老人看護機器人的制作方法

本實用新型具體涉及一種老人看護機器人。

背景技術：

隨著上世紀五六十年代出生的人逐步進入老年，中國進入了人口老齡化快速發(fā)展階段。到截止2013年底，我國60周歲及以上人口占總人口的14.9％，65周歲及以上人口占總人口的9.7％。中國現(xiàn)有老齡人口已超過2億，且每年以近1000萬的速度增加，有關專家預測，到2050年，中國老齡人口將達到總人口的三分之一。與此同時，中國社會的很多家庭都是獨生子女家庭，很多情況都是夫妻二人需要照看四位老人。但很多時候由于各種原因，子女很難將老人照顧周全；隨著空巢老人的不斷增加，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，如果老人不能得到及時的發(fā)現(xiàn)和治療，將耽誤病情，造成不可挽回的嚴重后果，因而對老年人及時、有效的護理就顯得格外重要。但我國現(xiàn)有的各類老年福利機構所能提供的服務，甚至不足老齡人口的1.5％，遠遠不能滿足需要。由此，利用機器人彌補人手不足正成為一個新的解決途徑。

中國專利CN204748629U中共開了一種家用和醫(yī)用服務機器人，機器人上裝有行走機構和定位機構，控制機器人移動至被服務人處進行服務，還裝有放置物品的容納腔和抓取裝置，抓取裝置從容納腔中取出被服務人所需的物品。該種家庭和醫(yī)用服務機器人可以很好地替代人工，彌補了人工不足的問題，也可以對老人進行日常的照顧和幫助，減緩社會老齡人所帶來的問題。但是這種機器人功能較少，只解決了幫助老人取用物品和播放收音機節(jié)目的問題。但是老人看護最重要的問題是健康問題，現(xiàn)有的服務機器人仍不具有提供隨時監(jiān)測老人身體狀況，并及時尋求救助的功能。

鑒于此，設計一種可以隨時監(jiān)測老人身體狀況，能夠及時發(fā)現(xiàn)危急情況并尋求救助的老人看護機器人具有非常重要的應用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的家庭服務機器人不能隨時監(jiān)控老人身體狀況，不能幫助老人求助的問題，本實用新型提供了一種老人看護機器人。本實用新型要解決的技術問題通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種老人看護機器人，包括機器人頭部、身體部和底盤，所述頭部安裝于身體部上方，所述身體部安裝于底盤上方，所述頭部內(nèi)設有兩個舵機，分別控制頭部左右和上下的轉動，頭部頂部和兩側設置有三個麥克風用于接收聲音指令，頭部前面設有兩個眼睛裝置，所述眼睛裝置為兩個左右對稱布置的可旋轉攝像頭，所述眼睛裝置下方還設置有用于播放語音的語音模塊和用于輸入設置信息的液晶觸摸屏；

所述身體部分為外殼和內(nèi)部，所述身體部的外殼的前面裝有紅外測距傳感器和超聲測距傳感器，身體部內(nèi)部設有放置物品的容納腔，所述容納腔的開口在外殼上有對應的容納腔門，所述容納腔中安裝有血壓測量裝置、心率測量裝置、體溫測量裝置和物品放置臺，所述身體部的內(nèi)部包括主控制模塊、檢測模塊、識別模塊、通訊模塊、求助模塊和驅(qū)動模塊；

所述血壓測量裝置、心率測量裝置和體溫測量裝置的輸出信號傳送至檢測模塊，所述檢測模塊用于分析血壓測量裝置、心率測量裝置和體溫測量裝置的檢測數(shù)據(jù)；

所述識別模塊用于接收和分析麥克風、液晶觸摸屏和攝像頭采集的信息；

所述通訊模塊由藍牙無線通信模塊和3G/4G無線通信模塊組成；

所述紅外測距傳感器、超聲測距傳感器、檢測模塊和識別模塊將信息通過通訊模塊發(fā)送到主控制模塊；

所述求助模塊用于撥打預設求助電話；

所述主控制模塊為嵌入式操作系統(tǒng)，所述主控制模塊通過通訊模塊與語音模塊、求助模塊和驅(qū)動模塊交互式連接；

所述底盤包括電源系統(tǒng)、開關和行走機構，所述行走機構由底盤外殼、兩個驅(qū)動輪、前后各一個彈性萬向輪、電機和伺服舵機組成，所述電機和伺服舵機由驅(qū)動模塊控制。

進一步地，本實用新型所述的老人看護機器人中，所述的液晶觸摸屏為TFT多點可觸摸液晶屏。

進一步地，本實用新型所述的老人看護機器人中，所述身體部的背部還具有散熱風扇。

進一步地，本實用新型所述的老人看護機器人中，所述底盤外殼上裝有防跌倒裝置37，所述防跌倒裝置是紅外測距傳感器。

進一步地，本實用新型所述的老人看護機器人中，所述電源系統(tǒng)包括充電電池和充電插口，所述充電插口為USB插口或2A、12V的直流電源充電接口。

進一步地，本實用新型所述的老人看護機器人中，還配有自動充電裝置，自動充電裝置通過紅外接收裝置尋找充電座，并利用余電行駛到充電座處進行對接充電。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型的機器人具備健康指標如心率、血壓、體溫的檢測功能，可以隨時監(jiān)測老人的身體狀況；

2、本實用新型的機器人具備求助模塊可以在發(fā)生緊急情況時自動撥打預設的求助電話；

3、本實用新型的機器人具備存放和提醒功能，可以將日常服用的藥物、老花眼鏡、手機或遙控器等常用物品放置在機器人的物品放置臺上，方便隨時取用，并且通過語音提醒，防止老人忘記服藥。

以下將結合附圖及實施例對本實用新型做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本實用新型的老人看護機器人的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型的老人看護機器人的底盤結構示意圖；

圖3是本實用新型的老人看護機器人的控制關系示意圖；

圖中：1-頭部、2-身體部、3-底盤、4-舵機、5-麥克風、6-眼睛裝置、7-攝像頭、8-語音模塊、9-液晶觸摸屏、10-外殼、11-內(nèi)部、12-紅外測距傳感器、13-血壓測量裝置、14-心率測量裝置、15-體溫測量裝置、16-物品放置臺、17-主控制模塊、18-檢測模塊、19-識別模塊、20-通訊模塊、21-求助模塊、22-驅(qū)動模塊、23-容納腔、24-容納腔門、25-藍牙無線通信模塊、26-3G/4G無線通信模塊、27-電源系統(tǒng)、28-開關、29-行走機構、30-底盤外殼、31-驅(qū)動輪、32-彈性萬向輪、33-電機、34-散熱風扇、35-充電電池、36-充電插口、37-防跌倒裝置、38-超聲測距傳感器、39-伺服舵機。

具體實施方式

為進一步闡述本實用新型達成預定目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及實施例對本實用新型的具體實施方式、結構特征及其功效，詳細說明如下。

實施例1：

如圖1-3所示的老人看護機器人，包括機器人頭部1、身體部2和底盤3，頭部1安裝于身體部2上方，身體部2安裝于底盤3上方，頭部1內(nèi)設有兩個舵機4，分別控制頭部左右和上下的轉動，頭部1上部和兩側設置有三個麥克風5用于接收聲音指令，頭部1前面設有兩個眼睛裝置6，眼睛裝置6為兩個左右對稱布置的可旋轉攝像頭7，眼睛裝置5下方還設置有用于播放語音的語音模塊8和用于輸入設置信息的液晶觸摸屏9；液晶觸摸屏9為TFT多點可觸摸液晶屏。

液晶觸摸屏9可以輸入設置信息，有慢性疾病需要按時服藥的老人可以設置服藥間隔信息，到達服藥時間機器人可以通過語音提醒，防止老人忘記服藥。

機器人的頭部采用仿人形的設計，由內(nèi)部骨架和外殼組成，頭部骨架采用兩個可控轉角舵機，可以讓頭部在機身不動的情況下上下和左右轉動。在內(nèi)部骨架上裝有兩個攝像頭，可以進行拍照和錄制視頻。在頭部外殼的兩側和中間上部共有三個麥克風，攝像頭的攝像部件位于頭部外殼的眼睛裝置的位置，麥克風位于頭部的耳朵和頭頂部位置。攝像頭和麥克風均為固定安裝。

身體部2分為外殼10和內(nèi)部11，身體部的外殼10的前面裝有紅外測距傳感器12和超聲測距傳感器38，身體部內(nèi)部11設有放置物品的容納腔23，容納腔23的開口在外殼10上有對應的容納腔門24，容納腔23中安裝有血壓測量裝置13、心率測量裝置14、體溫測量裝置15和物品放置臺16，身體部2的內(nèi)部11包括主控制模塊17、檢測模塊18、識別模塊19、通訊模塊20、求助模塊21和驅(qū)動模塊22。

身體部骨架采用金屬鈑金制作，在滿足使用性能的要求下盡量使其輕量化，這里選用鋁合金鈑材制作。身體部的容納腔還有物品放置臺，可以將日常服用的藥物、老花眼鏡、手機或遙控器等常用物品放置在機器人的物品放置臺上，方便隨時取用。避免了老人由于健忘經(jīng)常找不到一些小物品的煩惱。

紅外測距傳感器和超聲測距傳感器設置在機器人身體部的外殼表面，可以檢測機器人運行過程中的各種物體。紅外測距傳感器發(fā)出的光的波長大約在幾百納米范圍內(nèi)，是短波長的電磁波。紅外傳感器不受電磁波的干擾、非噪聲源、可實現(xiàn)非接觸性測量。超聲波測距傳感器可以探測到近距離能到2cm，遠距離可達4m，精度達到0.3cm，的障礙物，能穩(wěn)定可靠的測量正前方遮擋物的距離。主控制器根據(jù)紅外測距傳感器(12)和超聲測距傳感器測算信息即可根據(jù)當前正前方遮擋物距離來控制驅(qū)動模塊，使機器人前進、后退或轉向。

血壓測量裝置13、心率測量裝置14和體溫測量裝置15的輸出信號傳送至檢測模塊18，檢測模塊18包含A/D轉換器具有信號轉換功能，主要用于分析血壓測量裝置13、心率測量裝置14和體溫測量裝置15的檢測數(shù)據(jù)。

血壓測量裝置13和心率測量裝置14為手環(huán)狀，均包含光學傳感器，由測量裝置發(fā)出光線照射手腕部皮膚，當血液流經(jīng)毛細血管，光線亮度會有輕微變化，光學傳感器檢測反射光線的變化，通過算法就可得出心率、血壓、呼吸數(shù)據(jù)。體溫測量裝置具體為溫度傳感器。所使用芯片只要可以實現(xiàn)本實用新型的功能均可，本實施例測量裝置選用AFE4403、MT2502和NRF51822芯片。

檢測模塊具有數(shù)據(jù)分析功能，可以將測試的血壓、心率、體溫等信息進行存儲和將測試數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)做對比。

識別模塊19用于接收和分析麥克風5、液晶觸摸屏9和攝像頭7采集的語音、文字或圖像信息。通訊模塊20由藍牙無線通信模塊25和3G/4G無線通信模塊26組成。紅外測距傳感器12、超聲測距傳感器38、檢測模塊18和識別模塊19將信息通過通訊模塊20，具體為藍牙無線通信模塊22，發(fā)送到主控制模塊17。3G/4G無線通信模塊26用于機器人與家庭成員進行交互式聯(lián)系。家庭成員可以使用移動終端，通過3G/4G無線通信模塊26查詢老人的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)。

求助模塊21用于撥打預設求助電話；突發(fā)疾病或其他狀況時，老人可以通過語言求助，機器人麥克風接收到的語音信息被識別模塊19識別后，經(jīng)藍牙無線通信模塊22發(fā)送到主控制模塊17，從而控制機器人開啟求助模塊功能，撥打急求電話或其他家庭成員電話。及時獲得幫助，避免意外發(fā)生。

主控制模塊17為嵌入式操作系統(tǒng)，主控制模塊17通過通訊模塊20與語音模塊8、求助模塊21和驅(qū)動模塊22交互式連接。

主控制模塊為AT91SAM9263芯片。

身體部的背部還具有散熱風扇34，身體部各組件與頭部各部件對應連接構成立體機器人。

底盤包括電源系統(tǒng)27、開關28和行走機構29，行走機構29由底盤外殼30、兩個驅(qū)動輪31、前后各一個彈性萬向輪32、電機33和伺服舵機39組成，電機33和伺服舵機39由驅(qū)動模塊22控制。底盤外殼上裝有防跌倒裝置37，防跌倒裝置是紅外測距傳感器。

機器人底盤結構如圖2所示，其中底盤外殼采用金屬鈑金制作。底盤行走機構采用充電電池供電，電動機帶動驅(qū)動輪轉動，萬向輪進行導向并對機器人形成支撐，在底座殼體的下端面安裝有個向下發(fā)射的紅外測距傳感器，可以感知前方是否有凹坑以避開。機器人如果采用三輪傳動方案時，重心在地面上的投影與兩個驅(qū)動輪軸線太近，而重心高度又太高，導致機器人運行時繞此軸傾倒。為此，本實用新型將三輪行走機構改成四輪行走機構以增加其穩(wěn)定性，如圖2所示。機器人的4四輪行走方案也存在行走中一個輪被架空的缺陷，使驅(qū)動力不足和通過障礙物的能力減弱，所以特將前轉向輪設計成彈性輪，可以上下伸縮。這樣可在不平地面或者遇到小的障礙物的時候改善其通過性能。

電源系統(tǒng)27包括充電電池35和充電插口36，所述充電插口36為USB插口或2A、12V的直流電源充電接口。

老人看護機器人中，還配有自動充電裝置，自動充電裝置通過紅外接收裝置尋找充電座，并利用余電行駛到充電座處進行對接充電。

在實際使用中，本實用新型根據(jù)實際的使用情況如下：

1、需要檢測健康參數(shù)時可以通過裝有APP客戶端手機或點擊液晶觸摸屏或者用語音命令進行指令控制，啟動相應的血壓測量裝置、心率測量裝置、體溫測量裝置，檢測結果經(jīng)過檢測模塊數(shù)據(jù)分析后，發(fā)送到主控制模塊進行數(shù)據(jù)處理，處理結果以圖像和聲音的形式于液晶觸摸屏，也可以使用移動客戶端通過通訊模塊進行查詢。

2、根據(jù)預先的設定每天的指定時間進行監(jiān)測健康參數(shù)和服藥時間，到達指定時間后，語音模塊會語音提示老人進行監(jiān)測和服藥。

3、需要通過麥克風采集聲音，經(jīng)由識別模塊分析處理獲取人類語音指令并發(fā)送到主控制模塊，例如求助信息，機器人麥克風接收到的語音信息被識別模塊識別后，經(jīng)藍牙無線通信模塊發(fā)送到主控制模塊，從而控制機器人開啟求助模塊功能，撥打急求電話或其他家庭成員電話。

4、通過識別模塊獲取人類語音指令，啟動網(wǎng)絡模塊的3G/4G無線通信模塊進行智能語音互動、播放音樂和視頻。

以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。