基于藍牙和DSP的家用醫療保健智能機器人設計

　　3.2 機器人聽覺與音頻信號的傳輸機

　　器人采集的音頻信號也有2種作用:一是提供機器人聽覺;二是借助于音頻信號,家庭成員可以和醫生進行溝通,醫生可以了解家庭成員的健康狀況和心態。音頻信號的傳輸為醫生對家庭成員進行醫療保健提供了語言交流的途徑。

　　機器人聽覺是語音識別技術,醫療保健智能機器人帶有各種聲交互系統,能夠按照家庭成員的命令進行醫療測試和監護,還可以按照家庭成員的命令做家務、控制數字化家電和照看病人等。

　　聲音的獲取采用多個立體麥克風。由于聲音的頻率范圍大約是300Hz～3400

　　Hz,過高或過低頻率的聲音在一般情況下是不需要傳輸的,所以只用傳送頻率范圍在1000Hz～3000Hz的聲音,醫生和家庭成員就可以進行正常的交流,從而可以降低傳輸音頻信號所占用的帶寬,再采用合適的通信音頻壓縮協議即可滿足實時音頻的要求。智能機器人的聽覺系統如圖3所示。

　　3.3 各項生理信息的采集與傳輸

　　傳統檢測設備通過有線方式連到人體上進行生理信息的采集,各種連線容易使病人心情緊張,從而導致檢測到的數據不準確。使用藍牙技術可以很好地解決這個問題,帶有藍牙模塊的醫療微型傳感器安置在家庭成員身上,盡量使其不對人體正常活動產生干擾,再通過藍牙技術將采集的數據傳輸到接收設備并對其進行處理。

　　在智能機器人上安裝1個帶有藍牙模塊的探測器作為接收設備,各種醫療傳感器將采集到的生理信息數據通過藍牙模塊傳輸到探測器,探測器有2種工作方式:一是將數據交給智能機器人處理,提供本地結果;二是與Internet連接(也可以通過GSM無線模塊直接發回),通過網絡將數據傳輸到遠程醫療中心,達到醫療保健與遠程監護的目的。視頻和音頻數據的傳輸也采用這種方式。智能機器人的數據傳輸系統如圖4所示。

　　4藍牙模塊的應用

　　4.1 藍牙技術概況

　　藍牙技術是用于替代電纜或連線的短距離無線通信技術。它的載波選用全球公用的2.4GHz(實際射頻通道為f=2402+k×1MHz,k=0,1,2,.,78)ISM頻帶,并采用跳頻方式來擴展頻帶,跳頻速率為1600跳/s,可得到79個1MHz帶寬的信道。藍牙設備采用GFSK調制技術,通信速率為1Mbit/s,實際有效速率最高可達721Kbit/s,通信距離為10m,發射功率為1mW;當發射功率為100mW時,通信距離可達100m,可以滿足數字化家庭的需要。

　　4.2 藍牙模塊

　　ROK101007型藍牙模塊是愛立信公司推出的適合于短距離通信的無線基帶模塊。它的集成度高、功耗小(射頻功率為1mW),支持所有的藍牙協議,可嵌入任何需要藍牙功能的設備中。該模塊包括基帶控制器、無線收發器、閃存、電源管理模塊和時鐘5個功能模塊,可提供高至HCI(主機控制接口)層的功能。單個藍牙模塊的結構如圖5所示。

　　4.3 主/從設備硬件組成

　　藍牙技術支持點到點PPP(Point-to-PointProtocol)和點對多點的通信,用無線方式將若干藍牙設備連接成1個微微網。每個微微網由1個主設備(Master)和若干個從設備(Slave)組成,從設備最多為7臺。主設備負責通信協議的動作,MAC地址用3位來表示,即在1個微微網內可尋址8個設備(互聯的設備數量實際是沒有限制的,只不過在同一時刻只能激活8個,其中1個為主,7個為從)。從設備受控于主設備。所有設備單元均采用同一跳頻序列。

　　將帶有藍牙模塊的微型醫療傳感器作為從設備,將智能機器人上的帶有藍牙模塊的探測器作為主設備。主從設備的硬件主要包括天線單元、功率放大模塊、藍牙模塊、嵌入式微處理器系統、接口電路及一些輔助電路。主設備是整個藍牙網絡的核心部分,要完成各種不同通信協議之間的轉換和信息共享,以及同外部通信網絡之間的數據交換功能,同時還負責對各個從設備的管理和控制。

　　5結束語

　　隨著社會的進步,經濟的發展和人民生活水平的提高,越來越多的人需要家庭醫療保健服務。文中提出的應用于數字化家庭醫療保健服務的智能機器人系統的功能較為全面,且在家用智能機器人、基于藍牙技術的智能家居和數字化醫院等方面的拓展應用非常廣闊,具有極大的市場潛力。