基于ROK101007型蓝牙模块和TMS320C54x型DSP的家用医疗保健智能机械人打算

　　数字化家庭是他日智能幼区体例的根基单位。所谓“数字化家庭”便是基于家庭内部搜集供给掩盖一切家庭的智能化供职,搜罗数据通讯、家庭文娱和音信家电限度性能。

　　数字化家庭打算的一项重要实质是通讯性能的完毕,搜罗家庭与表界的通讯及家庭内部合系办法之间的通讯。从现正在的开展来看,表部的通讯重要通过宽带接入Internet,而家庭内部的通讯,笔者采用目前比拟拥有逐鹿力的蓝牙(Bluetooth)无线接入技巧。

　　古代的数字化家庭采用PC举行总体限度,缺乏人道化。笔者凭据人为心情的思思打算一种装备多种表部传感器的智能机械人,将此智能机械人视作者庭成员,通过它完毕对数字化家庭的限度。

　　本文重要就智能机械人正在数字化家庭医疗保健方面的行使举行模子打算,正在智能机械人与医疗仪器和限度PC的通讯采用蓝牙技巧。一切体例的本钱较低,性能较为周至,扩展行使特地广漠,拥有极大的市集潜力。

　　机械人智能技巧中最为紧急的合系范围是机械人的多感应体例和多传感音信的集成与调和,统称为智能体例的硬件和软件局部。视觉、听觉、力

　　觉、触觉等表部传感器和机械人各合节的内部传感器音信调和运用,可使机械人完毕及时图像传输、语音识别、景物识别、定位、主动避障、对象物探测等紧急性能;给机械人加上合系的医疗模块(CCD、CAMERA、立体麦克风、图像搜罗卡等)和专用医疗传感器部件,再加上医疗专家体例就能够完毕医疗保健和长途医疗监护性能。智能机械人的多传感器体例框图如图1所示。

　　机械人限度体例包蕴2局部:一是上位机,日常采用PC,它完毕机械人的运动轨迹策划、传感器音信调和限度算法、视觉管理、人机接口及长途管理等职分;二是下位机,日常采用多单片机体例或DSP等动作限度器的重心部件,完毕电机伺服限度、反应管理、图像管理、语音识别和通讯接口等性能。

　　倘若采用多单片机体例动作下位机,每个管理器完毕简单职分,通过音信换取和互相和谐完毕总体体例性能,但其正在信号管理本领上彰彰有所缺少。因为DSP擅长对信号的管理,并且对此智能机械人来说常常须要信号管理、图像管理和语音识别,因而采用DSP动作智能机械人限度体例的限度器。

　　限度体例以DSP(TMS320C54x)为重心部件,由蓝牙无线通讯、GSM无线通讯(援手GPRS)、电机驱动、数字罗盘、感应性能传感器(视觉和听觉等)、医疗传感器和多选一串口通讯(RS-232)模块等构成,限度体例框图如图2所示。

　　⑴体例通过驱动电机和转向电机限度机械人的运动,转向电机操纵数字罗盘的音信动作反应量举行PID限度。

　　⑵采用爱立信(Ericsson)公司的ROK101007型电道动作蓝牙无线通讯模块,完毕智能机械人与上位机PC的通讯和与其他基于蓝牙模块的医疗保健仪器的通讯。

　　⑶援手GPRS的GSM无线通讯模块援手数据、语音、短音信和传真供职,采用手机通讯式样与远端医疗监控中央通讯。

　　⑷因为TMS320C54x惟有1个串行口,而蓝牙模块、GSM无线模块、数字罗盘和视觉听觉等感应性能传感器模块都是采用RS-232异步串行通讯,因而务必打算1个多选一串口通讯模块举行转换管理。当TMS320C54x须要蓝牙无线通讯模块的数据时通过电道选通;当TMS320C54x须要某个传感器模块的数据时,合断前次无线通讯模块的选通,同时选通该次传感器模块。如此,各个模块就完毕了与TMS320C54x的串口通讯。

　　通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的重要心理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等举行及时检测,通过机械人的管理体例供给当地结果。

　　通过机械人的视觉和听觉等感应性能,将搜罗的视频、音频等数据团结各项心理参数数据传给长途医疗中央,由医疗中央的专家举行长途监控,团结医疗专家体例对家庭成员的矫健情状举行会诊,即供给望(视频)、闻、问(音频)、切(各项心理参数)的供职。

　　机械人搜罗的视频信号有2种用意:供给机械人视觉;将搜罗到的家庭成员的静态图像和动态画面传给长途医疗中央。

　　机械人视觉的用意是从3维处境图像中得回所需的音信并构造因由境对象的昭着而蓄意思的描摹。视觉搜罗3个流程:

　　⑴图像获取。通过视觉传感器(立体影像的CCDCAMERA)将3维处境图像转换为电信号。

　　通过视频信号的传输,长途医疗中央的大夫能够及时领会家庭成员的身体情状和心灵形态。智能机械人凭据大夫的须要捕获适合医疗保健和诊断需求的图像,有抉择地传输高区分率和低区分率的图像。正在医疗保健的流程中,对待图像传送有2种分别条款的需求:

　　⑵大夫借帮动态画面查看家庭成员的身体挪动本领时,能够传送区分率较低和尺寸较幼的图像,采用的设施是举行合理的压缩和克复以保说明时性。

　　器人搜罗的音频信号也有2种用意:一是供给机械人听觉;二是借帮于音频信号,家庭成员能够和大夫举行疏通,大夫能够领会家庭成员的矫健情状和心态。音频信号的传输为大夫对家庭成员举行医疗保健供给了讲话相易的途径。

　　机械人听觉是语音识别技巧,医疗保健智能机械人带有种种声交互体例,或许依据家庭成员的号令举行医疗测试和监护,还能够依据家庭成员的号令做家务、限度数字化家电和照看病人等。

　　声响的获取采用多个立体麦克风。因为声响的频率领域约莫是300Hz～3400 Hz,过高或过低频率的声响正在日常状况下是不须要传输的,因而只用传送频率领域正在1000Hz～3000Hz的声响,大夫和家庭成员就能够举行平常的相易,从而能够消重传输音频信号所占用的带宽,再采用符合的通讯音频压缩订交即可知足及时音频的恳求。智能机械人的听觉体比方图3所示。

　　古代检测筑设通过有线式样连到人体长举行心理音信的搜罗,种种连线容易使病人神情仓猝,从而导致检测到的数据不无误。运用蓝牙技巧能够很好地处理这个题目,带有蓝牙模块的医疗微型传感器安放正在家庭成员身上,尽量使其过错人体平常营谋发生滋扰,再通过蓝牙技巧将搜罗的数据传输到回收筑设并对其举行管理。

　　正在智能机械人上安置1个带有蓝牙模块的探测器动作回收筑设,种种医疗传感器将搜罗到的心理音信数据通过蓝牙模块传输到探测器,探测器有2种做事式样:一是将数据交给智能机械人管理,供给当地结果;二是与Internet相接(也能够通过GSM无线模块直接发还),通过搜集将数据传输到长途医疗中央,到达医疗保健与长途监护的方针。视频和音频数据的传输也采用这种式样。智能机械人的数据传输体比方图4所示。

　　蓝牙技巧是用于取代电缆或连线的短间隔无线通讯技巧。它的载波选用环球公用的2.4GHz(实质射频通道为f=2402+k×1MHz,k=0,1,2,.,78)ISM频带,并采用跳频式样来扩展频带,跳频速度为1600跳/s,可获得79个1MHz带宽的信道。蓝牙筑设采用GFSK调造技巧,通讯速度为1Mbit/s,实质有用速度最高可达721Kbit/s,通讯间隔为10m,发射功率为1mW;当发射功率为100mW时,通讯间隔可达100m,能够知够数字化家庭的须要。

　　ROK101007型蓝牙模块是爱立信公司推出的适合于短间隔通讯的无线基带模块。它的集成度高、功耗幼(射频功率为1mW),援手全数的蓝牙订交,可嵌入任何必要蓝牙性能的筑设中。该模块搜罗基带限度器、无线收发器、闪存、电源拘束模块和时钟5性子能模块,可供给高至HCI(主机限度接口)层的性能。单个蓝牙模块的布局如图5所示。

　　蓝牙技巧援手点到点PPP(Point-to-PointProtocol)和点对多点的通讯,用无线式样将若干蓝牙筑设相接成1个微微。每个微微由1个主筑设(Master)和若干个从筑设(Slave)构成,从筑设最多为7台。主筑设有劲通讯订交的作为,MAC地点用3位来展现,即正在1个微微内可寻址8个筑设(互联的筑设数目实质是没有控造的,只不表正在同有时辰只可激活8个,此中1个为主,7个为从)。从筑设受控于主筑设。全数筑设单位均采用统一跳频序列。

　　将带有蓝牙模块的微型医疗传感器动作从筑设,将智能机械人上的带有蓝牙模块的探测器动作主筑设。主从筑设的硬件重要搜罗天线单位、功率放大模块、蓝牙模块、嵌入式微管理器体例、接口电道及少许辅帮电道。主筑设是一切蓝牙搜集的重心局部,要完毕种种分别通讯订交之间的转换和音信共享,以及同表部通讯搜集之间的数据换取性能,同时还有劲对各个从筑设的拘束和限度。

　　跟着社会的提高,经济的开展和群多存在水准的抬高,越来越多的人须要家庭医疗保健供职。文中提出的行使于数字化家庭医疗保健供职的智能机械人体例的性能较为周至,且正在家用智能机械人、基于蓝牙技巧的智能家居和数字化病院等方面的拓展行使特地广漠,拥有极大的市集潜力。