基于视觉的中医按摩机器人穴位定位与跟踪系统

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ah20090907
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中医推拿是我国医学的重要组成部分,它是以我国医学理论为指导,以经络腧穴学说为基础,以按摩为主要施治,是用来防病、治病和消除疲劳的一种重要手段。目前,随着我国老龄化人口的增多和生活压力的增大,需要中医推拿的人越来越多,国内医院有经验的推拿师资源已不能满足社会的需求,而将中医推拿理论和机器人技术相结合开发出更加智能的按摩机器人将是解决这一问题的最优方案。由于中医按摩机器人面对的是大量不同体型特征的病人和老年人,在每个按摩对象的身体特征各不相同的情况下,中医按摩机器人若采用示教或离线编程的方式工作,这对机器人的工作效率提出了严峻的挑战。因此,开发出更加智能和灵活的按摩机器人已经成为一种迫切要求。机器人视觉技术是机器视觉的一个重要研究领域。它是以计算机视觉理论和数字图像处理技术为基础而发展起来的一门新兴学科,它打破了传统机械臂采用示教和离线编程的方式,不需要预先对机器人的运动进行编程,大大提高了机械臂的灵活性,可以广泛应用于家用服务机器人和工业机器人等领域。本文以四自由度中医按摩机器人为研究对象,利用基于位置的视觉伺服控制方法分别研究了中医按摩机器人对目标的识别和跟踪,使按摩手能自动移动到穴位点位置,并获得了一些重要的研究成果和结论。本文的主要研究内容包括以下几个方面。(1)通过对中医按摩机器人的机械结构及参数的深入分析,运用D-H表示法为其求取了变换矩阵,建立中医按摩机器人运动学模型,完成了正运动学方程的求解,并求解出了运动学方程的逆解,得到了机械手在基坐标系下的位置与关节转动变量之间的关系。(2)通过对摄像机成像原理的分析和理解,结合当前的摄像机标定方法,提出了一种方便快捷的单目视觉测量的摄像机标定方法。降低了对实验条件的要求,简化了机器人和摄像机的标定过程,并通过实验验证了该方法的可行性。(3)针对人体背部穴位的识别和定位,本文对传统的图像匹配算法进行了详细的分析,对比它们的优缺点。并在此基础上,本文以实际人工标志为目标,分别提出了基于快速相关灰度归一化图像匹配的穴位定位新方法和基于SIFT特征匹配的穴位定位新方法。并对实际图像进行了实验分析,实验结果表明:设计的这两种穴位定位方法有较好的稳定性。(4)本文在深入分析了腿部特征和Hough变换原理的基础上,提出了一种基于概率Hough算法的腿部姿态检测新方法。该方法利用Hough算法对直线检测的高效性,实现对腿部人工标志直线特征的检测。实验表明,该方法可以对人工标志的特征有效的提取,达到了理想的效果。(5)完成了基于视觉的中医按摩机器人的总体结构设计,并从系统的软件结构、程序流程,以及识别算法的主要实现函数进行了介绍,完成了控制柜内部电源线和控制信号线的布置,保证了整个运动控制系统的安全稳定运行。
其他文献
船舶自动操舵仪是控制船舶航向的重要设备,它的性能优劣直接影响着船舶能否安全、经济、高效地行驶。然而在陆地上自动操舵仪由于缺少真实舵角反馈信号和真实航向信号而无法
多维时间序列是现实中广泛存在的一种数据类型,因而对多维时间序列的分析和数据挖掘有着重要的意义。相似性度量作为多维时间序列分析的关键之一,现有的方法存在诸多不足。本文
测井是在勘探和开采石油、天然气、煤、金属矿等地下矿藏的过程中,利用各种仪器监测井下地层的物理参数和井眼的技术状况,以解决地质和工程问题的一类工程技术的总称。地层的
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向,并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势,在推进智能电网建设中,要求电网能兼容不断增加分布式发电(Distributed Generation, DG)。DG是一种新发电技术,能够有效减少环境污染,提高电网经济效益,也是提高现代电力系统灵活性和安全性的有效途径之一。DG并网以后会对配电网运行、保护、控制等产生重大影响,配电网重构就是其中一个重
位置和姿态是移动机器人导航中不可或缺的信息,而航迹推算是获得移动机器人位姿信息的重要手段之一。但是在一些特殊环境,传统里程计无法实现移动机器人的精确定位。鉴于视觉
星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种微波遥感探测手段,可以不受日照、云雾等外界环境因素影响实现对地观测。ENVISAT卫星搭载的先进合成孔径雷达(Advan
多源图像融合是对来自多个传感器获取的同一场景的图像进行综合处理,以生成更丰富、更可靠的图像信息,降低冗余性,提升系统的全天候工作能力,加强系统的目标识别能力。该技术在目
视觉系统是生物感知外部世界最形象、最丰富的通道,同时也是生物感官中结构和功能最为复杂的系统。在视觉系统中神经元锋电位是携带并传递信息的主要载体,因此,锋电位的精确
具有分布广、蕴藏量大的风能,作为一种清洁环保的可再生能源越来越受到重视。在大力发展风力发电的同时,风电入网对电能质量、电力系统安全运行以及电力供需平衡也带来了挑战。如何降低风电入网给电力系统带来的影响、以及提高风力发电的竞争力,是发展风电技术一个急需解决的难题。对风电功率进行短期预测,其精确的预测结果能够指导电力调度部门及时调整调度计划、减少备用容量、降低运行成本,是促进风电技术发展有效途径之一。
最优控制,作为现代控制理论的重要组成部分,已经成为工业过程提高系统效率、提高经济效益、降低能耗的重要手段。而最优控制问题的求解则是最优控制从理论到应用的瓶颈和关键,其