CN112076059A - 螺旋按摩轨迹规划方法、装置、设备及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种螺旋按摩轨迹规划方法，该螺旋按摩轨迹规划方法包括：接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。本发明的螺旋按摩轨迹规划方法可生成按摩机器人的螺旋线按摩轨迹，从而丰富其按摩形式，并提高按摩效果，以提升用户体验。此外，本发明还公开一种螺旋按摩轨迹规划装置、设备及计算机存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及按摩技术领域，特别涉及一种螺旋按摩轨迹规划方法、装置、设备及计算机存储介质。
背景技术
按摩是具有中医特色的传统而古老的治疗方法之一，具有操作简便、效果明显、疗效肯定的优点。随着医学模式的转变，人们对天然疗法的追求显著增加，按摩椅、按摩床等医疗器械发展迅速，然而目前的按摩器械由于缺乏中医基础理论指导，设计不符合人体的生理结构和缺乏反馈调节机制，大大限制了其临床疗效，也限制了其中医特色和优势的发挥。
按摩机器人的出现和发展则从很大程度上弥补了按摩椅、按摩床等按摩器械的缺点，发挥出了我国传统按摩理论的巨大作用。人们通过按摩机器人按摩可缓解疲劳、放松身心、改善血液循环、加速人体新陈代谢，以达到增强免疫力、保健养生的目的。市场上各类按摩机器人层出不穷，目前最为常见的类型是多关节机械臂搭载按摩头，即通过机械臂驱动按摩头沿着人体按摩区域(如背部)的皮肤表面移动以对人体进行按摩。
为实现按摩机器人的自动化以及智能化理疗按摩，一般首先会在人体按摩区域规划出按摩轨迹，随即机械臂驱动按摩头沿按摩轨迹移动按摩。然而，现有的按摩机器人所规划出的直线按摩轨迹形式单一，无法很好的适应人体按摩区域轮廓；并且按摩效果一般，无法给用户带来很好的体验感。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种螺旋按摩轨迹规划方法，旨在解决目前按摩机器人的直线按摩轨迹形式单一且按摩效果一般的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种螺旋按摩轨迹规划方法，该螺旋按摩轨迹规划方法包括：
接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
优选地，所述接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线的步骤之前，还包括：
获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置。
优选地，所述获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置的步骤中包括：
生成若干位于所述操作区内的离散关键点，所述离散关键点用于连接形成所述轨迹基线。
优选地，所述获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹的步骤中包括：
对所述三维离散轨迹进行平滑以及对所述三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
本发明还提出一种螺旋按摩轨迹规划装置，该螺旋按摩轨迹规划装置包括：
离散曲线生成模块，用于接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
离散螺旋曲线生成模块，用于对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
三维离散轨迹生成模块，用于获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
曲线按摩轨迹生成模块，用于对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成曲线按摩轨迹。
优选地，所述螺旋按摩轨迹规划装置还包括：
操作区生成模块，用于获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置。
优选地，所述螺旋按摩轨迹规划装置还包括：
离散关键点生成模块，用于生成若干位于所述操作区内的离散关键点，所述离散关键点用于连接形成所述轨迹基线。
优选地，所述三维离散轨迹生成模块包括：
平滑插值单元，用于对所述三维离散轨迹进行平滑以及对所述三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
本发明还提出一种螺旋按摩轨迹规划设备，该螺旋按摩轨迹规划设备包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时至少实现以下所述螺旋按摩轨迹规划方法的步骤：
接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
本发明还提出一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时至少实现以下所述螺旋按摩轨迹规划方法的步骤：
接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
本发明技术方案的有益效果在于：本发明的螺旋按摩轨迹规划方法用于生成按摩机器人的螺旋按摩轨迹，首先接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；其次对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；然后获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；最后对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。本发明通过规划螺旋按摩轨迹，以丰富按摩机器人的按摩形式，并提高其按摩效果，以提升用户体验。
附图说明
图1为本发明一实施例中螺旋按摩轨迹规划方法的流程图；
图2为本发明另一实施例中螺旋按摩轨迹规划方法的流程图；
图3为本发明又一实施例中螺旋按摩轨迹规划方法的流程图；
图4为本发明再一实施例中螺旋按摩轨迹规划方法的流程图；
图5为本发明一实施例中螺旋按摩轨迹规划装置的功能模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种螺旋按摩轨迹规划方法，参照图1，该螺旋按摩轨迹规划方法包括：
步骤S100：接收轨迹基线并对轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
步骤S200：对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
步骤S300：获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据离散螺旋曲线，在三维点云曲面上生成与离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
步骤S400：对三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
本发明所涉及的螺旋按摩轨迹规划方法应用于按摩机器人，按摩机器人可包括六轴机械臂和按摩头，按摩头固定于六轴机械臂的末端，参照上述实施步骤以规划出螺旋按摩轨迹，按摩机器人则通过其机械臂控制按摩头沿螺旋按摩轨迹并贴合人体皮肤表面移动以进行螺旋打圈按摩。具体地，在本螺旋按摩轨迹规划方法中，执行步骤S100，即接收轨迹基线并对轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线。其中，所涉及的轨迹基线为用户所设，轨迹基线为折线或其他形式，具体为用户进行实时设置发送给按摩机器人，或者预先设置多条存储于按摩机器人中，用户可实时选择其中一条调取使用，轨迹基线即为用户所需望按摩机器人在人体按摩区域(如背部)执行的移动路径；在接收轨迹基线之后，采用贝塞尔曲线对该轨迹基线进行曲线拟合，并等间隔距离(如1个像素)取点生成离散曲线，即可获取平滑曲线，
进一步地，执行步骤S200，即对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线。具体地，对离散曲线Pi上的各点pi按如下公式叠加螺旋打圈运动：
其中，r为打圈半径，θi为各点pi所对应的螺旋打圈角度。即在设置上述轨迹基线时，同时在显示屏上输入打圈半径、打圈方向等轨迹参数以进行设置。
进一步地，执行步骤S300，即获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据离散螺旋曲线，在三维点云曲面上生成与离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹。其中，三维点云曲面可通过结构光摄像头拍摄人体按摩区域而获取的点云数据构建形成，作为优设，该结构光摄像头设置于按摩机器人的机械臂上。具体地，在获取人体按摩区域的三维点云曲面之后，对上述所生成离散螺旋曲线上的每个点，构造从结构光摄像头的光心发出过该点的射线，然后获取该射线与三维点云曲面的交点，即三维点云曲面上的三维点，可理解的是，所有三维点的连线即构成三维离散轨迹，即由二维曲线转换为三维曲线。
进一步地，执行步骤S400，即对三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。具体地，轨迹点的位姿表示机器人的执行末端在该轨迹点的运动姿态，其通过局部坐标系的xyz三轴指向以表示，计算轨迹点的位姿也即计算xyz三轴的单位方向向量[VxVyVz]，其中，Vz为轨迹点所在三维点云曲面的法线，其通过上述的三维点云曲面计算获取。根据Vz，计算Vy：
Vy＝norm([0 1 0]T×Vz)，
根据Vy，计算Vx：
Vx＝norm(Vy×Vz)，
其中，norm代表标准化向量，长度为单位长度。
通过对三维离散轨迹上各轨迹点的位姿进行计算，以获得机器人的执行末端在各轨迹点的运动姿态，从而最终生成螺旋按摩轨迹。
因此，执行上述实施步骤以获得按摩机器人的螺旋按摩轨迹，按摩机器人的机械臂驱动按摩头以螺旋打圈移动的形式对人体按摩区域进行按摩，与现有的直线移动形式相比，可丰富按摩机器人的按摩形式，顺应人体按摩区域轮廓，与按摩区域各部位皮肤贴合；并可提高按摩效果，提升用户体验。
在一较佳实施例中，步骤S100之前，参照图2，曲线按摩轨迹规划方法还包括：
步骤S500：获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，轨迹基线位于操作区内且通过用户自定义设置。
在本实施步骤中，按摩机器人上可设置摄像头，通过摄像头对人体按摩区域(如背部)进行拍摄以获取图像，并发送至按摩机器人的控制器，控制器采用相应的算法计算以生成基于人体按摩区域的操作区，并且，通过控制器的控制，人体按摩区域图像以及操作区在按摩机器人的显示屏上进行实时显示。
其中，轨迹基线位于操作区内且通过用户自定义设置，该操作区即为轨迹基线的设置区域，用户在操作区内对轨迹基线进行自定义设置。轨迹基线的设置形式可为多种，比如，在获取人体背部图像后，显示屏上显示人体背部图像以及对应的操作区，用户可借助鼠标或手动触控显示屏以在操作区内描绘轨迹基线，轨迹基线可为折线或其它，且可长可短，即轨迹基线的线体形式和长度均可根据自身需求进行设置。其中，操作区的边界小于实际人体背部边界，并且根据按摩轨迹的类型不同而进行不同程度的缩小，以避免按摩头按摩时超出人体背部边界，而给用户造成不好的体验感。
另外，在按摩机器人的显示屏上，操作区也可进行区域划分显示，即操作区分为多个区域，每一个区域分别对应人体按摩的一个或几个按摩部位，比如人体后背区域可依次分为肩颈区、背部区和腰部区等，用户若想按摩后背其中一个或几个部位，可在对应的一个区域或者几个区域内绘制轨迹基线。其中，操作区的多个区域可通过不同颜色进行显示区分。通过操作区的区域划分显示，以给用户进行按摩部位提示，方便用户操作，可进一步提升用户体验。
进一步地，参照图3，步骤S500中包括：
步骤S510：生成若干位于操作区内的离散关键点，离散关键点用于连接形成轨迹基线。
即轨迹基线除上述实施步骤的设置形式以外，还可为其它，具体地，在本实施步骤中，在生成人体按摩区域的操作区后，随即对应生成若干离散关键点，离散关键点的生成通过控制器的内部算法以实现，并且离散关键点在按摩机器人的显示屏上进行显示，其位于操作区内。作为优设，若干离散关键点可分别对应人体按摩部位的若干个穴位，并且在点击离散关键点时，显示屏上则显示该离散关键点所对应穴位的内容介绍，比如名称、作用等，以向用户进行按摩提示，可更好地服务用户。离散关键点生成以后，用户则可借助鼠标或手动触控显示屏以在操作区内描绘以离散关键点连接的轨迹基线，该轨迹基线形式可为折线，并且离散关键点的连接数量以及连接顺序可根据自身需求选择，操作简单，使用灵活，并且更加智能化。
在一较佳实施例中，参照图4，步骤S300中包括：
步骤S310：对三维离散轨迹进行平滑以及对三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
在本实施步骤中，在获得三维离散轨迹后，对其进行平滑处理，以获得平滑的三维离散轨迹；并在平滑处理后，对三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值，以用于填充二维的离散曲线转换为三维离散轨迹时像素之间的空隙，即在插值后可获得三维离散轨迹的所有轨迹点的位置坐标，以减小误差，使三维离散轨迹更加完整。
基于上述的螺旋按摩轨迹规划方法，本发明还提出一种螺旋按摩轨迹规划装置，参照图5，该螺旋按摩轨迹规划装置包括：
离散曲线生成模块10，用于接收轨迹基线并对轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
离散螺旋曲线生成模块20，用于对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
三维离散轨迹生成模块30，用于获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据离散螺旋曲线，在三维点云曲面上生成与离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
螺旋按摩轨迹生成模块40，用于对三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
在一较佳实施例中，螺旋按摩轨迹规划装置还包括：
操作区生成模块40，用于获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，轨迹基线位于操作区内且通过用户自定义设置。
在一较佳实施例中，螺旋按摩轨迹规划装置还包括：
离散关键点生成模块50，用于生成若干位于操作区内的离散关键点，离散关键点用于连接形成轨迹基线。
在一较佳实施例中，三维离散轨迹生成模块30包括：
平滑插值单元31，用于对三维离散轨迹进行平滑以及对三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
本发明还提出一种螺旋按摩轨迹规划设备，该螺旋按摩轨迹规划设备包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时至少实现以下螺旋按摩轨迹规划方法的步骤：
接收轨迹基线并对轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据离散螺旋曲线，在三维点云曲面上生成与离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
本发明还提出一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时至少实现以下螺旋按摩轨迹规划方法的步骤：
接收轨迹基线并对轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据离散螺旋曲线，在三维点云曲面上生成与离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块和组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块之间的耦合或者通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有祥述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种螺旋按摩轨迹规划方法，其特征在于，包括：
接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
2.根据权利要求1所述的螺旋按摩轨迹规划方法，其特征在于，所述接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线的步骤之前，还包括：
获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置。
3.根据权利要求2所述的螺旋按摩轨迹规划方法，其特征在于，所述获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置的步骤中包括：
生成若干位于所述操作区内的离散关键点，所述离散关键点用于连接形成所述轨迹基线。
4.根据权利要求1所述的螺旋按摩轨迹规划方法，其特征在于，所述获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹的步骤中包括：
对所述三维离散轨迹进行平滑以及对所述三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
5.一种螺旋按摩轨迹规划装置，其特征在于，包括：
离散曲线生成模块，用于接收轨迹基线并对所述轨迹基线进行曲线拟合以生成离散曲线；
离散螺旋曲线生成模块，用于对所述离散曲线上的各点进行螺旋计算以生成离散螺旋曲线；
三维离散轨迹生成模块，用于获取人体按摩区域的三维点云曲面，并根据所述离散螺旋曲线，在所述三维点云曲面上生成与所述离散螺旋曲线对应的三维离散轨迹；
螺旋按摩轨迹生成模块，用于对所述三维离散轨迹上的各轨迹点进行位姿计算以形成螺旋按摩轨迹。
6.根据权利要求5所述的螺旋按摩轨迹规划装置，其特征在于，还包括：
操作区生成模块，用于获取人体按摩区域图像并对应生成操作区，所述轨迹基线位于所述操作区内且通过用户自定义设置。
7.根据权利要求6所述的螺旋按摩轨迹规划装置，其特征在于，还包括：
离散关键点生成模块，用于生成若干位于所述操作区内的离散关键点，所述离散关键点用于连接形成所述轨迹基线。
8.根据权利要求5所述的螺旋按摩轨迹规划装置，其特征在于，所述三维离散轨迹生成模块包括：
平滑插值单元，用于对所述三维离散轨迹进行平滑以及对所述三维离散轨迹上间隔过远的相邻轨迹点进行插值。
9.一种螺旋按摩轨迹规划设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述螺旋按摩轨迹规划方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述螺旋按摩轨迹规划方法的步骤。
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2020
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