一种面向独居老人的室内服务机器人及运行方法技术

一种面向独居老人的室内服务机器人及运行方法，包括车体，所述车体后方设置有摄像头模块，车体内部安装有主控制器，位于车体上放置有药箱，所述药箱通过药箱控制电机控制，车体下端两侧前后分别设置有车轮，所述车轮通过驱动电机驱动，所述车体前方设置有语音模块和通信模块。本发明专利技术能有效保障老人健康与安全。

【技术实现步骤摘要】
一种面向独居老人的室内服务机器人及运行方法
本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种面向独居老人的室内服务机器人及运行方法。
技术介绍
随着老年型年龄结构初步形成，我国已经开始步入老龄化社会。且当今社会独生子女较多,工作压力也不断加大,导致对老年人的关心和陪护时间严重不足。“空巢”现象日趋突出，空巢老人家庭逐年增加。如何更好的照顾好空巢老人，方便老人健康生活成为当前乃至于未来我们必须面对的社会难题。目前国内的服务机器人体积过大、运动不灵活、结构不合理等缺点也很明显，且针对服务于老年人的机器人功能单一，仍然需要进一步深入改进。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种面向独居老人的室内服务机器人及运行方法，能有效保障老人健康与安全。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种面向独居老人的室内服务机器人，包括车体7，所述车体7后方设置有摄像头模块1，车体7内部安装有主控制器4，位于车体7上放置有药箱5，所述药箱5通过药箱控制电机6控制，车体7下端两侧前后分别设置有车轮8，所述车轮8通过驱动电机11驱动，所述车体7前方设置有语音模块9和通信模块10。所述摄像头模块1用于获取老人的图像信息，然后将图像传输给主控制器4，主控制器4的输出端分别与药箱控制电机6、语音模块9、通信模块10、驱动电机11相连，药箱控制电机6用于控制药箱的开关状态，驱动电机11用于驱动设置在机器人底部的车轮8日常移动，主控制器4连接电源模块12，电源模块12为整个装置提供电源。所述的摄像头模块1为RGB双目摄像头，型号为OV5647，用于采集视频，并发送给主控制器4。所述的主控制器4为RaspberryPi，型号为4B，用于缓存和处理摄像头模块传输过来的视频信息，以及对药箱控制电机6、驱动电机11的控制。所述的语音模块9为非特定人语音模别开发板，型号为YS-LDV7，用于对语音进行识别处理。所述的通信模块10为无线通信模块，型号为ATK-SIM800C，其包括3G/4G通信模块，SIM卡可插入该模块内部卡槽。所述的主控制器4上连接有语音播放模块(型号为ISD1700)和蜂鸣器，语音播放模块用于播放录音、提醒老人吃药，蜂鸣器用于在异常情况下进行报警警示。所述机器人车体7上设置有USB接口，所述USB接口具有数据传输功能和充电功能。所述的电源模块12为可充电的蓄电池，可对机器人进行供电。所述摄像头模块1设置在可调节伸缩杆2上，摄像头模块1与可调节伸缩杆2连接处设置有舵机3。一种面向独居老人的室内服务机器人的运行方法，包括医疗提醒系统、远程监控系统和摔倒检测系统所述医疗提醒系统具体为：以树莓派作为主控制器4，利用DS12C887时钟芯片提供时间信息，在系统启用之前，按照医嘱将需要服用的药品按次放入药箱中，并设置好服药时间范围，由于机器人内部含有3个药箱，可同时存放3种药物，因此老人可以根据LED灯的闪烁情况进行区分该时间段服药的种类，当到达预设的服药时间时，机器人通过摄像头模块1搜索老人位置，并移动至老人身边，主控制器4通过控制语音模块9播放录音信息，通过语音模块9播放录制好的语音信息提醒老人服药，老人按下LED灯闪烁的药箱上的取药按键，主控制器4驱动药箱控制电机6转动，进而控制该药箱5开启，老人取用即可；若老人未曾按下取药键，则利用语音模块9的语音播放每隔5分钟持续发出声音提醒老人服药，在四次提醒结束时，老人仍未服药，则可通过通信模块10向家属发送异常情况信息，家属可通过视频监控查看老人当前状况，同时为满足患者自主服药的需要，系统在预先设定的服药时间前20分钟内均可自主取药，药物在前20分钟内取出后，系统在预定时间将不会发出声音提醒服药；所述远程监控系统具体为：由于老人在室内会存在移动情况，因此当摄像头模块1检测到老人有运动意图时，机器人能通过可伸缩调节杆2、舵机3自动调整摄像头模块1的方位，以保证老人处于监控图像中心位置，当调整伸缩杆2、舵机3无法达到该要求时，机器人可以通过自身移动使老人时刻处于自己监控图像中心位置，家属可随时通过手机APP实现远程监控功能，实时查看摄像头模块1拍摄到的视频信息，同时可利用大容量硬盘对视频信息进行保存；所述摔倒检测系统具体为：在对摄像头模块1中的视频图像进行预处理后，对于发生的异常行为，利用人体质心到水平面的距离H、人体宽高比Ratio以及人体质心变化的速度V特征参数对摔倒行为进行检测；(1)判断运动目标是否处于站立或正常行走的状态；先通过人体质心到水平面距离H这一特征判断运动目标是否处于站立或正常行走的状态，将人在行走过程中人体质心到水平面的距离用1表示，则人在下蹲时人体质心到水平面的距离一般在1/3--3/5之间；人在摔倒时人体质心到水平面的距离一般在1/4--2/5之间，设置阈值HT＝3/5H人来区分人是否处于正常行走或站立状态，当人体质心到水平面的距离H大于设定阈值HT时，认为人处于站立或正常行走的状态，即无摔倒事件发生，而人体质心到水平面的距离H小于设定阈值HT时，则可能有摔倒事件发生；(2)区分类似坐下、下蹲等日常活动行为与摔倒行为；在完成上一步判断之后，此时人体质心到水平面的距离H小于设定阈值HT，当人处于行走、下蹲、坐下等类似日常活动行为时，其人体宽高比是小于1的；而当人处于摔倒状态时，其人体宽高比是大于1的，因此可设定阈值RatioT＝1，即认为人体宽高比Ratio大于设定阈值RatioT时，有摔倒事件发生，而Ratio小于设定阈值RatioT时，无摔倒事件发生；(3)用人体质心变化的速度V最终判定是否有摔倒事件发生；由于与平躺类似的一些日常活动行为其人体宽高比也是大于1的，此时这些类似平躺日常活动行为会被误判为摔倒行为，因此可用人体质心变化的速度V来区分日常活动行为和摔倒行为，由于人体质心到水平面的距离H是恒定的，在摔倒事件发生时，可以利用摔倒过程中所用时间t来确定人体质心变化的速度V，设定阈值VT＝1.35m/s，即当人体质心变化的速度V＞VT时，最终判定有摔倒事件发生；检测系统需要进一步判定摔倒的严重程度，即利用语音模块9的语音交互功能来询问老人是否需要救助，当回答需要或者两次询问无应答时，启动救助功能，此时通信模块10向家属及120急救中心发送求助短信，家属在收到短信后，可利用手机APP查摄像头模块1拍摄到的老人当前状况，并调取硬盘内缓存的监控录像，在救护车到达之前与老人实时沟通。本专利技术的有益效果：该服务机器人具备医疗提醒、远程监控、摔倒检测等功能，能有效保障老人健康与安全。可根据医嘱灵活调整用药时间及用量。利用摄像头完成对老人的定位，可根据老人的位置移动实时调整自身位置，有效解决了固定摄像头摄像死角的问题。本专利技术配备了大容量硬盘，可缓存多日监控数据，方便查看。利用该监控系统，家属可实时远程与老人沟通，不需老人携带其它用于检测是否摔倒的传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，包括车体(7)，所述车体(7)后方设置有摄像头模块(1)，车体(7)内部安装有主控制器(4)，位于车体(7)上放置有药箱(5)，所述药箱(5)通过药箱控制电机(6)控制，车体(7)下端两侧前后分别设置有车轮(8)，所述车轮(8)通过驱动电机(11)驱动，所述车体(7)前方设置有语音模块(9)和通信模块(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，包括车体(7)，所述车体(7)后方设置有摄像头模块(1)，车体(7)内部安装有主控制器(4)，位于车体(7)上放置有药箱(5)，所述药箱(5)通过药箱控制电机(6)控制，车体(7)下端两侧前后分别设置有车轮(8)，所述车轮(8)通过驱动电机(11)驱动，所述车体(7)前方设置有语音模块(9)和通信模块(10)。


2.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述摄像头模块(1)用于获取老人的图像信息，然后将图像传输给主控制器(4)，主控制器(4)的输出端分别与药箱控制电机(6)、语音模块(9)、通信模块(10)、驱动电机(11)相连，药箱控制电机(6)用于控制药箱的开关状态，驱动电机(11)用于驱动设置在机器人底部的车轮(8)日常移动，主控制器(4)连接电源模块(12)，电源模块(12)为整个装置提供电源。


3.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的摄像头模块(1)为RGB双目摄像头，型号为OV5647，用于采集视频，并发送给主控制器(4)。


4.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的主控制器(4)为RaspberryPi，型号为4B，用于缓存和处理摄像头模块传输过来的视频信息，以及对药箱控制电机(6)、驱动电机(11)的控制。


5.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的语音模块(9)为非特定人语音模别开发板，型号为YS-LDV7，用于对语音进行识别处理。


6.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的通信模块(10)为无线通信模块，型号为ATK-SIM800C，其包括3G/4G通信模块，SIM卡可插入该模块内部卡槽。


7.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的主控制器(4)上连接有语音播放模块和蜂鸣器，语音播放模块用于播放录音、提醒老人吃药，蜂鸣器用于在异常情况下进行报警警示。


8.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述机器人车体(7)上设置有USB接口，所述USB接口具有数据传输功能和充电功能。


9.根据权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人，其特征在于，所述的电源模块(12)为可充电的蓄电池，可对机器人进行供电；
所述摄像头模块(1)设置在可调节伸缩杆(2)上，摄像头模块(1)与可调节伸缩杆(2)连接处设置有舵机(3)。


10.基于权利要求1所述的一种面向独居老人的室内服务机器人的运行方法，其特征在于，包括医疗提醒系统、远程监控系统和摔倒检测系统
所述医疗提醒系统具体为：
以树莓派作为主控制器(4)，利用DS12C887时钟芯片提供时间信息，在系统启用之前，按照医嘱将需要服用的药品按次放入药箱中，并设置好服药时间范围，由于机器人内部含有3个药箱，可同时存放3种药物，因此老人可以根据LED灯的闪烁情况进行区分该时间段服药的种类，当到达预设的服药时间时，机器人通过摄像头模块(1)搜索老人位置，并移动至老人身边，主控制器(4)通过控制语音模块(9)播放录音信息，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，雷佳琦，孙蕊，鱼晨，胡振，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61