高控制/運算效能助力　MCU實(shí)現智能照護機器人

高齡化社會(huì )來(lái)臨，使得獨居老人照護問(wèn)題日益受到重視，因此研究人員利用具備高控制和運算能力的微控制器(MCU)，開(kāi)發(fā)出可隨時(shí)跟隨獨居老人并具備跌倒偵測、緊急通知和網(wǎng)路互動(dòng)等功能的智慧照護機器人，以提升居家照護品質(zhì)。

臺灣目前已逐漸邁入高齡化社會(huì )，多數子女工作在外，無(wú)法全心全意照顧老人，因此孤獨在家中的老人照護就顯得相當重要。有人選擇聘請看護在家照料，抑或決定送至安養中心，但這些方法費用過(guò)高，而且子女也無(wú)法直接照顧親人，顯得較不放心。為有效解決此問(wèn)題，可照護及關(guān)懷老人生活的電子裝置遂日益受到重視，透過(guò)裝置的監控及互動(dòng)功能，不僅可讓老人在家即能了解在外親人的消息，而子女也能隨時(shí)從中得到家中父母的健康與生活資訊。

老人關(guān)懷照護系統設計有居家的監控功能及和家人互動(dòng)功能，透過(guò)網(wǎng)路服務(wù)，當老人有照顧需求時(shí)，可利用手勢辨識功能呼叫機器人至身邊;當想觀(guān)看親友在臉書(shū)(Facebook)上的消息及圖片時(shí)，可利用臉書(shū)動(dòng)態(tài)服務(wù)，即時(shí)得知親友最新動(dòng)態(tài)訊息，也可透過(guò)網(wǎng)路通話(huà)與遠方的家人進(jìn)行視訊聊天;同時(shí)也可隨時(shí)監控，當意外發(fā)生時(shí)可即時(shí)通知家人及醫護人員進(jìn)行處理。

該系統利用主系統晶片將Kinect所感測的骨架追蹤、手勢辨識及網(wǎng)路攝影的視訊通話(huà)等感測后存取數值，再利用串列傳輸(USART)傳送數值于主系統晶片，并做出距離等識別模式，進(jìn)行跟隨老人、控制馬達與老人互動(dòng)。

Kinect感測功能襄助　照護機器人創(chuàng )新應用擴大

該系統創(chuàng )新性功能為跟隨看護模式Kinect骨架追蹤和超音波定位、骨架判斷跌倒偵測、緊急通知簡(jiǎn)訊傳送，以及互動(dòng)功能手勢辨識和網(wǎng)路視訊(圖1)。

圖1 照護機器人理想互動(dòng)功能

在跟隨看護服務(wù)部分，該系統利用骨架追蹤及超音波定位，當老人移動(dòng)時(shí)，機器人便會(huì )跟隨至后方進(jìn)行照護，可隨時(shí)判定老人是否跌倒，操作起來(lái)也十分方便?，F有的跌倒偵測系統大都依賴(lài)攝影機或是使用者身上配戴的器材來(lái)辨別跌倒，該系統的跌倒偵測只須透過(guò)Kinect骨架追蹤，即可判定是否跌倒。

至于緊急簡(jiǎn)訊傳送部分，當老人判定為跌倒時(shí)，機器人會(huì )自動(dòng)由主系統晶片發(fā)布簡(jiǎn)訊至指定家人手機中，親人接收到消息后可立即做出反應或視訊觀(guān)看。而臉書(shū)動(dòng)態(tài)及互動(dòng)視訊服務(wù)部分，該系統加裝臉書(shū)動(dòng)態(tài)服務(wù)及網(wǎng)路視訊，老人即可關(guān)心在外子女的圖片，并讓親友利用視訊互動(dòng)看見(jiàn)老人在家的狀況，能有效拉近老人與家人的距離。

.跟隨看護服務(wù)

照護機器人主系統利用晶片與Kinect進(jìn)行老人互動(dòng)與看護服務(wù)。智慧型看護機器人可透過(guò)Kinect跟隨于老人后方隨時(shí)看護，利用Kinect本身的骨架識別，以判別正常狀況時(shí)的骨架數量與動(dòng)作。當老人不慎跌倒時(shí)，依骨架瞬間降下或消失為判別，再回傳數值訊號給主系統，可即時(shí)透過(guò)緊急簡(jiǎn)訊功能送至子女的手機進(jìn)行通知，家人則可透過(guò)網(wǎng)路視訊進(jìn)行查看老人在家中的狀況，以免錯過(guò)時(shí)間就醫。

為即時(shí)反應與傳送數值來(lái)跟隨與保障老人的安危，看護系統透過(guò)主系統晶片提供USART，即可直接利用USART而不須再以串列周邊介面(SPI)進(jìn)行轉換動(dòng)作。跟隨方面，則運用產(chǎn)生脈沖寬度調變(PWM)脈波來(lái)控制HB-25馬達驅動(dòng)器來(lái)驅動(dòng)直流馬達，由于控制波形即可正反轉，就能在主晶片應用與結合出讓機器人前后左右的動(dòng)作與功能。

該系統還須使用PING超音波距離感應器(圖2)來(lái)偵測距離，除應用PWM來(lái)進(jìn)行聲波傳送與接收，也使用通用輸入/輸出來(lái)接收數值距離判斷與Kinect骨架等數值。

圖2 PING超音波距離感應器