基于视觉的中医按摩机器人穴位定位与跟踪系统(4)

第六章总结与展望

参考文献……………………………………………………………………………．．５９．后记……………………………………………………………………………………………………．．６３．攻读硕士学位期间论文发表及科研情况………………………………………．．．６５．～。

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第一章绪论

１．１引言

自２０世纪５０年代第一台机器人问世以后，机器人就一直处在从低级到高级的不断发展中，机器人技术涉及到机械、电子、控制、计算机、传感器、通信与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。因此，它的发展与上述学科发展密切相关，随着机器人应用越来越广泛，标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能也越来越强。近年来，世界机器人技术领域出现了重大的调整，其重心从制造业向非制造业、从第二产业向第一产业和第三产业转移，尤其是在医疗领域得到了飞速的发展！医用机器人已经成为国际机器人领域的一个前沿研究热点ｌ¨。

当前社会一方面信息高速发展和工作、生活节奏的加快，需要人们从繁杂的家庭劳动中解脱出来；另一方面随着中国老龄人口基数不断变大，更多的老人需要照顾，对医疗保障和社会服务的需求也更加紧迫【２ｌ。而目前我国养老助老服务的现状并不尽如人意。中国多年的计划生育政策之后，已经形成了人口倒金字塔结构，老龄化家庭结构必然使

Ｉ更多的年轻家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，使得年轻人没有更多时ｋ间照顾老人和陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场，例如

家庭护理机器人、医疗机器人、安控机器人、清洁机器人将是最为需要的。在国外一些机器人已经实验性的进入医院、家庭，从事部分辅助服务工作，相信在中国随着市场潜在需求的成熟，也将有更多的服务机器人走入寻常百姓家１３】。

据国家统计局发布的第六次全国人口普查数据显示，我国６０岁以上人口占总人口的１３．６％，同２０００年统计数据相比上升了２．９３个百分点，中国是世界上唯一一个老年人口过亿的国家。我国人口老龄化形势进一步加剧，而机器人系统在医疗和康复理疗领域的

＾成功应用已经证明，医疗康复机器人不仅有效的改善了病人的健康状况，还可以提供更

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完善的健康护理【４ｌ。我国８６３计划中，服务机器人已经列入重点项目给予大力支持［５１。

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，用来防病治病的一种手段。据调查，目前各医院仍由有经验的中医师用人工推拿的各种手法对病人进行按摩治疗，一个疗程下来，医生需要付出大量的体力劳动，而将这项工作由中医按摩机器人来完成，将是解决我国人口老龄化所带来的一系列问题的最优方案。目前，市场中出现了一些模拟按摩推拿手法的仪器，如利用电磁力作用来振动的各种按摩器和按摩椅，这些仪器智能化水平较低，按摩方式相对比较单一，只能起到放松、保健、缓解及消除疲劳的作用，往往达不到治疗疾病的

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目的或者治疗效果不理想［６１。因此，将中医推拿理论和机器人技术相结合，开发出能够替代中医推拿师，并能够应用于Ｉｌ缶床的中医按摩机器人不仅具有重要的理论意义，对社会还有非常重要的实用价值【４，６Ｊ。

在工业生产中应用的工业机器人，一般采用示教或者离线编程的方式对加工任务进行路径规划和运动编程，加工过程只是简单的重复预先编程设定动作。当加工对象状态发生改变时，会大大的影响加工的质量。利用视觉系统能够实时检测加工对象的信息，并应用人工智能的理论和方法对这些信息处理和提取，可以提高工业机器人的智能化水平，从而即使目标状态发生改变，仍可以对目标进行有效正确的处理嘲。

示教和离线编程占用了大量的生产时间，在小批量多品种对象的加工时，该问题尤为突出，工业机器人发展的同时，家庭智能机器人的需要也在不断增加。对于中医按摩机器人每次需要对不同的人进行按摩，每人的身高、胖瘦不同，穴位信息也就不同，控制方式不宜采用示教和离线编程。因此，对中医按摩机器人的视觉系统的研究，不仅可以提高中医按摩机器人的智能化水平，还可以提高按摩机器人的灵活性。在有限的时间内，为更多的疾病患者提供按摩推拿服务。

本课题利用模式识别、图像处理、机器人运动学以及控制理论技术，设计了一种基于视觉的中医按摩机器人穴位定位与跟踪系统，该系统对人体穴位和腿部所贴的人工标志进行识别和定位，为中医按摩机器人的运动控制提供方位信息；同时对人体的移动信息进行处理和提取，可以有效的解决按摩时，由于人体的移动造成的按摩位置和穴位位置发生偏离问题。

１．２基于视觉的机器人国内外研究现状

从２０世纪７０年代末和８０年代初，Ｍａｎ＂教授创立视觉计算理论以来，视觉理论和技术一直是一个倍受关注的问题，视觉计算理论为计算机视觉的研究建立了一个非常重要的框架；至今，各国的机器人视觉研究者依然按照Ｍａｒｒ提出的基础理论框架，对理论所述的各个研究层次与视觉系统的各个阶段中的各种功能模块进行大量的研列７１。

视觉作为人最主要的获取信息的感官，也被认为是机器人最重要的感知能力。对于机器人视觉，我们的主要任务是为机器人构造视觉系统，使得机器人能如同人一样，利用视觉以智能和灵活的方式去对周围的环境做出反应。随着机器人应用领域不断提出更高的要求，机器人视觉系统也将越来越复杂１７Ｊ。

１９９７年美国研制的探路者空间移动机器人，完成了对火星表面的实地探测，取得了大量有价值的火星资料，为人类研究与利用火星做出了贡献，被誉为２０世纪自动化最高

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成就之一。

２００３年，美国国家航空航天局分别向火星发射了“机遇”号和“勇气”号火星探测机器人。它们的任务是寻找火星上水和生命的踪迹。至今它已经传回无数的有价值的图像资料。它们采用双目立体视觉导航，是人类向火星发送的最精密的机器人。

２００５年美国研制的军用机器人赴伊拉克参战，它成为美国战争史上第一个参加实战

●的机器人，本方控制者是通过机器人本体上的摄像机确定敌方目标，遥控距离最远０．５

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