CN107293092A - 用于养老机器人的突发应急系统 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种用于养老机器人的突发应急系统，包括穿戴于人体的穿戴式检测模块和设于机器人上的异常处理模块，所述穿戴式检测模块包括：加速度传感器、陀螺仪、心率传感器、处理器、发送模块，所述异常处理模块包括：接收模块、视频采集模块、中央处理器、通讯模块、第一通讯终端。本方案解决了现有养老机器人不能全面有效的判断及处理老年人突发状况的问题，增加了监控参数，提高了检测成功率。

Description

用于养老机器人的突发应急系统

技术领域

本发明涉及机器人通信技术领域，尤其涉及用于养老机器人的突发应急系统。

背景技术

机器人发展日新月异，这种自动执行工作的机器装置既可以接收人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术指定的原则运动，从而协助或取代人类的一些工作。它与人们生活息息相关，给人们的生活带来很大的帮助，已经成为未来生活不可分割的一部分。

人口老龄化已成为一个世界性的问题，我国早在1999年就已经进入老龄化社会，老年人占人口的比重在持续攀升之中，空巢老年人也占据了相当大的比例，如何更好的赡养老年人已成为社会难题。老年人除了各种疾病发病率高之外，其在日常生活中跌倒的发生率也非常高，是老年人伤残和死亡的重要原因之一，当老年人跌倒时，若能够得到及时的救助，那么可以减少伤痛带来的痛苦，甚至可以避免死亡。对于子女因工作无法时时照顾老年人，即使将老年人送进养老院也并不能完全解决老年人的安全与看护问题，因养老院没有足够多的医护人员对老人进行一对一的看护，存在监护人员不足的问题。

中国发明专利（公开号：CN106597360A）公开了一种基于RFID的机器人对室内目标实时动态定位监控方法，利用RFID与机器人解决室内定位监控实时性差、成本高问题，“协助定位标签”布局室内固定物上以坐标定位，“需要定位标签”贴目标以定位监控，行走机器人安装RFID阅读器，阅读器与标签信息交互。标签编码设标签ID、类别及监测目标信息。将阅读器检测到的信号强度大到小分档，对应近到远距离分档，机器人通过“协助定位标签”更新自身坐标，检到“需要定位标签”通过信号强度档位得机器人与目标距离，实现定位，结果存数据库，判断安全性，不安全报警。本发明计算简洁，响应快，成本低，设置灵活。用于展馆、仓库等物品安全监控，及养老院幼儿园等人员的安全监控。

然而，采用上述方法用于养老院看护老年人时，对是否跌倒存在误判，如当老年人捡东西或跌倒后机器人仍能检测到RF标签时则会发生误判，且检测异常情况的采集点单一，不能全面有效的判断及处理老年人的一些突发情况。

发明内容

本发明意在提供一种用于养老机器人的突发应急系统，以解决现有养老机器人不能全面有效的判断及处理老年人突发状况的问题。

本发明提供基础方案是：用于养老机器人的突发应急系统，包括穿戴于人体的穿戴式检测模块和设于机器人上的异常处理模块，

穿戴式检测模块包括：

加速度传感器，加速度传感器用于检测人体移动的加速度信号并发送；

陀螺仪，陀螺仪用于检测人体倾斜的角度信号并发送；

心率传感器，心率传感器用于检测人体的心率信号并发送；

处理器，处理器用于接收、处理加速度传感器发送的加速度信号、陀螺仪发送的角度信号及心率传感器发送的心率信号，判断人体是否跌倒及心率是否正常；

处理器接收到加速度信号及角度信号后与处理器中预设的加速度阈值和角度阈值进行对比，当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号也大于预设角度阈值，则判断人体跌倒，否则判断人体未跌倒，输出人体跌倒信号；

处理器接收到心率信号后与处理器中预设的正常心率阈值进行对比，当检测心率不等于预设正常心率阈值时，表明心率过快或过慢，判断为心率异常，否则判断心率正常，输出人体心率异常信号；

发送模块，发送模块用于发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

异常处理模块包括：

接收模块，接收模块用于接收发送模块发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

通讯模块，通讯模块用于自动拨号连接通讯终端，发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

第一通讯终端，第一通讯终端用于接收通讯模块发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

中央处理器，中央处理器用于接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制通讯模块启动执行相应动作。

基础方案的工作原理：穿戴式检测模块穿戴于人体上，穿戴式检测模块中的加速度传感器可以测量出人体移动的加速度，陀螺仪可以检测出人体转动、偏转角度，通过两者结合，对人体跌倒动作进行判断。具体过程，加速度传感器及陀螺仪实时采集老年人的实际动作并发送给处理器，处理器接收到加速度信号及角度信号后与处理器中预设的加速度阈值和角度阈值进行对比：

当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号也大于预设角度阈值，则判断人体跌倒，人体跌倒信号通过发送模块发送至设有机器人上的异常处理模块；

当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号小于等于预设角度阈值，此种情况可能是人体在跑步，则判断人体未跌倒；

当加速度信号小于等于预设加速度阈值时，角度信号大于等于预设角度阈值，此种情况可能是人体在弯腰拾东西，则判断人体未跌倒；

当加速度信号小于等于预设加速度阈值时，角度信号小于等于预设角度阈值，此种情况标明人体未移动，可能在休息或者坐着阅读，则判断人体未跌倒。

心率传感器用于检测人体的实时心率信号并发送给处理器，处理器接收到心率信号后与处理器中预设的正常心率阈值进行对比判断：

当检测心率大于预设正常心率阈值时，表明心率过快，判断为心率异常；人体心率异常信号通过发送模块发送至设有机器人上的异常处理模块；

当检测心率等于预设正常心率阈值时，判断为心率正常；

当检测心率小于预设正常心率阈值时，表明心率过慢，判断为心率异常；人体心率异常信号通过发送模块发送至设有机器人上的异常处理模块；

设于机器人上的异常处理模块中的接收模块接收到人体异常信号后发送给中央处理器，中央处理器接收到人体异常信号后，控制通讯模块发送人体异常信号至第一通讯终端，使监护人员及时处理老人的突发情况。

基础方案的有益效果是：

1、由于本方案采用穿戴式检测方法，对人体跌倒进行检测同时也对人体心脏异常情况进行了检测，增加了监控参数，对老年人的看护增加了一份保障；

2、通过系统自动发送人体跌倒信号和/或心率异常信号至通讯终端，可及时处理老年人的突发状况，使老人可以得到及时的救治。

进一步，所述异常处理模块还包括视频采集模块，视频采集模块用于采集异常情况下的视频信号；

通讯模块还用于在异常情况下发送远程视频请求信号及视频信号；

第一通讯终端还用于接收通讯模块发送的远程视频请求信号及视频信号；

中央处理器还用于在接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制视频采集模块工作，并接收视频信号，经处理后通过通讯模块发送至第一通讯终端。

有益效果：当设于机器人上的异常处理模块中的接收模块接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后发送给中央处理器，中央处理器接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制视频采集模块工作同时控制通讯模块自动拨打视频电话与通讯终端联系，监护人员通过通讯终端接收到的视频再次确认老人的身体状况，避免系统误判，提高了检测成功率。

进一步，异常处理模块还包括语音采集模块，语音采集模块用于检测人体发出的语音信号并发送给中央处理器，中央处理器对语音信号进行处理后，判断语音信号是否为预设求救信号：当识别结果为求救信号，则中央处理器控制视频采集模块工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系。有益效果：通过识别老人发出的语音信号，判断是否为求救信号，如识别到“救命”、“我不舒服”、“尖叫声”时，央处理器控制视频采集模块工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系，使监护人员可以及时了解老人的身体状况，增强了机器人接收突发应急情况的适应性。

进一步，异常处理模块还包括语音提示模块，语音提示模块用于发出语音提示信号。有益效果：当检测不到老人移动和转动信号时，中央处理器控制语音提示模块发出问询语音，如“你在干嘛”、“你还好吗”等，以确认老人当前的状态，避免当老人在蹲下拾东西时，系统误判为跌倒信号，提高了系统检测的准确性。

进一步，异常处理模块包括还包括第二通讯终端和第三通讯终端，第二通讯终端用于在通讯模块不能与第一通讯终端联系时接收通讯模块发送的异常情况信号及远程视频请求；第三通讯终端用于在通讯模块不能与第二通讯终端联系时接收通讯模块发送的异常情况信号及远程视频请求；有益效果：当与第一通信终端不能及时取得联系时，通讯模块自动拨打视频电话与第二通讯终端联系，如与第二通讯终端也不能及时取得联系的情况下，通讯模块自动拨打视频电话与第三通讯终端联系，以此可有效避免因不能联系到通讯终端而延误老人病情的情况。

进一步，异常处理模块还包括触摸屏，触摸屏用于接收输入的指令。有益效果：对于存在交流障碍或特殊老人无法与机器人交流时，可采用触摸屏书写求救字符。

进一步，异常处理模块还包括存储模块，存储模块中存储有心理健康测试题，心理健康测试题可在触摸屏上显示，通过老人的点选进行心理测试。有益效果：通过心理健康测试题对老人心理健康情况进行测试，使监护人员及时了解及关注老人心理变化，对心理变化比较大的老人及时进行心理疏导。

附图说明

图1为本发明用于养老机器人的突发应急系统实施例的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：穿戴式检测模块1、加速度传感器11、陀螺仪12、心率传感13、处理器14、发送模块15、异常处理模块2、接收模块20、中央处理器21、视频采集模块22、语音采集模块23、触摸屏24、通讯模块25、第一通讯终端26、第二通讯终端27、第三通讯终端28、语音提示模块29。

用于养老机器人的突发应急系统实施例基本如图1所示：包括穿戴于人体的穿戴式检测模块1和设于机器人上的异常处理模块2，

所述穿戴式检测模块1包括：

加速度传感器11，加速度传感器11用于检测人体移动的加速度信号并发送；

陀螺仪12，陀螺仪12用于检测人体倾斜的角度信号并发送；

心率传感13器，心率传感13器用于检测人体的心率信号并发送；

处理器14，处理器14用于接收、处理加速度传感器11发送的加速度信号、陀螺仪12发送的角度信号及心率传感13器发送的心率信号，判断人体是否跌倒及心率是否正常；

处理器14接收到加速度信号及角度信号后与处理器14中预设的加速度阈值和角度阈值进行对比，当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号也大于预设角度阈值，则判断人体跌倒，否则判断人体未跌倒，输出人体跌倒信号；

处理器14接收到心率信号后与处理器14中预设的正常心率阈值进行对比，当检测心率不等于预设正常心率阈值时，表明心率过快或过慢，判断为心率异常，否则判断心率正常，输出人体心率异常信号；

发送模块15，发送模块15用于发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

其中，穿戴式检测模块1中加速度传感器11采用三轴加速度计，可以测量出人体移动的加速度，进而判断出人体移动的距离；陀螺仪12采用三轴陀螺仪，通过测量自身的旋转状态，判断出人体当前运动状态，是向前、向后、向上、向下、向左还是向右、是加速（角速度）还是减速（角速度），两者结合形成6轴惯性测量单元，可精确的判断出人体是否跌倒。

心率传感13器采用MKB0705光电心率传感13器模块对老人的心率进行实施采集。

处理器14可对加速度传感器11采集的加速度信号、陀螺仪12采集的角度信号及心率传感13器采集的心率信号进行信号处理，处理器14采用DSP系列数字处理芯片对采集的信号进行降噪、放大及模数转换处理，并对处理的信号进行判断。

考虑到成本与通信特点，发送、接收模块20采用基于射频技术的无线发送与接收模块20进行信号的发送与接收。

所述异常处理模块2包括：

接收模块20，接收模块20用于接收发送模块15发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

通讯模块25，通讯模块25用于自动拨号连接通讯终端，发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

第一通讯终端26，第一通讯终端26用于接收通讯模块25发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

中央处理器21，中央处理器21用于接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制通讯模块25启动执行相应动作。其中中央处理器21采用国产龙芯CPU进行数据处理与控制，通讯模块25采用多协议GSM模块进行通讯，第一通讯终端26为搭载了摄像头的智能手机，GSM模块将人体跌倒信号和/或心率异常信号发送至智能手机上。

异常处理模块2还包括视频采集模块22，视频采集模块22用于采集异常情况下的视频信号，视频采集模块22为高清摄像头进行视频信号的采集；

通讯模块25还用于在异常情况下发送远程视频请求信号及视频信号；

第一通讯终端26还用于接收通讯模块25发送的远程视频请求信号及视频信号；

中央处理器21还用于在接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制视频采集模块22工作，并接收视频信号，经处理后通过通讯模块25发送至第一通讯终端26。其中，通讯模块25和第一通讯终端26通过腾讯公司的QQ或微信实现视频通话。

异常处理模块2还包括语音采集模块23，语音采集模块23用于检测人体发出的语音信号并发送给中央处理器21，中央处理器21对语音信号进行处理后，判断语音信号是否为预设求救信号：当识别结果为求救信号，则中央处理器21控制视频采集模块22工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系。其中语音采集模块23包括话筒和科大讯飞公司的语音识别模块，达到语音识别效果。

异常处理模块2还包括语音提示模块29，语音提示模块29用于发出语音提示信号，语音提示模块29为扬声器及搭载型号为E702T的音频输出模块，达到输出语音提示信号的效果。

异常处理模块2包括还包括第二通讯终端27和第三通讯终端28；

第二通讯终端27用于在通讯模块25不能与第一通讯终端26联系时接收通讯模块25发送的异常情况信号及远程视频请求；

第三通讯终端28用于在通讯模块25不能与第二通讯终端27联系时接收通讯模块25发送的异常情况信号及远程视频请求。

其中第二通讯终端27与第三通讯终端28均为搭载了摄像头的智能手机，并可通过腾讯公司的QQ或微信与通讯模块25实现视频通话。

异常处理模块2还包括触摸屏24，触摸屏24用于接收输入的指令。考虑到老人的特点，触摸屏24采用NOVA屏幕，增加操控感及提高了屏幕亮度以及对比度，便于老人书写及查看。

异常处理模块2还包括存储模块，存储模块中存储有心理健康题，心理健康题可在触摸屏24上显示，通过老人的点选进行心理测试。

具体过程，加速度传感器11及陀螺仪12实时采集使用者老人的实际动作并发送给处理器14，处理器14接收到加速度信号及角度信号后与处理器14中预设的加速度阈值和角度阈值进行对比：

当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号也大于预设角度阈值，则判断人体跌倒，人体跌倒信号通过发送模块15发送至设有机器人上的异常处理模块2；

当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号小于等于预设角度阈值，此种情况可能是人体在行走，则判断人体未跌倒；

当加速度信号小于等于预设加速度阈值时，角度信号大于等于预设角度阈值，此种情况可能是人体在弯腰拾东西，则判断人体未跌倒；

当加速度信号小于等于预设加速度阈值时，角度信号小于等于预设角度阈值，此种情况标明人体未移动，可能在休息或者坐着阅读，则判断人体未跌倒。

心率传感13器用于检测人体的实时心率信号并发送给处理器14，处理器14接收到心率信号后与处理器14中预设的正常心率阈值进行对比判断：

当检测心率大于预设正常心率阈值时，表明心率过快，判断为心率异常；人体心率异常信号通过发送模块15发送至设有机器人上的异常处理模块2；

当检测心率等于预设正常心率阈值时，判断为心率正常；

当检测心率小于预设正常心率阈值时，表明心率过慢，判断为心率异常；人体心率异常信号通过发送模块15发送至设有机器人上的异常处理模块2；

设于机器人上的异常处理模块2中的接收模块20接收到人体异常信号后发送给中央处理器21，中央处理器21接收到人体异常信号后，控制视频采集模块22工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系，通讯终端通过视频再次确认老人的身体状况，可以及时处理老人的突发情况，及时就医，也避免了系统误判。

当不能与通讯终端及时取得联系的情况下，中央处理器21控制第一通信终端自动拨打视频电话与第二通讯终端27联系，如与第二通讯终端27也不能及时取得联系的情况下，拨打第三通信终端，有效避免了因不能联系到通讯终端而延误老人病情的情况。

而且本实施例还可通过语音采集模块23用于检测人体发出的语音信号，通过中央处理器21判断语音信号是否为预设求救信号，如识别到“救命”、“我不舒服”、“尖叫声”时，央处理器14控制视频采集模块22工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系，使监护人员可以及时了解老人的身体状况，增强了机器人接收突发应急情况的适应性。

对于一些特殊情况，如当系统检测不到老人移动和转动信号时，中央处理器21控制语音提示模块29发出问询语音，如“你在干嘛”、“你还好吗”等，以确认老人当前的状态，避免当老人在蹲下拾东西时，系统误判为跌倒信号，提高了系统检测的准确性。

由于一些老人存在存在交流障碍或者一些特殊情况的老人无法与机器人交流时，可采用触摸屏24书写的方式与系统进行交流，而异常处理模块2中的存储器中存储有心理健康测试题，心理健康测试题可在触摸屏24上显示，通过老人的点选进行心理测试，使监护人员及时了解及关注老人心理变化，对心理变化比较大的老人及时进行心理疏导。

由于本方案采用穿戴式检测方法，对人体跌倒进行检测同时也对人体心脏异常情况进行了检测，增加了监控参数，对老年人的看护增加了一份保障。

通过系统自动拨打与通讯终端的视频通话，可全面有效的判断及处理老年人的突发状况，使老人可以得到及时的救治，且通过通讯终端再次确认老人的身体状况，提高了检测成功率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.用于养老机器人的突发应急系统，包括穿戴于人体的穿戴式检测模块和设于机器人上的异常处理模块，其特征在于，

所述穿戴式检测模块包括：

加速度传感器，加速度传感器用于检测人体移动的加速度信号并发送；

陀螺仪，陀螺仪用于检测人体倾斜的角度信号并发送；

心率传感器，心率传感器用于检测人体的心率信号并发送；

处理器，处理器用于接收、处理加速度传感器发送的加速度信号、陀螺仪发送的角度信号及心率传感器发送的心率信号，判断人体是否跌倒及心率是否正常；

处理器接收到加速度信号及角度信号后与处理器中预设的加速度阈值和角度阈值进行对比，当加速度信号大于预设加速度阈值时，角度信号也大于预设角度阈值，则判断人体跌倒，否则判断人体未跌倒，输出人体跌倒信号；

处理器接收到心率信号后与处理器中预设的正常心率阈值进行对比，当检测心率不等于预设正常心率阈值时，表明心率过快或过慢，判断为心率异常，否则判断心率正常，输出人体心率异常信号；

发送模块，发送模块用于发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

所述异常处理模块包括：

接收模块，接收模块用于接收发送模块发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

通讯模块，通讯模块用于自动拨号连接通讯终端，发送人体跌倒信号和/或心率异常信号；

第一通讯终端，第一通讯终端用于接收通讯模块发送的人体跌倒信号和/或心率异常信号；

中央处理器，中央处理器用于接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制通讯模块启动执行相应动作。

2.根据权利要求1所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块还包括视频采集模块，视频采集模块用于采集异常情况下的视频信号；

通讯模块还用于在异常情况下发送远程视频请求信号及视频信号；

第一通讯终端还用于接收通讯模块发送的远程视频请求信号及视频信号；

中央处理器还用于在接收到人体跌倒信号和/或心率异常信号后，控制视频采集模块工作，并接收视频信号，经处理后通过通讯模块发送至第一通讯终端。

3.根据权利要求1所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块还包括语音采集模块，语音采集模块用于检测人体发出的语音信号并发送给中央处理器，中央处理器对语音信号进行处理后，判断语音信号是否为预设求救信号：当识别结果为求救信号，则中央处理器控制视频采集模块工作同时控制第一通信终端自动拨打视频电话与通讯终端联系。

4.根据权利要求1所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块还包括语音提示模块，语音提示模块用于发出语音提示信号。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块包括还包括第二通讯终端和第三通讯终端；

第二通讯终端用于在通讯模块不能与第一通讯终端联系时接收通讯模块发送的异常情况信号及远程视频请求；

第三通讯终端用于在通讯模块不能与第二通讯终端联系时接收通讯模块发送的异常情况信号及远程视频请求。

6.根据权利要求5所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块还包括触摸屏，触摸屏用于接收输入的指令。

7.根据权利要求6所述的用于养老机器人的突发应急系统，其特征在于：所述异常处理模块还包括存储模块，存储模块中存储有心理健康题，心理健康题可在触摸屏上显示，通过老人的点选进行心理测试。