一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，由單片機(jī)、通信裝置、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、語(yǔ)音裝置、避障裝置、攝像頭、機(jī)械手、行走裝置、電源和兩臺(tái)模擬航機(jī)組成；單片機(jī)收集避障裝置和語(yǔ)音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機(jī)，攝像頭采集的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機(jī)，單片機(jī)通過(guò)通信裝置與上位機(jī)交換信息；該機(jī)器人主要在醫(yī)院輔助病人行動(dòng)，行動(dòng)不便的病人可通過(guò)語(yǔ)音控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等，需要檢查病人時(shí)，可通過(guò)語(yǔ)音將座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，屬于自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]截止2011年底，全國(guó)65歲及以上人口 10956萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝诘?.3%。60歲及以上人口 15989萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝?12%。國(guó)際上規(guī)定60歲以上老年人口達(dá)總?cè)丝诘?0%，或者65歲以上的人口達(dá)總?cè)丝诘?%，就是“老齡化社會(huì)”。很明顯，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，而且在今后幾年老齡人口將會(huì)呈上升趨勢(shì)，老齡化將更加嚴(yán)重。北京、上海等一些地區(qū)老齡人口甚至占到了 15%，老齡化使社會(huì)的勞動(dòng)力減少，一些老年人不僅不能參加勞動(dòng)，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顧，這就增加了他們的子女以及社會(huì)的負(fù)擔(dān)。
[0003]年輕人為了工作日益繁忙、在目前服務(wù)行業(yè)工作者的稀缺背景下，在醫(yī)院時(shí)不時(shí)會(huì)有行動(dòng)不便的病人需要護(hù)士和家人的攙扶。而在沒(méi)有人幫助的情況下，行動(dòng)不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。有了語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，病人就可以獨(dú)自去化驗(yàn)室拿取報(bào)告、去門(mén)診找醫(yī)生復(fù)診、到飲水房利用機(jī)械手取水等。為使設(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人。將語(yǔ)音控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)護(hù)士的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人大大的減輕醫(yī)院護(hù)士工作壓力和病人的家庭負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高醫(yī)院的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決行動(dòng)不便的病人，在沒(méi)有人幫助的情況下，能夠獨(dú)自去化驗(yàn)室拿取報(bào)告、去門(mén)診找醫(yī)生復(fù)診，減輕護(hù)士工作及病人家屬的負(fù)擔(dān)，本發(fā)明提供了一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，技術(shù)方案如下:所述醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，由單片機(jī)、通信裝置、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、語(yǔ)音裝置、避障裝置、攝像頭、機(jī)械手、行走裝置、電源和兩臺(tái)模擬航機(jī)組成；單片機(jī)收集避障裝置和語(yǔ)音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機(jī)，通過(guò)通信裝置與上位機(jī)交換信息；攝像頭采集的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機(jī)；單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械手功能和行走裝置；避障裝置用于機(jī)器人遇到障礙物就停止；模擬舵機(jī)用于控制機(jī)器人在病床模式和座椅模式之間切換。
[0005]所述單片機(jī)電路由單片機(jī)U1、晶振Y1、電容C1-C3、電阻R1、排阻JPl組成，電解電容C3負(fù)極和電阻Rl的一端接單片機(jī)Ul的9腳連接，電解電容C3的正極接電源VCC，電阻Rl的另一端接地，電容Cl的一端和晶振Yl的一端接單片機(jī)Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機(jī)Ul的19腳，電容Cl、C2的另一端接地，單片機(jī)Ul的32-40腳接排阻JPl，20腳接地，31腳、40腳接VCC。
[0006]單片機(jī)電路P20、P21、P22、P23分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制極相接，單片機(jī)電路POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07、P32、P33、P34、P35、P37、P37 分別與語(yǔ)音裝置相接，單片機(jī)電路P24、P25分別與避障裝置相接，單片機(jī)電路P30、P31分別與通信裝置相接。
[0007]所述機(jī)器人還包括電源穩(wěn)壓模塊，電源穩(wěn)壓模塊的輸入端與電池相接，輸出端與其他各組件連接。
[0008]模擬舵機(jī)分別控制機(jī)器人在病床模式和座椅模式切換。
[0009]語(yǔ)音裝置用于指令機(jī)器人到達(dá)指定房間，指令機(jī)器人在病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換。
[0010]上位機(jī)通過(guò)通信裝置控制病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換，收集攝像頭采集獲得的圖像信息。
[0011]電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械手和行走裝置，還可驅(qū)動(dòng)其他附加裝置。
[0012]本發(fā)明電源穩(wěn)壓模塊電路由電容C4、C5、集成穩(wěn)壓器LM7805組成，輸入U(xiǎn)i+與鋰電池的正極相接，U1-與鋰電池的負(fù)極相接，電容C4正極接LM7805的I腳，電容C4負(fù)極接地，LM7805的2腳接地，電容C5正極接LM7805的3腳，電容C5負(fù)極接地，Uo給電路供電。
[0013]本發(fā)明通信裝置電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U2、電解電容C6-C10、電容C9和九針插孔Jl組成，電容ClO的兩端分別接芯片U2的I腳、3腳，電容C6的兩端分別接芯片U2的4腳、5腳，電容C8的一端接芯片U2的6腳，電容C8的另一端接地，電容C7的一端接芯片U2的2腳，電容C7的另一端、電容C9的一端、芯片U2的16腳接電源VCC，電容C9的另一端、芯片U2的15腳接地，芯片U2的14腳、13腳接插孔Jl的2腳、3腳，芯片U2的12腳、11腳接單片機(jī)Al的10腳、11腳，插孔的5腳接地。
[0014]本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電路由R2、R3、DI?D8、LED4?LED7、L298N芯片U3、電機(jī)1、電機(jī)2組成，Dl?D4陰極相接并與VCC相接，其陽(yáng)極分別與L298N芯片2，3，13，14腳相接；D5?D8陽(yáng)極相接并與地相接，其陰極分別與L298N芯片2，3，13，14腳相接，電阻R2 —端接L298N芯片2腳，另一端接LEDl的陽(yáng)極，LEDl的陰極接電機(jī)I的一端，LED2陰極接LEDl的陽(yáng)極，LED2陽(yáng)極接LEDl的陰極，電機(jī)I的另一端接L298N芯片3腳，電阻R3 —端接L298N芯片14腳，另一端接LED3的陽(yáng)極，LED3的陰極接電機(jī)4的一端，LED4陰極接LED3的陽(yáng)極，LED4陽(yáng)極接接L298N芯片3腳，電機(jī)2的另一端接L298N芯片14腳。INl與單片機(jī)P23引腳相接，IN2與單片機(jī)P22引腳相接，IN3與單片機(jī)P21引腳相接，IN4與單片機(jī)P20引腳相接。
[0015]本發(fā)明語(yǔ)音裝置電路由電容C14-C20、電阻R12-R14、電感L1、發(fā)光二極管LED6、LD3320芯片U4組成，電阻R12 —端接VCC、另一端接發(fā)光二極管LED6陽(yáng)極、LED6陰極接U4的29引腳，電容C19 一端接U4的20引腳，另一端接電阻R13，電阻R13另一端接U4的21引腳，電阻R14 —端接U4的21引腳，另一端接U4的22引腳，電容C20 —端接U4的21引腳，另一端接U4的22引腳，電容C14、C15 一端同接U4的18引腳，另一端同接地，U4的19、23引腳同接電容C16 —端，另一端接地，電容C17 —端接電容C16，另一端接地，電感LI 一端接電容C17。另一端接VCC，電容C18—端接VCC、另一端接地，U4的9、10引腳分別接麥克風(fēng)的正端MICP、負(fù)端MICN，U4的41引腳接單片機(jī)的POO端口，U4的40引腳接單片機(jī)的POl端口，U4的39引腳接單片機(jī)的P02端口，U4的38引腳接單片機(jī)的P03端口，U4的37引腳接單片機(jī)的P04端口，U4的36引腳接單片機(jī)的P05端口，U4的35引腳接單片機(jī)的P06端口，U4的34引腳接單片機(jī)的P07端口，U4的44引腳接單片機(jī)的PlO端口，U4的45引腳接單片機(jī)的P37端口，U4的42引腳接單片機(jī)的P36端口，U4的43引腳接單片機(jī)的P34端口，U4的47引腳接單片機(jī)的P33端口，U4的46引腳接單片機(jī)的P35端口，U4的48引腳接單片機(jī)的P32端口，U4的31引腳接時(shí)鐘信號(hào)，U4的1、32、7引腳同接VCC，U4的8、33、49引腳同接地，U4的17、24引腳同接地。
[0016]本發(fā)明避障裝置電路由電容C11-C13、電阻R4-R11、晶振Y2、74HC14、發(fā)光二極管LED5、二極管D9、三極管Ql，紅外接收管Q2組成，電容Cl I 一端接地，另一端接晶振Y2 —端，電容C12 —端接地，;另一端接晶振Y2另一端，晶振Y2 —端接電容Cl I，另一端接電容C12，74HC14的I腳接電容Cll, 2腳接74HC14的3腳，電阻R4 一端接電容Cl I，另一端接74HC14的3腳，電阻R5 —端接電容C12，另一端接74HC14的3腳，電阻R6 —端接74HC14的4腳，另一端接74HC14的5腳，D9陽(yáng)極接74HC14的5腳，陰極與單片機(jī)P24腳相接，電阻R7的I端接74HC14的I腳，電阻R7的2端接電阻R8，電阻R7的3端接Ql的基極，LED5陽(yáng)極接電阻R9、R10同接電源VCC，LED5陰極電阻R11，電阻Rll另一端接Ql集電極，Ql發(fā)射極接地。紅外接收管Q2的I腳接電阻R9同接電容C13的陽(yáng)極，紅外接收管Q2的2腳接電容C13的陰極同接地，紅外接收管Q2的3腳接電阻RlO并與單片機(jī)P25腳相接。
[0017]本發(fā)明通信裝置通過(guò)藍(lán)牙模塊與上位機(jī)傳遞信號(hào)，藍(lán)牙模塊的VCC引腳接地，TXD陰腳接串口 RXD引腳，RXD陰腳接串口 TXD引腳，藍(lán)牙模塊的GND接地。
[0018]本發(fā)明遠(yuǎn)程控制界面由視頻圖像和控制按鍵組成，控制按鍵由波特率選擇、串口號(hào)選擇、遠(yuǎn)程開(kāi)、遠(yuǎn)程關(guān)、病床模式、座椅模式、打開(kāi)端口、關(guān)閉端口、退出、前、左、后、右、停按鍵組成。
[0019]為使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人，機(jī)器人設(shè)置了 2種:模式座椅模式和病床模式，免去了病人就診，休息時(shí)，需要被移動(dòng)到病床上麻煩。機(jī)器人將現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)護(hù)士對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，檢測(cè)前方有障礙物，機(jī)器人就會(huì)立刻停下，減少不必要的事故。同時(shí)機(jī)器人配備了機(jī)械手，可以幫助病人取物品，最大程度方便了病人。
[0020]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):醫(yī)院里隨時(shí)都會(huì)有緊急情況發(fā)生，當(dāng)需要病人立即進(jìn)行手術(shù)時(shí)，每一秒鐘都顯得更加珍貴。醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人可以靈活的將病人送到手術(shù)室。到達(dá)手術(shù)室之后座椅將自動(dòng)切換成病床模式。在此過(guò)程病人中無(wú)需任何輔助動(dòng)作，最終病人平躺進(jìn)入手術(shù)室，立即進(jìn)行手術(shù)，為病人增加了寶貴時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的主視圖(座椅，2:機(jī)械手，輪子，避障裝置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，攝像頭，語(yǔ)音裝置，掛水架)。
[0023]圖3為本發(fā)明的側(cè)視圖(座椅。機(jī)械手，輪子，避障裝置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，攝像頭，7:語(yǔ)音裝置，掛水架，控制器，電源穩(wěn)壓模塊，電源，模擬舵機(jī)，模擬舵機(jī))。
[0024]圖4為本發(fā)明的單片機(jī)電路圖。
[0025]圖5為本發(fā)明的電源穩(wěn)壓電路圖。
[0026]圖6為本發(fā)明的通信裝置電路圖。
[0027]圖7為本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電路圖。
[0028]圖8為本發(fā)明的避障裝置電路圖。
[0029]圖9為本發(fā)明的語(yǔ)音裝置電路圖。
[0030]圖10為本發(fā)明的藍(lán)牙傳輸電路圖。[0031]圖11為本發(fā)明的上位機(jī)遠(yuǎn)程控制界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]一種語(yǔ)音控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，病人可通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的啟動(dòng)、前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎，停止、后退、機(jī)械手控制、座椅模式與病床模式切換等功能。機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，如果檢測(cè)到前方有人或者障礙物，機(jī)器人就會(huì)立刻停下，實(shí)現(xiàn)了避障的功能。機(jī)器人配備了機(jī)械手，病人可通過(guò)語(yǔ)音控制機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)病人取藥，取水杯等物品，最大程度方便了病人。機(jī)器人設(shè)置了 2種模式:病床模式與座椅模式,并能實(shí)現(xiàn)兩者的切換,一般情況下為座椅模式，當(dāng)醫(yī)生需要檢查病人時(shí),病人需要躺下時(shí),可以通過(guò)語(yǔ)音將座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。當(dāng)病人需要休息時(shí)，也可使其轉(zhuǎn)換成病床模式。機(jī)器人上的攝像頭通過(guò)WIFI傳輸圖像到護(hù)士電腦的控制界面，護(hù)士可以根據(jù)圖像信息，通過(guò)控制界面的控制按鍵，通過(guò)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程控制，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。
[0033]圖1-3分別為本發(fā)明控制原理圖、主視圖、俯視圖，已在
【發(fā)明內(nèi)容】
中詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]圖4為本發(fā)明的單片機(jī)電路圖，圖中單片機(jī)選用宏晶科技生產(chǎn)高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的STC89C516RD+ —款單片機(jī)為本實(shí)例的核心，與其他各電路相連，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。
[0035]圖5為本發(fā)明的電源穩(wěn)壓電路圖。圖中集成穩(wěn)壓器LM7805提供一個(gè)穩(wěn)定的5V電源。集成穩(wěn)壓器LM7805的輸入電壓范圍為2.7V-13.2V，輸出電壓為5V。Ui+和U1-兩端分別連接700mA的鋰電池的正負(fù)端。圖中的電容均用來(lái)濾波，用來(lái)過(guò)濾低頻波。
[0036]圖6為本發(fā)明的通信裝置電路圖。圖中采用了專(zhuān)用芯片MAX232進(jìn)行是RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，采用三線制連接串口，9針串口只連接其中的3根線:第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。
[0037]圖7為本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電路圖，圖中INl?IN4為控制輸入信號(hào)端口，當(dāng)輸入信號(hào)端INl接高電平輸入端IN2接低電平，電機(jī)Ml正轉(zhuǎn)，信號(hào)端INl接低電平，IN2接高電平，電機(jī)Ml反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入信號(hào)端IN3接高電平輸入端IN4接低電平，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，信號(hào)端IN3接低電平，IN4接高電平，電機(jī)M2反轉(zhuǎn)。
[0038]圖8為本發(fā)明的避障裝置電路圖。圖中晶振Y3搭配電阻、電容產(chǎn)生一個(gè)的38KHZ的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器緩沖傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路的緩沖端，由單片機(jī)的輸出端P2.1，來(lái)控制紅外發(fā)光管發(fā)射，并由電位器控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小即改變感應(yīng)距離大小。紅外接收管的I腳接電源、2腳接地、3腳信號(hào)腳通過(guò)上拉電阻接電源，并將信號(hào)好傳輸給單片機(jī)端口P2.2。
[0039]圖9為本發(fā)明的語(yǔ)音裝置電路圖。圖中語(yǔ)音裝置電路主要由LD3320芯片構(gòu)成，LD3320芯片是一種語(yǔ)音識(shí)別芯片，該芯片集成了語(yǔ)音識(shí)別處理器和一些外部電路，包括AD、DA轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口。
[0040]圖10為本發(fā)明的藍(lán)牙模塊電路圖。圖中無(wú)線通訊是以hc-06藍(lán)牙透?jìng)髂K為基礎(chǔ)，該模塊含有信號(hào)增強(qiáng)天線，數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，穿透性強(qiáng)。
[0041]圖11為本發(fā)明的遠(yuǎn)程控制界面圖。圖中遠(yuǎn)程控制界面主要由視頻圖像和控制按鍵組成，視頻圖像采樣無(wú)線攝像頭通過(guò)WIFI傳輸數(shù)據(jù)到上位機(jī)，而控制界面的按鍵是通過(guò)藍(lán)牙將信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)器人，從而實(shí)現(xiàn)護(hù)士對(duì)病人的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。
【權(quán)利要求】
1.一種語(yǔ)音控制的的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，由單片機(jī)、通信裝置、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、語(yǔ)音裝置、避障裝置、攝像頭、機(jī)械手、行走裝置、電源和兩臺(tái)模擬航機(jī)組成；單片機(jī)收集避障裝置和語(yǔ)音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機(jī)，通過(guò)通信裝置與上位機(jī)交換信息；攝像頭采集的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機(jī)；單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械手功能和行走裝置；避障裝置用于機(jī)器人遇到障礙物就停止；模擬舵機(jī)用于控制機(jī)器人在病床模式和座椅模式之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器人，其特征在于，所述單片機(jī)電路由單片機(jī)U1、晶振Y1、電容C1-C3、電阻R1、排阻JPl組成，電解電容C3負(fù)極和電阻Rl的一端接單片機(jī)Ul的9腳連接，電解電容C3的正極接電源VCC，電阻Rl的另一端接地，電容Cl的一端和晶振Yl的一端接單片機(jī)Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機(jī)Ul的19腳，電容C1、C2的另一端接地，單片機(jī)Ul的32-40腳接排阻JPl，20腳接地，31腳、40腳接VCC。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)器人，其特征在于，單片機(jī)電路P20、P21、P22、P23分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電路的控制極相接，單片機(jī)電路POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07、P32、P33、P34、P35、P37、P37分別與語(yǔ)音裝置相接，單片機(jī)電路P24、P25分別與避障裝置相接，單片機(jī)電路P30、P31分別與通信裝置相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人還包括電源穩(wěn)壓模塊，電源穩(wěn)壓模塊的輸入端與電池相接，輸出端與其他各組件連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)器人，其特征在于，模擬舵機(jī)分別控制機(jī)器人在病床模式和座椅模式切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)器人，其特征在于，語(yǔ)音裝置用于指令機(jī)器人到達(dá)指定房間，指令機(jī)器人在病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)器人，其特征在于，上位機(jī)通過(guò)通信裝置控制病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103676950SQ201310109455
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月1日
【發(fā)明者】毛麗民, 徐本連, 朱培逸, 劉叔軍, 陸郁民, 謝新明, 吳余生, 彭偉偉, 趙金安 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院