高控制/運算效能助力　MCU實現智能照護機器人

利用晶片使機器人進行追蹤，由超音波偵測距離，讓主系統判斷老人的位置，并命令馬達動作，使機器人能進行跟隨，可隨時跟在老人的身邊，注意是否有突發狀況發生，揮揮手就能與家人視訊通話等功能。

PING超音波距離感應器用于測量與物體間的距離，范圍介于3cm?3.3m，容易裝置于機器人或自動設備上。超音波感測器利用脈波產生，透過聲波喇叭進行一發一收的動作來得到訊號的時間長短，也就是感測器發送訊號至物體而反射后所經過的時間，在經過運算后即能得到精準的距離。為實現追蹤功能，超音波定位追蹤方法利用主系統晶片產生脈波與判斷，使超音波能自動追隨物體，也更加穩定照護功能。

為可負載生活必需品，因此行走動力來源選擇扭力較大的馬達(IG-30GM)做為驅動，搭配耐高電流的12伏特(V)馬達驅動晶片(HB-25)來控制直流馬達，控制方式為脈波的寬度調變，控制兩顆馬達的正反轉、時間差和轉動速度等參數，晶片扮演重要的行動控制機能，車體的前進、后退、轉彎等動作。

.Kinect骨架判斷

Kinect透過鏡頭即時擷取使用者的動作，之后并會接著解析相對應的指令。透過內建的紅外線VGA鏡頭發出主動式雷射，在Kinect可掃描的范圍內藉由雷射反射過程判斷使用者位置，當使用者的身體部位識別完畢后，Kinect會將所擷取到的資料整理成一組骨架圖，藉此對應于相關應用。

使用Kinect本身的骨架辨識功能，能模擬出老人的骨架，讓主系統監控骨架與動作，判斷骨架是否出現或是下降;判斷特定動作，啟動特定的功能，如圖3為人體進入Kinect范圍時會出現骨架識別，進而做出不同指令動作。

圖3 機器人動作流程圖

.緊急簡訊傳送

當老人發生跌倒時，主系統接受跌倒指令數值判斷出Kinect所勾勒出的骨架是否下降或消失，并透過緊急簡訊功能，立即發送簡訊至子女的手機進行通知，家人在查看到簡訊后能立即開啟網路視訊服務，可于第一時間了解家中老人的狀況，并與老人進行對話。

此外，簡訊功能可指定手機號碼，且更改緊急聯絡人十分方便。

.臉書動態/互動視訊服務

當老人需要照護機器人進行觀看在外子女的動態或聯絡時，可透過手勢辨識，呼叫照護機器人過來至身旁，機器人可透過手勢動作判別進行臉書動態服務，可觀看子女在外打卡或上傳照片，也可利用網路攝影機及網路視訊功能與在遠方子女進行視訊對話，隨時知道彼此的消息。

執行完整測試項目　機器人實現更安全老人照護

圖3為該系統的動作流程圖，以微控制器(MCU)做為核心控制(圖4)，進行數值運算與即時反應，利用微控制器的高運算處理速度來即時完成所有數值接收與指令，讓機器人不會因延遲而導致行動不順暢。

圖4 微控制器動作方塊圖

主系統晶片還須與其他硬體結構說明，以主系統晶片出發，達到所有模組相互結合的應用，進而完成智慧型照護機器人的設計與實現。在實作過程中須進行仔細調整與測試的項目，包括直流馬達驅動控制、超音波定位角度追蹤、Kinect指令動作方向和機器人追隨安全距離。

.直流馬達驅動控制

為讓本系統達到行動照護，所以直流馬達是必定需要的，并使用馬達驅動器，控制起來只須調整脈沖寬度調變(PWM)，以及馬達的正反轉、時間差和轉動速度等參數，就能讓照護機器人行動起來更加順暢(圖5)。

圖5 直流馬達測試及建置

利用測試方法讓馬達得以進行正反轉動作，再將完成的馬達驅動置于該作品底座，里頭包含自行設計的電路板、配置電源及最重要的馬達驅動器等。