CN113018064B - 一种内分泌科用理疗床智能控制方法 - Google Patents

一种内分泌科用理疗床智能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种内分泌科用理疗床智能控制方法，包括对内分泌科用理疗床中的理疗灯的运行空间进行建模,构建出理疗床的传感区域；设定理疗灯的运行方向，求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标；基于中心作用点对应患者部位的病症特点和经络伸展方向来设计运行拐点；求取理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点，得到理疗灯本次理疗的顺序及路径规划，为内分泌科用理疗床的实际操作使用提供一种智能化的控制方法，结合患者个人数据、温度传感器和压力传感器监测的数据，为当前患者提供智能化的理疗规划，大幅度提升理疗效果，降低运行误差，避免因为长时间照射同一位置而产生的局部烫伤，减少医护人员的手动操作流程。

Description

一种内分泌科用理疗床智能控制方法
技术领域
本申请属于内分泌医疗器械领域，特别涉及一种内分泌科用理疗床智能控制方法。
背景技术
内分泌混乱的患者进行康复治疗中需要用到理疗床，理疗床的出现方便了医护人员对患者进行理疗，在理疗床使用中，需要保证患者感到舒适，以确保患者能够快速康复。
但是现有的理疗床在实际操作中过多的依赖于物理操作，大大消耗了医护人员的时间，且物理操作存在较大的因为人为因素导致的操作误差，不利于理疗效果的完美实现。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是：为内分泌科用理疗床的实际操作使用提供一种智能化的控制方法，结合患者个人数据、温度传感器和压力传感器监测的数据，为当前患者提供智能化的理疗规划，大幅度提升理疗效果，降低运行误差，避免因为长时间照射同一位置而产生的局部烫伤，减少医护人员的手动操作流程。
本发明技术方案如下：
一种内分泌科用理疗床智能控制方法：
S1对内分泌科用理疗床中的理疗灯的运行空间进行建模,构建出理疗床的传感区域；
S2设定理疗灯的运行方向，求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标；
S3基于中心作用点对应患者部位的病症特点和经络伸展方向来设计运行拐点，从而设定理疗灯在到达中心作用点后，预定的时间内产生的涡状轨迹线；
S4求取理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点，基于最优拐点对其整体理疗顺序及路径进行优化设计，得到理疗灯本次理疗的顺序及路径规划。
优选的，所述步骤S1构建理疗床的传感区域的方法包括以下步骤：
将立体坐标原点位置设置在理疗床床尾的中间位置记为O(0,0,0)，以床尾作为X轴，床面的中间线为Z轴，Y轴分别垂直于X轴和Z轴，建立包含X轴、Y轴、Z轴的立体坐标系，则将理疗灯的初始位置记为A0(x0,y0,z0),理疗灯的初始位置的值由在实际设计中测量得到；
将多个温度传感器安装于对应人体理疗灯照射位置的正下方的理疗床上，贴近人体，感应人体各个部位的温度变化；
对工作的各个温度传感器进行立体位置标记,用{1,2,3,...,C}表示工作的温度传感器的标签,且c∈{1,2,3,...,C},将其坐标点记为TSc(ac,bc,ec)，其中ac、bc、ec分别表示标签为c的传感器在X轴、Y轴、Z轴的坐标值；获取每个温度传感器检测的初始温度数据并将其记为ITc；
在对应温度传感器的位置安装压力传感器，获取工作中的C个压力传感器的初始压力数值，将其记为Pc；
温度传感器和压力传感器的工作指令通过医生根据患者实际情况选定的理疗位置获得，压力传感器与温度传感器同步工作，工作的传感器位置即为理疗灯的传感区域，则理疗床的当前传感区域有C个，任意一个理疗区域可用c进行表示；
理疗灯的功率值根据实际理疗区域进行预先设定，不同理疗区域采用不同的功率，理疗灯的功率随理疗区域的改变而改变，则C个理疗区域的所设定的功率对应为{W1,W2,W3,...,Wc,...,WC}；
通过调取现有所建立的当前功率和当前理疗区域下理疗灯作用于不同的年龄段的患者所产生的不同的有效作用距离数据库中的数据，获得当前功率和当前理疗区域下了理疗灯对当前患者的有效作用距离，并将其记为DSc；
设αc为各个理疗区域的缓冲系数，通过下列公式计算得到：
Figure BDA0003041566620000031
θ∈[0,DSc]
根据各个理疗区域的缓冲系数和工作的传感器的坐标位置建立传感区域集合如下所示：
Figure BDA0003041566620000032
优选的，所述步骤S2求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标的方法包括以下步骤：
若当前t时刻理疗灯的坐标位置记为N(t)＝(x,y,z)，则下一时刻理疗灯的坐标位置记为N(t+1)，N(t+1)由下列公式进行表示：
Figure BDA0003041566620000033
通过位置关系求取每个传感区域的中心作用点，具体方法如下所示：
理疗灯的初始位置为A0(x0，y0，z0)，即为理疗灯的运行起点位置，以传感区域DM1为例，求取传感区域DM1的中心作用点，将传感区域DM1任意一个点的坐标记为(o1，p1，q1)；
通过下列公式求取传感区域DM1的中心作用点：
Figure BDA0003041566620000041
将DM1中所有的点的坐标分别带入上述公式中，比较
Figure BDA0003041566620000042
的大小，取使
Figure BDA0003041566620000043
的值最小的点作为传感区域DM1的中心作用点，并将其记为M1(o`1，p`1，q`1)。
优选的，所述S3中涡状轨迹线的设计方法包括以下步骤：
基于中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在的传感区域构建理疗灯在实际运行中的针对中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)的精准理疗区域AM1，表达式如下：
AM1＝(o`1-α1≤x≤o`1+α1，p`1+p`1×α1≤y≤p`1+DS1，q`1-α1≤z≤q`1+α1)
所设置的涡状轨迹线位于平面区域WM1内，WM1由下列表达式进行表示：
WM1＝(o`1-α1≤x≤o`1+α1，y＝p1，q`1-α1≤z≤q`1+α1)
设计WM1中的涡状轨迹线，具体方法如下所示：
以M1(o`1，p`1，q`1)为起点，设置涡状轨迹线的拐点位置，设涡状轨迹线的圈数为K，螺距为f，获取已知的当前区域对于患者患处的经络的伸展方向为
Figure BDA0003041566620000044
τ＝1表示经络的伸展方向为顺时针方向，τ＝0表示经络的伸展方向为逆时针方向；
理疗灯在中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在区域的涡状轨迹线如下：
起点M1(o`1，p`1，q`1)→1圈第1拐点N1 1(o`1+τf，p`1，q`1)→1圈第2拐点N2 1(q`1+τf，p`1，q`1+τf)→1圈第3拐点N3 1(o`1-τf，p`1，q`1+τf)→1圈第4拐点N4 1(o`1-τf，p`1，q`1-τf)→2圈第1拐点N1 2(o`1+2τf，p`1，q`1-τf)→2圈第2拐点N2 2(o`1+2τf，p`1，q`1+2τf)→2圈第3拐点N3 2(o`1-2τf，p`1，q`1+2τf)→1圈第4拐点N4 1(o`1-2τf，p`1，q`1-2τf)→...→k圈第1拐点N1 k(o`1+kτf，p`1，q`1-(k-1)τf)→k圈第2拐点N2 k(o`1+kτf，p`1，q`1+kτf)→k圈第3拐点N3 k(o`1-kτf，p`1，q`1+kτf)→k圈第4拐点N4 k(o`1-kτf，p`1，q`1-kτf)→...→K圈第1拐点N1 K(o`1+Kτf，p`1，q`1-(K-1)τf)→K圈第2拐点N2 K(o`1+Kτf，p`1，q`1+Kτf)→K圈第3拐点N3 K(o`1-Kτf，p`1，q`1+Kτf)→K圈第4拐点N4 K(o`1-Kτf，p`1，q`1-Kτf)。
设定涡状轨迹线的圈数K和螺距f需要满足以下条件：
条件①：K×f≤2α1，且K为整数；
条件②：N4 K(o`1-Kτf，p`1，q`1-Kτf)∈AM1；
条件③：在AM1区域中设定的理疗时间T1固定，运行速度VO为固定速度，运行过程中理疗灯不改变运行速度，则有理疗灯在区域AM1中的运行总路程为L1＝T1×VO，则要求
Figure BDA0003041566620000051
由以上三个条件求取适合的涡状轨迹线的圈数K和螺距f，并将其输入到下面的能量函数模型中：
Figure BDA0003041566620000052
本发明采用了三个条件对数据进行筛选快速的将数据范围进行缩小，且所采用的能量函数模型能够将数据缩小到一定范围进行比较，提高了计算的速度。
将符合条件①、条件②、条件③的圈数K和螺距f的数据成组的输入到F(K，f)，将使F(K，f)最大的圈数K和螺距f作为最优数组，用于构建理疗灯在本中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在区域的涡状轨迹线，当理疗灯到达本中心作用点后，即按照该涡状轨迹线以速度V0匀速运行；
同样的，采用上述方法分别得出其他中心作用点对应的涡状轨迹线。
优选的，所述步骤S4理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点的求取方法，包括以下步骤：
将任意相邻的中心作用点坐标分别记为Au(o`u，p`u，q`u)、Av(o`v，p`v，q`v)，且u∈[1，C]，v∈[1，C]，v＝u+1；
构建相邻两个中心作用点对应的精准区域为
Figure BDA0003041566620000061
表达式如下所示：
Figure BDA0003041566620000062
其中αu、αv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述传感区域的缓冲系数，其中DSu、DSv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述的理疗灯在当前功率下对当前患者的有效作用距离；
通过所述的理疗灯在运行中的位置关系求取理疗灯从Au到Av的最小路程
Figure BDA0003041566620000063
如下所示
Figure BDA0003041566620000064
对区域AMu和AMv进行随机取样，分别取J个点；从区域AMu随机取样的点集合记为{U1，U2，...，uj，..，UJ}，从区域AMv随机取样的点集合记为{V1，V2，...，Vj，..，VJ}；
分别对{U1，U2，...，uj，..，UJ}和{V1，V2，...，Vj，..，VJ}进行数据的标准化处理，将处理后的{U1，U2，...，uj，..，UJ}记为
Figure BDA0003041566620000065
将处理后的{V1，V2，...，Vj，..，VJ}记为
Figure BDA0003041566620000071
通过下列公式求取区域AMu和AMv之间的点的数据离散度DP：
Figure BDA0003041566620000072
其中mod()表示取模运算；
将AMu中的任意一点的坐标记为(ux，uy，uz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点：
Figure BDA0003041566620000073
比较Ψ(ux，uy，uz)的大小，取使Ψ(ux，uy，uz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点，记为A`u；
采用逆向思维，将AMv中的任意一点的坐标记为(vx，vy，vz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点：
Figure BDA0003041566620000074
比较Ψ(vx，vy，vz)的大小，取使Ψ(vx，vy，vz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点，记为A`v；
由上得到理疗灯在Au(o`u，p`u，q`u)和Av(o`v，p`v，q`v)之间的最优运行路线为Au→A`u→A`v→Av，除去最优拐点，理疗灯在转移过程中所必须设立的其他拐点基于现有的路径寻优方法进行设定。
本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述的求取不同理疗区域的缓冲系数的方法是根据人体各处的压力值分布不同而设计的，侧面的映射出理疗灯作用于人体的不同区域时作用效果的不同，有利于建立更为真实可靠的传感区域。
(2)本发明所述的求取各个传感区域中心作用点的方法利用了理疗灯的运行规则，将坐标数据和缓冲系数及有效作用距离进行数据融合，更简便直接地求取到对应的中心作用点。
(3)本发明所采用的通过设计涡状轨迹线的方式控制理疗灯在指定患处的以固定的速度匀速运行，在保障了理疗灯的最佳的理疗效果的同时避免了理疗灯在运行中因为速度差产生的惯性对理疗灯的运行产生的影响，能够使理疗灯全程以固定速度运行的同时完成所在每个区域的理疗时间并防止了因为长时间作用于同一点位置而导致的局部烫伤，做到了最佳的理疗效果。
(4)本发明所述的数据离散度的求取方法，有效地对两个区域的数据进行整合，更为直观地反应出区域的关联度。
(5)本发明所述的为各个精准理疗区域增添一个最优拐点的方法实现了理疗灯在两个相邻的中心作用点运进行转移时，在保证能耗较小前提下同时让理疗灯经过较多的精准理疗区域，让理疗灯在运行的过程中智能化的更变行驶轨迹，较大程度的避免了因理疗区域的转移因为人为的物理操作产生的误差，有利于理疗效果的提升，降低能量的浪费，提升理疗患者的使用感。
附图说明
图1本发明所述的内分泌科用理疗床智能控制方法流程图；
图2本发明所述理疗区域立体空间坐标图。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，下面将结合说明书附图和具体实施例来做详细说明。
参考图1，本发明提出了一种内分泌科用理疗床智能控制方法，包括以下步骤：
S1对内分泌科用理疗床中的理疗灯的运行空间进行建模，构建出理疗床的传感区域；
将立体坐标原点位置设置在理疗床床尾的中间位置记为O(0，0，0)，参考图2所示，以床尾作为X轴，床面的中间线为Z轴，Y轴分别垂直于X轴和Z轴，建立包含X轴、Y轴、Z轴的立体坐标系则将理疗灯的初始位置记为A0(x0，y0，z0)，理疗灯的初始位置的值由在实际设计中测量得到。
将多个温度传感器安装于对应人体理疗灯照射位置的正下方的理疗床上，贴近人体，感应人体各个部位的温度变化。
对工作的各个温度传感器进行立体位置标记，用{1，2，3，...，C}表示工作的温度传感器的标签，且c∈{1，2，3，...，C}，将其坐标点记为TSc(ac，bc，ec)，其中ac、bc、ec分别表示标签为c的传感器在X轴、Y轴、Z轴的坐标值。获取每个温度传感器检测的初始温度数据并将其记为ITc。
在对应温度传感器的位置安装压力传感器，获取工作中的C个压力传感器的初始压力数值，将其记为Pc。温度传感器和压力传感器的工作指令通过医生根据患者实际情况选定的理疗位置获得，压力传感器与温度传感器同步工作，工作的传感器位置即为理疗灯的传感区域，则理疗床的当前传感区域有C个，任意一个理疗区域可用c进行表示。
理疗灯的功率值根据实际理疗区域进行预先设定，不同理疗区域采用不同的功率，理疗灯的功率随理疗区域的改变而改变，则C个理疗区域的所设定的功率对应为{W1，W2，W3，...，Wc，...，WC}。通过调取现有所建立的当前功率和当前理疗区域下理疗灯作用于不同的年龄段的患者所产生的不同的有效作用距离数据库中的数据，获得当前功率和当前理疗区域下了理疗灯对当前患者的有效作用距离，并将其记为DSc，此数据获取方法为现有技术，在此不做过多阐述。
设αc为各个理疗区域的缓冲系数，通过下列公式计算得到：
Figure BDA0003041566620000101
θ∈[0，DSc]
本发明所述的求取不同理疗区域的缓冲系数的方法是根据人体各处的压力值分布不同而设计的，侧面的映射出理疗灯作用于人体的不同区域时作用效果的不同，有利于建立更为真实可靠的传感区域。
根据各个理疗区域的缓冲系数和工作的传感器的坐标位置建立传感区域集合如下所示：
Figure BDA0003041566620000102
本发明所构建的传感区域更为贴切的预设出理疗灯在真实运行时相对于患者的有效作用区域，将其规划成为立体空间，便于对数据进行分析，为对理疗灯的智能控制提供数据依托。
S2设定理疗灯的运行方向，求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标；
设置理疗灯在实际运行中下一时刻的坐标位置与当前时刻坐标的位置关系如下所示：
若当前t时刻理疗灯的坐标位置记为N(t)＝(x，y，z)，则下一时刻理疗灯的坐标位置记为N(t+1)，N(t+1)由下列公式进行表示：
Figure BDA0003041566620000111
通过位置关系求取每个传感区域的中心作用点，具体方法如下所示：
理疗灯的初始位置为A0(x0，y0，z0)，即为理疗灯的运行起点位置，以传感区域DM1为例，求取传感区域DM1的中心作用点，将传感区域DM1任意一个点的坐标记为(o1，p1，q1)。
通过下列公式求取传感区域DM1的中心作用点：
Figure BDA0003041566620000112
将DM1中所有的点的坐标分别带入上述公式中，比较
Figure BDA0003041566620000113
的大小，取使
Figure BDA0003041566620000114
的值最小的点作为传感区域DM1的中心作用点，并将其记为M1(o`1，p`1，q`1)。
本发明所述的求取各个传感区域的中心作用点的方法利用了理疗灯的运行规则，将坐标数据和缓冲系数及有效作用距离进行数据融合，更简便直接地求取到对应的中心作用点。
同理，得到DM2，DM3，...，DMC的中心作用点并将其分别记为：M2(o`2，p`2，q`2)，M3(o`3，p`3，q`3)，...，MC(o`C，p`C，q`C)。
S3基于中心作用点对应患者部位的病症特点和经络伸展方向来设计运行拐点，从而设定理疗灯在到达中心作用点后，预定的时间内产生的涡状轨迹线；
以中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)为例，对基于该中心作用点，针对对应患者部位的病症特点及经络伸展方向来设计运行拐点，从而设定理疗灯在到达中心作用点后，在预定时间内，在该中心作用点的精准理疗区域中按照涡状轨迹线运行，具体方法如下所示：
基于中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在的传感区域构建理疗灯在实际运行中的针对中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)的精准理疗区域AM1，表达式如下：
AM1＝(o`1-α1≤x≤o`1+α1，p`1+p`1×α1≤y≤p`1+DS1，q`1-α1≤z≤q`1+α1)
所设置的涡状轨迹线位于平面区域WM1内，WM1由下列表达式进行表示：
WM1＝(o`1-α1≤x≤o`1+α1，y＝p1，q`1-α1≤z≤q`1+α1)
设计WM1中的涡状轨迹线，具体方法如下所示：
以M1(o`1，p`1，q`1)为起点，设置涡状轨迹线的拐点位置，设涡状轨迹线的圈数为K，螺距为f，获取已知的当前区域对于患者患处的经络的伸展方向为
Figure BDA0003041566620000121
τ＝1表示经络的伸展方向为顺时针方向，τ＝0表示经络的伸展方向为逆时针方向，经络的伸展方向的获取为现有技术，在此不做过多阐述。
理疗灯在中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在区域的涡状轨迹线如下：
起点M1(o`1，p`1，q`1)→1圈第1拐点N1 1(o`1+τf，p`1，q`1)→1圈第2拐点N2 1(o`1+τf，p`1，q`1+τf)→1圈第3拐点N3 1(o`1-τf，p`1，q`1+τf)→1圈第4拐点N4 1(o`1-τf，p`1，q`1-τf)→2圈第1拐点N1 2(o`1+2τf，p`1，q`1-τf)→2圈第2拐点N2 2(o`1+2τf，p`1，q`1+2τf)→2圈第3拐点N3 2(o`1-2τf，p`1，q`1+2τf)→1圈第4拐点N4 1(o`1-2τf，p`1，q`1-2τf)→...→k圈第1拐点N1 k(o`1+kτf，p`1，q`1-(k-1)τf)→k圈第2拐点N2 k(o`1+kτf，p`1，q`1+kτf)→k圈第3拐点N3 k(o`1-kτf，p`1，q`1+kτf)→k圈第4拐点N4 k(o`1-kτf，p`1，q`1-kτf)→...→K圈第1拐点N1 K(o`1+Kτf，p`1，q`1-(K-1)τf)→K圈第2拐点N2 K(o`1+Kτf，p`1，q`1+Kτf)→K圈第3拐点N3 K(o`1-Kτf，p`1，q`1+Kτf)→K圈第4拐点N4 K(o`1-Kτf，p`1，q`1-Kτf)。
设定涡状轨迹线的圈数K和螺距f需要满足以下条件：
条件①：K×f≤2α1，且K为整数；
条件②：N4 K(o`1-Kτf，p`1，q`1-Kτf)∈AM1；
条件③：在AM1区域中设定的理疗时间T1固定，运行速度VO为固定速度，运行过程中理疗灯不改变运行速度，则有理疗灯在区域AM1中的运行总路程为L1＝T1×VO，则要求
Figure BDA0003041566620000131
由以上三个条件求取适合的涡状轨迹线的圈数K和螺距f，并将其输入到下面的能量函数模型中：
Figure BDA0003041566620000132
本发明采用了三个条件对数据进行筛选快速的将数据范围进行缩小，且所采用的能量函数模型能够将数据缩小到一定范围进行比较，提高了计算的速度。
将符合条件①、条件②、条件③的圈数K和螺距f的数据成组的输入到F(K，f)，将使F(K，f)最大的圈数K和螺距f作为最优数组，用于构建理疗灯在本中心作用点M1(o`1，p`1，q`1)所在区域的涡状轨迹线，当理疗灯到达本中心作用点后，即按照该涡状轨迹线以速度VO匀速运行。
同样的，采用上述方法分别得出其他中心作用点对应的涡状轨迹线。
本发明所采用的通过设计涡状轨迹线的方式控制理疗灯在指定患处的以固定的速度匀速运行，在保障了理疗灯的最佳的理疗效果的同时避免了理疗灯在运行中因为速度差产生的惯性对理疗灯的运行产生的影响，能够使理疗灯全程以固定速度运行的同时完成所在每个区域的理疗时间并防止了因为长时间作用于同一点位置而导致的局部烫伤，做到了最佳的理疗效果。
S4求取理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点，基于最优拐点对其整体理疗顺序及路径进行优化设计，得到理疗灯本次理疗的顺序及路径规划。
S41设Sc表示每个中心作用点到初始位置为A0(x0，y0，z0)的路程，通过下列公式进行计算：
Figure BDA0003041566620000141
比较Sc的大小，按照Sc由小至大的方式对相应的中心作用点进行运行目标排序，将中心作用点依照顺序记为第一中心作用点A1、第二中心作用点A2、第三中心作用点A3、......、第C中心作用点AC。
则理疗灯的运行路径按照A0→A1→A1→A3→...→AC的运行顺序对当前患者进行理疗。
S42理疗灯在两个相邻的中心作用点运进行转移时，为了能够在保证能耗较小前提下同时让理疗灯经过较多的精准理疗区域，为各个精准理疗区域增添一个最优拐点，最优拐点的求取方法如下所示：
将任意相邻的中心作用点坐标分别记为Au(o`u，p`u，q`u)、Av(o`v，p`v，q`v)，且u∈[1，C]，v∈[1，C]，v＝u+1。
构建相邻两个中心作用点对应的精准区域为
Figure BDA0003041566620000142
表达式如下所示：
Figure BDA0003041566620000151
其中αu、αv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述传感区域的缓冲系数，其中DSu、DSv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述的理疗灯在当前功率下对当前患者的有效作用距离。
通过本发明所述的理疗灯在运行中的位置关系求取理疗灯从Au到Av的最小路程
Figure BDA0003041566620000152
如下所示
Figure BDA0003041566620000153
对区域AMu和AMv进行随机取样，分别取J个点。从区域AMu随机取样的点集合记为{U1，U2，...，uj，..，UJ}，从区域AMv随机取样的点集合记为{V1，V2，...，Vj，..，VJ}。
分别对{U1，U2，...，UJ，..，UJ}和{V1，V2，...，Vj，..，VJ}进行数据的标准化处理，此标准化处理方式为现有技术，在此不做过多阐述，将处理后的{U1，U2，...，Uj，..，UJ}记为
Figure BDA0003041566620000154
将处理后的{V1，V2，...，Vj，..，VJ}记为
Figure BDA0003041566620000155
Figure BDA0003041566620000156
通过下列公式求取区域AMu和AMv之间的点的数据离散度DP：
Figure BDA0003041566620000157
其中mod()表示取模运算。
本发明所述的数据离散度的求取方法，有效地对两个区域的数据进行整合，更为直观地反映出区域的关联度。
将AMu中的任意一点的坐标记为(ux，uy，uz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点：
Figure BDA0003041566620000161
比较Ψ(ux，uy，uz)的大小，取使Ψ(ux，uy，uz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点，记为A`u。
本发明所采用的评价函数表达式将坐标值融入到数据的评价中，紧密地结合了数据离散度对数据各个点坐标进行评价，使点坐标的对比映射到函数值的对比，具有较强的可信度。
采用逆向思维，将AMv中的任意一点的坐标记为(vx，vy，vz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点：
Figure BDA0003041566620000162
比较Ψ(vx，vy，vz)的大小，取使Ψ(vx，vy，vz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点，记为A`v。
由上得到理疗灯在Au(o`u，p`u，q`u)和Av(o`v，p`v，q`v)之间的最优运行路线为Au→A`u→A`v→Av，除去最优拐点，理疗灯在转移过程中所必须设立的其他拐点基于现有的路径寻优方法进行设定，在此不做过多阐述。
本发明所述的为各个精准理疗区域增添一个最优拐点的方法实现了理疗灯在两个相邻的中心作用点运进行转移时，在保证能耗较小前提下同时让理疗灯经过较多的精准理疗区域，让理疗灯在运行的过程中智能化的更变行驶轨迹，较大程度的避免了因理疗区域的转移因为人为的物理操作产生的误差，有利于理疗效果的提升，降低能量的浪费，提升理疗患者的使用感。
综上所述理疗灯本次理疗的顺序及路径规划为：
A0→A1→按照A1所在区域的涡状轨迹线运行→A`1→A`2→A2→按照A2所在区域的涡状轨迹线运行→...→Au→按照Au所在区域的涡状轨迹线运行→A`u→A`v→Av→按照Av所在区域的涡状轨迹线运行→...→AC→按照AC所在区域的涡状轨迹线运行。且理疗灯在运行的过程中始终保持VO的速度，按照预先设定的各个功率和在各个区域的理疗时间进行运行。
综上所述，实现了本发明所述的一种内分泌科用理疗床智能控制方法。
可以理解的是，以上仅是本发明的较佳实施例，任何基于本发明的精神所做的改动均应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种内分泌科用理疗床智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1对内分泌科用理疗床中的理疗灯的运行空间进行建模，构建出理疗床的传感区域；
S2设定理疗灯的运行方向，求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标；
S3基于中心作用点对应患者部位的病症特点和经络伸展方向来设计运行拐点，从而设定理疗灯在到达中心作用点后，预定的时间内产生的涡状轨迹线；
S4求取理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点，基于最优拐点对其整体理疗顺序及路径进行优化设计，得到理疗灯本次理疗的顺序及路径规划；
所述步骤S1构建理疗床的传感区域的方法包括以下步骤：
将立体坐标原点位置设置在理疗床床尾的中间位置记为O(0，0，0)，以床尾作为X轴，床面的中间线为Z轴，Y轴分别垂直于X轴和Z轴，建立包含X轴、Y轴、Z轴的立体坐标系，则将理疗灯的初始位置记为A0(x0，y0，z0)，理疗灯的初始位置的值由在实际设计中测量得到；
将多个温度传感器安装于对应人体理疗灯照射位置的正下方的理疗床上，贴近人体，感应人体各个部位的温度变化；
对工作的各个温度传感器进行立体位置标记，用{1，2，3，...，C}表示工作的温度传感器的标签，且c∈{1，2，3，...，C}，将其坐标点记为TSc(ac，bc，ec)，其中ac、bc、ec分别表示标签为c的传感器在X轴、Y轴、Z轴的坐标值；获取每个温度传感器检测的初始温度数据并将其记为ITc；
在对应温度传感器的位置安装压力传感器，获取工作中的C个压力传感器的初始压力数值，将其记为Pc；
温度传感器和压力传感器的工作指令通过医生根据患者实际情况选定的理疗位置获得，压力传感器与温度传感器同步工作，工作的传感器位置即为理疗灯的传感区域，则理疗床的当前传感区域有C个，任意一个理疗区域可用c进行表示；
理疗灯的功率值根据实际理疗区域进行预先设定，不同理疗区域采用不同的功率，理疗灯的功率随理疗区域的改变而改变，则C个理疗区域的所设定的功率对应为{W1，W2，W3，...，Wc，...，Wc}；
通过调取现有所建立的当前功率和当前理疗区域下理疗灯作用于不同的年龄段的患者所产生的不同的有效作用距离数据库中的数据，获得当前功率和当前理疗区域下了理疗灯对当前患者的有效作用距离，并将其记为DSc；
设αc为各个理疗区域的缓冲系数，通过下列公式计算得到：
Figure FDA0003788281820000021
θ∈[0，DSc]
根据各个理疗区域的缓冲系数和工作的传感器的坐标位置建立传感区域集合如下所示：
Figure FDA0003788281820000022
所述步骤S2求取各个传感区域中的中心作用点位置坐标的方法包括以下步骤：
若当前t时刻理疗灯的坐标位置记为N(t)＝(x，y，z)，则下一时刻理疗灯的坐标位置记为N(t+1)，N(t+1)由下列公式进行表示：
Figure FDA0003788281820000031
通过位置关系求取每个传感区域的中心作用点，具体方法如下所示：
理疗灯的初始位置为A0(x0，y0，z0)，即为理疗灯的运行起点位置，以传感区域DM1为例，求取传感区域DM1的中心作用点，将传感区域DM1任意一个点的坐标记为(o1，p1，q1)；
通过下列公式求取传感区域DM1的中心作用点：
Figure FDA0003788281820000032
将DM1中所有的点的坐标分别带入上述公式中，比较
Figure FDA0003788281820000033
的大小，取使
Figure FDA0003788281820000034
的值最小的点作为传感区域DM1的中心作用点，并将其记为
Figure FDA0003788281820000035
所述S3中涡状轨迹线的设计方法包括以下步骤：
基于中心作用点
Figure FDA0003788281820000036
所在的传感区域构建理疗灯在实际运行中的针对中心作用点
Figure FDA0003788281820000037
的精准理疗区域AM1，表达式如下：
Figure FDA0003788281820000038
所设置的涡状轨迹线位于平面区域WM1内，WM1由下列表达式进行表示：
Figure FDA0003788281820000041
设计WM1中的涡状轨迹线，具体方法如下所示：
以
Figure FDA0003788281820000042
为起点，设置涡状轨迹线的拐点位置，设涡状轨迹线的圈数为K，螺距为f，获取已知的当前区域对于患者患处的经络的伸展方向为
Figure FDA0003788281820000043
τ＝1表示经络的伸展方向为顺时针方向，τ＝-1表示经络的伸展方向为逆时针方向；
理疗灯在中心作用点
Figure FDA0003788281820000044
所在区域的涡状轨迹线如下：
起点
Figure FDA0003788281820000045
圈第1拐点
Figure FDA0003788281820000046
圈第2拐点
Figure FDA0003788281820000047
圈第3拐点
Figure FDA0003788281820000048
圈第4拐点
Figure FDA0003788281820000049
圈第1拐点
Figure FDA00037882818200000410
圈第2拐点
Figure FDA00037882818200000411
圈第3拐点
Figure FDA00037882818200000412
圈第4拐点
Figure FDA00037882818200000413
圈第1拐点
Figure FDA00037882818200000414
圈第2拐点
Figure FDA00037882818200000415
圈第3拐点
Figure FDA00037882818200000416
圈第4拐点
Figure FDA00037882818200000417
圈第1拐点
Figure FDA00037882818200000418
圈第2拐点
Figure FDA0003788281820000051
圈第3拐点
Figure FDA0003788281820000052
圈第4拐点
Figure FDA0003788281820000053
设定涡状轨迹线的圈数K和螺距f需要满足以下条件：
条件①：K×f≤2α1，且K为整数；
条件②：
Figure FDA0003788281820000054
条件③：在AM1区域中设定的理疗时间T1固定，运行速度VO为固定速度，运行过程中理疗灯不改变运行速度，则有理疗灯在区域AM1中的运行总路程为L1＝T1×VO，则要求
Figure FDA0003788281820000055
由以上三个条件求取适合的涡状轨迹线的圈数K和螺距f，并将其输入到下面的能量函数模型中：
Figure FDA0003788281820000056
将符合条件①、条件②、条件③的圈数K和螺距f的数据成组的输入到F(K，f)，将使F(K，f)最大的圈数K和螺距f作为最优数组，用于构建理疗灯在本中心作用点
Figure FDA0003788281820000057
所在区域的涡状轨迹线，当理疗灯到达本中心作用点后，即按照该涡状轨迹线以速度VO匀速运行；
同样的，采用上述方法分别得出其他中心作用点对应的涡状轨迹线；
所述步骤S4理疗灯在相邻的两个中心作用点间的最优拐点的求取方法，包括以下步骤：
将任意相邻的中心作用点坐标分别记为
Figure FDA0003788281820000058
Figure FDA0003788281820000059
且u∈[1，C]，v∈[1，C]，v＝u+1；
构建相邻两个中心作用点对应的精准区域为
Figure FDA0003788281820000061
表达式如下所示：
Figure FDA0003788281820000062
其中αu、αv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述传感区域的缓冲系数，其中DSu、DSv分别为中心作用点Au、Av所对应步骤S1中所述的理疗灯在当前功率下对当前患者的有效作用距离；
通过所述的理疗灯在运行中的位置关系求取理疗灯从Au到Av的最小路程
Figure FDA0003788281820000063
如下所示
Figure FDA0003788281820000064
对区域AMu和AMv进行随机取样，分别取J个点；从区域AMu随机取样的点集合记为{U1，U2，...，Uj，..，UJ}，从区域AMv随机取样的点集合记为{V1，V2，...，Vj，...，VJ}；
分别对{U1，U2，...，Uj，..，UJ}和{V1，V2，...，Vj，..，VJ}进行数据的标准化处理，将处理后的{U1，U2，...，Uj，...，UJ}记为
Figure FDA0003788281820000065
将处理后的{V1，V2，...，Vj，...，VJ}记为
Figure FDA0003788281820000066
通过下列公式求取区域AMu和AMv之间的点的数据离散度DP：
Figure FDA0003788281820000071
其中mod()表示取模运算；
将AMu中的任意一点的坐标记为(ux，uy，uz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点：
Figure FDA0003788281820000072
比较Ψ(ux，uy，uz)的大小，取使Ψ(ux，uy，uz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMu中运行时的最优拐点，记为
Figure FDA0003788281820000073
采用逆向思维，将AMv中的任意一点的坐标记为(vx，vy，vz)，并将其代入下列评价函数表达式中，得到理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点：
Figure FDA0003788281820000074
比较Ψ(vx，vy，vz)的大小，取使Ψ(vx，vy，vz)的值最大的点作为理疗灯在区域AMv中运行时的最优拐点，记为
Figure FDA0003788281820000075
由上得到理疗灯在
Figure FDA0003788281820000076
和
Figure FDA0003788281820000077
之间的最优运行路线为
Figure FDA0003788281820000078
除去最优拐点，理疗灯在转移过程中所必须设立的其他拐点基于现有的路径寻优方法进行设定。
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