一种基于realsense的多功能自动理疗机制造技术

本发明专利技术涉及一种基于realsense的多功能自动理疗机，属于医疗器械领域，该设备包括机械支撑及传动单元，以执行理疗动作；与机械支撑及传动单元连接的驱动单元，以为其提供驱动力；传感单元，以检测理疗状态；连接单元，以切换和固定理疗模块；realsense视觉单元，实现人体部位的视觉识别；理疗单元，实现特定的理疗功能；以及与前述各单元连接的控制单元，以允许操作者选择理疗方案，根据该理疗方案控制机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取传感单元检测的信息。本发明专利技术提供了一种基于realsense智能识别和定位人体部位，自动切换固定理疗模块，自动执行理疗项目的多功能自动理疗技术。

A Multifunctional Automatic Physiotherapy Machine Based on Realsense

【技术实现步骤摘要】
一种基于realsense的多功能自动理疗机
本专利技术涉及一种医疗设备，尤其是涉及一种基于realsense的多功能自动理疗机。
技术介绍
近年来国内外针对人体数字化模型化的研究和理论愈发深入，人体数字模型趋于成熟，这为在视觉识别的基础上较为准确找到穴位等部位提供了理论基础。RealsenseTM(实感TM技术)可以提供高帧率的视觉数据，包括深度流、彩色流、红外流，其中的SR300模组是一款基于近距离、编码光3D成像系统的子组件产品，可以以60帧的速率采集0.2～1.5m范围内的深度数据，符合本装置的应用场景。同时，使用这种方式也可以感知到使用者的更多动作细节，提高装置的使用体验和人性化程度，例如在机械臂难以到达某些部位时提示使用者变换姿势，在用户进行起身等意外动作时做出避让并暂停理疗以保证用户的安全。我国对康复医疗设备发展的扶持力度不断加大，但目前我国在康复医疗设备方面与发达国家差距甚远。一方面资源总量不足分配不均、优质康复医疗资源不足，床位、设备、医师三方资源的短缺导致了有限的空间内可同时进行的理疗项目固定且有限，不能按需分配床位的理疗项目，空间利用率低；另一方面康复医疗项目对患者的时空要求较高而家用理疗设备又存在功能单一、体积较大、针对背部的单人操作不便、理疗姿势不够灵活等问题。由此可见，现有的康复医疗器械有其局限性，为了提高空间利用率，打破用户康复理疗的时空界限，医疗器械需要朝着智能化、小型化、便携化、集成化的方向发展。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于realsense的多功能自动理疗机。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于realsense的多功能自动理疗机，包括机械支撑及传动单元，用于执行动作；与所述机械支撑及传动单元相连接的驱动单元，用于为其提供驱动力；传感单元，用于检测实时状态；连接单元，用于切换和固定理疗模块；realsense视觉单元，用于实现相关部位的视觉识别；理疗单元，用于实现特定的理疗功能以及与所有前述单元相连接的控制单元，用于允许操作者选择方案并根据该方案控制所述机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取所述传感单元检测的信息。进一步地，所述的传感单元包括压力检测弹簧和触碰开关，其中，所述压力检测弹簧，用于收集理疗模块和用户接触面的压力值并控制压力阈值，所述触碰开关，用于当达到压力阈值并且所述压力检测弹簧达到对应的压缩量时通过自身闭合向所述控制单元发送信号以调整所述理疗模块的位置以使压力降低。进一步地，所述的连接单元包括连接模块，所述连接模块上设置有固定孔，其通过所述固定孔和紧定弹簧设置有自保持电磁铁。进一步地，所述控制单元包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分由上位计算机和下位单片机组成，其中，所述上位计算机，用于负责realsense数据采集和处理、机械臂运动姿态解算和运动路径规划以及与所述下位单片机的信息通信，所述下位单片机，用于负责驱动步进电机和舵机、接收处理传感器数据以及与所述上位计算机的信息通信。进一步地，所述上位计算机搭载Linux内核的Ubuntu系统，其还安装ROS开源机器人操作系统用作信息传递途径，其配置有Movelt开源机器人运动学插件作为运动规划实现途径，所述下位单片机采用Arduino单片机。进一步地，所述软件部分的架构包括视觉处理子系统、机械臂运动规划子系统、通信子系统、底层驱动子系统和UI交互子系统，其中，所述视觉处理子系统，用于驱动realsense视觉模组采集相关数据，并将经处理后的相关数据中的控制信息，传递给所述机械臂运动规划子系统；所述机械臂运动规划子系统，用于接收信息后调用Movelt运动学规划库，产生规划路径信息作为机械臂控制信息传递给所述通信子系统；所述通信子系统，用于接收并传递各种信息；所述底层驱动子系统，用于驱动控制步进电机并带动控制舵机以控制机械臂达到预期运动目标；所述UI交互子系统，用于让用户通过手机app选择理疗方式，发送信息给所述通信子系统以控制机械装置的运动。进一步地，所述舵机包括MG996R单轴舵机和LDX-218双轴舵机。进一步地，所述机械支撑及传动单元包括支撑架，所述支撑架上设置有光轴，所述机械臂部件通过底座固定于所述光轴上，所述支撑架上还设有步进电机和同步带，所述同步带与所述底座固定连接，所述步进电机通过滚动所述同步带以驱动所述机械臂部件运动。进一步地，所述机械臂部件包括滑环、机械臂，所述机械臂固定于所述滑环上，所述滑环通过设置于其底部的电机与所述底座固定连接，所述机械臂为3轴机械臂，所述机械支撑及传动单元通过所述机械臂与所述连接单元相连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)结构小型便携，本专利技术中包括机械支撑及传动单元，用于执行动作；与机械支撑及传动单元相连接的驱动单元，用于为其提供驱动力；传感单元，用于检测实时状态；连接单元，用于切换和固定理疗模块；realsense视觉单元，用于实现相关部位的视觉识别；理疗单元，用于实现特定的理疗功能以及与所有前述单元相连接的控制单元，用于允许操作者选择方案并根据该方案控制机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取所述传感单元检测的信息，整体装置智能化程度高。(2)空间利用率高，本专利技术中机械支撑及传动单元包括支撑架，支撑架上设置有光轴，机械臂部件通过底座固定于光轴上，支撑架上还设有步进电机和同步带，同步带与底座固定连接，步进电机通过滚动同步带以驱动机械臂运动，机械臂部件包括滑环、机械臂，机械臂固定于滑环上，滑环通过设置于其底部的电机与底座固定连接，机械支撑及传动单元通过机械臂与连接单元相连接，整体集成化程度高，占用空间小。附图说明图1为本专利技术实施例的装置整体结构示意图；图2为本专利技术实施例中的传感单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例中的连接单元的结构示意图；图4为本专利技术实施例中的控制单元的结构示意图；图中，1为压力检测弹簧；2为触碰开关；3为连接模块；4为支撑架；5为光轴；6为底座；7为步进电机；8为同步带；9为滑环；10为机械臂。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术提出了一种基于英特尔realsense实感技术的多功能自动理疗机，包括机械支撑及传动单元，驱动单元，传感单元，连接单元，realsense视觉单元，控制单元，理疗单元，机械支撑及传动单元为完成理疗的执行机构，用于选择和固定理疗模块、执行特定理疗路径；驱动单元与机械支撑及传动单元相连，为其提供驱动力；传感单元用于检测理疗状态，本实例中，具体为用于检测模块与人体接触的压力，当压力达到阈值时给控制单元反馈信息，以做出调整；连接单元用于切换和固定理疗模块，位于机械臂的终端；realsense视觉单元，用于识别人体的姿态、位置和动作细节，为理疗模块的定位和安全保护提供数据支持；控制单元与机械支撑及传动单元、驱动单元、传感单元、realsense视觉单元均连接，允许操作者选择理疗方案，根据该理疗方案控制驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，包括机械支撑及传动单元，用于执行动作；与所述机械支撑及传动单元相连接的驱动单元，用于为其提供驱动力；传感单元，用于检测实时状态；连接单元，用于切换和固定理疗模块；realsense视觉单元，用于实现相关部位的视觉识别；理疗单元，用于实现特定的理疗功能以及与所有前述单元相连接的控制单元，用于允许操作者选择方案并根据该方案控制所述机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取所述传感单元检测的信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，包括机械支撑及传动单元，用于执行动作；与所述机械支撑及传动单元相连接的驱动单元，用于为其提供驱动力；传感单元，用于检测实时状态；连接单元，用于切换和固定理疗模块；realsense视觉单元，用于实现相关部位的视觉识别；理疗单元，用于实现特定的理疗功能以及与所有前述单元相连接的控制单元，用于允许操作者选择方案并根据该方案控制所述机械支撑及传动单元和驱动单元的工作，以及获取所述传感单元检测的信息。2.根据权利要求1所述的一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，所述的传感单元包括压力检测弹簧(1)和触碰开关(2)，其中，所述压力检测弹簧(1)，用于收集理疗模块和用户接触面的压力值并控制压力阈值，所述触碰开关(2)，用于当达到压力阈值并且所述压力检测弹簧(1)达到对应的压缩量时通过自身闭合向所述控制单元发送信号以调整所述理疗模块的位置以使压力降低。3.根据权利要求1所述的一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，所述的连接单元包括连接模块(3)，所述连接模块(3)上设置有固定孔，其通过所述固定孔和紧定弹簧设置有自保持电磁铁。4.根据权利要求1所述的一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，所述控制单元包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分由上位计算机和下位单片机组成，其中，所述上位计算机，用于负责realsense数据采集和处理、机械臂运动姿态解算和运动路径规划以及与所述下位单片机的信息通信，所述下位单片机，用于负责驱动步进电机和舵机、接收处理传感器数据以及与所述上位计算机的信息通信。5.根据权利要求4所述的一种基于realsense的多功能自动理疗机，其特征在于，所述上位计算机搭载Linux内核的Ubuntu系统，其还安装ROS开源机器人操作系统用作信息传递途径，其配置有Movelt开源机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙远韬，陈冬科，杨涛，黎宇恒，张浩然，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31