī)的標(biāo)定過程，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　 (3)針對(duì)人體背部穴位的識(shí)別和定位，本文對(duì)傳統(tǒng)的圖像匹配算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)比它們的優(yōu)缺點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上，本文以實(shí)際人工標(biāo)志為目標(biāo)，分別提出了基于快速相關(guān)灰度歸一化圖像匹配的穴位定

5、位新方法和基于SIFT特征匹配的穴位定位新方法。并對(duì)實(shí)際圖像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的這兩種穴位定位方法有較好的穩(wěn)定性。
　　 (4)本文在深入分析了腿部特征和Hough變換原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于概率Hough算法的腿部姿態(tài)檢測(cè)新方法。該方法利用Hough算法對(duì)直線檢測(cè)的高效性，實(shí)現(xiàn)對(duì)腿部人工標(biāo)志直線特征的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明，該方法可以對(duì)人工標(biāo)志的特征有效的提取，達(dá)到了理想的效果。
　　 (5)完成了基于視覺