CN106619061B - 一种精确足部按摩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精确足部按摩装置，它包括壳体、成像组件、5维机械运动组件和控制系统，所述的成像组件、5维机械运动组件和控制系统分别置于所述的壳体内。本发明能完成对人体足部信息的三维成像和“人身寸”的准确测量、且测量精度高，并能在5个自由度上进行运动，能实时检测按摩压力变化和5个自由度上的阻力情况，从而实现拟人化按摩效果，本发明整体使用方便、能提供更好的人性化服务。

Description

一种精确足部按摩装置

技术领域

本发明涉及一种机电一体化的保健装置，具体涉及一种精确足部按摩装置。

背景技术

人体脚部有较多的穴位，历来受到中医按摩和针灸理疗的重视，尤其是近代西方解剖学的进一步发展过程中，提出脚部的反射区理念以来，通过对脚部的按摩可以保健人体和辅助治疗某些疾病更在全球范围内得到共识。无论是中医的足部穴位体系还是西方的足部反射区体系均为人体足部为核心展开对人体保健和促进人体健康的实际操作方法。

目前国内外均以足部保健为主题的保健营业场所和个人产品层出不穷，通过目前各种足部按摩、足浴盆、足浴桶等足部按摩和理疗产品进行考察，目前此类产品均为机械装置的周期性圆周运动或振动获得按摩效果，而通过此种方式获得的按摩效果与人工足部按摩手法在作用部位、实际效果、主观体验上有较大区别。同时此类装置采用的按摩机构均为固定作用着力方式，无法实现适应人体的差异化，例如男性和女性、不同身高、不同地区人体的足部差异化。

综上所述目前足部保健类产品有以下缺点：

1)无法获得使用者脚部的确切大小。

2)按摩作用部件固定分布，不能自动适应不同脚型。

3)按摩作用部件无法针对足部的某一个区域单独进行按摩作用。

4)按摩作用部件无法实现拟人化按摩手法的变化。

5)按摩设备无法识别使用者身份。

如申请号为：201510268800.6，发明名称为一种用于远程确定穴位的装置和系统的专利中采用了摄像头拍摄图像后传送到远端专业护理人员进行穴位辨识后，形成“第一标记”，然后设备接收到该“第一标记”图像信息后，再产生具体穴位的“第二标记”，然后通过光指示部件进行穴位指示。

如该专利附图中的图1所示，在完成穴位检测时仍然由具体专业护理人员进行操作和判断。同时在技术层面该专利有以下缺陷：

1)未明确其“120图像获取模块”的具体配置，例如是一个摄像头还是多个摄像头，是固定式还是移动式。

2)“112三维坐标转换单元”无具体技术实现说明。

3)如该专利说明书中的第[0043]段，对定位标记生成模板的具体结构并没有特殊的要求，只要能够形成上述三维坐标的第二标记即可。所述第二标记可以是光信号标记，也可以是其他的实体标记。当所述第二标记是实体标记(例如，小圆球时，所述定位标记生成模块还可以包括将所述实体标记驱动至所述三维坐标处的驱动装置。

4)安装方式以及安装高度测量信息并未在该专利中提及。

综合以上各因素，该专利对于图像域二维到三维信息和数据的转换，不同应用场合下的适应性、准确性，存在较大的不确定性。

如申请号为201510295787.3，发明名称为一种按摩指示仪和按摩指示方法专利中采用了“2图像识别部”和“3投影部”构成“1本体”来完成对人体按摩部位的识别和指示。

该专利中的本体以吊挂的方式安装在天花板上，或者将所述本体安装在地面上的支撑部上。由此可知，该装置的“本体”为固定工作方式。

同时，在该专利的说明书中第[0033、0038、0039]段所示，被按摩着的图像包括被按摩者的轮廓信息。使用按摩指示仪时，图像识别部2通过拍摄或者扫描被按摩着获取被按摩者的图像，然后将拍摄或扫描的被按摩着者的图像域内部存储的轮廓信息相匹配，确定按摩信息”。

第[0038]段，第一，用户可为被按摩着或者按摩着等相关人员；第二，基本信息可包含性别、年龄、身高、体重……”。

第[0039]段，使用时，设置部4通过触摸检测技术或者按键检测技术检测用户输入的被按摩着的基本信息，图像识别部2获取被按摩者图像，并获取设置部4检测的基本信息，根据按摩者的图像和基本信息确定按摩信息”。

由此可见，该专利是通过内置的人体轮廓模板对人体轮廓进行匹配，同时需要用户输入“性别、年龄、身高、体重”等辅助信息才可以完成具体识别和匹配功能。同时，在说明书中，该专利没有对安装高度的要求和具体安装后的高度信息的输入，因此通过图像成像后对人体轮廓的映射匹配将出现极大确定性和误差。

综上所述，目前所公开的技术都存在以下缺陷：

a、无法获得使用者脚部的确切大小。

b、按摩作用部件固定分布，不能自动适应不同脚型。

c、按摩作用部件无法针对足部的某一个区域单独进行按摩作用。

d、按摩作用部件无法实现拟人化按摩手法的变化。

e、按摩设备无法识别使用者身份。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种精确足部按摩装置。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种精确足部按摩装置，它包括壳体、成像组件、五维机械运动组件和控制系统；所述的成像组件、五维机械运动组件和控制系统分别置于所述的壳体内。

所述的壳体是由底座、四组竖立外壳和顶盖组成，并在所述的壳体两侧设有提手，所述的壳体内设有支架，在所述的支架上设有透明按摩薄垫，所述的顶盖通过旋转轴活动设置在支架顶部。

所述的成像组件是由手足成像板、足部成像立体标定座、横向低位相机、三维移动相机、LED光源和按摩脚部支撑座构成，所述的手足成像板固定在壳体内部的支架上，在所述的手足成像板的一端处还设有足部成像立体标定座，所述的横向低位相机通过丝杆设置在支架下方，所述的三维移动相机设置在五维机械运动组件上，所述的按摩脚部支撑座设置在透明按摩薄垫一旁。

所述的手足成像板是由一块钢化玻璃成，所述的钢化玻璃四个拐角处分别开有三组像限平面参考和标定点和一组固定点，所述钢化玻璃上还设有纵向坐标刻度线、横向坐标刻度线、手掌放置横纹参考线和大拇指放置参考线；所述手掌放置横纹参考线一旁的钢化玻璃上还设有手掌放置指示标志，所述大拇指放置参考线一旁的钢化玻璃上设有大拇指放置指示标志；所述钢化玻璃拐角处的三组像限平面参考和标定点的大小不同、排列不同。

所述的足部成像立体标定座一侧呈圆弧状，并在足部成像立体标定座的另一侧开有若干个固定孔，在所述足部成像立体标定座的下端面处的两旁分别开有一个腔体，所述每个腔体内设有台阶，在每个台阶上都有足部成像标定点，在靠近每个腔体的一旁的足部成像立体标定座上也设有足部成像标定点，该足部成像标定点与相邻腔体内台阶上的足部成像标定点呈阶梯式，且每个腔体内台阶上的足部成像标定点与其相邻的足部成像标定点之间的纵向距离为1mm。

所述的五维机械运动组件固定在壳体内部的支架上，它是由第一滑杆、X轴、Y轴、Z轴和三维按摩头构成，所述的第一滑杆和X轴通过基座分别固定在壳体内部的支架上，所述第一滑杆和X轴上分别设有第一滑块，两第一滑块之间设有Y轴和第二滑杆，在所述的Y轴和第二滑杆上设有第二滑块，所述的Z轴设置在第二滑块上，所述的Z轴上还设有A轴电机，在A轴电机上设置一个用于固定三维移动相机的连接块，在所述的连接块上还设有B轴电机，所述的三维按摩头设置在所述的B轴电机上；所述的X轴、Y轴和Z轴的一端分别设有与三轴分别对应的电机，其中，所述Z轴一端的电机固定在第二滑块上。

所述的控制系统包括一个处理器模块、AC/DC模块、视觉输入模块、运动控制模块、运动位置和力度传感模块、光源控制模块、通信模块、按键模块、液晶显示和触摸输入模块和语音输入/输出模块；所述的AC/DC模块、视觉输入模块、运动控制模块、运动位置和力度传感模块、光源控制模块、通信模块、按键模块、液晶显示和触摸输入模块和语音输入/输出模块分别与处理器模块相连并相互通信；所述的AC/DC模块上连接有交流电源输入滤波器，该滤波器连接到电源开关；所述的光源控制模块还与LED光源和AC/DC模块相连；所述运动位置和力度传感模块还分别连接有X轴光电位置开关、Y轴光电位置开关和按摩头力度传感器。

本发明还公开了一种精确足部按摩装置的人体手足测量方法，它包括环境背景光线测量步骤、环境前景光线测量步骤、平面位置坐标标定步骤、立体位置坐标标定步骤、手掌图像输入和测量步骤、大拇指图像输入和测量步骤、足部图像输入和测量步骤以及人体表征信息测量、特征分析和记录步骤，其步骤如下：

a、环境背景光线测量：

首先关闭设备内部LED光源，然后控制横向低位相机运动到P4、P5、P6各获得一张图片，关闭设备内部LED光源，然后控制三维移动相机运动到P1至P9各获得一张图片，通过横向低位相机和三维移动相机获取12张图片从而获得该装置未开启内部LED光源情况下的光场信息；

b、环境前景光线测量：

开启设备内部LED光源，控制横向低位相机运动到P4、P5、P6各获得一张图片，开启设备内部LED光源，并控制三维移动相机运动到P1至P9各获得一张图片，通过横向低位相机和三维移动相机获取12张图片从而获得该装置开启内部LED光源情况下的光场信息；

c、平面位置坐标标定：

从步骤a和步骤b获得的各张图片中获取各象限标定信息；再将步骤a和步骤b获得的各张图片融合后获得X轴坐标标注和Y轴坐标标注信息，将获取的各象限标定信息和X、Y轴坐标标注信息融合确定后续处理的标定模板信息；

d、立体位置坐标标定：

控制三维移动相机运动到P1-P9点，分别控制Z轴完成初始0位置、再分别运动1mm处、3mm处、5mm处并获取初始0位置、1mm、3mm、5mm各处的9张图片信息(以上过程中光源均开启)，将获取的36张图片信息进行数据融合处理，从而完成对Z轴方向的标定，将平面位置坐标标定和上述数据以及Z轴方向的坐标进行融合，形成该装置立体成像标定模板信息；

e、手掌图像输入和测量：

通过语音提示用户将手掌放置在手足成像板上手掌放置指示标志上，同时启动横向低位相机运动和三维移动相机运动，运动到手掌成像区域附近位置，进行图片拍摄，将手掌信息进行处理，如果有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整手掌重新进行拍摄和处理，将手掌拍摄和测量到的信息通过处理器模块进行处理，并进行分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

f、大拇指图像输入和测量：

通过语音提示用户将大拇指放置在手足成像板上的大拇指放置指示标志位置，同时启动横向低位相机运动和三维移动相机运动，运动到大拇指成像区域附近位置，进行图片拍摄，对拍摄后的图片模糊处理、并保存和后续数据处理，当大拇指测量信息有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整大拇指重新进行拍摄和处理，将大拇指拍摄和测量到的信息进行处理，并分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

g、足部图像输入和测量：

通过语音提示用户将相应的脚放置在手足成像板，启动横向低位相机运动和三维移动相机运动，分别对P1-P9各点进行足部成像，将足部信息进行处理，如果有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整足部重新进行拍摄和处理，当一只脚完成拍摄和测量后，提示用户放入另外一脚进行上述足部成像，将两只脚分别拍摄和测量到的信息进行处理，并进行分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

f、人体表征信息测量、特征分析和记录：

根据步骤e～步骤g获取到各个部分的人体测量数据，进行数据有效性检查，如果发现某些数据中局部数据与整体数据比例模型有较大偏差，则重新提取历史拍摄图片，重新进行某些局部特征测量确认；如果确认算法测量正确，数据偏差较大，则丢弃部分有疑问的数据，采取默认数据处理；将经过检查后的数据，采用人体特征描述信息进行分类存储，人体记录的特征以尺寸和外形为关键因素；人体信息分类信息存储完毕后，删除拍摄的原始图片，节约存储空间。

上述步骤a和步骤b中，Z轴均处于初始0位置。

本发明还公开了一种精确足部按摩装置的按摩控制方法，它包括足部轮廓定位和识别、足部按摩方式用户选择、足部按摩处理、足部按摩实时位置跟踪和力度实时测量以及足部按摩流程记录和归档，其步骤如下：

①、足部轮廓定位和识别

通过相机拍摄待按摩的脚部图像，识别出左右足信息，同时准确识别出该足部轮廓区域、足弓、足底、脚掌和脚趾等关键信息；

②、足部按摩方式用户选择

通过语音提示用户进行按摩方式选择，用户可以通过按键、触摸屏幕和手机APP进行按摩方式选择；

③、足部按摩处理

根据用户身份特征和用户选择的按摩方式，对用户足部进行按摩处理，按摩过程中用户可以通过按键、触摸屏幕或手机APP停止足部按摩操作；同时用户也可以中途将足部移出按摩区域，足部移出后该装置则暂停按摩处理；用户重新放入或通过外部控制重新开始后，该装置接续从上次中断位置重新进行按摩处理，知道按摩结束；

④、足部按摩实时位置跟踪和力度实时测量

在按摩过程中通过该装置配备的2个相机，实时拍摄足部位置变化；同时利用按摩力度传感器测试按摩力度，做实时调整；

⑤、足部按摩流程记录和归档

根据使用者的身份信息进行按摩流程和具体数据进行归档记录。

本发明的有益效果是：

1)通过横向低位相机和三维移动机相拍摄的视觉信息完成对人体足部信息的三维成像，然后通过视觉识别和测量技术完成足部细节和区域的详细辨识，从而为精确按摩足部提供了必要的技术条件。同时每个相机均可以完成3维成像和测量，配置2个相机的目的在于提高装置多年使用的可靠性和单次测量的准确性和精度。当一个相机出现故障时，装置仍然可以继续使用。

2)通过手足像板输入人体手掌、大拇指图像信息，通过视觉识别和测量技术，完成“人身寸”的准确测量，从而为精确的人体穴位定位提供参考条件。

3)足部按摩部件不是现有固定运动轨迹模式，而是可以在三维空间中，在5个自由度上进行运动，从而实现拟人化按摩效果。

4)按摩过程中动态跟踪足部变化，动态调整具体按摩位置，实时检测按摩压力变化和5个自由度上的阻力情况，及时调整按摩速度和力度，从而不管足部的任何部位均可以获得与设定值一致的按摩力度。

5)本发明可以自身完成标定，进一步提高设备准确性和可靠性，同时设备多年使用后仍然具有很高的精度。根据手和足的轮廓和手部、足部器件的具体尺寸信息形成人体的个性标识信息，该装置可以自行识别和归类已经使用过的人体信息，从而提高更好的个性化服务。

6)同时，还以通过本地按键、本地触摸屏、本地手机APP、远程电脑和远程手机APP进行灵活管理、操控和数据查看，极大程度提高系统易用性。

7)该装置支持使用者自定义按摩位置、按摩手法、按摩力度的具体按摩细节，最大限度实现按摩的个性化、精确话需求。同时该功能对于所有相机失效时仍然可以发挥设备的按摩作用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体平面结构示意图；

图3为本发明整体倾斜角度结构示意图；

图4本发明手足成像板结构示意图；

图5为本发明足部成像立体标定座；

图6为图5另一面结构示意图；

图7为图5中腔体结构放大示意图；

图8为图7剖面结构示意图；

图9为本发明五维机械运动组件结构示意图；

图10为本发明控制系统结构示意图；

图11为本发明人体手足测量方法流程示意图；

图12为本发明按摩控制方法流程示意图；

图13为本发明手足成像板P1-P9点的象限图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-3所示，一种精确足部按摩装置，它包括壳体(1)、成像组件、五维机械运动组件(3)和控制系统(4)；所述的成像组件、五维机械运动组件(3)和控制系统(4)分别置于所述的壳体(1)内。

所述的壳体(1)是由底座(100)、四组竖立外壳(101)和顶盖(102)组成，并在所述的壳体(1)两侧设有提手，所述的壳体(1)内设有支架(5)，在所述的支架(5)上设有透明按摩薄垫(7)，所述的顶盖(102)通过旋转轴活(图中未示出)动设置在支架(5)顶部，不使用的时候可以盖在该装置顶部；使用时需要掀起顶盖(102)并推向后部即可。

如图1-3所示，所述的成像组件是由手足成像板(20)、足部成像立体标定座(21)、横向低位相机(22)、三维移动相机(23)、LED光源(24)和按摩脚部支撑座(25)构成，所述的手足成像板(20)固定在壳体(1)内部的支架(5)上，在所述的手足成像板(20)的一端处还设有足部成像立体标定座(21)，所述的横向低位相机(22)通过丝杆(8)设置在支架(5)下方，所述的三维移动相机(23)设置在五维机械运动组件(3)上，所述的按摩脚部支撑座(25)设置在透明按摩薄垫(7)一旁。

如图4所示，所述的手足成像板(20)是由一块钢化玻璃(200)构成，所述的钢化玻璃(200)四个拐角处分别开有三组像限平面参考和标定点(201)和一组固定点(208)，所述钢化玻璃(200)上还设有纵向坐标刻度线(202)、横向坐标刻度线(203)、手掌放置横纹参考线(204)和大拇指放置参考线(205)。

横向坐标刻度线(203)为在手足成像板(20)几何中心位置的横向带有刻度的线段，刻度最小划分为1mm；还有5mm刻度线和厘米刻度线，同时带有厘米刻度数值。纵向坐标刻度线(202)为在该成像板几何中心位置的纵向带有刻度的线段，刻度最小划分为1mm；还有5mm刻度线和厘米刻度线，同时带有厘米刻度数值。

横向坐标刻度线和纵向坐标刻度线原点，按照几何定义，将该成像板分为4个象限，各个象限的均印刷有不同的平面参考和标定点，4个象限采用不同的标定点排列，以实现视觉图像的自动区分。具体参见手足成像板示意图。

所述手掌放置横纹参考线(204)一旁的钢化玻璃(200)上还设有手掌放置指示标志(206)，所述大拇指放置参考线(205)一旁的钢化玻璃(200)上设有大拇指放置指示标志(207)；通过手掌放置指示标志(206)和大拇指放置指示标志(207)能更准确的将手掌和大拇指放置在手足成像板上，从而实现准确的获得人体信息。所述钢化玻璃(200)拐角处的三组像限平面参考和标定点(201)的大小不同、排列不同。

如图5-8所示，所述的足部成像立体标定座(21)一侧呈圆弧状，并在足部成像立体标定座(21)的另一侧开有若干个固定孔(2101)，在所述足部成像立体标定座(21)的下端面处的两旁分别开有一个腔体(2102)，所述每个腔体(2102)内设有台阶(2103)，在每个台阶(2103)上都有足部成像标定点(2104)，在靠近每个腔体(2102)的一旁的足部成像立体标定座(21)上也设有足部成像标定点(2104)，该足部成像标定点(2104)与相邻腔体(2102)内台阶(2103)上的足部成像标定点(2104)呈阶梯式，且每个腔体(2102)内台阶(2103)上的足部成像标定点(2104)与其相邻的足部成像标定点(2104)之间的纵向距离为1mm。

足部成像立体标定座每侧上的足部成像标定点(2104)为6个，分别是R1、R2、R3、R4、R5、R6，该标定点内部加工成黑色，R1与R2之间纵向距离为1mm，依次类推到R6。R1与手足成像板的上表面为紧贴接触。另一侧上的足部成像标定点(2104)也为6个，分别是L1、L2、L3、L4、L5、L6，其中，L1与L2之间纵向距离为1mm，依次类推到L6。

如图9所示，所述的五维机械运动组件(3)固定在壳体(1)内部的支架(5)上，它是由第一滑杆(300)、X轴(301)、Y轴(302)、Z轴(303)和三维按摩头(304)构成，所述的第一滑杆(300)和X轴(301)通过基座(305)分别固定在壳体(1)内部的支架(5)上，所述第一滑杆(300)和X轴(301)上分别设有第一滑块(306)，两第一滑块(306)之间设有Y轴(302)和第二滑杆(307)，在所述的Y轴(302)和第二滑杆(307)上设有第二滑块(308)，所述的Z轴(303)设置在第二滑块(308)上，所述的Z轴(303)上还设有A轴电机(309)，在A轴电机(309)上设置一个用于固定三维移动相机(23)的连接块(310)，在所述的连接块(310)上还设有B轴电机(311)，所述的三维按摩头(304)设置在所述的B轴电机(311)上；所述的X轴(301)、Y轴(302)和Z轴(303)的一端分别设有与三轴分别对应的电机(312)，其中，所述Z轴(303)一端的电机(312)固定在Y轴(303)和第二滑杆(307)上的第二滑块(308)上。上述X、Y、Z、A和B轴都为丝杆。

如图10所示，所述的控制系统(4)包括一个处理器模块(400)、AC/DC模块(401)、视觉输入模块(402)、运动控制模块(403)、运动位置和力度传感模块(404)、光源控制模块(405)、通信模块(406)、按键模块(407)、液晶显示和触摸输入模块(408)和语音输入/输出模块(409)；所述的AC/DC模块(401)、视觉输入模块(402)、运动控制模块(403)、运动位置和力度传感模块(404)、光源控制模块(405)、通信模块(406)、按键模块(407)、液晶显示和触摸输入模块(408)和语音输入/输出模块(409)分别与处理器模块(400)相连并相互通信；所述的AC/DC模块(401)上连接有交流电源输入滤波器(410)，该滤波器(410)连接到电源开关(411)；所述的光源控制模块(405)还与LED光源(24)和AC/DC模块(401)相连；所述运动位置和力度传感模块(404)还分别连接有X轴光电位置开关(412)、Y轴光电位置开关(413)和按摩头力度传感器(414)。

部分模块连接关系和功能：

处理器模块(400)：完成对该装置整体的信息处理。

视觉输入模块(402)：通过视频数据电源与该装置的横向低位相机22、三维移动相机23连接，完成对外部视觉信息的输入，并进行数字化处理，并传输的到处理器模块400进行数据处理。

运动控制模块403：与该装置中X、Y、Z轴电机312、A轴电机309、B轴电机311电机的驱动部分进行连接，实现对各个电机的驱动功能，完成各个电机正反转控制、定速控制、定距控制。

通过通信模块(406)：可以完成有线和无线通信；同时通过该模块可以与手机、路由器进行连接，实现远程和本地操控功能。

电源开关411通过AC电源线连接到市电插座中，输出连接到AC/DC模块上，并通过滤波器完成了该装置对EMC、EMI和安规的要求。

运动位置和力度传感模块(404)与X轴光电位置开关412、Y轴光电位置开关413、按摩头力度传感器414连接，完成对运动位置和力度测量的处理，并将获得的数据信息传送给处理器模块400进行数据处理。

如图1、9、11-13所示，所示，本发明还公开了一种精确足部按摩装置的人体手足测量方法，它包括环境背景光线测量步骤(3000)、环境前景光线测量步骤(3001)、平面位置坐标标定步骤(3002)、立体位置坐标标定步骤(3003)、手掌图像输入和测量步骤(3004)、大拇指图像输入和测量步骤(3005)、足部图像输入和测量步骤(3006)以及人体表征信息测量、特征分析和记录步骤(3007)，其步骤如下：

a、环境背景光线测量：

首先关闭设备内部LED光源(24)，然后控制横向低位相机(22)运动到P4、P5、P6各获得一张图片，关闭设备内部LED光源(24)，然后控制三维移动相机(23)运动到P1至P9各获得一张图片，通过横向低位相机(22)和三维移动相机获取12张图片从而获得该装置未开启内部LED光源(24)情况下的光场信息；

b、环境前景光线测量：

开启设备内部LED光源(24)，控制横向低位相机(22)运动到P4、P5、P6各获得一张图片，开启设备内部LED光源(24)，并控制三维移动相机(23)运动到P1至P9各获得一张图片，通过横向低位相机(22)和三维移动相机(23)获取12张图片从而获得该装置开启内部LED光源(24)情况下的光场信息；

c、平面位置坐标标定：

从步骤a和步骤b获得的各张图片中获取各象限标定信息；再将步骤a和步骤b获得的各张图片融合后获得X轴坐标标注和Y轴坐标标注信息，将获取的各象限标定信息和X、Y轴坐标标注信息融合确定后续处理的标定模板信息；

d、立体位置坐标标定：

控制三维移动相机(23)运动到P1-P9点，分别控制Z轴(303)完成初始0位置、再分别运动1mm处、3mm处、5mm处并获取初始0位置、1mm、3mm、5mm各处的9张图片信息(以上过程中光源均开启)，将获取的36张图片信息进行数据融合处理，从而完成对Z轴(303)方向的标定，将平面位置坐标标定和上述数据以及Z轴方向的坐标进行融合，形成该装置立体成像标定模板信息；

e、手掌图像输入和测量：

通过语音提示用户将手掌放置在手足成像板(20)上手掌放置指示标志(206)上，同时启动横向低位相机(22)运动和三维移动相机(23)运动，运动到手掌成像区域附近位置，进行图片拍摄，将手掌信息进行处理，如果有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整手掌重新进行拍摄和处理，将手掌拍摄和测量到的信息通过处理器模块(400)进行处理，并进行分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

f、大拇指图像输入和测量：

通过语音提示用户将大拇指放置在手足成像板(20)上的大拇指放置指示标志(207)位置，同时启动横向低位相机(22)运动和三维移动相机(23)运动，运动到大拇指成像区域附近位置，进行图片拍摄，对拍摄后的图片模糊处理、并保存和后续数据处理，当大拇指测量信息有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整大拇指重新进行拍摄和处理，将大拇指拍摄和测量到的信息进行处理，并分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

g、足部图像输入和测量：

通过语音提示用户将相应的脚放置在手足成像板(20)，启动横向低位相机(22)运动和三维移动相机(23)运动，分别对P1-P9各点进行足部成像，将足部信息进行处理，如果有效则提示用户完成；如果测量失败则提示用户调整足部重新进行拍摄和处理，当一只脚完成拍摄和测量后，提示用户放入另外一脚进行上述足部成像，将两只脚分别拍摄和测量到的信息进行处理，并进行分类和存储；同时提示用户输入信息完成；

f、人体表征信息测量、特征分析和记录：

根据步骤e～步骤g获取到各个部分的人体测量数据，进行数据有效性检查，如果发现某些数据中局部数据与整体数据比例模型有较大偏差，则重新提取历史拍摄图片，重新进行某些局部特征测量确认；如果确认算法测量正确，数据偏差较大，则丢弃部分有疑问的数据，采取默认数据处理；将经过检查后的数据，采用人体特征描述信息进行分类存储，人体记录的特征以尺寸和外形为关键因素；人体信息分类信息存储完毕后，删除拍摄的原始图片，节约存储空间。

在上述步骤a和步骤b中，Z轴均处于初始0位置。

如图12、13所示，本发明还公开了一种精确足部按摩装置的按摩控制方法，它包括足部轮廓定位和识别、足部按摩方式用户选择、足部按摩处理、足部按摩实时位置跟踪和力度实时测量以及足部按摩流程记录和归档，其步骤如下：

①、足部轮廓定位和识别：通过相机拍摄待按摩的脚部图像，识别出左右足信息，同时准确识别出该足部轮廓区域、足弓、足底、脚掌和脚趾等关键信息。具体步骤如下：

第1步：开启足部按摩区域的LED光源，然后同时启动横向低位相机22运动和三维移动相机23运动针对P1-P9区域进行拍摄，完成对足部整体图像信息的原始信息采集工作。

第2步：检查第1步获得数据信息，进行有效性检查；如果发现无效则提醒用户调整足部姿势重新拍摄，直到用户足部输入信息较为理想位置；如果用户连续3次调整仍然效果不佳，则采用系统默认数据处理。

第3步：完成第2步后，则针对用户脚部信息，查询系统本地特征记录库，进行身份自动匹配。用户在此过程中也可以选择已有身份进行按摩处理，如果用户选择已有身份进行按摩处理，则系统根据用户已经存储的信息，核对上述步骤中的数据差异，进行差异化适应调整。

②、足部按摩方式用户选择：通过语音提示用户进行按摩方式选择，用户可以通过按键、触摸屏幕和手机APP进行按摩方式选择。具体步骤如下：

第1步：用户身份确认后，该装置则通过语音提示用户进行按摩方式选择，首先在屏幕上显示用户历史按摩方式和信息；同时显示系统内置的按摩方式和用户自定义按摩方式。用户可以通过按键、触摸屏和手机APP进行按摩方式选择。

第2步：用户选择按摩方式后，该装置通过语音、显示屏或手机APP界面提示用户选择的按摩方式的具体信息(按摩方式名称、按摩的具体时间、按摩方式简介)。

③、足部按摩处理：根据用户身份特征和用户选择的按摩方式，对用户足部进行按摩处理，按摩过程中用户可以通过按键、触摸屏幕或手机APP停止足部按摩操作；同时用户也可以中途将足部移出按摩区域，足部移出后该装置则暂停按摩处理；用户重新放入或通过外部控制重新开始后，该装置接续从上次中断位置重新进行按摩处理，知道按摩结束。具体步骤如下：

第1步：启动按摩装置，对待按摩足部进行按摩处理。

第2步：按摩过程中实时显示按摩进程、按摩次数、按摩的位置。

第3步：在按摩过程中实时检测用户足部是否移开按摩区域，如果移开则停止按摩；用户可以中断服务进程也可以重新放入足部，继续按摩。

④、足部按摩实时位置跟踪和力度实时测量：在按摩过程中通过该装置配备的2个相机，实时拍摄足部位置变化；同时利用按摩力度传感器测试按摩力度，做实时调整。具体步骤如下：

第1步：按摩过程中该装置的2处的相机处于连续工作状态，实时获取图像，并进行足部位置变化跟踪处理。如果足部位置变化，则按摩头通过X、Y、Z、A、B轴进行立体空间重新定位和偏移处理，使得脚部位置的变化不会影响按摩的准确性。

第2步：在按摩过程中实时获取按摩力度传感器反馈数据，达到力度均一或者用户设定的不同区域不同按摩力度的方式。

第3步：按摩过程中实时检测力度传感器和各轴驱动电机的电压和电流，如果发现力度超标或驱动电机堵转情况，则立即停机，装置复位，同时通过语音、触摸屏或手机APP屏幕信息进行提示。

⑤、足部按摩流程记录和归档：根据使用者的身份信息进行按摩流程和具体数据进行归档记录。具体步骤如下：

第1步：按摩完成后，按照使用者的身份信息、按摩流程和具体力度测量感应数据进行文件打包。

第2步：文件打包后进行数据压缩和加密，然后进行数据的具体记录。

第3步：记录完毕后个人信息后，累计设备使用的统计信息。然后装置退出按摩流程，处于待机状态。

本发明通过横向低位相机和三维移动机相拍摄的视觉信息完成对人体足部信息的三维成像，然后通过视觉识别和测量技术完成足部细节和区域的详细辨识，从而为精确按摩足部提供了必要的技术条件。同时每个相机均可以完成3维成像和测量，配置2个相机的目的在于提高装置多年使用的可靠性和单次测量的准确性和精度。当一个相机出现故障时，装置仍然可以继续使用。

通过手足像板输入人体手掌、大拇指图像信息，通过视觉识别和测量技术，完成“人身寸”的准确测量，从而为精确的人体穴位定位提供参考条件。所述的“人身寸”是取手大拇指第一节横度为一寸。具体为人体的手指作测量标准来找穴位，即以拇指指关节的横度作为“1寸”，这种找穴位方法是取自《千金要方》。

足部按摩部件不是现有固定运动轨迹模式，而是可以在三维空间中，在5个自由度上进行运动，从而实现拟人化按摩效果。

按摩过程中动态跟踪足部变化，动态调整具体按摩位置，实时检测按摩压力变化和5个自由度上的阻力情况，及时调整按摩速度和力度，从而不管足部的任何部位均可以获得与设定值一致的按摩力度。

本发明可以自身完成标定，进一步提高设备准确性和可靠性，同时设备多年使用后仍然具有很高的精度。根据手和足的轮廓和手部、足部器件的具体尺寸信息形成人体的个性标识信息，该装置可以自行识别和归类已经使用过的人体信息，从而提高更好的个性化服务。

同时，还以通过本地按键、本地触摸屏、本地手机APP、远程电脑和远程手机APP进行灵活管理、操控和数据查看，极大程度提高系统易用性。

该装置支持使用者自定义按摩位置、按摩手法、按摩力度的具体按摩细节，最大限度实现按摩的个性化、精确话需求。同时该功能对于所有相机失效时仍然可以发挥设备的按摩作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种精确足部按摩装置，其特征在于：它包括壳体(1)、成像组件、五维机械运动组件(3)和控制系统(4)；所述的成像组件、五维机械运动组件(3)和控制系统(4)分别置于所述的壳体(1)内；

所述的成像组件是由手足成像板(20)、足部成像立体标定座(21)、横向低位相机(22)、三维移动相机(23)、LED光源(24)和按摩脚部支撑座(25)构成，所述的手足成像板(20)固定在壳体(1)内部的支架(5)上，在所述的手足成像板(20)的一端处还设有足部成像立体标定座(21)，所述的横向低位相机(22)通过丝杆(8)设置在支架(5)下方，所述的三维移动相机(23)设置在五维机械运动组件(3)上，所述的按摩脚部支撑座(25)设置在透明按摩薄垫(7)一旁。

2.根据权利要求1所述一种精确足部按摩装置，其特征在于：所述的壳体(1)是由底座(100)、四组竖立外壳(101)和顶盖(102)组成，并在所述的壳体(1)两侧设有提手(103)，所述的壳体(1)内设有支架(5)，在所述的支架(5)上设有透明按摩薄垫(7)，所述的顶盖(102)通过旋转轴活动设置在支架(5)顶部。

3.根据权利要求1所述一种精确足部按摩装置，其特征在于：所述的手足成像板(20)是由一块钢化玻璃(200)构成，所述的钢化玻璃(200)四个拐角处分别开有三组像限平面参考和标定点(201)和一组固定点(208)，所述钢化玻璃(200)上还设有纵向坐标刻度线(202)、横向坐标刻度线(203)、手掌放置横纹参考线(204)和大拇指放置参考线(205)；

所述手掌放置横纹参考线(204)一旁的钢化玻璃(200)上还设有手掌放置指示标志(206)，所述大拇指放置参考线(205)一旁的钢化玻璃(200)上设有大拇指放置指示标志(207)；

所述钢化玻璃(200)拐角处的三组像限平面参考和标定点(201)的大小不同、排列不同。

4.根据权利要求1所述一种精确足部按摩装置，其特征在于：所述的足部成像立体标定座(21)一侧呈圆弧状，并在足部成像立体标定座(21)的另一侧开有若干个固定孔(2101)，在所述足部成像立体标定座(21)的下端面处的两旁分别开有一个腔体(2102)，所述每个腔体(2102)内设有台阶(2103)，在每个台阶(2103)上都有足部成像标定点(2104)，在靠近每个腔体(2102)的一旁的足部成像立体标定座(21)上也设有足部成像标定点(2104)，该足部成像标定点(2104)与相邻腔体(2102)内台阶(2103)上的足部成像标定点(2104)呈阶梯式，且每个腔体(2102)内台阶(2103)上的足部成像标定点(2104)与其相邻的足部成像标定点(2104)之间的纵向距离为1mm。

5.根据权利要求1所述一种精确足部按摩装置，其特征在于：所述的五维机械运动组件(3)固定在壳体(1)内部的支架(5)上，它是由第一滑杆(300)、X轴(301)、Y轴(302)、Z轴(303)和三维按摩头(304)构成，所述的第一滑杆(300)和X轴(301)通过基座(305)分别固定在壳体(1)内部的支架(5)上，所述第一滑杆(300)和X轴(301)上分别设有第一滑块(306)，两第一滑块(306)之间设有Y轴(302)和第二滑杆(307)，在所述的Y轴(302)和第二滑杆(307)上设有第二滑块(308)，所述的Z轴(303)设置在第二滑块(308)上，所述的Z轴(303)上还设有A轴电机(309)，在A轴电机(309)上设置一个用于固定三维移动相机(23)的连接块(310)，在所述的连接块(310)上还设有B轴电机(311)，所述的三维按摩头(304)设置在所述的B轴电机(311)上；

所述的X轴(301)、Y轴(302)和Z轴(303)的一端分别设有与三轴分别对应的电机(312)，其中，所述Z轴(303)一端的电机(312)固定在Y轴(303)和第二滑杆(307)上的第二滑块(308)上。

6.根据权利要求1所述一种精确足部按摩装置，其特征在于：所述的控制系统(4)包括一个处理器模块(400)、AC/DC模块(401)、视觉输入模块(402)、运动控制模块(403)、运动位置和力度传感模块(404)、光源控制模块(405)、通信模块(406)、按键模块(407)、液晶显示和触摸输入模块(408)和语音输入/输出模块(409)；

所述的AC/DC模块(401)、视觉输入模块(402)、运动控制模块(403)、运动位置和力度传感模块(404)、光源控制模块(405)、通信模块(406)、按键模块(407)、液晶显示和触摸输入模块(408)和语音输入/输出模块(409)分别与处理器模块(400)相连并相互通信；

所述的AC/DC模块(401)上连接有交流电源输入滤波器(410)，该滤波器(410)连接到电源开关(411)；

所述的光源控制模块(405)还与LED光源(24)和AC/DC模块(401)相连；

所述运动位置和力度传感模块(404)还分别连接有X轴光电位置开关(412)、Y轴光电位置开关(413)和按摩头力度传感器(414)。