本發(fā)明涉及針灸設(shè)備，具體涉及一種針灸機器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、針灸是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)治療方法，通過在人體的特定穴位使用細(xì)針進行針刺以此來調(diào)節(jié)人體氣血、疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)節(jié)神經(jīng)等，并激活人體自身的修復(fù)和免疫系統(tǒng)以此來治療多種疾病和癥狀，包括疼痛、緩解壓力、調(diào)理人體代謝等一系列疾病。人體的這些特定穴位稱呼為腧穴，早期中醫(yī)通過骨度分寸、手指比量、體表標(biāo)志等方法判斷人體穴位，此時的標(biāo)定大程度上取決于中醫(yī)的主觀判斷，因此這類方法存在一定的主觀性與局限性。同時中醫(yī)在進行針刺時需要耗費大量的精力，難免會造成后期的針刺手法形變以及力度把控失當(dāng)?shù)那闆r，這些因素對治療效果有著關(guān)鍵性的影響。所以中醫(yī)需要一種可靠、智能、便捷的智能設(shè)備以及操作系統(tǒng)，以此來幫助推廣中醫(yī)到社會各層面以及國際平臺。

2、隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，機械設(shè)計與自動化、圖像處理、人工智能等技術(shù)不斷發(fā)展成熟，且廣泛引用到醫(yī)療領(lǐng)域中。隨著圖像識別技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于人體腧穴識別定位方面，利用圖像識別技術(shù)識別人體特征對比人體經(jīng)絡(luò)分布圖根據(jù)相對位置的差異進行計算定位；除穴位識別定位問題之外，中醫(yī)針刺方面也大量運用了自動化設(shè)備進行治療，其中以機械臂的使用最為廣泛，通過搭載多種傳感器以及人工智能技術(shù)，實現(xiàn)機械臂自主對患者進行針刺操作，我們將這些自動化設(shè)備與傳感器設(shè)備等的組合統(tǒng)稱為針灸機器人。

3、但目前針灸機器人利用圖像識別技術(shù)存在采集特征點不準(zhǔn)確的問題，導(dǎo)致人體腧穴識別定位精度不足，而如超聲波定位技術(shù)、3d人體掃描技術(shù)等設(shè)備成本高且操作復(fù)雜難以普及；同時目前針灸機器人還存在缺乏實時反饋機制等問題。這嚴(yán)重影響并制約了針灸機器人的實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種針灸機器人系統(tǒng)，用以解決或部分解決上述問題。通過人體腧穴識別定位技術(shù)與針灸機器人的有機融合使得針灸機器人越來越成熟，進一步推動了針灸的智能化發(fā)展。

2、本發(fā)明實施例提供了一種針灸機器人系統(tǒng)，包括：

3、腧穴識別模塊，用以采集患者的體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)，并通過預(yù)訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型獲取腧穴位置信息；

4、機械臂控制模塊，包括機械臂，用于根據(jù)所述腧穴位置信息控制所述機械臂進行針刺操作，并實時采集力反饋信息；

5、監(jiān)控反饋模塊，包括生理監(jiān)控單元和實時反饋單元，所述生理監(jiān)控單元用以監(jiān)測患者的生理反應(yīng)，獲取生理信息；所述實時反饋單元用于收集并處理所述腧穴位置信息、力反饋信息和生理信息，以實時調(diào)整針刺的力度和角度。

6、在上述實施例基礎(chǔ)上，本申請可進一步改進，具體如下：

7、在本申請其中一個實施例中，所述腧穴識別模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)標(biāo)注單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、特征提取單元、深度學(xué)習(xí)模型單元以及結(jié)果輸出單元，所述數(shù)據(jù)采集單元通過深度相機和傳感器設(shè)備獲取患者的體表圖像信息以及相關(guān)體征數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)標(biāo)注單元用以對獲取的體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)進行初步標(biāo)注；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用以對所述體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗、圖像去噪和數(shù)據(jù)增強；所述特征提取單元采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從所述體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)中提取特征數(shù)據(jù)；所述深度學(xué)習(xí)模型單元為預(yù)訓(xùn)練好的模型，用以實時處理所述特征數(shù)據(jù)并輸出腧穴位置信息；所述結(jié)果輸出單元用以在采集的體表圖像信息上標(biāo)識出所述腧穴位置信息，以提供直觀的反饋。

8、在本申請其中一個實施例中，所述機械臂控制模塊包括：傳感器集成單元，集成力傳感器、位置傳感器和視覺傳感器；運動控制單元，通過速度控制、位置控制和力控制確保機械臂在施針過程中保持平穩(wěn)、準(zhǔn)確和適中的力度；控制算法單元，使用預(yù)測控制模型（mpc）和運動規(guī)劃算法優(yōu)化機械臂的運動軌跡；控制接口單元，提供運動控制接口和實時反饋機制；人機交互單元，使用react?native框架搭建跨平臺應(yīng)用，提供移動端控制，并通過websocket和restful?api實現(xiàn)實時雙向通信。

9、本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

10、1.傳統(tǒng)的腧穴定位技術(shù)精度不足，常常受到外部因素的影響，例如皮膚特性和環(huán)境條件。本發(fā)明通過引入圖像識別和傳感器融合技術(shù)，能夠?qū)崟r優(yōu)化腧穴定位，顯著提升定位的準(zhǔn)確性。這一精確度的提高可以直接改善針刺效果，確保患者獲得更有效的治療。

11、2.傳統(tǒng)針灸操作通常依賴經(jīng)驗豐富的醫(yī)師，操作復(fù)雜且對設(shè)備要求較高。通過采用自動化的機械臂控制系統(tǒng)，本發(fā)明簡化了操作流程，降低了對操作者專業(yè)技能的依賴，進而減少了培訓(xùn)成本和醫(yī)療資源的消耗。這種簡化操作的方式不僅提高了工作效率，也使得針灸治療更加普及。

12、3.現(xiàn)有針灸機器人通常缺乏與患者生理狀態(tài)的實時互動，反映不夠靈敏。通過結(jié)合生理監(jiān)測技術(shù)，本發(fā)明能夠?qū)崟r收集患者的生理數(shù)據(jù)，并根據(jù)患者的實時反應(yīng)動態(tài)調(diào)整施針力度和深度，進一步提升治療效果。

13、4.通過精確的機械控制和反饋系統(tǒng)，本發(fā)明有效提高了針灸的整體治療效果，使患者得到更好的療效。這一智能針灸系統(tǒng)不僅代表了針灸治療的現(xiàn)代化進程，也為未來的醫(yī)療技術(shù)發(fā)展提供了新的方向和可能性。

技術(shù)特征：

1.一種針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述腧穴識別模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)標(biāo)注單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、特征提取單元、深度學(xué)習(xí)模型單元，所述數(shù)據(jù)采集單元通過深度相機和傳感器設(shè)備獲取患者的體表圖像信息以及相關(guān)體征數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)標(biāo)注單元用以對獲取的體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)進行初步標(biāo)注；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用以對所述體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗、圖像去噪和數(shù)據(jù)增強；所述特征提取單元采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從所述體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)中提取特征數(shù)據(jù)；所述深度學(xué)習(xí)模型單元為預(yù)訓(xùn)練好的所述深度學(xué)習(xí)模型，用以實時處理輸入的所述特征數(shù)據(jù)并輸出所述腧穴位置信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述腧穴識別模塊還包括結(jié)果輸出單元，所述結(jié)果輸出單元用以在采集的所述體表圖像信息上標(biāo)識出所述腧穴位置信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述深度學(xué)習(xí)模型單元中預(yù)訓(xùn)練好的所述深度學(xué)習(xí)模型部署方式如下：將預(yù)訓(xùn)練好的所述深度學(xué)習(xí)模型導(dǎo)出為torchscript格式，將torchscript格式模型嵌入到c++應(yīng)用程序中，再集成到所述腧穴識別模塊的應(yīng)用程序中，并設(shè)計用戶界面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述機械臂控制模塊包括：傳感器集成單元，集成力傳感器、位置傳感器和視覺傳感器；運動控制單元，通過速度控制、位置控制和力控制來控制機械臂的施針位置和力度；控制算法單元，使用預(yù)測控制模型和運動規(guī)劃算法優(yōu)化機械臂的運動軌跡；控制接口單元，提供運動控制接口和實時反饋機制。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述機械臂控制模塊還包括人機交互單元，所述人機交互單元使用react?native框架搭建跨平臺應(yīng)用，提供移動端控制，并通過websocket和restful?api實現(xiàn)實時雙向通信。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述生理監(jiān)控單元包括用于監(jiān)測肌肉活動的肌電圖傳感器和用于監(jiān)測心率變化是心電圖傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述實時反饋單元收集信息后需進行數(shù)據(jù)融合處理：使用卡爾曼濾波減少噪聲，進行歸一化處理，并使用cnn-lstm混合模型聯(lián)合分析數(shù)據(jù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)控反饋模塊，還包括用戶界面與交互單元，所述用戶界面與交互單元通過可視化工具將分析處理后的數(shù)據(jù)通過圖標(biāo)的形式進行實時反饋。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針灸機器人系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)控反饋模塊，還包括網(wǎng)絡(luò)與通信單元，所述網(wǎng)絡(luò)與通信單元使用can通信協(xié)議實現(xiàn)所述針灸機器人系統(tǒng)中各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了針灸設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的一種針灸機器人系統(tǒng)，包括：腧穴識別模塊，用以采集患者的體表圖像信息以及體征數(shù)據(jù)，并通過預(yù)訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型獲取腧穴位置信息；機械臂控制模塊，用于根據(jù)所述腧穴位置信息控制所述機械臂進行針刺操作，并實時采集力反饋信息；監(jiān)控反饋模塊，包括生理監(jiān)控單元和實時反饋單元，所述生理監(jiān)控單元用以監(jiān)測患者的生理反應(yīng)，獲取生理信息；所述實時反饋單元用于收集并處理所述腧穴位置信息、力反饋信息和生理信息，以實時調(diào)整針刺的力度和角度。該針灸機器人系統(tǒng)，通過引入圖像識別和傳感器融合技術(shù)，提升腧穴定位的準(zhǔn)確性，且能夠?qū)崟r收集患者的生理數(shù)據(jù)，并據(jù)此調(diào)整施針力度和深度，進一步提升治療效果。

技術(shù)研發(fā)人員：程家幸,陳鵬,余勁松,丁志誠,薛宇,陳玄奕,沙子棟
受保護的技術(shù)使用者：揚州科曼德智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6