一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统，涉及陪护机器人技术领域，本发明专利技术将利用生命体征雷达，无需与用户接触即可实时监测心率

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统


[0001]本专利技术涉及陪护机器人
，具体为一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统
。

技术介绍

[0002]近年来兴起的智慧养老，通过将各种现代科技与养老服务相结合，致力于全面提高养老服务的体验与效率，养老机器人是智慧养老的一个分支，不过目前对于养老机器人的概念没有严格的界定，
AgeClub
根据机器人能够解决的老年人需求类型进行划分，将养老机器人主要分为护理机器人
、
康复机器人和陪伴机器人
。
[0003]养老服务机器人的起始时间要追溯到
20
世纪下半叶，最早是从医疗
、
军事
、
工业等领域发展，到
20
世纪
90
年代各研究机构开始察觉到老年人生活的各方面需求都可以通过机器人解决，才开始在老年人群的需求上逐渐聚焦
。
[0004]然而传统的陪护系统需要使用侵入性的监测设备，例如贴在皮肤上的传感器或测量设备，此种测量方式会引起用户不适，降低了用户的舒适度，同时由于接触性检测，就导致了后续移动时要将测量仪器取消连接，使用起来非常不便，也没办法实时进行监测，因此亟需一种可以提供无需与用户接触即可实时监测心率
、
呼吸率和体温的高隐私度多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统来解决此类问题
。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统，解决现有技术中存在的侵入性的监测设备，降低了用户的舒适度，无法持续实时监测健康状况的问题
。
[0007]（二）技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现，本专利技术提供了一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统，包括：
[0009]显示模块，所述机器人陪护系统配备显示屏，显示模块用于显示基于老年人特性的交互界面，交互界面仅作为家庭照片
、
日历
、
天气信息提供，该信息同样可以通过
AI
对话由语音控制方式提供；
[0010]老人陪护模块，基于语音控制单元，用户使用语音指令控制机器人，包括与亲友进行远程视频交流
、
交互问询和追踪跟踪模式切换，所述交互问询指显示模块中的家庭照片
、
日历
、
天气信息提供；
[0011]生命体征雷达监测模块，机器人内置生命体征监测雷达，对用户心率
、
呼吸率和体温生理进行无接触地监测，实时追踪监控用户的健康状况；
[0012]健康状态判别模块，基于生命体征雷达监测模块收集到的生命体征数据，采用工智能算法评估用户健康状态，发现异常时，发出警报并采取相应措施；
[0013]所述健康状态判别模块中，评估用户健康状态步骤具体包括：
[0014]对雷达传感器收集生命体征数据，包括心率
、
呼吸率和体温进行预处理；
[0015]从预处理的数据中提取特征，特征包括心率变异性
、
呼吸模式
、
体温变化；
[0016]特征提取过程中，心率变异性计算为：
[0017]，
[0018]即心率变异性，是相邻两次心跳之间的时间间隔，是这些间隔的平均值，
N
为样本数；
[0019]选用支持向量机和神经网络建立健康模型，将特征与用户的健康状态关联；
[0020]基于建立健康模型评估用户的健康状态，将生命体征数据输入模型中，模型输出健康得分，表示用户的健康状态；
[0021]安全状态判别模块，内置图像处理单元，基于图像处理结果，判断当前场景是否为危险情况，当判定为危险情况时，触发紧急联系单元，自动联系医护人员和家庭联系人；
[0022]紧急联系单元，用于在紧急情况下，自动联系老年人家庭联系人和医护人员；
[0023]AI
视频跟踪模块，用于提供视频追踪和移动跟踪，所述视频追踪为持续不中断追踪，所述移动跟踪可语音切换，移动跟踪具体为保持在用户身边1‑2米范围
。
[0024]本专利技术进一步地设置为：所述生命体征雷达检测模块中，生命体征监测雷达采用毫米波雷达传感器；
[0025]无接触监测方法包括：
[0026]使用雷达传感器收集生命体征数据，包括心率
、
呼吸率和体温；
[0027]对采集到的数据去噪声
、
信号增强和时间对齐；
[0028]通过分析信号的频谱对心率进行计算，基于周期性波动检测呼吸率，基于信号的相位变化计算体温；
[0029]将所监测的心率
、
呼吸率和体温数值与用户当前的健康标准值进行对比，判断是否超出阈值；
[0030]峰值频率计算心率公式为：
[0031]，其中
fp
为峰值评率；
[0032]本专利技术进一步地设置为：所述呼吸率检测具体为：
[0033]将预处理后的信号进行频谱分析，通常傅里叶变换将信号转换到频域；
[0034]信号的频谱计算公式为：
[0035]，
[0036]其中
Xf
就是频谱表示，
x(t) 是信号，
f 是频率；
[0037]对频谱进行分析识别呼吸率引起的峰值，采用频谱主要峰值计算公式进行确定：
[0038]其中，是峰值频率；
[0039]用检测到的峰值频率计算呼吸率；
[0040]本专利技术进一步地设置为：所述体温检测方法为：
[0041]基于相位变化和频率对体温进行计算，计算公式为：
[0042]，
[0043]其中为相位变化，为频率，
k
为是雷达信号传播常数；
[0044]本专利技术进一步地设置为：所述无接触监测方法还包括：
[0045]将监测到的心率
、
呼吸率和体温与健康标准值进行比较，判断用户的健康状态是否正常；
[0046]对比方式采用健康分数进行确定，具体为：
[0047]，
[0048]健康分数用于衡量用户的整体健康状况，其中和分别为正常的心率和呼吸率范围，
T
代表计算体温，代表正常体温的范围；
[0049]本专利技术进一步地设置为：所述评估用户健康状态步骤还包括：
[0050]设置异常检测阈值确定具体非正常用户的健康状态被视为异常；
[0051]基于标准差进行确定：
[0052]；
[0053]其中即健康状态评分的均值，为标准差，
k
是用于确定异常临界值系数；
[0054]评分低于异常检测阈值时触发警报通知医护人员
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统，其特征在于，包括：显示模块，所述机器人陪护系统配备显示屏，显示模块用于显示基于老年人特性的交互界面，交互界面仅作为家庭照片
、
日历
、
天气信息提供，该信息同样可以通过
AI
对话由语音控制方式提供；老人陪护模块，基于语音控制单元，用户使用语音指令控制机器人，包括与亲友进行远程视频交流
、
交互问询和追踪跟踪模式切换，所述交互问询指显示模块中的家庭照片
、
日历
、
天气信息提供；生命体征雷达监测模块，机器人内置生命体征监测雷达，对用户心率
、
呼吸率和体温生理进行无接触地监测，实时追踪监控用户的健康状况；健康状态判别模块，基于生命体征雷达监测模块收集到的生命体征数据，采用工智能算法评估用户健康状态，发现异常时，发出警报并采取相应措施；所述健康状态判别模块中，评估用户健康状态步骤具体包括：对雷达传感器收集生命体征数据，包括心率
、
呼吸率和体温进行预处理；从预处理的数据中提取特征，特征包括心率变异性
、
呼吸模式
、
体温变化；特征提取过程中，心率变异性计算为：，即心率变异性，是相邻两次心跳之间的时间间隔，是这些间隔的平均值，
N
为样本数；选用支持向量机和神经网络建立健康模型，将特征与用户的健康状态关联；基于建立健康模型评估用户的健康状态，将生命体征数据输入模型中，模型输出健康得分，表示用户的健康状态；安全状态判别模块，内置图像处理单元，基于图像处理结果，判断当前场景是否为危险情况，当判定为危险情况时，触发紧急联系单元，自动联系医护人员和家庭联系人；紧急联系单元，用于在紧急情况下，自动联系老年人家庭联系人和医护人员；
AI
视频跟踪模块，用于提供视频追踪和移动跟踪，所述视频追踪为持续不中断追踪，所述移动跟踪可语音切换，移动跟踪具体为保持在用户身边1‑2米范围
。2.
根据权利要求1所述的一种基于多维度智能交互的老人陪护机器人陪护系统，其特征在于，所述生命体征雷达检测模块中，生命体征监测雷达采用毫米波雷达传感器；无接触监测方法包括：使用雷达传感器收集生命体征数据，包括心率
、
呼吸率和体温；对采集到的数据去噪声
、
信号增强和时间对齐；通过分析信号的频谱对心率进行计算，基于周期性波动检测呼吸率，基于信号的相位变化计算体温；将所监...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚大铭，
申请(专利权)人：北京宠元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：