專利名稱：智能主動型器械按摩方法及其按摩機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種符合中醫(yī)按摩理論的器械按摩方法。被按摩者放松的俯臥或仰臥或坐，按摩器械模仿人工按摩方法從被按摩者的上方實施按摩。本發(fā)明還公開了一種利用所述方法實施按摩的智能按摩機器人。
背景技術(shù)：
目前公知的器械按摩均為被動型，按摩器械一般安裝在按摩床或按摩椅的表面，并且無法感知是否有人按摩，被按摩者依靠自身的壓力實施按摩，被按摩者通常處于肌肉的緊張狀態(tài)，不能完全放松的接受按摩，以至按摩效果大打折扣。
為克服這一不足，中國專利95212078.X公布了一種全身按摩床，采用了一種近似于從上向下的按摩方式，具體方法是將按摩頭固定在可以被動地上下彈動的頂桿上，該頂桿在電機的帶動下可以作前后左右的平移，被按摩者水平仰臥在按摩床上，整個按摩床由液壓系統(tǒng)控制上下移動，與按摩頭的水平運動組合成一個三維按摩運動，達(dá)到按摩的效果。這種按摩床的按摩方式只是一種近似的由上往下的按摩方式，按摩頭所提供的按摩壓力變化來自按摩床面的上下移動，不能產(chǎn)生模擬人手的按摩效果，也不能對人體的穴位按摩，雖然部分的克服了傳統(tǒng)按摩器械的被動按摩的缺點，但效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本實發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模擬人手按摩的器械按摩方法，這是一種真正意義上的“由上往下”的按摩方法。本發(fā)明的具體方法是被按摩者俯臥或仰臥或坐，其上方安裝了機械臂，按摩器的按摩頭安裝在機械臂上，機械臂和按摩頭如同人的手臂和手，從被按摩者的上方進(jìn)入按摩，按摩的方式、壓力的大小、時間的長短由控制機械臂的電腦控制，是完全主動式的按摩?？朔藗鹘y(tǒng)按摩床需要被按摩者調(diào)整自身肌肉去“尋找”按摩壓力的缺點，被按摩者完全處于放松狀態(tài)，如同接受人工按摩，按摩效果明顯提高。
為實現(xiàn)上述按摩方式的按摩器械是智能按摩機器人。智能按摩機器人的工作過程被按摩者俯臥或仰臥或坐，按摩機器人安裝在上方，按摩機器人的智能感應(yīng)檢測裝置自動檢測、定位被按摩者的穴位。同時醫(yī)生或被按摩者通過人機對話窗口或遙控器輸入被按摩者的基本情況、本次按摩的目的、要求，電腦中的“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”通過分析這些資料首先制定出一套個性化按摩程序，并指揮按摩頭按程序準(zhǔn)確的對穴位實施按摩，按摩頭自動按照所選定的功能選項進(jìn)行工作，當(dāng)進(jìn)行完一個穴位按摩時按摩頭自動的位移到下一個程序指定的穴位實施按摩動作，直到整個程序結(jié)束。智能按摩機器人在一整套按摩流程實施的過程中可以分次進(jìn)行，中途可以請求中斷、也可以繼續(xù)進(jìn)行未完成的動作、無需一個程序從頭開始?！爸嗅t(yī)按摩專家系統(tǒng)”是一套開放型的系統(tǒng)，可以隨時更新、升級，以保持最佳的工作狀態(tài)。
所述智能按摩機器人特點是完全實現(xiàn)了由上往下模擬人手的按摩方法，按摩頭的壓力是器械自身提供并由電腦程序控制，被按摩者完全處于放松的自然狀態(tài)，可以獲得最佳按摩效果；帶有電腦芯片及感應(yīng)裝置，能自動檢測、定位人體的穴位、經(jīng)絡(luò)，從而保證按摩的準(zhǔn)確到位，并且可以按照被按摩者不斷的改變躺臥姿勢而實時進(jìn)行調(diào)整；設(shè)有人機對話窗口，可以方便的輸入被按摩者的各種情況和對按摩的要求；電腦中具有“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”，可以根據(jù)被按摩者的情況和對按摩的要求制訂各種不同的個性化按摩方案，這個專家系統(tǒng)是開放型的可以隨時更新，以獲得最佳的工作狀態(tài)。
智能按摩機器人具有語音提示能力，當(dāng)按摩程序進(jìn)行到一定階段，需要被按摩者改變姿勢，或者需要抬起胳臂或腿時，智能按摩機器人可以用標(biāo)準(zhǔn)的語言發(fā)出提示。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。


圖1為本發(fā)明智能按摩機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明智能主動型器械按摩方法及其按摩機器人的工作原理框圖。
實施例圖1中攝像機1，框架2，被按摩者3，按摩頭4，機械臂5，機械臂縱向運動導(dǎo)軌6，機械臂橫向運動導(dǎo)軌7，機械臂收縮巢8，電腦主機與人機對話屏9，遙控器11；圖2中人機對話屏9，圖像處理系統(tǒng)10，遙控器11，穴位數(shù)據(jù)庫12，按摩程序數(shù)據(jù)庫13，中央處理器14，運動控制系統(tǒng)15，縱向運動信號16，橫向運動信號17，上下運動信號18，按摩頭轉(zhuǎn)動信號19，位置和壓力傳感器20。
本發(fā)明所述的“由上往下”的按摩方式體現(xiàn)如下如圖1所示，被按摩者3水平俯臥或仰臥在框架2下面的床上或坐在一把安放在機器人下面的座椅中，上方安裝了機械臂5，按摩頭4安裝在機械臂5上，機械臂5和按摩頭4如同人的手臂和手，從被按摩者3的上方進(jìn)入按摩，按摩的方式、壓力的大小、時間的長短由控制機械臂的電腦控制。
圖1還說明了本發(fā)明的智能按摩機器人的外型示意。在框架2的前上方安裝了一臺攝像機1，用于采集被按摩者3在框架2下的圖像數(shù)據(jù)，它將數(shù)據(jù)傳給一個實時圖像系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用可見光成像和紅外成像傳感器實現(xiàn)實時目標(biāo)成像跟蹤，紅外跟蹤處理器系統(tǒng)有極高的實時性，可以做到按摩人移動時的實時圖像更新，也具有處理大數(shù)據(jù)量的能力，以保證系統(tǒng)的實時性；這種系統(tǒng)的體積、功耗、穩(wěn)定性等也達(dá)到理想要求。該系統(tǒng)在硬件上以大規(guī)模復(fù)雜可編程邏輯器件(FPGA)及微處理器(3048F)為核心，采用模塊化流水線處理結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)目標(biāo)圖像的實時跟蹤。在系統(tǒng)軟件上可以使用一種高效的快速相關(guān)算法MAD，建立相關(guān)跟蹤置信度評估、模板自適應(yīng)更換、目標(biāo)丟失判斷、抗干擾準(zhǔn)則和再捕獲等準(zhǔn)則，有效地提高了目標(biāo)(即對穴位的)跟蹤的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
如圖2所示，經(jīng)過處理的圖像送入中央處理器14與穴位數(shù)據(jù)庫12中的穴位位置進(jìn)行比較，推定被按摩人的穴位位置。通過穴位數(shù)據(jù)庫12推定穴位的原理是把事先準(zhǔn)備的人體穴位圖通過高精度掃描儀掃描成圖像進(jìn)入計算機，再通過圖像光柵處理工具、數(shù)字化處理工具處理后形成一種與穴位位置圖有關(guān)的不同版面(坐、臥、正面、背面、胖、瘦、小孩等)穴位電子版面，算出各個穴位的具體坐標(biāo)值，建立拓?fù)潢P(guān)系后，放在Visual Pro數(shù)據(jù)庫中。再進(jìn)一步對實時圖像系統(tǒng)所得到的圖像對比自動進(jìn)行計算出現(xiàn)實人體與中醫(yī)穴位圖的穴位對應(yīng)關(guān)系，從而得到穴位坐標(biāo)位置。
圖1中的人機對話屏9和遙控器11是另外一個重要的信息來源，醫(yī)生或被按摩者本人可以通過人機對話屏9或遙控器11將被按摩者的所有身體信息，包括體重、身高、年齡，性別，疾病情況等等，以及此次按摩要達(dá)到目的和要求輸入電腦中，如圖2的框圖所示。
第四個重要的信息來源是按摩程序數(shù)據(jù)庫13，它是“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”，根據(jù)中醫(yī)推拿按摩的理論和方法，采用編程軟件結(jié)合控制模塊提供的驅(qū)動接口，通過邏輯理論思想設(shè)計生成的各種個性化的按摩流程程序。“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”是一套開放型的系統(tǒng)，可以隨時更新、升級，以保持最佳的工作狀態(tài)。
中央處理器通過對人機對話屏所獲得的信息分析比較之后，從按摩數(shù)據(jù)庫的“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”中選擇一套最適合的按摩程序，再根據(jù)已確定的穴位位置，中央處理器14驅(qū)動運動控制系統(tǒng)15，運動控制系統(tǒng)15依次驅(qū)動機械臂5和按摩頭4，對穴位準(zhǔn)確的實施按摩。為了保護機械臂和按摩頭，機械臂5和按摩頭4不工作時收縮在收縮巢8中。
運動控制系統(tǒng)15由可編程控制器PLC與GCC編程組成。運動控制系統(tǒng)15將按摩程序的數(shù)據(jù)信號分別轉(zhuǎn)變?yōu)榭v向運動信號16，橫向運動信號17，上下運動信號18，以及按摩頭轉(zhuǎn)動信號19。縱向運動信號16控制按摩頭在縱向?qū)к?上運動，橫向運動信號17控制按摩頭在橫向?qū)к?上運動，上下運動信號18控制機械臂伸縮，16、17、18三個控制信號使按摩頭在三維空間有了一個確定的位置，即一個具體穴位的位置。按摩頭轉(zhuǎn)動信號19用于控制按摩頭的轉(zhuǎn)動速度和強度，以及組合按摩頭的變換，以達(dá)到中醫(yī)按摩的震動、切敲、指壓、掌壓、揉捏、捶打、伸展等效果。
三個運動控制信號16、17、18還有一個作用，就是控制按摩壓力的大小與方向。在按摩頭上裝有壓力傳感器和位置傳感器20，壓力傳感器感知按摩的壓力，位置傳感器提供按摩頭所在的精確位置。兩個傳感器不斷的將按摩頭在工作過程中獲得的數(shù)據(jù)反饋到中央處理器，中央處理器利用反饋的信號時實調(diào)整16、17、18三個運動信號，產(chǎn)生相應(yīng)的按摩壓力，以獲得最佳的按摩效果。
智能按摩機器人具有語音提示能力，當(dāng)按摩程序進(jìn)行到一定階段，需要被按摩者改變姿勢，或者需要抬起胳臂或腿時，智能按摩機器人可以用標(biāo)準(zhǔn)的語言發(fā)出提示。
權(quán)利要求
1.一種智能主動型器械按摩方法，其特征在于，實現(xiàn)“由上往下”的主動式按摩方式被按摩者俯臥或仰臥或坐，其上方安裝了機械臂，按摩器的按摩頭安裝在機械臂上，機械臂和按摩頭模擬人的手臂和手，從被按摩者的上方進(jìn)入按摩，按摩頭的壓力由器械自身提供，按摩的方式、壓力的大小、時間的長短由控制機械臂的電腦程序控制；按摩器械裝有電腦芯片及感應(yīng)裝置，能自動檢測、定位人體的穴位、經(jīng)絡(luò)，從而保證按摩的準(zhǔn)確到位，并且可以按照被按摩者不斷的改變姿勢而實時進(jìn)行調(diào)整；醫(yī)生或被按摩人通過人機對話窗口或遙控器輸入被按摩者的基本情況、本次按摩的目的、要求，電腦中的“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”通過分析這些資料首先制定出一套個性化按摩程序，并指揮按摩頭按程序準(zhǔn)確的對穴位實施按摩，按摩頭自動按照所選定的功能選項進(jìn)行工作，當(dāng)進(jìn)行完一個穴位按摩時按摩頭自動的位移到下一個程序指定的穴位實施按摩動作，直到整個程序結(jié)束；在一整套按摩流程實施的過程中可以分次進(jìn)行，中途可以請求中斷、也可以繼續(xù)進(jìn)行未完成的動作、無需一個程序從頭開始；按摩器械上裝有語音提示裝置，當(dāng)按摩程序進(jìn)行到一定階段，需要被按摩者改變姿勢，或者需要抬起胳臂或腿時，智能主動型按摩床可以用標(biāo)準(zhǔn)的語言發(fā)出提示。
2.一種使用權(quán)利要求1所述“由上往下”的按摩方法的智能按摩機器人，其特征在于，是電腦控制的智能按摩機器人，其結(jié)構(gòu)為在按摩床上方安裝的攝像機(1)，框架(2)，按摩頭(4)安裝在機械臂(5)上，機械臂縱向運動導(dǎo)軌(6)，機械臂橫向運動導(dǎo)軌(7)，機械臂收縮巢(8)，電腦主機與人機對話屏(9)，遙控器(11)；所述的智能按摩機器人的控制系統(tǒng)由圖象處理系統(tǒng)(10)、遙控器(11)、穴位數(shù)據(jù)庫(12)、按摩程序數(shù)據(jù)庫(13)、中央處理器(14)、運動控制系統(tǒng)(15)以及攝像機(1)、電腦主機與人機對話屏(9)、壓力傳感器和位置傳感器(20)連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能按摩機器人，其特征在于，所述“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”是開放型的，可以隨時更新、升級。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種器械按摩方法，按摩器械模仿人工按摩方法從被按摩者的上方實施按摩。本發(fā)明還公開了一種利用所述方法實施按摩的智能按摩機器人。該按摩機器人具有智能感應(yīng)裝置，能夠自動檢測、定位人體的穴位，并對穴位準(zhǔn)確的實施按摩。該按摩機器人帶有“中醫(yī)按摩專家系統(tǒng)”，可以根據(jù)被按摩者的情況和對按摩的要求制訂各種不同的個性化按摩方案，這個專家系統(tǒng)是開放型的可以隨時更新、升級。智能按摩機器人具有語音提示能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)的語言發(fā)出提示。
文檔編號A61H7/00GK1759822SQ20041008366
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者嚴(yán)紅纓 申請人:嚴(yán)紅纓