一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法及其装置

技术领域

本发明涉及穴位按摩仪技术领域，具体为一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法及其装置。

背景技术

风池穴别称热府穴，在头额后面大筋的两旁与耳垂平行处，所属经络为足少阳胆经，按摩风池穴治疗失眠、头痛等相关疾病的作用，市场上有相关的智能头部按摩仪，可对风池穴等相关穴位进行智能电动按摩。但是按摩仪普遍没有自动寻找风池穴功能，需要按摩者根据自己的眼睛来观测风池穴位置进行设备调节，由于按摩者光靠眼睛在头部寻找风池穴大概的位置，人眼定位的误差很大，很难保证按摩风池穴位的精度，因此，提出一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法及其装置，旨在解决上述问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有穴位按摩仪在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法及其装置，具备自主寻找风池穴并垂直穴位处局部皮肤按摩的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法，包括以下步骤：

S1、获取待按摩人的手掌四指宽度的一半d；

S2、人平躺或直列头后部靠在设备上，扫描人后头部中轴线并找出人后脑中轴线最低点；

S3、设备X轴移动到人后脑中轴线最低点，Y轴向左耳朵方向移动手掌四指宽度的一半d，设备扫描头处于风池穴垂直设备正下方即为风池穴坐标点。

优选的，所述步骤S3之后，还包括控制设备扫描头以风池穴垂直设备正下方坐标点为中心扫描15mm乘以15mm共225个点点阵；基于PCL进行曲面曲率计算获取风池穴点的法向量；计算风池穴的法向量Z方向与水平方向Y反向的夹角；按摩头以所述法向量方向进行按摩动作。

一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的装置，包括以下装置：

激光测距传感器，用于获取待按摩人的手掌四指宽度；

扫描头及拉线舵机，用于扫描人后脑三维图像并建立坐标；

步进电机，设有X、Y、Z轴三个方向，用于控制所述扫描头进行三维移动；

直线位移传感器，用于控制所述步进电机带动扫描头移动的距离；

PWM信号控制舵机，设有两个，用于控制按摩头移动到风池穴下方；

摆角舵机，设有X、Y、Z轴三个方向，用于控制按摩头与对应轴的夹角；

直流电机，其输出轴上设有凸轮，用于转动凸轮按摩风池穴。

优选的，所述步进电机由CAN总线进行数据传输控制。

优选的，所述步进电机和PWM信号控制舵机由Upboard主板控制，所述直流电机由Upboard主板上的IO控制。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过PCL点云库中的点云曲面曲率求解和指定法向量求解函数计算出风池穴精确的位置，有效弥补了目前市场上没有能精确自主寻找风池穴并按摩的设备缺陷，不仅能够对风池穴进行精确定位，还能给出风池穴点的法向量，按摩头能垂直局部皮肤直接按摩风池穴。

2、本发明通过基于PCL点云库自主寻找风池穴的方法，提出了把现有的PCL点云库应用在现代中医理论中，简化工程师开发中医治疗仪的难度。

3、本发明通过扫描头和传感器的应用建立三维模型，提出了一种采用接触式对物体进行三维建模的方法，解决非接触式扫描仪不能胜任的问题，如金属表面反光、物体表面有毛发等。

附图说明

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明自主寻找风池穴的理论流程图；

图3为本发明所采用的软件结构图。

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技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。

请参阅图1-3，一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法，包括以下步骤：

S1、获取待按摩人的手掌四指宽度的一半d；

S2、人平躺或直列头后部靠在设备上，扫描人后头部中轴线并找出人后脑中轴线最低点；

S3、设备X轴移动到人后脑中轴线最低点，Y轴向左耳朵方向移动手掌四指宽度的一半d，设备扫描头处于风池穴垂直设备正下方即为风池穴坐标点。

在步骤S3之后，还包括控制设备扫描头以风池穴垂直设备正下方坐标点为中心扫描15mm乘以15mm共225个点点阵；基于PCL进行曲面曲率计算获取风池穴点的法向量；计算风池穴的法向量Z方向与水平方向Y反向的夹角；按摩头以法向量方向进行按摩动作。

随着越来越多的人关注健康、中医按摩治疗越来越受人重视。本申请提出的一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的方法，弥补了目前市面上没有能精确自主寻找风池穴并按摩的设备缺陷，不但能对风池穴进行精确定位而且还能给出此风池穴点的法向量，按摩头能垂直局部皮肤直接按摩风池穴。提出了把现有的PCL点云库应用在现代中医理论中，简化工程师开发中医治疗仪的难度。提出了一种采用接触式对物体进行三维建模的方法，解决非接触式扫描仪不能胜任的问题(如金属表面反光、物体表面有毛发等)。

一种基于PCL点云库自主寻找风池穴并按摩的装置，包括以下装置：

激光测距传感器，用于获取待按摩人的手掌四指宽度；

扫描头及拉线舵机，用于扫描人后脑三维图像并建立坐标；

步进电机，设有X、Y、Z轴三个方向，用于控制扫描头进行三维移动；

直线位移传感器，用于控制步进电机带动扫描头移动的距离；

PWM信号控制舵机，设有两个，用于控制按摩头移动到风池穴下方；

摆角舵机，设有X、Y、Z轴三个方向，用于控制按摩头与对应轴的夹角；

直流电机，其输出轴上设有凸轮，用于转动凸轮按摩风池穴。

其中，步进电机由CAN总线进行数据传输控制。

其中，步进电机和PWM信号控制舵机由Upboard主板控制，直流电机由Upboard主板上的IO控制。

此解决方案所采用upboard主板做主控，应用modbus总线完成对直线位移传感器数据获取，基于CAN总线内三路步进电机控制完成风池穴三维扫描的点云获取，应用自主提出的寻找风池穴理论，应用PCL点云库的点云曲面曲率求解和指定点法向量求解函数计算出风池穴精确的位置。Upboard主板控制多路步进电机、两路PWM信号控制舵机使按摩头移动到风池穴下方，Upboard主板上的IO控制直流电机转动凸轮来按摩风池穴。

如图3所示，本发明还包括适中基准模块、日志模块、系统监控模块，其中，时钟基准模块用于提供显示时间以及按摩计时设定，日志模块用于记录患者治疗档案，系统监控模块用于监控系统运行数据。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。