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龙图腾网获悉兰州大学申请的专利一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118809623B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411225850.1，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法是由赵鹏设计研发完成，并于2024-09-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法在说明书摘要公布了：本发明涉及进食辅助机械臂人机交互领域，具体的说是一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法，包括在用户和餐盘正前方部署摄像头捕获用户面部及其嘴唇图像，设置算力节点计算交互指令发送给机械臂控制器，机械臂末端抓取装置上安装有激光头发出激光点用于指示食物，以激光点指示选取目标食物，再利用摄像头与算力节点，捕捉用户面部图像，获取眼角、鼻尖和嘴唇内外角点，计算这几个角点所构成的三角、四边形面积比值,统计这些面积比值将其投射在多个表征值区间，对应为机械臂运动指令，也无需长时间盯屏幕、频繁喊叫目标食物或反复操控按钮摇杆，只需通过简单的头部动作和嘴唇开合，即可轻便灵活的主导食物选取流程。

本发明授权一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法在权利要求书中公布了：1.一种基于激光点指示的进食辅助机械臂人机交互方法，其特征在于，包括在用户和餐盘正前方部署摄像头捕获用户面部及其嘴唇图像，设置算力节点计算交互指令发送给机械臂控制器，机械臂末端抓取装置上安装有激光头发出激光点用于指示食物，控制器基于交互指令控制机械臂将激光点指向目标食物再确认投喂； 在使用时通过以下步骤： 步骤S1：用户先进行一系列头部俯仰、扭转动作和嘴巴开合动作；所述算力节点处理摄像头所捕获图像，标定用户面部姿态表征值和标定嘴部开合表征值的关键参数； 步骤S2：机械臂末端下俯打出所述激光点指向餐盘，闪烁若干次后进入常亮状态，提示用户进行食物选取； 步骤S3：用户扭转头部，算力节点据S1步骤所标定关键参数，计算用户头部俯仰及扭转姿态表征值，将其投射在多个区间，产生交互指令传递给机械臂的控制器；控制器控制机械臂按照交互指令左右旋转以改变激光点指示方向，或者改变末端抓取装置的起伏角度继而带动激光头收缩或伸展激光点的指示距离，操控机械臂指向目标食物及其抓取点位； 步骤S4：用户通过嘴部开合动作表达是否进食，算力节点计算嘴部开合表征值进行判断；若确认进食意图后向机械臂控制器发出投喂运动指令，控制器控制机械臂依照激光点指示的位置抓起目标食物并投喂到用户嘴中即完成一轮进食辅助投喂，再回到步骤S2进行下一轮食物选取交互；若反悔进食意图，则直接回到步骤S2进行下一轮交互； 所述步骤S1，算力节点识别用户面部图像中右外嘴角A，左外嘴角B，左外眼角C、右外眼角D、鼻尖E以及嘴唇的内外角点； 用户先进行一系列头部俯仰、扭转动作和嘴巴开合动作，摄像头相应捕获一系列用户头部图像，算力节点计算每副图像中上三角形CED的像素面积和下三角形AEB的像素面积的比值，左三角形AED的像素面积和右三角形BEC的像素面积的比值，嘴唇内四边形像素面积和外四边形像素面积的比值； 算力节点计算一系列的、和的自然对数即，分别统计这些自然对数的均值为和方差，作为计算用户面部姿态表征值和标定嘴部开合表征值的关键参数； 所述步骤S3，算力节点获得当前用户面部图像中上下三角形面积比值和左右三角形面积比值后，分别利用公式分别计算俯仰姿态表征值和偏转姿态表征值;将其投射在多个区间，具体为以下几个区间： a“确认投喂区间”，表征值和满足不等式，表示户面部姿态稳定，发出指令稳定机械臂激光头及其所投射的激光点,超过特定时长后则认为用户基本确定当前激光点所坐落食物即为目标食物,继而入步骤S3，准备通过嘴部开合表征值加以确认或反悔； b“精细调节区间”，表征值和满足不等式，表示用户小幅调整面部姿态控制机械臂：小于0时发出指令让机械臂连带末端打出的激光点低速左转，大于0时则低速右转；大于0发出指令让机械臂低速下俯末端激光头，据此向内缓慢收缩激光点，小于0时则让激光头低速上扬向外缓慢伸展激光点；从而使用户通过小幅面部姿态调整精细操控机械臂指向目标食物及其抓取点位； c“快速收缩区间”，表征值和满足不等式、、，表示用户以较大幅度下俯头部，而左右偏转幅度不大，此时发出指令让机械臂较快下俯末端激光头向内快速收缩激光点； d“快速伸展区间”，表征值和满足不等式、、，表示用户以较大幅度扬起头部，而左右偏转幅度不大，此时发出指令让机械臂较快上扬末端激光头向外快速伸展激光点； e“快速左转区间”，表征值和满足不等式、、,表示用户以较大幅度左转头部，而上下俯仰幅度不大，此时发出指令让机械臂连带末端打出的激光点快速左转； f“快速右转区间”，表征值和满足不等式、、,表示用户以较大幅度右转头部，而上下俯仰幅度不大，此时发出指令让机械臂连带末端打出的激光点快速右转； g“暂停区”，表征值和满足不等式所构成椭圆形环，再排除“快速收缩区间”、“快速伸展区间”、“快速左转区间”和“快速右转区间”后的区域,表示用户同时以较大幅度俯仰头部的同时以较大幅度偏转面部，理解为用户对目标食物的选取犹豫不决，此时发出指令让机械臂暂停工作； h“退出区间”，表征值和满足不等式，表示用户头部俯仰或偏转值过大，超过了人机交互的有效区间，此时发出指令让机械臂暂停工作并计时，超过特定时长后则退出交互，要开启新一轮的交互，即从所述步骤S1开始，重新标定用户面部姿态表征值和标定嘴部开合表征值的关键参数； 上述各不等式中、、、为给定阀值或系数。

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