一种远程监护机器人

1.一种远程监护机器人，由机器人本体以及附设于机器人上的生命体征监测装置、远程报警装置组成，所述机器人本体主要由可行走机构、机器人机身、运动驱动系统、主控制器系统、运动传感系统、机器人供电装置组成，其特征是：所述生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线、雷达信号收发与处理电路、生命体征探测信号分析与处理电路组成，所述机器人本体还增设了人体跟踪电路，用以控制雷达探测天线始终对准人体，控制机器人本体与人体保持设定距离。
2.根据权利要求1所述的一种远程监护机器人，其特征是：所述非接触生命体征监测装置的雷达探测天线采用定向天线，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件安装于机器人本体的上部。
3.根据权利要求1所述的一种远程监护机器人，其特征是：所述远程报警装置由报警信号设置电路、无线通信电路组成，通过无线通信网以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号。
4.根据权利要求3所述的一种远程监护机器人，其特征是：报警信号设置电路也可同时通过主控制器系统连接宽带网络通信电路，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端。
5.根据权利要求1所述的一种远程监护机器人，其特征是：所述机器人本体可配置远程网络视频监控装置，远程网络视频监控装置由摄像机组件、传声器、视音频编码电路、宽带网络通信电路组成，宽带网络通信电路通过无线网络连接电路接入互联网。
6.根据权利要求5所述的一种远程监护机器人，其特征是：当安装于机器人本体的摄像机组件配置云台时，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件，与摄像机云台保持联动，以便同时对准被监护对象。
7.根据权利要求5所述的一种远程监护机器人，其特征是：当所述摄像机组件配置云台时，主控制器系统连接云台控制电路，人体跟踪电路的控制信号首先控制云台自动跟踪，当跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体自动跟踪。
8.根据权利要求5所述的一种远程监护机器人，其特征是：机器人本体主控制器系统可连接宽带网络通信电路、运动驱动系统、云台控制电路，监护人员使用PC机或智能终端，通过宽带网络监控并遥控机器人本体及摄像机云台的移动。

一种远程监护机器人\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种远程监护机器人，尤其是一种可实现非接触式人体生命体征探测及人体自动跟踪的远程监护机器人。\n背景技术\n[0002] 随着老龄化社会的到来，老年人口增长快，高龄化、空巢化趋势明显，需要照料的半失能老人越来越多。由于社会竞争的激烈，工作和生活节奏的加快，人们无暇照顾年迈或病弱的亲人，老年、病弱群体的护理已经成为一个棘手的社会问题。为此，大量的人体健康监测产品应运而生，基于人体基本生理参数检测的各种监护仪器走进人们的生活。尤其是随着微电子技术和机电一体化的发展，特别是新一代传感器件的相继开发，多功能健康状态检测仪的性能变得更加可靠，功能更加完善，为人们的家庭医疗监护提供了极大的方便。\n[0003] 申请号为2006100148831、名称为《便携式多参数监护设备》的发明，公开了一种可以通过GPRS通信网络传输病人生理信息的装置，远程监视利用心电导联、脉搏探头等传感器采集病人的生理信息。不过，此发明所述的生理信息传感器采用传统的传感器技术，这些传感器敷设于病人身体特定部位，其连接线缆还会对肢体造成缠绕，给需要长年监护的老年、病弱对象带来了不便。目前，公知的大部分生理参数远程监护设备与此发明技术类似。\n[0004] 申请号为2004100887492、名称为《一种非接触式心动和呼吸检测技术》的发明，利用压力传感器测量人体心跳及呼吸，病人可以摆脱传感器在身体上的敷设，但是必需依靠在一个安置了压力传感器的床垫或靠垫上才能实现检测，此发明仍然限制了被监测人员身体的自由活动。\n[0005] 申请号为02224624X、名称为《雷达非接触式生命参数探测装置》的发明，利用雷达技术探测人体呼吸、脉搏引起的身体微动，在一定距离的范围内非接触监测人体主要生命参数，摆脱了传统传感器敷设人体及其连接线缆对肢体的缠绕，但此发明公开的仅仅是生命参数探测装置本身的电路结构，未涉及探测装置的自动跟踪、远程监护技术，在实用上有诸多不便。\n[0006] 近年来，机器人技术的发展给监护技术带来新的机遇，其人性化的运行方式得到人们的青睐。申请号为038229145、名称为《医学远程机器人系统》的发明，公开了一种通过机器人远程监护病人的系统，利用宽带网、照相机、监视器技术，位于远程位置的监护人员可看到病人的图像、病历，还可遥控移动机器人提示病人服药。但医学远程机器人系统仅以远程视频监控为主，未实现对被监护人生命参数的自主检测，无法实现生命体征异常时的自动报警。\n发明内容\n[0007] 为了克服现有远程监护技术的缺陷，本发明提供了一种远程监护机器人。该远程监护机器人可自动或遥控跟踪监护对象，并在相隔一定距离的范围内，非接触式监测监护对象的主要生命体征，在所测生命体征参数异常时自动发送报警信息。\n[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种远程监护机器人，由机器人本体以及附设于机器人上的生命体征监测装置、远程报警装置组成，所述机器人本体主要由可行走机构、机器人机身、运动驱动系统、主控制器系统、运动传感系统、机器人供电装置组成，其特征是：所述生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线、雷达信号收发与处理电路、生命体征探测信号分析与处理电路组成，所述机器人本体还增设了人体跟踪电路，用以控制雷达探测天线始终对准人体，控制机器人本体与人体保持设定距离。所述非接触生命体征监测装置的雷达探测天线采用定向天线，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件安装于机器人本体的上部。所述远程报警装置由报警信号设置电路、无线通信电路组成，通过无线通信网以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号。报警信号设置电路也可同时通过主控制器系统连接宽带网络通信电路，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端。所述机器人本体可配置远程网络视频监控装置，远程网络视频监控装置由摄像机组件、传声器、视音频编码电路、宽带网络通信电路组成，宽带网络通信电路通过无线网络连接电路接入互联网。当安装于机器人本体的摄像机组件配置云台时，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件，与摄像机云台保持联动，以便同时对准被监护对象。当所述摄像机组件配置云台时，主控制器系统连接云台控制电路，人体跟踪电路的控制信号首先控制云台自动跟踪，当跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体自动跟踪。机器人本体主控制器系统可连接宽带网络通信电路、运动驱动系统、云台控制电路，监护人员使用PC机或智能终端，通过宽带网络监控并遥控机器人本体及摄像机云台的移动。\n[0009] 本发明技术方案中所述的机器人本体，是指现有技术下通用的基础机器人，这类机器人作为一种技术平台，人们可在在其基础上拓展开发新的机器人产品。本发明技术方案中所述的非接触式人体生命体征监测装置利用雷达探测技术，其原理是：发射波束直接照射到一定距离外的人体，人体反射的回波信号载有人体呼吸、心跳微动信息，回波信号在监测装置中与发射信号混频，其输出信号再通过信号分析处理电路提取出呼吸、心跳等人体生命体征参数，供观测监护。同时，在报警信号设置电路中预设生命体征参数异常报警的上下限值，当实测参数达到报警限值后，立即通过主控制器及无线通信电路、网络传输发出报警信息。\n[0010] 本发明的有益效果是，可自动或遥控跟踪监护对象，并在相隔一定距离的范围内非接触监测监护对象的主要生命体征，被监护人员可在一定范围内自由活动，摆脱了传统监护装置对被监护人员的行动限制，在所测生命体征参数异常时，可自动通过现有移动通信网络及互联网向远端发送救急信号。本发明技术可广泛应用于独居的老年、病弱群体的远程监护，为老龄化、快节奏社会下的家庭医疗护理提供了极大的方便。\n附图说明\n[0011] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。\n[0012] 图1是本发明实施例的整体结构示意主视图。\n[0013] 图2是本发明实施例的一种简化电路框图。\n[0014] 图中：1.可行走机构，2.机器人机身，3.雷达探测天线，4.摄像机组件，5.传声器，6.云台，7.视音频编码电路，8.主控制器系统，9.雷达信号收发与处理电路，10.生命体征探测信号分析与处理电路，11.报警信号设置电路，12.无线通信电路，13.宽带网络通信电路，14.无线网络连接电路，15.电源控制电路，16.蓄电池组及充放电控制电路，17.人体跟踪电路，18.运动传感系统，19.运动驱动系统，20.设备配置串口，21.镜头控制电路，\n22.云台控制电路。\n具体实施方式\n[0015] 图1是本发明一个典型实施例的整体结构示意主视图。图中，远程监护机器人的可行走机构（1）可采用常见的轮式或履带式，机器人机身（2）内安装了主控制器系统电路及供电装置等主要部件。机器人机身（2）上部的云台（6）上安装了雷达探测天线（3）及摄像机组件（4），两者与云台同步转动，保证雷达探测天线（3）与摄像机组件（4）同时对准监护对象。\n[0016] 图2是本发明实施例的一种简化电路框图。图中，远程监护机器人由机器人本体以及非接触生命体征监测装置、远程报警装置组成、机器人本体主要由可行走机构（1）、机器人机身（2）、运动驱动系统（19）、主控制器系统（8）、运动传感系统（18）、机器人供电装置组成。机器人供电装置包括电源控制电路（15）及蓄电池组及充放电控制电路（16），蓄电池组及充放电控制电路（16）由蓄电池组及其充、放电控制电路组成，电路自动监测蓄电池充放电状态，需要充电时通过外置声或光指示器报警，提醒及时充电，充电完成后自动停止充电并通过外置声或光指示器显示。也可配备外置自动充电座，在需要充电时，本发明装置通过运动传感系统（18）中的相关传感器，探测、识别充电器位置，经主控制器系统（8）及运动驱动系统（19）控制可行走机构（1），自行移动到充电座前，实现自动充电。内部电源控制电路（15）从蓄电池组及充放电控制电路（16）取得供电，在主控制器系统（8）预设程序的管理下，管理各部分电路、设备供电的通、断及休眠、唤醒、省电模式等状态。\n[0017] 本实施例中的非接触式人体生命体征监测装置由雷达探测天线（3）、雷达信号收发与处理电路（9）、生命体征探测信号分析与处理电路（10）组成，这里的雷达探测天线（3）采用微波定向天线，雷达探测天线（3）可与雷达信号收发与处理电路（9）一体设计，其组合部件与摄像机组件（4）一起安装于机器人本体上部的云台（6）上。雷达信号收发与处理电路（9）主要包括本地振荡信号源及其功放、定向耦合器及环形器、回波信号放大器、混频器及混频信号处理电路。本地振荡信号经功放、定向耦合器及环形器、雷达探测天线（3）形成发射波束，直接照射到一定距离外的人体，载有呼吸、心跳微动信息的人体反射回波信号，被雷达探测天线（3）接收，经环形器送回波信号放大器放大处理，在混频器中与本地振荡信号混频，其输出信号再通过生命体征探测信号分析与处理电路（10）提取出呼吸、心跳等人体生命体征参数，供观测监护。同时，在报警信号设置电路（11）中，可以预设生命体征参数异常的上下限值，当实测参数达到限值后，立即通过主控制器系统（8）及无线通信电路（12）以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号。由于本实施例中配置了宽带网络通信电路（13），报警信号设置电路（11）也可同时通过主控制器系统（8）连接宽带网络通信电路（13），报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端，此时，监护人可立即利用计算机或智能终端相关软件，观察到远程网络视频监控装置传送来的监护对象视频实况。\n[0018] 本实施例所配置的远程网络视频监控装置由摄像机组件（4）、传声器（5）、视音频编码电路（7）、宽带网络通信电路（13）组成，宽带网络通信电路（13）通过无线网络连接电路（14）接入互联网。通过宽带网络通信电路（13）也可以同时加入反向回传的视音频监控装置，其方案是：在机器人本体上加装显示器、扬声器及视音频解码电路，这些均属公知技术。简单起见，甚至于直接在本发明所述的机器人本体上加装一部连接网络的平板电脑，即可显示远端传来的图像，实现监护人员与监护对象的视音频信息交互。\n[0019] 人体跟踪电路(17)具有人体方位探测以及人体距离探测功能，其探测数据输入主控制器系统（8），经主控制器（8）运算处理，分别向云台控制电路（22）及运动驱动系统（19）输出指令，首先控制云台（6）自动跟踪人体，当云台（6）跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体行走机构（1）转动，保持自动跟踪。当机器人本体与人体距离太远时，主控制器（8）控制运动驱动系统（19）驱动可行走机构（1）移动到人体附近，并保持设定距离。人体跟踪电路(17)用到的方位探测以及距离探测技术，可采用公知的雷达探测、红外、激光、超声波探测技术。近年发展的摄像机人体运动图像分析跟踪技术，也可利用到本实施例的自动跟踪中去。\n[0020] 在必要的时候，例如监护人员接到监护对象生命体征异常报警后，监护人员使用PC机或智能终端，通过互联网，经宽带网络通信电路（13）、主控制器系统（8）、运动驱动系统（19）、云台控制电路（22）、镜头控制电路（21），遥控机器人本体及摄像机云台、镜头的运动。\n[0021] 远程监护机器人的部分设备运行参数及网络参数可通过所述本地设备配置串口（20）直接配置，也可通过网络连接，由系统远端计算机进行远程配置。主控制器系统（8）预留了接口，在需要的时候，可扩展接入体温的非接触式红外遥测系统及室内其他事件的监控报警系统。\n[0022] 上述实施例的具体电路及所需微处理器运行程序属公知技术，此处不予详述。