一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人，由單片機、通信裝置、電機驅(qū)動裝置、語音裝置、避障裝置、攝像頭、機械手、行走裝置、電源和兩臺模擬航機組成；單片機收集避障裝置和語音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機，攝像頭采集的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機，單片機通過通信裝置與上位機交換信息；該機器人主要在醫(yī)院輔助病人行動，行動不便的病人可通過語音控制機器人前進、后退、轉(zhuǎn)彎等，需要檢查病人時，可通過語音將座椅模式切換成病床模式，免去移動病人的煩惱。
【專利說明】一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人，屬于自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]截止2011年底，全國65歲及以上人口 10956萬人，占全國總?cè)丝诘?.3%。60歲及以上人口 15989萬人，占全國總?cè)丝?12%。國際上規(guī)定60歲以上老年人口達總?cè)丝诘?0%，或者65歲以上的人口達總?cè)丝诘?%，就是“老齡化社會”。很明顯，中國已經(jīng)進入了老齡化社會，而且在今后幾年老齡人口將會呈上升趨勢，老齡化將更加嚴重。北京、上海等一些地區(qū)老齡人口甚至占到了 15%，老齡化使社會的勞動力減少，一些老年人不僅不能參加勞動，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的負擔(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)院時不時會有行動不便的病人需要護士和家人的攙扶。而在沒有人幫助的情況下，行動不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。有了語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人，病人就可以獨自去化驗室拿取報告、去門診找醫(yī)生復(fù)診、到飲水房利用機械手取水等。為使設(shè)計的醫(yī)療服務(wù)機器人更好的服務(wù)病人。將語音控制和遠程控制相結(jié)合，實現(xiàn)護士的遠程監(jiān)護，座椅模式切換成病床模式，免去移動病人的煩惱。醫(yī)療服務(wù)機器人大大的減輕醫(yī)院護士工作壓力和病人的家庭負擔(dān)，同時提高醫(yī)院的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決行動不便的病人，在沒有人幫助的情況下，能夠獨自去化驗室拿取報告、去門診找醫(yī)生復(fù)診，減輕護士工作及病人家屬的負擔(dān)，本發(fā)明提供了一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人，技術(shù)方案如下:所述醫(yī)療服務(wù)機器人，由單片機、通信裝置、電機驅(qū)動裝置、語音裝置、避障裝置、攝像頭、機械手、行走裝置、電源和兩臺模擬航機組成；單片機收集避障裝置和語音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機，通過通信裝置與上位機交換信息；攝像頭采集的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機；單片機通過電機驅(qū)動裝置驅(qū)動機械手功能和行走裝置；避障裝置用于機器人遇到障礙物就停止；模擬舵機用于控制機器人在病床模式和座椅模式之間切換。
[0005]所述單片機電路由單片機U1、晶振Y1、電容C1-C3、電阻R1、排阻JPl組成，電解電容C3負極和電阻Rl的一端接單片機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Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機Ul的19腳，電容Cl、C2的另一端接地，單片機Ul的32-40腳接排阻JPl，20腳接地，31腳、40腳接VCC。
[0006]單片機電路P20、P21、P22、P23分別與電機驅(qū)動裝置的控制極相接，單片機電路POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07、P32、P33、P34、P35、P37、P37 分別與語音裝置相接，單片機電路P24、P25分別與避障裝置相接，單片機電路P30、P31分別與通信裝置相接。
[0007]所述機器人還包括電源穩(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]模擬舵機分別控制機器人在病床模式和座椅模式切換。
[0009]語音裝置用于指令機器人到達指定房間，指令機器人在病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換。
[0010]上位機通過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]電機驅(qū)動裝置驅(qū)動機械手和行走裝置，還可驅(qū)動其他附加裝置。
[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Ui+與鋰電池的正極相接，U1-與鋰電池的負極相接，電容C4正極接LM7805的I腳，電容C4負極接地，LM7805的2腳接地，電容C5正極接LM7805的3腳，電容C5負極接地，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Al的10腳、11腳，插孔的5腳接地。
[0014]本發(fā)明電機驅(qū)動裝置電路由R2、R3、DI?D8、LED4?LED7、L298N芯片U3、電機1、電機2組成，Dl?D4陰極相接并與VCC相接，其陽極分別與L298N芯片2，3，13，14腳相接；D5?D8陽極相接并與地相接，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的陽極，LEDl的陰極接電機I的一端，LED2陰極接LEDl的陽極，LED2陽極接LEDl的陰極，電機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的陽極，LED3的陰極接電機4的一端，LED4陰極接LED3的陽極，LED4陽極接接L298N芯片3腳，電機2的另一端接L298N芯片14腳。INl與單片機P23引腳相接，IN2與單片機P22引腳相接，IN3與單片機P21引腳相接，IN4與單片機P20引腳相接。
[0015]本發(fā)明語音裝置電路由電容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、負端MICN，U4的41引腳接單片機的POO端口，U4的40引腳接單片機的POl端口，U4的39引腳接單片機的P02端口，U4的38引腳接單片機的P03端口，U4的37引腳接單片機的P04端口，U4的36引腳接單片機的P05端口，U4的35引腳接單片機的P06端口，U4的34引腳接單片機的P07端口，U4的44引腳接單片機的PlO端口，U4的45引腳接單片機的P37端口，U4的42引腳接單片機的P36端口，U4的43引腳接單片機的P34端口，U4的47引腳接單片機的P33端口，U4的46引腳接單片機的P35端口，U4的48引腳接單片機的P32端口，U4的31引腳接時鐘信號，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陽極接74HC14的5腳，陰極與單片機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P25腳相接。
[0017]本發(fā)明通信裝置通過藍牙模塊與上位機傳遞信號，藍牙模塊的VCC引腳接地，TXD陰腳接串口 RXD引腳，RXD陰腳接串口 TXD引腳，藍牙模塊的GND接地。
[0018]本發(fā)明遠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、串口號選擇、遠程開、遠程關(guān)、病床模式、座椅模式、打開端口、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)機器人更好的服務(wù)病人，機器人設(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，需要被移動到病床上麻煩。機器人將現(xiàn)場語音控制和遠程控制相結(jié)合，實現(xiàn)護士對病人的遠程監(jiān)護，機器人在前進過程中，檢測前方有障礙物，機器人就會立刻停下，減少不必要的事故。同時機器人配備了機械手，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:醫(yī)院里隨時都會有緊急情況發(fā)生，當(dāng)需要病人立即進行手術(shù)時，每一秒鐘都顯得更加珍貴。醫(yī)療服務(wù)機器人可以靈活的將病人送到手術(shù)室。到達手術(shù)室之后座椅將自動切換成病床模式。在此過程病人中無需任何輔助動作，最終病人平躺進入手術(shù)室，立即進行手術(shù)，為病人增加了寶貴時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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:機械手，輪子，避障裝置，電機驅(qū)動裝置，攝像頭，語音裝置，掛水架)。
[0023]圖3為本發(fā)明的側(cè)視圖(座椅。機械手，輪子，避障裝置，電機驅(qū)動裝置，攝像頭，7:語音裝置，掛水架，控制器，電源穩(wěn)壓模塊，電源，模擬舵機，模擬舵機)。
[0024]圖4為本發(fā)明的單片機電路圖。
[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)明的電機驅(qū)動裝置電路圖。
[0028]圖8為本發(fā)明的避障裝置電路圖。
[0029]圖9為本發(fā)明的語音裝置電路圖。
[0030]圖10為本發(fā)明的藍牙傳輸電路圖。[0031]圖11為本發(fā)明的上位機遠程控制界面圖。
【具體實施方式】
[0032]一種語音控制的醫(yī)療服務(wù)機器人，病人可通過語音實現(xiàn)機器人的啟動、前進、轉(zhuǎn)彎，停止、后退、機械手控制、座椅模式與病床模式切換等功能。機器人在前進過程中，如果檢測到前方有人或者障礙物，機器人就會立刻停下，實現(xiàn)了避障的功能。機器人配備了機械手，病人可通過語音控制機械手，實現(xiàn)病人取藥，取水杯等物品，最大程度方便了病人。機器人設(shè)置了 2種模式:病床模式與座椅模式,并能實現(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,病人需要躺下時,可以通過語音將座椅模式切換成病床模式，免去移動病人的煩惱。當(dāng)病人需要休息時，也可使其轉(zhuǎn)換成病床模式。機器人上的攝像頭通過WIFI傳輸圖像到護士電腦的控制界面，護士可以根據(jù)圖像信息，通過控制界面的控制按鍵，通過藍牙實現(xiàn)對病人的遠程控制，更好的實現(xiàn)對病人的遠程監(jiān)護。
[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】
中詳細說明。
[0034]圖4為本發(fā)明的單片機電路圖，圖中單片機選用宏晶科技生產(chǎn)高速、低功耗、超強抗干擾的STC89C516RD+ —款單片機為本實例的核心，與其他各電路相連，實現(xiàn)整個系統(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的鋰電池的正負端。圖中的電容均用來濾波，用來過濾低頻波。
[0036]圖6為本發(fā)明的通信裝置電路圖。圖中采用了專用芯片MAX232進行是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)明的電機驅(qū)動裝置電路圖，圖中INl?IN4為控制輸入信號端口，當(dāng)輸入信號端INl接高電平輸入端IN2接低電平，電機Ml正轉(zhuǎn)，信號端INl接低電平，IN2接高電平，電機Ml反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入信號端IN3接高電平輸入端IN4接低電平，電機M2正轉(zhuǎn)，信號端IN3接低電平，IN4接高電平，電機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)生一個的38KHZ的調(diào)制信號，經(jīng)過施密特觸發(fā)器緩沖傳輸?shù)津?qū)動電路的緩沖端，由單片機的輸出端P2.1，來控制紅外發(fā)光管發(fā)射，并由電位器控制驅(qū)動信號的大小即改變感應(yīng)距離大小。紅外接收管的I腳接電源、2腳接地、3腳信號腳通過上拉電阻接電源，并將信號好傳輸給單片機端口P2.2。
[0039]圖9為本發(fā)明的語音裝置電路圖。圖中語音裝置電路主要由LD3320芯片構(gòu)成，LD3320芯片是一種語音識別芯片，該芯片集成了語音識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)明的藍牙模塊電路圖。圖中無線通訊是以hc-06藍牙透傳模塊為基礎(chǔ)，該模塊含有信號增強天線，數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，穿透性強。
[0041]圖11為本發(fā)明的遠程控制界面圖。圖中遠程控制界面主要由視頻圖像和控制按鍵組成，視頻圖像采樣無線攝像頭通過WIFI傳輸數(shù)據(jù)到上位機，而控制界面的按鍵是通過藍牙將信號傳輸?shù)綑C器人，從而實現(xiàn)護士對病人的實時監(jiān)控和對機器人的遠程控制。
【權(quán)利要求】
1.一種語音控制的的醫(yī)療服務(wù)機器人，其特征在于，由單片機、通信裝置、電機驅(qū)動裝置、語音裝置、避障裝置、攝像頭、機械手、行走裝置、電源和兩臺模擬航機組成；單片機收集避障裝置和語音裝置采集的信息，輸出信息給模擬航機，通過通信裝置與上位機交換信息；攝像頭采集的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給上位機；單片機通過電機驅(qū)動裝置驅(qū)動機械手功能和行走裝置；避障裝置用于機器人遇到障礙物就停止；模擬舵機用于控制機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所述機器人，其特征在于，所述單片機電路由單片機U1、晶振Y1、電容C1-C3、電阻R1、排阻JPl組成，電解電容C3負極和電阻Rl的一端接單片機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Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機Ul的19腳，電容C1、C2的另一端接地，單片機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所述機器人，其特征在于，單片機電路P20、P21、P22、P23分別與電機驅(qū)動裝置電路的控制極相接，單片機電路POO、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07、P32、P33、P34、P35、P37、P37分別與語音裝置相接，單片機電路P24、P25分別與避障裝置相接，單片機電路P30、P31分別與通信裝置相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述機器人，其特征在于，所述機器人還包括電源穩(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所述機器人，其特征在于，模擬舵機分別控制機器人在病床模式和座椅模式切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述機器人，其特征在于，語音裝置用于指令機器人到達指定房間，指令機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所述機器人，其特征在于，上位機通過通信裝置控制病床模式和座椅模式之間轉(zhuǎn)換。
【文檔編號】G05B19/042GK103676950SQ201310109455
【公開日】2014年3月26日 申請日期: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 申請人:常熟理工學(xué)院