随着社会的进步、人类生活节奏的加快,人们面临生活和工作的双重压力,导致人的腰酸背痛症状更加年轻化、日常化,部分严重者甚至被迫久卧在床。截至2015年3月,中国慢性病患者数量已达2.6亿,是全球慢性病患者最多的国家;中国大约80%的成年人有下腰痛病史,其中的1%~2%的患者最终瘫痪。腰酸背疼已经是日常化的症状,并且影响到人的正常生活。然而,日常化地去医院治疗不仅费用昂贵,而且需要大量的时间和精力,非常不方便,这就造成了腰酸背痛病不能早期、及时、持续治疗的问题。针对这类问题,本文研究的家用型简易治疗服务机器人,内置电刺激治疗装置,其治疗具有缓解肌肉酸痛、提高肌肉活力、预防肌肉萎缩等功效。整个简易治疗服务机器人系统具有两个五自由度机械臂装置,机械臂末端安装电刺激治疗装置、压力传感器和识别标记;在两个机械臂中间安装一个带有支架的摄像头,摄像头用于跟踪机械臂运动和采集人体背部视频并传输给用户;用户手持一部手机,用于接收视频和指定治疗部位的具体位置。在该服务机器人的基础上,研究了手机引导的人体背部区域三维定位的技术;利用自主设计的路径规划算法并结合压力传感器实时检测标记运动深度,最终实现目标的三维定位。本文的研究内容有路径规划算法、轨迹规划算法、机械臂运动和视频跟踪。全文的主要工作概括如下:1.完成了基于单目视觉的机械臂三维定位系统的总体设计方案,详细阐述了各个子模块的功能,分析了系统的功能需求;并着重叙述了视频传输、蓝牙通讯、机械臂控制和基于安卓手机实现图像处理的方法,开发了实时视频传输软件。2.研究了机械臂D-H建模方法,对机械臂正逆运动进行了仿真验证。分析了机械臂在笛卡尔空间和关节空间下轨迹规划算法,确保机械臂能沿指定曲线运动、机械臂各关节能以平稳的速率转动。3.基于单目视觉跟踪设计了机械臂的路径规划算法,路径规划中采用Harris角点检测算法对运动目标进行跟踪,并针对Harris算法进行优化。最后,对人体背部区域的三维定位进行实验,实验取得了预期的效果。通过对实验结果的分析,验证了给出的路径规划算法的可行性。