基于藍(lán)牙和DSP的家用醫(yī)療保健智能機(jī)器人設(shè)計(jì)

1引言

　　數(shù)字化家庭是未來(lái)智能小區(qū)系統(tǒng)的基本單元。所謂“數(shù)字化家庭”就是基于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供覆蓋整個(gè)家庭的智能化服務(wù),包括數(shù)據(jù)通信、家庭娛樂和信息家電控制功能。

　　數(shù)字化家庭設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要內(nèi)容是通信功能的實(shí)現(xiàn),包括家庭與外界的通信及家庭內(nèi)部相關(guān)設(shè)施之間的通信。從現(xiàn)在的發(fā)展來(lái)看,外部的通信主要通過(guò)寬帶接入Internet,而家庭內(nèi)部的通信,筆者采用目前比較具有競(jìng)爭(zhēng)力的藍(lán)牙(Bluetooth)無(wú)線接入技術(shù)。

　　傳統(tǒng)的數(shù)字化家庭采用PC進(jìn)行總體控制,缺乏人性化。筆者根據(jù)人工情感的思想設(shè)計(jì)一種配備多種外部傳感器的智能機(jī)器人,將此智能機(jī)器人視作家庭成員,通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化家庭的控制。

　　本文主要就智能機(jī)器人在數(shù)字化家庭醫(yī)療保健方面的應(yīng)用進(jìn)行模型設(shè)計(jì),在智能機(jī)器人與醫(yī)療儀器和控制PC的通信采用藍(lán)牙技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)的成本較低,功能較為全面,擴(kuò)展應(yīng)用非常廣闊,具有極大的市場(chǎng)潛力。

2智能機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)

　　2.1 智能機(jī)器人的多傳感器系統(tǒng)

　　機(jī)器人智能技術(shù)中最為重要的相關(guān)領(lǐng)域是機(jī)器人的多感覺系統(tǒng)和多傳感信息的集成與融合,統(tǒng)稱為智能系統(tǒng)的硬件和軟件部分。視覺、聽覺、力
覺、觸覺等外部傳感器和機(jī)器人各關(guān)節(jié)的內(nèi)部傳感器信息融合使用,可使機(jī)器人完成實(shí)時(shí)圖像傳輸、語(yǔ)音識(shí)別、景物辨別、定位、自動(dòng)避障、目標(biāo)物探測(cè)等重要功能;給機(jī)器人加上相關(guān)的醫(yī)療模塊(CCD、CAMERA、立體麥克風(fēng)、圖像采集卡等)和專用醫(yī)療傳感器部件,再加上醫(yī)療專家系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療保健和遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)功能。智能機(jī)器人的多傳感器系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　2.2 智能機(jī)器人控制系統(tǒng)

　　機(jī)器人控制系統(tǒng)包含2部分:一是上位機(jī),一般采用PC,它完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、傳感器信息融合控制算法、視覺處理、人機(jī)接口及遠(yuǎn)程處理等任務(wù);二是下位機(jī),一般采用多單片機(jī)系統(tǒng)或DSP等作為控制器的核心部件,完成電機(jī)伺服控制、反饋處理、圖像處理、語(yǔ)音識(shí)別和通信接口等功能。

　　如果采用多單片機(jī)系統(tǒng)作為下位機(jī),每個(gè)處理器完成單一任務(wù),通過(guò)信息交換和相互協(xié)調(diào)完成總體系統(tǒng)功能,但其在信號(hào)處理能力上明顯有所欠缺。由于DSP擅長(zhǎng)對(duì)信號(hào)的處理,而且對(duì)此智能機(jī)器人來(lái)說(shuō)經(jīng)常需要信號(hào)處理、圖像處理和語(yǔ)音識(shí)別,所以采用DSP作為智能機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制器。

　　控制系統(tǒng)以DSP(TMS320C54x)為核心部件,由藍(lán)牙無(wú)線通信、GSM無(wú)線通信(支持GPRS)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字羅盤、感覺功能傳感器(視覺和聽覺等)、醫(yī)療傳感器和多選一串口通信(RS-232)模塊等組成,控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。