一种面向老人监护的智能设备扩展装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种面向老人监护的智能设备扩展装置，包括底座、半球形碗托和球体，所述底座和半球形碗托固定连接，所述球体置于半球形碗托中，所述球体上方开设有凹槽，所述凹槽用于放置手机，所述凹槽的侧面固定连接有磁片，所述磁片用于和手机磁性连接；所述球体内部设置有核心控制器、蓝牙模块、云台和电源模块，所述核心控制器分别与蓝牙模块和云台连接，通过蓝牙模块接收手机发送的角度信息，并控制云台进行相应角度旋转。该扩展装置仅仅作为监护系统的感知和运动增强部件，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种面向老人监护的智能设备扩展装置


[0001]本专利技术属于智能监控领域，尤其涉及一种面向老人监护的智能设备扩展装置。

技术介绍

[0002]目前的老人监护系统一般多为佩戴式设备，需要三轴陀螺仪、稳压模块、WIFI无线模块、心率脉搏检测装置等硬件配合，监测老人的体征状态，并判断老人是否出现异常。
[0003]除此之外，也有借助专门的摄像头对老年人进行实时监控，并判断是否存在跌倒等异常状况。例如，借助Kinect摄像头进行检测的老人监护系统。Kinect设备以每秒30帧的速率提供实时图像数据。这些图像数据，包括地平面信息，以及老年人身体关节和质心的位置等等。而开发者可以根据地面水平面与人体质心的相对位置变化以及各身体各个关节点的位置变化或速度的变化来实现跌倒检测。使用一般摄像工具的跌倒检测主要通过帧差法或者背景差法捕捉运动对象，降噪之后，根据捕获的运动对象的长宽比、长宽比的变化率或者对人体构造三角形，计算出几何质心的速度以及加速度作为特征向量，并通过机器学习的方法确定老人当前的姿势状态。
[0004]实际上，当前的各种监护系统仍然摆脱不了传统的监护模式，需要完全依赖专门的硬件基础设施，包括可穿戴设备或者特殊的摄像头。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种面向老人监护的智能设备扩展装置。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种面向老人监护的智能设备扩展装置，包括底座、半球形碗托和球体，所述底座和半球形碗托固定连接，所述球体置于半球形碗托中，所述球体上方开设有凹槽，所述凹槽用于放置手机，所述凹槽的侧面固定连接有磁片，所述磁片用于和手机磁性连接；底座起稳定作用，主要用于所述扩展装置的稳定，并且保证手机在随着云台转动的过程中不会倾斜或者歪倒。
[0007]所述球体内部设置有核心控制器、蓝牙模块、云台和电源模块，
[0008]所述底座上设置有电源输入口，所述电源输入口分别与电源适配器和电源模块连接，电源模块分别与核心控制器、蓝牙模块和云台连接，用于为核心控制器、蓝牙模块和云台供电；
[0009]所述核心控制器分别与蓝牙模块和云台连接，通过蓝牙模块接收手机发送的角度信息，并控制云台进行相应角度旋转。
[0010]可选的，所述球体上方还设置有麦克风阵列，所述麦克风阵列围绕凹槽口均匀分布，麦克风阵列内部通过连线连接到核心控制器连接；所述麦克风阵列用于采集环境的语音信号，并发送至核心控制器；核心控制器将语音信号转化为数字信号，通过蓝牙模块将该数字信号发送给手机；
[0011]所述球体内部还设置有扬声器，所述扬声器与核心控制器连接，核心控制器控制
扬声器持续发出20kHz的超声波。
[0012]可选的，所述凹槽底部设置有USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，所述球体内部还设置有继电器，所述继电器分别与核心控制器、电源模块和USB接口连接，核心控制器能够控制继电器开启或关闭，电源模块通过继电器给USB接口供电；手机充电线的一端插入手机充电口，另一端插入USB接口，USB接口为手机充电。
[0013]可选的，核心控制器能够通过蓝牙模块接收手机下发的开启或关闭充电命令，当手机电池电量低于总电量30％的时候，核心控制器接收到手机下发的电压开启充电命令，核心控制器开启继电器，USB接口开始为手机充电；当手机电池电量充满时，核心控制器接收到手机下发的电压关闭充电命令，核心控制器关闭继电器，切断USB接口的供电。
[0014]可选的，磁片和手机磁性连接，通过在手机背面安装两个以上的不锈钢贴片实现。
[0015]可选的，核心控制器采用通用的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，所述蓝牙模块连接至MCU的管脚上；所述云台连接至MCU的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)输出脚上；所述扬声器连接至MCU的PWM输出脚上，由MCU控制扬声器持续不断送出20kHz的方波信号；所述麦克风阵列内部通过连线连接至MCU的模拟输入管脚，通过ADC(Analog
‑
to
‑
Digital Converter，模数转换器)采样将麦克风阵列的模拟语音信号转化为数字信号；所述继电器连接至MCU的GPIO(General
‑
purpose input/output，通用型之输入输出)输出管脚上。
[0016]可选的，结合手机进行监护的过程包括：
[0017]步骤1，将手机放置于凹槽中，手机背面与磁片磁性连接；
[0018]步骤2，利用手机摄像头实时监控，获得监控视频，手机包括第一计算单元，所述第一计算单元利用跟踪算法跟踪老人并控制手机在所述扩展装置中随老人转动，从而保持动态跟踪；
[0019]步骤3，基于所述监控视频，所述第一计算单元监测老人姿态，判断老人是否跌倒；
[0020]步骤4，若老人在当前手机摄像头监控画面丢失，所述第一计算单元基于环境的语音信号，监测老人姿态，判断老人是否跌倒。
[0021]可选的，所述步骤2包括：
[0022]步骤201，基于所述监控视频，捕获前后两帧图像内容；
[0023]步骤202，对这两帧图像进行灰度化处理；
[0024]步骤203，将灰度处理完的两帧图像作差，取绝对值；
[0025]步骤204，对绝对值图像进行腐蚀、膨胀处理；
[0026]步骤205，识别运动目标，并将这些运动目标全部框出；这时的图像是具有一定的不准确性的图像，因此有可能存在多个不存在的“运动目标”，将这些运动目标全部框出。
[0027]步骤206，如果存在运动目标，对其进行排序，找出其中面积最大的轮廓；
[0028]步骤207，对于面积最大的轮廓，利用MeanShift算法进行跟踪；
[0029]步骤208，在跟踪过程中，将该轮廓的中心点与图像中心点进行比对，计算两点之间在横轴与纵轴上的距离，求两点之间在横轴上的距离与图像长的比值，以及两点之间在纵轴上的距离和图像宽的比值，最后得到应旋转的角度；
[0030]步骤209，手机利用蓝牙将角度数据传给所述扩展装置，核心控制器控制云台旋转相应的角度。
[0031]可选的，所述步骤3采用支持向量机监测老人姿态，判断老人是否跌倒。
[0032]可选的，所述步骤4包括：
[0033]步骤401，由扬声器持续发出20kHz的超声波；
[0034]步骤402，麦克风阵列读取环境中的声音信号，核心控制器将语音信号转化为数字信号，通过蓝牙模块将该数字信号发送给手机；采用快速傅里叶变换将声音信号由时域转换为频域；
[0035]步骤403，计算频率偏移量，如果频率偏移量达到阈值，则判定出现跌倒行为。
[0036]有益效果：
[0037]本专利技术中的智能设备扩展装置具有以下五方面核心功能：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向老人监护的智能设备扩展装置，其特征在于，包括底座(1)、半球形碗托(2)和球体(3)，所述底座(1)和半球形碗托(2)固定连接，所述球体(3)置于半球形碗托(2)中，所述球体(3)上方开设有凹槽(32)，所述凹槽(32)用于放置手机，所述凹槽(32)的侧面固定连接有磁片(4)，所述磁片(4)用于和手机磁性连接；所述球体(3)内部设置有核心控制器(34)、蓝牙模块(35)、云台(36)和电源模块(38)，所述底座(1)上设置有电源输入口(11)，所述电源输入口(11)分别与电源适配器和电源模块(38)连接，电源模块(38)分别与核心控制器(34)、蓝牙模块(35)和云台(36)连接，用于为核心控制器(34)、蓝牙模块(35)和云台(36)供电；所述核心控制器(34)分别与蓝牙模块(35)和云台(36)连接，通过蓝牙模块(35)接收手机发送的角度信息，并控制云台(36)进行相应角度旋转。2.根据权利要求1所述的一种面向老人监护的智能设备扩展装置，其特征在于，所述球体(3)上方还设置有麦克风阵列(31)，所述麦克风阵列(31)围绕凹槽(32)口均匀分布，麦克风阵列(31)内部通过连线连接到核心控制器(34)连接；所述麦克风阵列(31)用于采集环境的语音信号，并发送至核心控制器(34)；核心控制器(34)将语音信号转化为数字信号，通过蓝牙模块(35)将该数字信号发送给手机；所述球体(3)内部还设置有扬声器(37)，所述扬声器(37)与核心控制器(34)连接，核心控制器(34)控制扬声器(37)持续发出20kHz的超声波。3.根据权利要求2所述的一种面向老人监护的智能设备扩展装置，其特征在于，所述凹槽(32)底部设置有USB接口(33)，所述球体(3)内部还设置有继电器(39)，所述继电器(39)分别与核心控制器(34)、电源模块(38)和USB接口(33)连接，核心控制器(34)能够控制继电器(39)开启或关闭，电源模块(38)通过继电器(39)给USB接口(33)供电；手机充电线的一端插入手机充电口，另一端插入USB接口(33)，USB接口(33)为手机充电。4.根据权利要求3所述的一种面向老人监护的智能设备扩展装置，其特征在于，核心控制器(34)能够通过蓝牙模块(35)接收手机下发的开启或关闭充电命令，当手机电池电量低于总电量30％的时候，核心控制器(34)接收到手机下发的电压开启充电命令，核心控制器(34)开启继电器(39)，USB接口(33)开始为手机充电；当手机电池电量充满时，核心控制器(34)接收到手机下发的电压关闭充电命令，核心控制器(34)关闭继电器(39)，切断USB接口(33)的供电。5.根据权利要求4所述的一种面向老人监护的智能设备扩展装置，其特征在于，磁片(4)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文泽，李婷，江向阳，
申请(专利权)人：杭州万高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：