一種可實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)的健康服務(wù)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種服務(wù)機(jī)器人，尤其是一種可實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)的健康服務(wù)機(jī)器人，屬于服務(wù)機(jī)器人和生命體征參數(shù)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，人們的健康意識(shí)日益增強(qiáng)，隨時(shí)隨地?zé)o負(fù)荷檢測(cè)生理參數(shù)的需求隨之出現(xiàn)，近幾年，發(fā)展迅速的服務(wù)機(jī)器人正是滿足這種需求的理想載體，利用機(jī)器人終端采集用戶的腦電信息是移動(dòng)醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療的未來發(fā)展方向，隨著將腦電檢測(cè)功能移植到服務(wù)機(jī)器人上，并且深度整合成熟的可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品，一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)癲癇、精神性疾病，對(duì)腦外疾病如代謝和內(nèi)分泌紊亂及中毒等所引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便使用者進(jìn)行自我健康狀況評(píng)估，及時(shí)獲得發(fā)病信息，從而及早采取救治措施，減輕痛苦，降低健康危害，甚至是生命危險(xiǎn)，同時(shí)，可以進(jìn)行睡眠監(jiān)護(hù)，通過連續(xù)的腦電信號(hào)采集，能夠幫助使用者分析自己的睡眠狀態(tài)，從而為睡眠障礙疾病和睡眠呼吸暫停綜合癥的預(yù)防和診治提供依據(jù)。另一方面，能夠客觀地監(jiān)測(cè)生理與心理疲勞，更直接地反映大腦本身的活動(dòng)，形成警覺度客觀的判別模型，實(shí)現(xiàn)疾病和危險(xiǎn)因素的預(yù)警。
[0003]目前市場(chǎng)上還未出現(xiàn)將腦電檢測(cè)與服務(wù)機(jī)器人結(jié)合的新型醫(yī)療產(chǎn)品。當(dāng)前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一系列可穿戴式腦電檢測(cè)裝置，但大部分都采取由多電極形成的多個(gè)通道組成的腦電采集系統(tǒng)，并通過設(shè)備轉(zhuǎn)接線連接到腦電圖儀進(jìn)行顯示，這種連接的局限性使得腦電電極放置難以獨(dú)立完成，同時(shí)會(huì)很大程度地限制腦電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和穩(wěn)定性，從而影響到監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。結(jié)合可穿戴技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)的健康服務(wù)機(jī)器人，可以為行動(dòng)不便的老人和孩子進(jìn)行隨時(shí)隨地的健康檢測(cè)，并通過語音的交互、結(jié)果的語音播報(bào)進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作。
[0004]目前，腦電檢測(cè)功能常見于各種監(jiān)護(hù)儀或者監(jiān)測(cè)儀中，為監(jiān)護(hù)、健康評(píng)價(jià)提供了一種客觀的生命體征參數(shù)，然而，這些市場(chǎng)上常見的腦電檢測(cè)裝置大多采用多導(dǎo)聯(lián)腦電檢測(cè)方法，不僅體積大、操作不便、舒適度差，更會(huì)造成檢測(cè)時(shí)的緊張感，給檢測(cè)者帶來心理壓力和生理負(fù)荷，從而導(dǎo)致結(jié)果失真，且這些檢測(cè)設(shè)備大多集中在大型醫(yī)院里面，不利于遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的構(gòu)建和移動(dòng)醫(yī)療的便捷指標(biāo)，難以在家庭中推廣，也難以實(shí)現(xiàn)用戶與醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程互動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種可實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)的健康服務(wù)機(jī)器人，該健康服務(wù)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)，具有良好的人機(jī)交互、便于移動(dòng)、使用方便、使用時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0007]—種可實(shí)現(xiàn)腦電檢測(cè)的健康服務(wù)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、主控制單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元、環(huán)境感知傳感器單元、電源供電單元以及醫(yī)療檢測(cè)單元；
[0008]所述主控制單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元、環(huán)境感知傳感器單元和電源供電單元設(shè)置在機(jī)器人本體上；所述醫(yī)療檢測(cè)單元包括獨(dú)立于機(jī)器人本體的腦電檢測(cè)裝置；
[0009]所述主控制單元通過總線通信協(xié)議和串口通信協(xié)議分別與運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元、環(huán)境感知傳感器單元和醫(yī)療檢測(cè)單元相連；
[0010]所述電源供電單元用于為主控制單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元和環(huán)境感知傳感器單元供電。
[0011]優(yōu)選的，所述主控制單元包括中央處理器、通用外圍設(shè)備接口模塊、存儲(chǔ)器模塊、通信接口模塊；所述中央處理器通過通用外圍設(shè)備接口模塊或通信接口模塊接收來自運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元、環(huán)境感知傳感器單元和醫(yī)療檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，然后進(jìn)行判斷決策并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊中，所述中央處理器通過通信接口模塊進(jìn)行指令的收發(fā)，進(jìn)而控制運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元、環(huán)境感知傳感器單元和醫(yī)療檢測(cè)單元的工作方式。
[0012]優(yōu)選的，所述運(yùn)動(dòng)控制單元包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、光耦隔離模塊、電機(jī)組和測(cè)速編碼器；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于接收主控制單元發(fā)送的PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與主控制單元之間通過光耦隔離模塊隔離；所述測(cè)速編碼器與電機(jī)組相連，用于實(shí)時(shí)反饋電機(jī)組的位置信息和轉(zhuǎn)速信息，實(shí)現(xiàn)電機(jī)組位置和轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制；所述電機(jī)組用于控制機(jī)器人本體的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、腰部轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)械臂動(dòng)作以及底盤運(yùn)動(dòng)。
[0013]優(yōu)選的，所述雙目視覺捕捉單元選用微軟公司的Kinect體感傳感器，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的導(dǎo)航與定位功能，以及最優(yōu)路徑的規(guī)劃。
[0014]優(yōu)選的，所述人機(jī)交互單元包括觸控顯示模塊和語音交互模塊，所述觸控顯示模塊用于視頻交互以及運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、環(huán)境感知傳感器單元和醫(yī)療檢測(cè)單元的狀態(tài)顯示，還通過無線信號(hào)與外部移動(dòng)終端相連；所述語音交互模塊包括語音識(shí)別單元、語音合成單元、語音提示單元，所述語音識(shí)別單元用于識(shí)別來自用戶的語音指令；所述語音合成單元用于對(duì)識(shí)別的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，合成機(jī)器碼，發(fā)送給主控制單元進(jìn)行決策；所述語音提示單元用于接收主控制單元發(fā)送過來的控制指令，對(duì)用戶進(jìn)行語音提示，實(shí)現(xiàn)用戶與機(jī)器人之間的交互功能。
[0015]優(yōu)選的，所述環(huán)境感知傳感器單元包括光電開關(guān)、陀螺儀傳感器、觸碰傳感器、紅外傳感器和超聲波傳感器；所述光電開關(guān)、觸碰傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器協(xié)同工作，進(jìn)行障礙物的識(shí)別與躲避；所述陀螺儀傳感器對(duì)機(jī)器人本體進(jìn)行姿態(tài)解讀；所述環(huán)境感知傳感器單元采用多傳感器信息融合技術(shù)對(duì)感知回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過主控制單元進(jìn)行反饋控制。
[0016]優(yōu)選的，所述電源供電單元包括充電底座、蓄電池充電接口、蓄電池、電壓變換模塊；所述蓄電池充電接口、蓄電池和電壓變換模塊集成到機(jī)器人本體內(nèi)，所述充電底座固定在室內(nèi)；在機(jī)器人工作時(shí)，所述電壓變換模塊將蓄電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成主控制單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、雙目視覺捕捉單元、人機(jī)交互單元和環(huán)境感知傳感器單元所需要的電壓，當(dāng)蓄電池電量低于設(shè)定的閾值時(shí)，機(jī)器人通過環(huán)境感知傳感器單元自動(dòng)回到充電底座處進(jìn)行充電。
[0017]優(yōu)選的，所述腦電檢測(cè)裝置包括帽子、腦電傳感器、集成模擬前端、混合信號(hào)微控制器、藍(lán)牙模塊、輸入模塊、指示燈模塊以及電源模塊；所述腦電傳感器置于帽子內(nèi)側(cè)，與用戶的額頭接觸，并與集成模擬前端相連；所述集成模擬前端通過SPI與混合信號(hào)微控制器相連；所述藍(lán)牙模塊通過UART與混合信號(hào)微控制器相連，該藍(lán)牙模塊用于與外部設(shè)備連接；所述電源模塊用于為腦電傳感器、集成模擬前端、混合信號(hào)微控制器、藍(lán)牙模塊和指示燈模塊供電；所述輸入模塊和指示燈模塊分別與混合信號(hào)微控制器相連，所述輸入模塊為腦電檢測(cè)裝置的開關(guān)，所述指示燈模塊用于顯示腦電檢測(cè)裝置與主控制單元的連接狀態(tài)，以及腦電檢測(cè)裝置的腦電檢測(cè)功能狀態(tài)；
[0018]所述藍(lán)牙模塊包括主控制模塊、射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊和傳感器接口模塊；所述主控制模塊用于接收、存儲(chǔ)混合信號(hào)微控制器傳來的信號(hào)，并在信號(hào)需要向外傳輸時(shí)，將信號(hào)傳入射頻核心模塊，該主控制模塊包括導(dǎo)線相連的主控制器、JTAG、R0M、閃存和SRAM ;所述射頻核心模塊用于在信號(hào)需要向外傳輸時(shí)，接收主控制模塊傳入的信號(hào)，并將信號(hào)由天線向外傳輸，該射頻核心模塊包括導(dǎo)線相連的協(xié)控制器、數(shù)字鎖相環(huán)、DSP調(diào)制解調(diào)器、SRAM, ROM和放大器，所述放大器與天線相接；所述通用外圍設(shè)備接口模塊包括導(dǎo)線相連的I2C、UART和SPI ;所述傳感器接口模塊包括導(dǎo)線相連的傳感器控制器、ADC和比較器；所述主控制模塊分別通過導(dǎo)線與射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊和傳感器接口模塊相連。
[0019]優(yōu)選的，所述集成模擬前端用于對(duì)腦電傳感器采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行濾波、自動(dòng)增益、AD轉(zhuǎn)換；所述混合信號(hào)微控制器用于對(duì)集成模擬前端處理后的信號(hào)采用