基于藍牙和DSP的家用醫療保健智能機器人設計

1引言

　　數字化家庭是未來智能小區系統的基本單元。所謂“數字化家庭”就是基于家庭內部網絡提供覆蓋整個家庭的智能化服務,包括數據通信、家庭娛樂和信息家電控制功能。

　　數字化家庭設計的一項主要內容是通信功能的實現,包括家庭與外界的通信及家庭內部相關設施之間的通信。從現在的發展來看,外部的通信主要通過寬帶接入Internet,而家庭內部的通信,筆者采用目前比較具有競爭力的藍牙(Bluetooth)無線接入技術。

　　傳統的數字化家庭采用PC進行總體控制,缺乏人性化。筆者根據人工情感的思想設計一種配備多種外部傳感器的智能機器人,將此智能機器人視作家庭成員,通過它實現對數字化家庭的控制。

　　本文主要就智能機器人在數字化家庭醫療保健方面的應用進行模型設計,在智能機器人與醫療儀器和控制PC的通信采用藍牙技術。整個系統的成本較低,功能較為全面,擴展應用非常廣闊,具有極大的市場潛力。

2智能機器人的總體設計

　　2.1 智能機器人的多傳感器系統

　　機器人智能技術中最為重要的相關領域是機器人的多感覺系統和多傳感信息的集成與融合,統稱為智能系統的硬件和軟件部分。視覺、聽覺、力
覺、觸覺等外部傳感器和機器人各關節的內部傳感器信息融合使用,可使機器人完成實時圖像傳輸、語音識別、景物辨別、定位、自動避障、目標物探測等重要功能;給機器人加上相關的醫療模塊(CCD、CAMERA、立體麥克風、圖像采集卡等)和專用醫療傳感器部件,再加上醫療專家系統就可以實現醫療保健和遠程醫療監護功能。智能機器人的多傳感器系統框圖如圖1所示。

　　2.2 智能機器人控制系統

　　機器人控制系統包含2部分:一是上位機,一般采用PC,它完成機器人的運動軌跡規劃、傳感器信息融合控制算法、視覺處理、人機接口及遠程處理等任務;二是下位機,一般采用多單片機系統或DSP等作為控制器的核心部件,完成電機伺服控制、反饋處理、圖像處理、語音識別和通信接口等功能。

　　如果采用多單片機系統作為下位機,每個處理器完成單一任務,通過信息交換和相互協調完成總體系統功能,但其在信號處理能力上明顯有所欠缺。由于DSP擅長對信號的處理,而且對此智能機器人來說經常需要信號處理、圖像處理和語音識別,所以采用DSP作為智能機器人控制系統的控制器。

　　控制系統以DSP(TMS320C54x)為核心部件,由藍牙無線通信、GSM無線通信(支持GPRS)、電機驅動、數字羅盤、感覺功能傳感器(視覺和聽覺等)、醫療傳感器和多選一串口通信(RS-232)模塊等組成,控制系統框圖如圖2所示。