CN105957328B - 一种老人陪护机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种老人陪护机器人，包括人形外壳以及以及设于人形外壳上的控制器、传感装置、摄像装置、显示装置、输入装置、语音装置、无线通讯装置、电话装置、红外遥控装置和数据存储装置，控制器分别电连接上述装置，并与上述各装置进行数据交互传输；其中，传感装置包括用于检测人体温度的环境温度的热敏传感器、用于检测环境光光强的光敏传感器、用于检测烟雾的烟雾传感器以及用于检测煤气的煤气检测传感器；输入装置沿垂直于人形外壳前表面的方向与人形外壳滑动配合，人形外壳内还安装有缓冲机构，缓冲机构用于对输入装置提供一个向着垂直于人形外壳前表面往外的缓冲阻力。本发明具备良好的交互能力和安全性能，且易互动操控，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种老人陪护机器人。
背景技术
目前，家庭规模日趋小型化，打破了传统上的三代人甚至四代人同居的家庭模式，同时现代社会中老人和子女都追求“自由空间”，因此单纯老年人的家庭和独居老人的社会现象成为社会各届关注的焦点。因此，因人工照料成本较高，容易导致独居老人无人照料，引发许多老人因为没能及时照料而产生的问题。
现有的陪护机器人普遍采用触摸屏、按键、以及智能语音交互的方式与老人互动，然而，由于其功能单一，导致常常无法识别老人的真正意图，对环境安全、老人安全的识别能力也较弱，大大降低了交互能力，而且现有陪护机器人的最大问题在于，老人的输入操作极为不便，很容易导致机器人倾倒或颤动。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种老人陪护机器人，具备良好的交互能力和安全性能，且易互动操控，使用方便。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种老人陪护机器人，包括人形外壳以及以及设于人形外壳上的控制器、传感装置、摄像装置、显示装置、输入装置、语音装置、无线通讯装置、电话装置、红外遥控装置和数据存储装置，控制器分别电连接上述装置，并与上述各装置进行数据交互传输；其中，传感装置包括用于检测人体温度的环境温度的热敏传感器、用于检测环境光光强的光敏传感器、用于检测烟雾的烟雾传感器以及用于检测煤气的煤气检测传感器；
热敏传感器通过检测环境温度、光敏传感器通过检测环境光光强、烟雾传感器通过检测环境中的烟雾浓度、煤气检测传感器通过检测环境中的煤气浓度来发送对应的数据至控制器，由控制器输出对应的显示信号至显示装置显示以及输出对应的语音警报音频至语音装置发出警报；控制器还根据光敏传感器的光强数据输出遥控信号至红外遥控装置，由红外遥控装置发出红外遥控信号用于控制外部照明灯；
摄像装置将所摄录的老人处于卧倒状态视频图像发送至控制器，控制器结合识别语音装置获取的环境音频，输出对应的报警信号至语音装置发出警报、且输出拨号信号至电话装置对设定的号码拨号，还对无线通讯装置输出警告数据并联网，用于手持终端联网获取警告数据；
控制器根据语音装置获得环境音频输入以及输入装置获得的手动输入，来执行以下动作：调取数据存储装置存储的内容数据至语音装置播放并在显示装置显示；或者启动摄像装置，将实时的摄录数据经无线通讯装置联网传送；或者控制无线通讯装置联网或连接外部智能终端下载内容至控制器缓存并在显示装置显示；或者启动红外遥控装置输出用于遥控设定门锁的开闭的遥控信号；
输入装置沿垂直于人形外壳前表面的方向与人形外壳滑动配合，人形外壳内还安装有缓冲机构，缓冲机构用于对输入装置提供一个向着垂直于人形外壳前表面往外的缓冲阻力。
优选地，人形外壳具有中空的胸壳，输入装置为触摸屏组件，胸壳的前壳壁开有与触摸屏组件滑动配合的通孔；缓冲机构包括缓冲气囊、挡杆、滑块、滑轨、活塞杆、气管、摆动杆和弹簧，缓冲气囊夹设于触摸屏组件后面和挡杆下端之间，挡杆上的与滑块固接，滑轨固定于胸壳顶部，滑块与滑轨沿前后方向滑动配合，活塞杆的杆端固定于滑块的后端，活塞杆的活塞头伸入气管一端并与气管密封滑动配合，气管的另一端接通至缓冲气囊，摆动杆的一端与滑块铰接，摆动杆的另一端与胸壳的后壳壁铰接，弹簧连接于摆动杆中部和胸壳的后壳壁之间。
优选地，通孔的上端边缘向后伸出有上限位板，通孔的下端边缘向后伸出有下限位板。
优选地，滑轨的后端设有行程开关，缓冲机构还包括水槽、水泵和水管，挡杆内设有迂回环绕的水道，水槽和水泵内置于胸壳，水泵的入口与水槽连通，水泵的出口经水管接通至水道，行程开关与水泵电连接并用于控制水泵启停。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明能够通过传感装置获得环境的温度、光强、烟雾和煤气等信号，以通过控制器反馈至显示装置、报警装置、电话装置进行相应联动，提升安全性能，进一步，还可通过摄像装置获得老人的卧倒状态，以作出相应动作以便对老人安全进行监控，大大提升安全可靠性，而且，对输入装置或语音装置输入操作信号，就能对照明灯、门锁等进行遥控，还能获得联网信息，还能通过无线通讯装置得到其它智能终端的相关信息，以实时多样化交互，便于使用，更关键是，由于输入装置在被老人手动按压输入的过程中，能够被缓冲机构提供缓冲阻力，进而避免人形外壳颤动或倾倒，提升了易用性。
附图说明
图1为本发明老人陪护机器人的系统连接示意图；
图2为本发明老人陪护机器人的外形示意图
图3为本发明老人陪护机器人的胸壳在侧视视角下的内部结构示意图。
图中：1、人形外壳；11、胸壳；111、通孔；2、输入装置；3、缓冲机构；301、缓冲气囊；302、挡杆；303、滑块；304、滑轨；305、活塞杆；306、气管；307、摆动杆；308、弹簧；309、水槽；310、水泵；311、水管；312、行程开关；4、上限位板；5、下限位板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-3所示的一种老人陪护机器人，包括人形外壳1以及以及设于人形外壳1上的控制器、传感装置、摄像装置、显示装置、输入装置2、语音装置、无线通讯装置、电话装置、红外遥控装置和数据存储装置，控制器分别电连接上述装置，并与上述各装置进行数据交互传输；其中，传感装置包括用于检测人体温度的环境温度的热敏传感器、用于检测环境光光强的光敏传感器、用于检测烟雾的烟雾传感器以及用于检测煤气的煤气检测传感器；
热敏传感器通过检测环境温度、光敏传感器通过检测环境光光强、烟雾传感器通过检测环境中的烟雾浓度、煤气检测传感器通过检测环境中的煤气浓度来发送对应的数据至控制器，由控制器输出对应的显示信号至显示装置显示以及输出对应的语音警报音频至语音装置发出警报；控制器还根据光敏传感器的光强数据输出遥控信号至红外遥控装置，由红外遥控装置发出红外遥控信号用于控制外部照明灯；
摄像装置将所摄录的老人处于卧倒状态视频图像发送至控制器，控制器结合识别语音装置获取的环境音频，输出对应的报警信号至语音装置发出警报、且输出拨号信号至电话装置对设定的号码拨号，还对无线通讯装置输出警告数据并联网，用于手持终端联网获取警告数据；
控制器根据语音装置获得环境音频输入以及输入装置2获得的手动输入，来执行以下动作：调取数据存储装置存储的内容数据至语音装置播放并在显示装置显示；或者启动摄像装置，将实时的摄录数据经无线通讯装置联网传送；或者控制无线通讯装置联网或连接外部智能终端下载内容至控制器缓存并在显示装置显示；或者启动红外遥控装置输出用于遥控设定门锁的开闭的遥控信号；
输入装置2沿垂直于人形外壳1前表面的方向与人形外壳1滑动配合，人形外壳1内还安装有缓冲机构3，缓冲机构3用于对输入装置2提供一个向着垂直于人形外壳1前表面往外的缓冲阻力。
对语音各功能的识别能力，可在数据存储装置中存储相应数据库，通过控制器来识别不同的音频类型进行作出相应动作。
通过传感装置获得环境的温度、光强、烟雾和煤气等信号，以通过控制器反馈至显示装置、报警装置、电话装置进行相应联动，提升安全性能，进一步，还可通过摄像装置获得老人的卧倒状态，以作出相应动作以便对老人安全进行监控，大大提升安全可靠性，而且，对输入装置2或语音装置输入操作信号，就能对照明灯、门锁等进行遥控，还能获得联网信息，还能通过无线通讯装置得到其它智能终端的相关信息，以实时多样化交互，便于使用，更关键是，由于输入装置2在被老人手动按压输入的过程中，能够被缓冲机构3提供缓冲阻力，进而避免人形外壳1颤动或倾倒，提升了易用性。
具体地，针对老人健康的功能实现方式如下：
1-1）通过对输入装置2输入设定，能将相应数据传递至控制器缓冲，进而通过控制器对语音装置的调配使用，可以提醒老人，按时吃药，吃什么药，药量多大等，此操作过程可有他人通过输入装置2输入相关信息，如时间点，次数等，提醒老年人，间隔提醒，以免老人忘记吃药，待老人通过语音装置输入相应确认音频后，机器人不再提醒。
1-2）为配合本机器人，可在老人身上带个智能终端，如智能手环，可以采集老年人身体健康相关数据，例如，血压、脉搏心率，体温等，通过手环上的无线通讯模块电性连接本机器人的无线通讯装置，控制器将数据处理，比如在检测到血压很高出现危险时，机器人能将相关信息再通过无线通讯装置联网自动对外发送，例如发送至给老人的监护人（如子女）的手持终端，甚至可通过电话装置报警。
1-3）通过对语音装置的对话来输入音频，能实现远程看病，由语音装置收集老年人身体健康状况数据信息，在数据存储装置中分类归档，建立健康数据信息，再通过无线通讯装置联网发送给医生。
1-4）老人可以通过语音装置语音控制，使控制器调配数据存储装置红的健康讲座音视频，查询有关健康知识并语音装置中播报出来活在显示装置中显示。
具体地，针对老人安全的功能实现方式如下：
2-1）在老年人摔倒时，通过摄像头装置把老人卧倒状态进行判断，或者通过老人语言告知语音装置，则控制器能判断出来，自动通过无线通讯装置联网发送给老人的监护人（如子女）的手持终端。
2-2）家中来人或外人入侵时，摄像头装置获得的影像通过无线通讯装置联网发送给老人的监护人手持终端，监护人也可以远程通过手持终端（如智能手机）主动操控反馈指令给控制器，进而监控家中的情况。
2-3）老人可以语音发出指令，由语音装置反馈给控制器，再有控制器通过电话装置给指定号码（如监护人、110、120等服务台）打电话。
2-4）通过各传感装置，可以监测家中煤气泄漏、火灾，通过语音装置发出装置，且可通过电话装置自动拨号报警并通过无线通讯装置联网通知监护人。
2-5）通过红外遥控装置，可以改造家中门锁，在门锁中设置红外接收端，老人通过语音控制，能遥控家中门锁的开启、关闭，还能通过无线通讯装置联网实时监控门锁的状态，并在需要时告知老人。
2-6）通过红外遥控装置，可以改造家中照明灯，将照明灯接入红外接收端，老人通过语音控制，能遥控家中照明灯的开启、关闭，还能通过无线通讯装置联网实时监控照明灯的状态，并在需要时告知老人。
具体地，针对老人娱乐的功能实现方式如下：
3-1）通过语音装置的采集音频以及控制器的语音识别能力，能识别老人方言语音发出的相关指令，再通过语音装置输出音频，实现和老人聊聊天，或者听听音乐、评书、家乡戏曲、电视剧等。比如老人想听音乐，老人口述音乐名字或者说第几首歌出来，语音装置结合控制器识别后就自动播放，音量也可以通过老人语音调节。
3-2）老人可以通过语音装置随时询问机器人的现在时间、天气预报等信息，由机器人通过无线通讯装置联网下载实现。
3-3）通过在数据存储装置存储的软件程序，可对应在显示器中显示，以实现与老人下象棋、五子棋等娱乐活动。
本机器人可以设置充电电池供电，以通过语音控制自动充电。此外，通过控制器的语音识别能力，可以给机器人取个名字，以后老人用此名字同机器人交流。
此外，在数据存储装置中可存储方言识别语言库，并存储方言识别系统，由控制器调用，并根据语音装置获得的音频对应调用语音装置播放方言语音，方便不会普通话或者普通话不好的老年人使用。
其中，数据存储装置中存储的语言库可增加单个词语，如“哦”“啊”等等常用词语词语，其中“哦”“啊”等词语有的代表呼叫子女或监护人，有的代表报警，有的代表听音乐，有的代表其他的意思，当本机器人接受到对应的语音后，能执行对应的命令。
由于语言库通过无线通讯装置与互联网对接，如老人用普通话、方言或者代表某个命令的语音发出相应的命令时，本实施例的机器人能做出识别并做出执行。如听“戏曲”“梅兰芳”“下一首”等等，均可通过机器人数据存储装置本身存储的数据库或者互联网数据库中找出对应的资源，并执行命令。
优选地，人形外壳1具有中空的胸壳11，输入装置2为触摸屏组件，则显示装置和输入装置2可集成为一体，胸壳11的前壳壁开有与触摸屏组件滑动配合的通孔111；缓冲机构3包括缓冲气囊301、挡杆302、滑块303、滑轨304、活塞杆305、气管306、摆动杆307和弹簧308，缓冲气囊301囊体可设置层叠皱褶，以提升弹性，缓冲气囊301夹设于触摸屏组件后面和挡杆302下端之间，挡杆302上的与滑块303固接，滑轨304固定于胸壳11顶部，滑块303与滑轨304沿前后方向滑动配合，活塞杆305的杆端固定于滑块303的后端，活塞杆305的活塞头伸入气管306一端并与气管306密封滑动配合，气管306的另一端接通至缓冲气囊301，摆动杆307的一端与滑块303铰接，摆动杆307的另一端与胸壳11的后壳壁铰接，弹簧308连接于摆动杆307中部和胸壳11的后壳壁之间。
由于老人在对输入装置2操控时，将会对输入装置2提供一个向着垂着于胸壳11前壳壁的力，如此输入装置2容易带动机器人倾倒，而本例的缓冲机构3能够解决该问题。由于触摸屏组件能够活动，则触摸屏组件的受力移动将降低对人形外壳1的联动带动能力，避免人形外壳1颤动或倾倒，而且，当触摸屏组件后移时，触摸屏组件首先被气囊缓冲，降低人形外壳1的颤动，再通过挡杆302联动带动滑块303后移，该过程始终对人形外壳1的做功极小，有效避免人形外壳1倾倒或颤动，由于活塞头对气管306内的空气进行挤压，则与气管306连通的气囊将膨胀，使后移的触摸屏组件的前表面尽可能与胸壳11的前壳壁外表面齐平，如此，能避免触摸屏组件陷入通孔111内而影响对触摸屏的操控，大大方便了操控，使用更为容易，优选将气管306的上端固定在胸壳11顶部，以使活塞杆305与气管306的挤压打气功能更为稳定，更关键是，由于活塞头对气管306做功，则气管306气压的反作用力将对挡杆302、气囊、触摸屏组件提供反作用力，进而使触摸屏组件得以缓冲；在弹簧308的复位力作用下，将对摆动杆307提供复位作用力，以使触摸屏组件不仅在输入操作时得到该弹簧308的缓冲阻力，还能在撤销输入操作时，使触摸屏组件准确、迅速复位。
为避免触摸屏组件滑脱通孔111，通孔111的上端边缘向后伸出有上限位板4，通孔111的下端边缘向后伸出有下限位板5。
为进一步提供可靠的缓冲阻力，本实施例的滑轨304的后端设有行程开关312，缓冲机构3还包括水槽309、水泵310和水管311，挡杆302内设有迂回环绕的水道，水槽309和水泵310内置于胸壳11，水泵310的入口与水槽309连通，水泵310的出口经水管311接通至水道，行程开关312与水泵310电连接并用于控制水泵310启停。
挡滑块303后移至触碰形成开关后，水泵310启动，将水槽309中的水经水管311泵至挡杆302内，挡杆302内遍布流水而增加了重量，以使触摸屏向后施压的作用进一步得到更为有效的缓冲阻碍。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (3)
1.一种老人陪护机器人，其特征在于，包括人形外壳以及设于人形外壳上的控制器、传感装置、摄像装置、显示装置、输入装置、语音装置、无线通讯装置、电话装置、红外遥控装置和数据存储装置，控制器分别电连接上述装置，并与上述各装置进行数据交互传输；
其中，传感装置包括用于检测人体温度的环境温度的热敏传感器、用于检测环境光光强的光敏传感器、用于检测烟雾的烟雾传感器以及用于检测煤气的煤气检测传感器；
热敏传感器通过检测环境温度、光敏传感器通过检测环境光光强、烟雾传感器通过检测环境中的烟雾浓度、煤气检测传感器通过检测环境中的煤气浓度来发送对应的数据至控制器，由控制器输出对应的显示信号至显示装置显示以及输出对应的语音警报音频至语音装置发出警报；控制器还根据光敏传感器的光强数据输出遥控信号至红外遥控装置，由红外遥控装置发出红外遥控信号用于控制外部照明灯；
摄像装置将所摄录的老人处于卧倒状态视频图像发送至控制器，控制器结合识别语音装置获取的环境音频，输出对应的报警信号至语音装置发出警报、且输出拨号信号至电话装置对设定的号码拨号，还对无线通讯装置输出警告数据并联网，用于手持终端联网获取警告数据；
控制器根据语音装置获得环境音频输入以及输入装置获得的手动输入，来执行以下动作：调取数据存储装置存储的内容数据至语音装置播放并在显示装置显示；或者启动摄像装置，将实时的摄录数据经无线通讯装置联网传送；或者控制无线通讯装置联网或连接外部智能终端下载内容至控制器缓存并在显示装置显示；或者启动红外遥控装置输出用于遥控设定门锁的开闭的遥控信号；
输入装置沿垂直于人形外壳前表面的方向与人形外壳滑动配合，人形外壳内还安装有缓冲机构，缓冲机构用于对输入装置提供一个向着垂直于人形外壳前表面往外的缓冲阻力；
人形外壳具有中空的胸壳，输入装置为触摸屏组件，胸壳的前壳壁开有与触摸屏组件滑动配合的通孔；缓冲机构包括缓冲气囊、挡杆、滑块、滑轨、活塞杆、气管、摆动杆和弹簧，缓冲气囊夹设于触摸屏组件后面和挡杆下端之间，挡杆上的与滑块固接，滑轨固定于胸壳顶部，滑块与滑轨沿前后方向滑动配合，活塞杆的杆端固定于滑块的后端，活塞杆的活塞头伸入气管一端并与气管密封滑动配合，气管的另一端接通至缓冲气囊，摆动杆的一端与滑块铰接，摆动杆的另一端与胸壳的后壳壁铰接，弹簧连接于摆动杆中部和胸壳的后壳壁之间。
2.根据权利要求1所述的老人陪护机器人，其特征在于，通孔的上端边缘向后伸出有上限位板，通孔的下端边缘向后伸出有下限位板。
3.根据权利要求1或2所述的老人陪护机器人，其特征在于，滑轨的后端设有行程开关，缓冲机构还包括水槽、水泵和水管，挡杆内设有迂回环绕的水道，水槽和水泵内置于胸壳，水泵的入口与水槽连通，水泵的出口经水管接通至水道，行程开关与水泵电连接并用于控制水泵启停。
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