基于藍牙和DSP的家用醫療保健智能機器人設計

　　3.2 機器人聽(tīng)覺(jué)與音頻信號的傳輸機

　　器人采集的音頻信號也有2種作用:一是提供機器人聽(tīng)覺(jué);二是借助于音頻信號,家庭成員可以和醫生進(jìn)行溝通,醫生可以了解家庭成員的健康狀況和心態(tài)。音頻信號的傳輸為醫生對家庭成員進(jìn)行醫療保健提供了語(yǔ)言交流的途徑。

　　機器人聽(tīng)覺(jué)是語(yǔ)音識別技術(shù),醫療保健智能機器人帶有各種聲交互系統,能夠按照家庭成員的命令進(jìn)行醫療測試和監護,還可以按照家庭成員的命令做家務(wù)、控制數字化家電和照看病人等。

　　聲音的獲取采用多個(gè)立體麥克風(fēng)。由于聲音的頻率范圍大約是300Hz～3400

　　Hz,過(guò)高或過(guò)低頻率的聲音在一般情況下是不需要傳輸的,所以只用傳送頻率范圍在1000Hz～3000Hz的聲音,醫生和家庭成員就可以進(jìn)行正常的交流,從而可以降低傳輸音頻信號所占用的帶寬,再采用合適的通信音頻壓縮協(xié)議即可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)音頻的要求。智能機器人的聽(tīng)覺(jué)系統如圖3所示。

　　3.3 各項生理信息的采集與傳輸

　　傳統檢測設備通過(guò)有線(xiàn)方式連到人體上進(jìn)行生理信息的采集,各種連線(xiàn)容易使病人心情緊張,從而導致檢測到的數據不準確。使用藍牙技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題,帶有藍牙模塊的醫療微型傳感器安置在家庭成員身上,盡量使其不對人體正?；顒?dòng)產(chǎn)生干擾,再通過(guò)藍牙技術(shù)將采集的數據傳輸到接收設備并對其進(jìn)行處理。

　　在智能機器人上安裝1個(gè)帶有藍牙模塊的探測器作為接收設備,各種醫療傳感器將采集到的生理信息數據通過(guò)藍牙模塊傳輸到探測器,探測器有2種工作方式:一是將數據交給智能機器人處理,提供本地結果;二是與Internet連接(也可以通過(guò)GSM無(wú)線(xiàn)模塊直接發(fā)回),通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將數據傳輸到遠程醫療中心,達到醫療保健與遠程監護的目的。視頻和音頻數據的傳輸也采用這種方式。智能機器人的數據傳輸系統如圖4所示。

　　4藍牙模塊的應用

　　4.1 藍牙技術(shù)概況

　　藍牙技術(shù)是用于替代電纜或連線(xiàn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。它的載波選用全球公用的2.4GHz(實(shí)際射頻通道為f=2402+k×1MHz,k=0,1,2,.,78)ISM頻帶,并采用跳頻方式來(lái)擴展頻帶,跳頻速率為1600跳/s,可得到79個(gè)1MHz帶寬的信道。藍牙設備采用GFSK調制技術(shù),通信速率為1Mbit/s,實(shí)際有效速率最高可達721Kbit/s,通信距離為10m,發(fā)射功率為1mW;當發(fā)射功率為100mW時(shí),通信距離可達100m,可以滿(mǎn)足數字化家庭的需要。

　　4.2 藍牙模塊

　　ROK101007型藍牙模塊是愛(ài)立信公司推出的適合于短距離通信的無(wú)線(xiàn)基帶模塊。它的集成度高、功耗小(射頻功率為1mW),支持所有的藍牙協(xié)議,可嵌入任何需要藍牙功能的設備中。該模塊包括基帶控制器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、閃存、電源管理模塊和時(shí)鐘5個(gè)功能模塊,可提供高至HCI(主機控制接口)層的功能。單個(gè)藍牙模塊的結構如圖5所示。

　　4.3 主/從設備硬件組成

　　藍牙技術(shù)支持點(diǎn)到點(diǎn)PPP(Point-to-PointProtocol)和點(diǎn)對多點(diǎn)的通信,用無(wú)線(xiàn)方式將若干藍牙設備連接成1個(gè)微微網(wǎng)。每個(gè)微微網(wǎng)由1個(gè)主設備(Master)和若干個(gè)從設備(Slave)組成,從設備最多為7臺。主設備負責通信協(xié)議的動(dòng)作,MAC地址用3位來(lái)表示,即在1個(gè)微微網(wǎng)內可尋址8個(gè)設備(互聯(lián)的設備數量實(shí)際是沒(méi)有限制的,只不過(guò)在同一時(shí)刻只能激活8個(gè),其中1個(gè)為主,7個(gè)為從)。從設備受控于主設備。所有設備單元均采用同一跳頻序列。

　　將帶有藍牙模塊的微型醫療傳感器作為從設備,將智能機器人上的帶有藍牙模塊的探測器作為主設備。主從設備的硬件主要包括天線(xiàn)單元、功率放大模塊、藍牙模塊、嵌入式微處理器系統、接口電路及一些輔助電路。主設備是整個(gè)藍牙網(wǎng)絡(luò )的核心部分,要完成各種不同通信協(xié)議之間的轉換和信息共享,以及同外部通信網(wǎng)絡(luò )之間的數據交換功能,同時(shí)還負責對各個(gè)從設備的管理和控制。

　　5結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步,經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,越來(lái)越多的人需要家庭醫療保健服務(wù)。文中提出的應用于數字化家庭醫療保健服務(wù)的智能機器人系統的功能較為全面,且在家用智能機器人、基于藍牙技術(shù)的智能家居和數字化醫院等方面的拓展應用非常廣闊,具有極大的市場(chǎng)潛力。