一種遠程監護機器人的製作方法

2023-06-22 19:48:31

專利名稱：一種遠程監護機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種遠程監護機器人，尤其是一種可實現非接觸式人體生命體徵探測及人體自動跟蹤的遠程監護機器人。
背景技術：
隨著老齡化社會的到來，老年人口增長快，高齡化、空巢化趨勢明顯，需要照料的半失能老人越來越多。由於社會競爭的激烈，工作和生活節奏的加快，人們無暇照顧年邁或病弱的親人，老年、病弱群體的護理已經成為一個棘手的社會問題。為此，大量的人體健康監測產品應運而生，基於人體基本生理參數檢測的各種監護儀器走進人們的生活。尤其是隨著微電子技術和機電一體化的發展，特別是新一代傳感器件的相繼開發，多功能健康狀態檢測儀的性能變得更加可靠，功能更加完善，為人們的家庭醫療監護提供了極大的方便。申請號為2006100148831、名稱為《可攜式多參數監護設備》的發明，公開了一種可以通過GPRS通信網絡傳輸病人生理信息的裝置，遠程監視利用心電導聯、脈搏探頭等傳感器採集病人的生理信息。不過，此發明所述的生理信息傳感器採用傳統的傳感器技術，這些傳感器敷設於病人身體特定部位，其連接線纜還會對肢體造成纏繞，給需要長年監護的老年、病弱對象帶來了不便。目前，公知的大部分生理參數遠程監護設備與此發明技術類似。申請號為2004100887492、名稱為《一種非接觸式心動和呼吸檢測技術》的發明，利用壓力傳感器測量人體心跳及呼吸，病人可以擺脫傳感器在身體上的敷設，但是必需依靠在一個安置了壓力傳感器的床墊或靠墊上才能實現檢測，此發明仍然限制了被監測人員身體的自由活動。申請號為022246MX、名稱為《雷達非接觸式生命參數探測裝置》的實用新型，利用雷達技術探測人體呼吸、脈搏引起的身體微動，在一定距離的範圍內非接觸監測人體主要生命參數，擺脫了傳統傳感器敷設人體及其連接線纜對肢體的纏繞，但此發明公開的僅僅是生命參數探測裝置本身的電路結構，未涉及探測裝置的自動跟蹤、遠程監護技術，在實用上有諸多不便。近年來，機器人技術的發展給監護技術帶來新的機遇，其人性化的運行方式得到人們的青睞。申請號為0382^145、名稱為《醫學遠程機器人系統》的發明，公開了一種通過機器人遠程監護病人的系統，利用寬帶網、照相機、監視器技術，位於遠程位置的監護人員可看到病人的圖像、病歷，還可遙控移動機器人提示病人服藥。但醫學遠程機器人系統僅以遠程視頻監控為主，未實現對被監護人生命參數的自主檢測，無法實現生命體徵異常時的自動報警。
發明內容為了克服現有遠程監護技術的缺陷，本實用新型提供了一種遠程監護機器人。該遠程監護機器人可自動或遙控跟蹤監護對象，並在相隔一定距離的範圍內，非接觸式監測監護對象的主要生命體徵，在所測生命體徵參數異常時自動發送報警信息。[0008]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種遠程監護機器人，由機器人本體以及附設於機器人上的生命體徵監測裝置、遠程報警裝置組成，所述機器人本體主要由可行走機構、機器人機身、運動驅動系統、主控制器系統、運動傳感系統、機器人供電裝置組成，其特徵是所述生命體徵監測裝置採用非接觸式人體生命體徵監測裝置，該裝置由雷達探測天線、雷達信號收發與處理電路、生命體徵探測信號分析與處理電路組成，所述機器人本體還增設了人體跟蹤電路，用以控制雷達探測天線始終對準人體，控制機器人本體與人體保持設定距離。所述非接觸生命體徵監測裝置的雷達探測天線採用定向天線，雷達探測天線或雷達探測天線與其相關電路一體設計的組合部件安裝於機器人本體的上部。所述遠程報警裝置由報警信號設置電路、無線通信電路組成，通過無線通信網以語音或簡訊方式向設定的監控電話發送報警信號。報警信號設置電路也可同時通過主控制器系統連接寬帶網絡通信電路，報警信號經打包處理，通過網際網路傳輸到遠端的計算機或智能終端。所述機器人本體可配置遠程網絡視頻監控裝置，遠程網絡視頻監控裝置由攝像機組件、傳聲器、視音頻編碼電路、寬帶網絡通信電路組成，寬帶網絡通信電路通過無線網絡連接電路接入網際網路。當安裝於機器人本體的攝像機組件配置雲臺時，雷達探測天線或雷達探測天線與其相關電路一體設計的組合部件，與攝像機雲臺保持聯動，以便同時對準被監護對象。當所述攝像機組件配置雲臺時，主控制器系統連接雲臺控制電路，人體跟蹤電路的控制信號首先控制雲臺自動跟蹤，當跟蹤角度超出一定範圍時，再控制機器人本體自動跟蹤。機器人本體主控制器系統可連接寬帶網絡通信電路、運動驅動系統、雲臺控制電路，監護人員使用 PC機或智能終端，通過寬帶網絡監控並遙控機器人本體及攝像機雲臺的移動。本實用新型技術方案中所述的機器人本體，是指現有技術下通用的基礎機器人， 這類機器人作為一種技術平臺，人們可在在其基礎上拓展開發新的機器人產品。本實用新型技術方案中所述的非接觸式人體生命體徵監測裝置利用雷達探測技術，其原理是發射波束直接照射到一定距離外的人體，人體反射的回波信號載有人體呼吸、心跳微動信息，回波信號在監測裝置中與發射信號混頻，其輸出信號再通過信號分析處理電路提取出呼吸、 心跳等人體生命體徵參數，供觀測監護。同時，在報警信號設置電路中預設生命體徵參數異常報警的上下限值，當實測參數達到報警限值後，立即通過主控制器及無線通信電路、網絡傳輸發出報警信息。本實用新型的有益效果是，可自動或遙控跟蹤監護對象，並在相隔一定距離的範圍內非接觸監測監護對象的主要生命體徵，被監護人員可在一定範圍內自由活動，擺脫了傳統監護裝置對被監護人員的行動限制，在所測生命體徵參數異常時，可自動通過現有移動通信網絡及網際網路向遠端發送救急信號。本實用新型技術可廣泛應用於獨居的老年、 病弱群體的遠程監護，為老齡化、快節奏社會下的家庭醫療護理提供了極大的方便。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。


圖1是本實用新型實施例的整體結構示意主視圖。圖2是本實用新型實施例的一種簡化電路框圖。圖中1.可行走機構，2.機器人機身，3.雷達探測天線，4.攝像機組件，5.傳聲器，6.雲臺，7.視音頻編碼電路，8.主控制器系統，9.雷達信號收發與處理電路，10.生命體徵探測信號分析與處理電路，11.報警信號設置電路，12.無線通信電路，13.寬帶網絡通信電路，14.無線網絡連接電路，15.電源控制電路，16.蓄電池組及充放電控制電路，17.人體跟蹤電路，18.運動傳感系統，19.運動驅動系統，20.設備配置串口，21.鏡頭控制電路， 22.雲臺控制電路。
具體實施方式
圖1是本實用新型一個典型實施例的整體結構示意主視圖。圖中，遠程監護機器人的可行走機構(1)可採用常見的輪式或履帶式，機器人機身(2)內安裝了主控制器系統電路及供電裝置等主要部件。機器人機身(2)上部的雲臺(6)上安裝了雷達探測天線(3) 及攝像機組件(4)，兩者與雲臺同步轉動，保證雷達探測天線(3)與攝像機組件(4)同時對準監護對象。圖2是本實用新型實施例的一種簡化電路框圖。圖中，遠程監護機器人由機器人本體以及非接觸生命體徵監測裝置、遠程報警裝置組成、機器人本體主要由可行走機構 (1)、機器人機身(2)、運動驅動系統(19)、主控制器系統(8)、運動傳感系統(18)、機器人供電裝置組成。機器人供電裝置包括電源控制電路(15 )及蓄電池組及充放電控制電路(16 )， 蓄電池組及充放電控制電路(16)由蓄電池組及其充、放電控制電路組成，電路自動監測蓄電池充放電狀態，需要充電時通過外置聲或光指示器報警，提醒及時充電，充電完成後自動停止充電並通過外置聲或光指示器顯示。也可配備外置自動充電座，在需要充電時，本實用新型裝置通過運動傳感系統(18)中的相關傳感器，探測、識別充電器位置，經主控制器系統 (8)及運動驅動系統(19)控制可行走機構(1)，自行移動到充電座前，實現自動充電。內部電源控制電路(15 )從蓄電池組及充放電控制電路(16 )取得供電，在主控制器系統(8 )預設程序的管理下，管理各部分電路、設備供電的通、斷及休眠、喚醒、省電模式等狀態。本實施例中的非接觸式人體生命體徵監測裝置由雷達探測天線(3)、雷達信號收發與處理電路(9)、生命體徵探測信號分析與處理電路(10)組成，這裡的雷達探測天線 (3)採用微波定向天線，雷達探測天線(3)可與雷達信號收發與處理電路(9) 一體設計，其組合部件與攝像機組件(4 ) 一起安裝於機器人本體上部的雲臺(6 )上。雷達信號收發與處理電路(9)主要包括本地振蕩信號源及其功放、定向耦合器及環形器、回波信號放大器、混頻器及混頻信號處理電路。本地振蕩信號經功放、定向耦合器及環形器、雷達探測天線(3) 形成發射波束，直接照射到一定距離外的人體，載有呼吸、心跳微動信息的人體反射回波信號，被雷達探測天線(3)接收，經環形器送回波信號放大器放大處理，在混頻器中與本地振蕩信號混頻，其輸出信號再通過生命體徵探測信號分析與處理電路(10)提取出呼吸、心跳等人體生命體徵參數，供觀測監護。同時，在報警信號設置電路(11)中，可以預設生命體徵參數異常的上下限值，當實測參數達到限值後，立即通過主控制器系統(8)及無線通信電路 (12)以語音或簡訊方式向設定的監控電話發送報警信號。由於本實施例中配置了寬帶網絡通信電路(13)，報警信號設置電路(11)也可同時通過主控制器系統(8)連接寬帶網絡通信電路(13)，報警信號經打包處理，通過網際網路傳輸到遠端的計算機或智能終端，此時，監護人可立即利用計算機或智能終端相關軟體，觀察到遠程網絡視頻監控裝置傳送來的監護對象視頻實況。本實施例所配置的遠程網絡視頻監控裝置由攝像機組件(4)、傳聲器(5)、視音頻編碼電路(7)、寬帶網絡通信電路(13)組成，寬帶網絡通信電路(13)通過無線網絡連接電路(14)接入網際網路。通過寬帶網絡通信電路(13)也可以同時加入反向回傳的視音頻監控裝置，其方案是在機器人本體上加裝顯示器、揚聲器及視音頻解碼電路，這些均屬公知技術。簡單起見，甚至於直接在本實用新型所述的機器人本體上加裝一部連接網絡的平板電腦，即可顯示遠端傳來的圖像，實現監護人員與監護對象的視音頻信息交互。 人體跟蹤電路(17)具有人體方位探測以及人體距離探測功能，其探測數據輸入主控制器系統(8)，經主控制器(8)運算處理，分別向雲臺控制電路(22)及運動驅動系統輸出指令，首先控制雲臺(6)自動跟蹤人體，當雲臺(6)跟蹤角度超出一定範圍時，再控制機器人本體行走機構(1)轉動，保持自動跟蹤。當機器人本體與人體距離太遠時，主控制器(8)控制運動驅動系統(19)驅動可行走機構(1)移動到人體附近，並保持設定距離。人體跟蹤電路(17)用到的方位探測以及距離探測技術，可採用公知的雷達探測、紅夕卜、雷射、 超聲波探測技術。近年發展的攝像機人體運動圖像分析跟蹤技術，也可利用到本實施例的自動跟蹤中去。在必要的時候，例如監護人員接到監護對象生命體徵異常報警後，監護人員使用 PC機或智能終端，通過網際網路，經寬帶網絡通信電路(13)、主控制器系統(8)、運動驅動系統(19)、雲臺控制電路(22)、鏡頭控制電路(21)，遙控機器人本體及攝像機雲臺、鏡頭的運動。遠程監護機器人的部分設備運行參數及網絡參數可通過所述本地設備配置串口 (20)直接配置，也可通過網絡連接，由系統遠端計算機進行遠程配置。主控制器系統(8)預留了接口，在需要的時候，可擴展接入體溫的非接觸式紅外遙測系統及室內其他事件的監控報警系統。上述實施例的具體電路及所需微處理器運行程序屬公知技術，此處不予詳述。
權利要求1.一種遠程監護機器人，由機器人本體以及附設於機器人上的生命體徵監測裝置、遠程報警裝置組成，所述機器人本體主要由可行走機構、機器人機身、運動驅動系統、主控制器系統、運動傳感系統、機器人供電裝置組成，其特徵是所述生命體徵監測裝置採用非接觸式人體生命體徵監測裝置，該裝置由雷達探測天線、雷達信號收發與處理電路、生命體徵探測信號分析與處理電路組成，所述機器人本體還增設了人體跟蹤電路，用以控制雷達探測天線始終對準人體，控制機器人本體與人體保持設定距離。
2.根據權利要求1所述的一種遠程監護機器人，其特徵是所述非接觸生命體徵監測裝置的雷達探測天線採用定向天線，雷達探測天線或雷達探測天線與其相關電路一體設計的組合部件安裝於機器人本體的上部。
3.根據權利要求1所述的一種遠程監護機器人，其特徵是所述遠程報警裝置由報警信號設置電路、無線通信電路組成，通過無線通信網以語音或簡訊方式向設定的監控電話發送報警信號。
4.根據權利要求3所述的一種遠程監護機器人，其特徵是報警信號設置電路也可同時通過主控制器系統連接寬帶網絡通信電路，報警信號經打包處理，通過網際網路傳輸到遠端的計算機或智能終端。
5.根據權利要求1所述的一種遠程監護機器人，其特徵是所述機器人本體可配置遠程網絡視頻監控裝置，遠程網絡視頻監控裝置由攝像機組件、傳聲器、視音頻編碼電路、寬帶網絡通信電路組成，寬帶網絡通信電路通過無線網絡連接電路接入網際網路。
6.根據權利要求5所述的一種遠程監護機器人，其特徵是當安裝於機器人本體的攝像機組件配置雲臺時，雷達探測天線或雷達探測天線與其相關電路一體設計的組合部件， 與攝像機雲臺保持聯動，以便同時對準被監護對象。
7.根據權利要求5所述的一種遠程監護機器人，其特徵是當所述攝像機組件配置雲臺時，主控制器系統連接雲臺控制電路，人體跟蹤電路的控制信號首先控制雲臺自動跟蹤， 當跟蹤角度超出一定範圍時，再控制機器人本體自動跟蹤。
8.根據權利要求5所述的一種遠程監護機器人，其特徵是機器人本體主控制器系統可連接寬帶網絡通信電路、運動驅動系統、雲臺控制電路，監護人員使用PC機或智能終端， 通過寬帶網絡監控並遙控機器人本體及攝像機雲臺的移動。
專利摘要一種遠程監護機器人，由機器人本體以及附設於機器人上的非接觸式人體生命體徵監測裝置、人體跟蹤電路、遠程報警裝置、遠程網絡視頻監控裝置組成，這種遠程監護機器人可自動或遙控跟蹤監護對象，並在相隔一定距離的範圍內非接觸監測監護對象的主要生命體徵，被監護人員可在一定範圍內自由活動，擺脫了傳統監護裝置對被監護人員的行動限制，在所測生命體徵參數異常時，可自動通過現有移動通信網絡及網際網路向遠端發送救急信號。本實用新型技術可廣泛應用於獨居的老年、病弱群體的遠程監護，為老齡化、快節奏社會下的家庭醫療護理提供了極大的方便。
文檔編號A61B5/0205GK202060883SQ20112012213
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者劉長印, 胡奎生, 胡楊 申請人:山東省普來特能源與電器研究院