介绍使用机器视觉的按摩机器人的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 00:21 出处:网络
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相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月29日提交的美国专利申请第15/826,569号的优先权,该申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

本公开总体上涉及按摩机器人。



背景技术:

许多人喜欢接受按摩并享受按摩的健康益处。然而,在大多数情况下,人们会在按摩室或其他类型的工作室里接受按摩。为此,通常人们必须提前预约,必须离开家并前往工作室,而且必须花费时间来寻找好的工作室和按摩师。如果工作室关闭或按摩师离开,则接受按摩的人必须重新开始寻找另一个合意的按摩治疗的提供者。一个工作室与下一个工作室之间的治疗方法及质量也可能有所不同,即使是同一个工作室中的按摩师之间的治疗方法及质量也可能有所不同。此外,如果接受按摩的人没有定期使用同一按摩师和工作室,则没有该人及其按摩治疗的历史记录,按摩师就不会根据其的个人喜好或对其特异体质或问题点的处理来进行按摩。

因此,需要更好和更方便的方法来提供按摩。



技术实现要素:

本公开通过提供一种使用机器视觉以定位用于按摩的治疗部位的按摩机器人来克服现有技术的局限性。在一种方法中,按摩机器人包括一个或多个机械手臂、图像传感器以及控制系统。图像传感器采集用户的图像。控制系统包括图像处理模块和运动控制器。图像处理模块对图像进行处理以在用户身上定位治疗部位。运动控制器控制机械手臂在所识别的治疗部位上执行按摩程序。

可以通过基于用户的身份,例如基于用户过往的按摩历史、基于用户的个人喜好或基于治疗该用户的按摩专业人员的指示选择按摩程序来将按摩个性化。

还可以使用机器视觉以外的传感器。示例包括超声波传感器、触摸传感器、压力传感器和温度传感器。在某些设计中,机械手臂可以装配有不同的末端执行器,根据期望的按摩程序来选择该末端执行器。

其他方面包括元器件、设备、系统、改进、方法、过程、应用、计算机可读介质以及与以上任何方面有关的其他技术。

附图说明

根据以下具体实施方式和所附权利要求并结合附图中的示例,本公开的实施例的其他优势和特征将变得更加明显,其中:

图1是根据实施例的按摩机器人的框图。

图2示出用户从移动的家庭助手机器人处接受按摩的情况。

图3示出用户从固定在按摩台上的机器人处接受按摩的情况。

图4是根据实施例的包括按摩机器人的住宅环境的框图。

具体实施方式

涉及优选实施例的附图和以下描述仅仅是通过说明的方式示出的。应当注意的是,从下文的讨论中,本文所公开的结构和方法的替选实施例将容易地被认为是在不脱离所要求保护的原理的情况下可以采用的可行替选方案。

图1是根据实施例的按摩机器人100的框图。机器人100具有一个或多个机械手臂110,该机械手臂由控制系统150引导,该控制系统150使用机器视觉以识别按摩程序的治疗部位。在图1中,按摩机器人100包括图像传感器130(例如相机)、图像处理模块132和运动控制器155。图像传感器130采集用户(即接受按摩的人)的图像。图像处理模块132处理这些图像以定位治疗部位,运动控制器155控制机械手臂110在所识别的治疗部位上执行期望的按摩程序。

可以使用具有不同自由度的不同类型的机械手臂。通常,机械手臂将具有3-7个自由度。自由度的示例包括肩膀、肘部、腕部、手指/手操纵器以及可伸缩的上臂或前臂。如果机械手臂可以装配有不同的末端执行器,则控制系统150还可以选择适当的末端执行器并控制机械手臂自动地改变为正确的末端执行器。末端执行器的示例包括那些带有手指(通常为一个到五个,有或没有拇指)的末端执行器或没有手指的垫盘。

按摩机器人100还可以包括其他传感器135。示例包括用于采集超声波图像的超声波传感器、用于感测由机械手臂施加在治疗部位上的压力的压力传感器、用于检测治疗部位的硬度或坚实度的触摸传感器和用于检测治疗部位的温度的温度传感器。来自这些传感器的信息也可以由控制系统150进行处理(137),并且由运动控制器155使用以控制机械手臂。

个性化模块140用于为用户定制个性化按摩程序。它首先识别用户。例如,当用户登录其按摩机器人的用户账户或连接到该机器人的家庭网络的用户账户时,可以识别该用户。可替选地,可以通过面部识别或其他技术来识别用户。一旦用户被识别,个性化模块140就基于该用户的身份来确定合适的按摩程序。例如,可以基于用户的配置文件142选择按摩程序。用户可能在一周的特定日期指定了特定类型的按摩。或者,按摩程序可以由治疗用户的按摩专业人员来限定。可以将专业人员为用户指定的特定类型的按摩的指令存储在某处,并由按摩机器人100来检索。

可替选地,按摩机器人100可以基于用户先前的按摩历史143来确定或建议按摩程序。如果过去用户在周二和周四接受了上背部按摩,在周六接受了全身按摩,而今天是周六,则按摩机器人100可以假定进行全身按摩,或者可以询问用户是否想要全身按摩。还可以基于用户的病历(例如某些位置的背痛病历)来选择按摩程序。

还可以基于用户的姿势来确定按摩程序。如果用户正面朝下躺着并暴露背部、腿部及手臂,则按摩机器人100可以确定用户想要进行全身按摩。如果用户坐着并且背对机器人100,则机器人可以确定某种背部按摩是合适的。

返回图1,按摩机器人100还包括用户接口160,在该示例中该用户接口160包括语音合成162和语音识别164。语音合成模块162用于给出指令并以其他方式与用户通信。语音识别模块164用于接收语音命令或其他通信。

图2示出准备给用户按摩的按摩机器人200的示例。用户简(jane)星期三下班回家,坐下来看电视,并向她的家庭机器人助手要啤酒。在该示例中,按摩机器人是移动的、更通用的家庭助手机器人。除了提供按摩之外,该机器人还可以执行诸如清洁、取回物品、整理和存放物品之类的其他家务劳动。

用户:“助手,请给我啤酒好吗?”

助手从冰箱中取出啤酒并将啤酒交给用户。助手的相机采集用户的图像,并确定她正坐在自己最喜欢的椅子上看电视。助手还知道用户已请求啤酒。基于这种模式和用户过往的历史,助手询问:“我知道今天是星期三,您看起来有些疲惫。请问您想要背部按摩吗?”

用户:“是的,那太好了”。

助手:“请您移动到按摩椅上并准备进行背部按摩”。

用户移动到按摩椅上,她的脸部面向椅背,她的背部暴露。

助手从其采集的图像中确定用户正坐在按摩椅上并且背部暴露在外准备按摩,但是姿势不太正确。助手指示:“请坐直并稍微向左移动”。助手还确定用户仍在喝啤酒。助手警告:“不建议在按摩时喝酒。请放下您的啤酒。”

用户遵照助手的指示。助手确定用户的姿势现在可以进行按摩。根据用户的配置文件和过往的历史,助手选择对上背部进行15分钟的常规按摩,并且助手还注意到最近用户的右斜方肌特别紧。助手:“我将执行您通常的上背部按摩。

你的右侧仍然困扰您吗?”

用户:“15分钟的背部按摩可以。我的右侧不疼,但仍然有些紧。比上次好一点。”

助手开始对上背部进行按摩。视觉系统引导机械手臂的末端执行器执行特定的按摩模式和/或处理特定的问题区域。图像处理模块132确定上背部的位置,可以包括有诸如脊柱、颈部和斜方肌之类的解剖学标志。基于所采集的图像,对不同的治疗部位进行按摩。可以施加不同大小的压力区域和不同的压力大小来进行按摩。优选地,运动控制器155控制按摩的位置、按摩的压力以及按摩轻敲的速度和/或长度。

在此示例中,助手将机械手臂的末端执行器更改为长且宽的末端执行器,并通过向用户的背部施加按摩油以及从脊柱向外按抚来开始按摩,以模拟按摩师前臂进行的一般背部按摩。

然后,助手将末端执行器更改为网球大小的末端执行器,以更大的加压动作而不是按抚动作来模拟按摩师手掌的压力。压力大小基于用户上一次按摩记录的压力。助手在用户背部各处以手掌压力的模式工作。在此模式期间,末端执行器中的传感器检测到左侧有一个小结节,并记录该结节的位置以用于后续的治疗。作为另一个示例,按摩机器人自身可以检测问题区域,如果图像传感器是热感相机,则图像处理模块132可以处理热图像以识别异常热的部位或温度峰值来进行治疗。

然后,助手将末端执行器更改为更小尺寸的末端执行器,以模仿由手指和拇指进行的更局部的压力按摩。助手通过在脊柱的两侧施加压力,在脊柱的上下移动来开始按摩。然后,助手按摩特定的部位,包括所识别的结节。助手对结节区域施加集中的压力。用户大喊,“哎呦,好痛。”

助手停下来询问,“请问是压力太大了吗?”

用户:“不是,没关系。只是有点敏感。”

助手继续使用相同大小的压力,但是更多的是揉捏动作而不只是直接施加压力。

助手:“现在怎么样?”

用户:“好一点,谢谢。”

助手:“我要加些热量,可以吗?”

用户:“可以。”

助手增加末端执行器的温度并以这种方式完成对结节的处理。在某些情况下,按摩时间可以是预定的时间阶段:例如五分钟。可替选地,助手可以按摩结节直到传感器指示该结节已被消除,或者直到用户指示助手停止为止。

然后,助手移动到右斜方肌。助手更换为相对的末端执行器。该相对的末端执行器可以装配在同一机械手臂上,也可以在不同的机械手臂上。相对的末端执行器可以被用于模拟捏合或挤压运动。助手使用相对的末端执行器按摩右斜方肌。

当程序的该部分完成时,助手指示:“按摩已完成”。用户回答:“好的,谢谢。”

图3示出另一个示例。在该示例中,按摩机器人300是固定的。它包括相对于按摩台固定的一组机械手臂。用户躺在按摩台上,机械手臂执行按摩。这些手臂可以同时工作,而且不同的手臂执行不同的程序。例如,一些手臂可以为背部提供按摩,而另一些手臂可以为腿部或手臂提供按摩。可替选地,一些手臂可以为一些区域提供一般按摩,而另一些手臂按摩特定的治疗部位。除了提供家庭按摩之外,按摩机器人300还可用于诸如按摩室或医生办公室之类的专业场合。

在另一个方面,按摩机器人可以是家庭网络的一部分。图4是根据实施例的包括按摩机器人的住宅环境的框图。住宅环境400是为人们居住而设计的环境。住宅环境400可以是诸如房屋、公寓、私有公寓或宿舍之类的住所。住宅环境400包括其中包括上述按摩机器人的家庭设备410a-n。住宅环境400还包括连接家庭设备410的家庭设备网络420,以及包含住户对家庭设备的偏好的住户配置文件数据库430。图4中的组件被示为单独的框,但是可以根据实施方式将它们组合。例如,住户配置文件430可以是家庭设备410的一部分。而且住宅环境400可以包括用于网络420的集线器。该集线器还可以控制家庭设备410。网络420还可以提供对外部设备的诸如基于云的服务之类的访问。

家庭设备410是可供与住宅环境400相关联的不同人使用的家庭设备。其他家庭设备410的示例包括hvac设备(例如空调、加热器、排气扇)、照明设备、电动门窗处理(例如门锁、电动百叶窗和窗帘)、电动家具或陈设(例如站立式书桌、躺椅)、音频设备(例如音乐播放器)、视频设备(例如电视、家庭影院)、环境控件(例如空气过滤器、空气清新器)、厨房用具(例如电饭煲、咖啡机、冰箱)、浴室用具以及家用机器人设备(例如真空机器人、机器人管家)。家庭设备410可以包括可以在家庭中使用的其他类型的设备。

住户配置文件430通常包括关于不同住户的信息,例如姓名、系统所使用的标识符、年龄、性别和健康信息。住户配置文件430还可包括由不同住户选择的家庭设备410的设置和其他偏好。

网络420提供住宅环境400的不同组件之间的连接,并使得这些组件能够彼此交换数据。术语“网络”旨在被广义地解释。它可以包括具有标准定义协议的正式网络,例如以太网和无限宽带。在一个实施例中,网络420是局域网,该局域网在住宅环境内管理其网络设备和互连。网络420也可以组合不同类型的连接。它可以包括使用有线和/或无线链接的局域网和/或广域网的组合。可以使用任何合适的格式来表示网络上的组件之间交换的数据。在一些实施例中,所有或一些数据和通信可以被加密。

可以在单独的按摩机器人(家庭设备410之一)、家庭网络的中央集线器、可由按摩机器人通过网络420访问的基于云的服务或其他地方中或在上述的任意组合中物理实现上述功能。

尽管具体实施方式中包含许多细节,但是这些细节不应被解释为限制本发明的范围,而仅是为了说明本发明的不同示例。应当理解,本公开的范围包括上文未详细讨论的其他实施例。在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对本文所公开的方法和装置的配置、操作和细节进行对本领域技术人员而言明显的各种其他修改、改变和变化。因此,本发明的范围应由所附权利要求及其合法等同物来确定。

替选实施例以计算机硬件、固件、软件和/或其组合来实现。可以以有形地体现在机器可读存储设备中以供可编程处理器执行的计算机程序产品的形式来实现各种实施方式;可以通过可编程处理器执行指令程序,以通过操作输入数据并生成输出来执行功能,来执行方法步骤。有利地,可以在一个或多个计算机程序中实现各实施例,该计算机程序可以在可编程系统上执行,该可编程系统包括至少一个被耦合以从数据存储系统接收数据和指令并向数据存储系统传输数据和指令的可编程处理器、至少一个输入设备和至少一个输出设备。每个计算机程序都可以使用高级过程语言或面向对象的编程语言来实现,或者根据需要以汇编语言或机器语言来实现;在任何情况下,该语言都可以是编译或解释语言。合适的处理器包括例如通用和专用微处理器。通常,处理器从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。通常,计算机包括一个或多个用于存储数据文件的大容量存储设备;此类设备包括磁盘,例如内部硬盘和可移动磁盘;磁光盘;和光盘。适用于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器,例如包括半导体存储设备,例如可擦可编程只读存储器(eprom),电可擦可编程只读存储器(eeprom)和闪存设备;磁盘,例如内部硬盘和可移动磁盘;磁光盘;和只读光盘(cd-rom)磁盘。前述内容中的任何一个都可以由asic(专用集成电路)和其他形式的硬件补充或并入其中。

术语“模块”并不意味着被限定成特定的物理形式。根据特定的应用,模块可以实现为硬件、固件、软件和/或它们的组合。此外,不同的模块可以共享公共组件,甚至可以由相同的组件实现。即使在图中作为单独的元素描绘,不同模块之间也可以有或没有明确的界限。


技术特征:

1.一种用于向用户提供按摩的按摩机器人,所述按摩机器人包括:

第一机械手臂;

图像传感器,用于采集用户的图像;以及

控制系统,所述控制系统包括:

图像处理模块,所述图像处理模块对所述图像进行处理以在所述用户身上定位治疗部位;以及

运动控制器,所述运动控制器控制所述第一机械手臂在所识别的治疗部位上执行按摩程序。

2.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

个性化模块,所述个性化模块识别所述用户并基于所述用户的身份确定所述按摩程序。

3.根据权利要求2所述的按摩机器人,其中,所述个性化模块基于对所识别的用户所执行的过往按摩程序的历史来确定所述按摩程序。

4.根据权利要求2所述的按摩机器人,其中,所述个性化模块基于所存储的来自治疗所识别的用户的按摩专业人员的指令来确定所述按摩程序。

5.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述图像处理模块还确定所述用户的姿势,并且所述运动控制器根据所述姿势来控制所述按摩机器人。

6.根据权利要求5所述的按摩机器人,其中,所述图像处理模块基于所述用户的姿势来确定所述用户是否准备好进行所述按摩程序,并且所述控制系统根据所述用户是否准备好进行所述按摩程序来确定是否开始所述按摩程序。

7.根据权利要求5所述的按摩机器人,还包括:

语音合成模块,其中,所述控制系统控制所述语音合成模块以产生语音指令,所述语音指令指示所述用户针对所述按摩程序来调整自己的位置。

8.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述图像处理模块对所述图像进行处理以识别所述用户的身体部位以及识别相关身体部位上的所述治疗部位。

9.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述图像传感器是热感相机,所述图像处理模块处理由所述热感相机采集到的热图像以将所述用户身上的热部位识别为所述治疗部位。

10.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述第一机械手臂与不同的末端执行器兼容,并且所述控制系统选择适合于所述按摩程序的所述末端执行器。

11.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

超声波传感器,所述运动控制器还根据来自所述超声波传感器的信号来控制所述第一机械手臂。

12.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

触摸传感器,所述运动控制器还根据所述触摸传感器检测到的所述治疗部位的硬度来控制所述第一机械手臂。

13.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

压力传感器,所述运动控制器还根据所述压力传感器检测到的所述第一机械手臂施加在所述治疗部位上的压力来控制所述第一机械手臂。

14.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

温度传感器,所述运动控制器还根据所述温度传感器检测到的所述治疗部位的温度来控制所述第一机械手臂。

15.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

语音识别模块,所述语音识别模块接收语音命令,所述运动控制器还根据所述语音命令来控制所述第一机械手臂。

16.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述运动控制器还控制由所述第一机械手臂施加在所述治疗部位上的压力。

17.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述运动控制器还控制所述第一机械手臂在所述治疗部位上的轻敲的速度和/或长度。

18.根据权利要求1所述的按摩机器人,还包括:

第二机械手臂,所述运动控制器同时控制所述第一机械手臂和所述第二机械手臂以在所识别的治疗部位上执行所述按摩程序。

19.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述按摩机器人是可移动的,并且还具有做家务的能力。

20.根据权利要求1所述的按摩机器人,其中,所述控制系统的至少一部分由云服务或家庭网络集线器中的一个来实现。

21.一种用于向用户提供按摩的方法,包括:

通过图像传感器采集所述用户的图像;

通过控制系统的图像处理模块处理所述用户的图像以识别所述用户身上的治疗部位;

通过所述控制系统的运动控制器控制第一机械手臂在所识别的治疗部位上执行按摩程序。

22.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过个性化模块来识别所述用户;以及

通过所述个性化模块基于所述用户的身份来确定所述按摩程序。

23.根据权利要求22所述的方法,还包括:

通过所述个性化模块基于对所识别的用户执行的过往按摩程序的历史来确定所述按摩程序。

24.根据权利要求22所述的方法,还包括:

通过所述个性化模块基于所存储的来自治疗所识别的用户的按摩专业人员的指令来确定所述按摩程序。

25.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述图像处理模块确定所述用户的姿势;以及

通过所述运动控制器根据所述姿势控制按摩机器人。

26.根据权利要求25所述的方法,还包括:

通过所述图像处理模块基于所述用户的姿势来确定所述用户是否准备好进行所述按摩程序;以及

通过所述控制系统根据所述用户是否准备好进行所述按摩程序来确定是否开始所述按摩程序。

27.根据权利要求25所述的方法,还包括:

通过所述控制系统控制语音合成模块以产生语音指令,所述语音指令指示所述用户针对所述按摩程序调整自己的位置。

28.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述图像处理模块处理所述图像以识别所述用户的身体部位并识别相关身体部位上的所述治疗部位。

29.根据权利要求21所述的方法,其中,所述图像传感器是热感相机,并且所述方法还包括:

通过所述图像处理模块处理由所述热感相机所采集的热图像以将所述用户身上的热部位识别为所述治疗部位。

30.根据权利要求21所述的方法,其中,所述第一机械手臂与不同的末端执行器兼容,并且所述方法还包括:

通过所述控制系统选择适合于所述按摩程序的所述末端执行器。

31.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器根据来自超声波传感器的信号来控制所述第一机械手臂。

32.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器根据触摸传感器检测到的所述治疗部位的硬度来控制所述第一机械手臂。

33.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器根据由压力传感器检测到的所述第一机械手臂施加在所述治疗部位上的压力来控制所述第一机械手臂。

34.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器根据由温度传感器检测到的所述治疗部位的温度来控制所述第一机械手臂。

35.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器根据语音识别模块接收到的语音命令来控制所述第一机械手臂。

36.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器控制所述第一机械手臂施加在所述治疗部位上的压力。

37.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器控制所述第一机械手臂在所述治疗部位上的轻敲的速度和/或长度。

38.根据权利要求21所述的方法,还包括:

通过所述运动控制器同时控制所述第一机械手臂和第二机械手臂以在所识别的治疗部位上执行所述按摩程序。

39.根据权利要求21所述的方法,其中,所述按摩机器人是可移动的,并且还具有做家务的能力。

40.根据权利要求21所述的方法,其中,所述控制系统的至少一部分由云服务或家庭网络集线器中的一个来实现。

41.一种计算机程序,所述计算机程序包括指令,当所述程序由计算机执行时,执行根据权利要求21至40中任一项所述的用于向用户提供按摩的方法。

42.一种可由计算机读取的计算机可读介质,在所述计算机可读介质上记录有计算机程序,所述计算机程序包括用于执行根据权利要求21至40中任一项所述的用于向用户提供按摩的方法的指令。

43.一种电子设备,包括:

处理器;

用于存储所述处理器可执行的指令的存储器,

当所述指令由所述处理器执行时,使得执行根据权利要求21至40所述的用于向用户提供按摩的方法。

技术总结
一种使用机器视觉以定位要按摩的治疗部位的按摩机器人(100,200,300)。在一种方法中,按摩机器人(100,200,300)包括一个或多个机械手臂(110)、图像传感器(130)以及控制系统(150)。图像传感器(130)采集用户的图像。控制系统(150)包括图像处理模块(132)和运动控制器(155)。图像处理模块(132)处理图像以在用户身上定位治疗部位。运动控制器(155)控制机械手臂(110)以在所识别的治疗部位执行按摩程序。

技术研发人员:顾海松;王冬岩
受保护的技术使用者:美的集团股份有限公司
技术研发日:2018.11.05
技术公布日:2020.06.26

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