TWM569679U - Physiological signal detection robot - Google Patents

Abstract

一種生理訊號偵測機器人具有本體以及設置於本體中的光學影像擷取裝置、熱影像擷取裝置、生理徵象感測雷達及運算單元，以藉由該些裝置擷取生物體的相關資訊，並透過運算單元計算其相對之生理訊號，而可提供更多的資訊予使用者查看。

Description

生理訊號偵測機器人

本創作是關於一種機器人，特別是關於一種生理訊號偵測機器人。

隨著機器人科技的發展，機器人已經逐漸的由工業領域轉向居家領域，而居家機器人的應用包含了家事輔助方面，如自動掃地機器人、窗戶清潔機器人…等，或是居家陪伴方面，如alpha、Zenbo…等，在各種應用上皆有著大幅度的發展，此外，由於社會已邁入老年化時代，因此，機器人也朝向醫療領域發展，如跌倒偵測或輔助抬放，可以預見的是，機器人的發展將與人類生活更加息息相關。

本創作的主要目的是讓機器人具備生理訊號偵測的能力，讓機器人能夠偵測生物體的生理訊號，令機器人於醫療或其他領域的應用更加廣泛。

本創作之一種生理訊號偵測機器人包含一本體、一光學影像擷取裝置、一熱影像擷取裝置、一生理徵象感測雷達及一運算單元，該光學影像擷取裝置設置於該本體，該光學影像擷取裝置用以擷取一生物體之一光學影像，該熱影像擷取裝置設置於該本體，該熱影像擷取裝置用以擷取該生物體之一熱影像，該生理徵象感測雷達設置於該本體，該生理徵象感測雷達用以感測該生物體之一生理徵象訊號，該運算單元耦接該光學影像擷取裝置、該熱影像擷取裝置及該生理徵象感測雷達，以接收該光學影像、該熱影像及該生理徵象訊號，該運算單元用以將該光學影像、該熱影像、該生理徵象訊號或其組合顯示於一顯示器上。

本創作之該生理訊號偵測機器人藉由該光學影像擷取裝置、該熱影像擷取裝置及該生理徵象感測雷達擷取該生物體的該光學影像、該熱影像及該生理徵象訊號，並透過該運算單元根據該光學影像、該熱影像及該生理徵象訊號計算該生物體的相關生理訊號，讓該生理訊號偵測機器人可提供之資訊更加多元。

請參閱第1及2圖，其為本創作之一實施例，一種生理訊號偵測機器人100的功能方塊圖，該生理訊號偵測機器人100包含一本體110、一光學影像擷取裝置120、一熱影像擷取裝置130、一生理徵象感測雷達140、一運算單元150、一顯示器160、一移動件170及一物聯網模組180。

請參閱第1及2圖，該本體110具有一頭部111及一身體部112，該頭部111結合於該身體部112上，該光學影像擷取裝置120具有一光學鏡頭121，該熱影像擷取裝置130具有一熱影像鏡頭131，該光學鏡頭121及該熱影像鏡頭131設置於該本體110之該頭部111，且該光學鏡頭121及該熱影像鏡頭131的設置位置與人體眼睛的位置相當，使該光學鏡頭121及該熱影像鏡頭131於外形上可作為該生理訊號偵測機器人100的雙眼。其中，請參閱第1圖，該光學影像擷取裝置120用以擷取一生物體O之一光學影像Pi，該熱影像擷取裝置130用以擷取該生物體O之一熱影像Hi，其中該生物體O可為任何具有生命徵象之生物。

請參閱第1及2圖，該生理徵象感測雷達140用以感測該生物體O之一生理徵象訊號VS，該生理徵象感測雷達140具有一天線141，該天線141設置於該本體110之該身體部112，以發送及接收無線電波，在本實施例中，該天線141顯露於該身體部112外，以避免該身體部112影響該天線141之無線電波的發送及接收。或在其他實施例中，若該身體部112為非金屬材質製成，則該天線141亦可設置於該身體部112內，而不顯露於該本體110外。

於一實施例中，該生理徵象感測雷達140另具有一振盪源(圖未繪出)及一解調單元(圖未繪出)，該振盪源用以產生一振盪訊號，該天線141電性連接該振盪源以接收該振盪訊號，且該天線141將該振盪訊號發射為一無線電波W至該生物體O，該生物體O反射一反射電波R，該天線141接收該反射電波R為一反射訊號，該反射訊號傳送至該解調單元，由於該生物體O與該天線141之間的相對位移會對該無線電波W產生都普勒效應(Doppler effect)，使得該反射電波R及該反射訊號中包含有該生物體O之位移造成的相位調變成份，因此，該解調單元對該反射訊號進行相位解調即可得到該生物體O的位移量，若該生物體O之位移量是由生理徵象(如呼吸、心跳)之振動造成，該位移量即可表示為該生物體O之該生理徵象訊號VS。

於另一實施例中，該生理徵象感測雷達140另具有一自我注入鎖定振盪源(圖未繪出)及一解調單元(圖未繪出)，該自我注入鎖定振盪源用以產生一振盪訊號，該天線141電性連接該振盪源以接收該振盪訊號，且該天線141將該振盪訊號發射為一無線電波W至該生物體O，該生物體O反射一反射電波R，該天線141接收該反射電波R為一反射訊號，該反射訊號注入該自我注入鎖定振盪源，使該自我注入鎖定振盪源處於自我注入鎖定狀態(Injection-locked state)而產生一自我注入鎖定訊號，該自我注入鎖定訊號傳送至該解調單元，由於該生物體O與該天線141之間的相對位移會對該無線電波W產生都普勒效應(Doppler effect)，使得該反射電波R及該反射訊號中包含有該生物體O之位移造成的相位調變成份。而該反射訊號注入鎖定該自我注入鎖定振盪源後，會讓該自我注入鎖定振盪源產生之該自我注入鎖定訊號的頻率變化與位移造成的相位調變成份成正比，因此，該解調單元對該自我注入鎖定訊號進行相位解調，即可得到該生物體O的位移量，若該生物體O之位移量是由生理徵象(如呼吸、心跳)之振動造成，該位移量即可表示為該生物體O之該生理徵象訊號VS。

請參閱第1圖，在本實施例中，該運算單元150具有一生物特徵辨識模組151、一生物特徵資料庫152、一影像結合模組153、一移動控制模組154及一訊號處理模組155。

請參閱第1圖，該生物特徵辨識模組151電性連接該光學影像擷取裝置120以接收該光學影像Pi，該生物特徵辨識模組151用以判定該光學影像Pi中是否包含有一生物特徵(例如：人臉、動物皮毛花色、紋路…等等)，若有則該生物特徵辨識模組151將該生物特徵與該生物特徵資料庫152儲存之複數個生物特徵資訊進行比對，以判斷該生物特徵資料庫152中是否有符合該生物特徵之該生物特徵資訊，且該生物特徵辨識模組151輸出一生物特徵辨識結果Fr至該顯示器160並顯示於該顯示器160上，讓使用者可查看辨識結果。其中，儲存於該生物特徵資料庫152之該些生物特徵資訊可為事前藉由該光學影像擷取裝置120拍攝生物體之特徵的方式建立，或是匯入含有生物特徵之照片的方式建立，本創作不在此限。

請參閱第1圖，該影像結合模組153電性連接該光學影像擷取裝置120及該熱影像擷取裝置130，以接收該光學影像Pi及該熱影像Hi，由於該熱影像Hi的解析度較低，因此，該影像結合模組153將該光學影像Pi及該熱影像Hi結合為一光學-熱結合影像Fi，而藉由該光學影像Pi的高解析度影像顯示熱度資訊，該光學-熱結合影像Fi傳送至該顯示器160並顯示於該顯示器160上，令使用者可查看自己或是周遭環境之溫度狀況。

請參閱第1圖，該訊號處理模組155電性連接該光學影像擷取裝置120、該熱影像擷取裝置130及該生理徵象感測雷達140，以接收該光學影像Pi、該熱影像Hi及該生理徵象訊號VS，該訊號處理模組155對該光學影像Pi、該熱影像Hi及該生理徵象訊號VS進行訊號處理，以由該些訊號中擷取相關之生理訊號，例如由該光學影像Pi中擷取該生物體O的膚色、亮度、姿勢，由該熱影像Hi中擷取該生物體O的體溫，或由該生理徵象訊號VS中擷取該生物體O每分鐘的呼吸、心跳次數…等等。該訊號處理模組155再將擷取之資料傳送至該顯示器160並顯示於該顯示器160上，讓使用者可查看該光學影像Pi、該熱影像Hi及該生理徵象訊號VS或其相關資料(膚色、亮度、姿勢、體溫、呼吸及心跳)。

請參閱第1及2圖，該移動控制模組154耦接該移動件170，該移動控制模組154用以輸出一控制訊號Cs控制該移動件170移動，由於該移動件170結合於該本體110之該身體部112，且該移動件170可於地面上移動，讓該移動件170帶動該本體110移動。該控制訊號Cs可由使用者直接輸入而控制該生理訊號偵測機器人100移動，或是由該移動控制模組154直接根據該訊號處理模組155提供之資訊自動產生，讓該生理訊號偵測機器人100可自動地跟隨該生物體O移動。在本實施例中，該移動件為170為一具有輪子的移動平台，在其他實施例中，該移動件170亦可為該生理訊號偵測機器人100的雙腳，本創作不在此限。

請參閱第1圖，該物聯網模組180電性連接該運算單元150及一網際網路E，使該運算單元150可透過該物聯網模組180連接至一網際網路E，而可透過該網際網路E將上述資料傳送至其他裝置(如個人行動裝置、可攜型智慧配件、雲端…等)上，以便於使用者查看，或是在上述資料發生異常時可自動傳送警示訊號至指定之裝置上，而具備有緊急醫療救護之功效。較佳的，該物聯網模組180是以無線通訊的方式連接至該網際網路E，令該生理訊號偵測機器人100的移動不會受到網路數據線的限制。

本創作之該生理訊號偵測機器人100藉由該光學影像擷取裝置120、該熱影像擷取裝置130及該生理徵象感測雷達140擷取該生物體O的該光學影像Pi、該熱影像Hi及該生理徵象訊號VS，並透過該運算單元150根據該光學影像Pi、該熱影像Hi及該生理徵象訊號VS計算該生物體O的相關生理訊號，讓該生理訊號偵測機器人100於醫療或其他領域的應用更加廣泛。

本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本創作之保護範圍。

100‧‧‧生理訊號偵測機器人
110‧‧‧本體
111‧‧‧頭部
112‧‧‧身體部
120‧‧‧光學影像擷取裝置
121‧‧‧光學鏡頭
130‧‧‧熱影像擷取裝置
131‧‧‧熱影像鏡頭
140‧‧‧生理徵象感測雷達
141‧‧‧天線
150‧‧‧運算單元
151‧‧‧生物特徵辨識模組
152‧‧‧生物特徵資料庫
153‧‧‧影像結合模組
154‧‧‧移動控制模組
155‧‧‧訊號處理模組
160‧‧‧顯示器
170‧‧‧移動件
180‧‧‧物聯網模組
Cs‧‧‧控制訊號
O‧‧‧生物體
Pi‧‧‧光學影像
VS‧‧‧生理徵象訊號
Hi‧‧‧熱影像
W‧‧‧無線電波
R‧‧‧反射電波
Fi‧‧‧光學-熱結合影像
E‧‧‧網際網路
Fr‧‧‧生物特徵辨識結果

第1圖： 依據本創作之一實施例，一種生理訊號偵測機器人的功能方塊圖。 第2圖： 依據本創作之一實施例，該生理訊號偵測機器人的示意圖。

Claims (14)

1. 一種生理訊號偵測機器人，其包含： 一本體； 一光學影像擷取裝置，設置於該本體，該光學影像擷取裝置用以擷取一生物體之一光學影像； 一熱影像擷取裝置，設置於該本體，該熱影像擷取裝置用以擷取該生物體之一熱影像； 一生理徵象感測雷達，設置於該本體，該生理徵象感測雷達用以感測該生物體之一生理徵象訊號；以及 一運算單元，耦接該光學影像擷取裝置、該熱影像擷取裝置及該生理徵象感測雷達，以接收該光學影像、該熱影像及該生理徵象訊號，該運算單元用以將該光學影像、該熱影像、該生理徵象訊號或其組合顯示於一顯示器上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該運算單元具有一生物特徵辨識模組，該生物特徵辨識模組接收該光學影像，該生物特徵辨識模組用以判定該光學影像中是否包含有一生物特徵。
3. 如申請專利範圍第2項所述之生理訊號偵測機器人，其中該運算單元具有一生物特徵資料庫，該生物特徵辨識模組將該生物特徵與該生物特徵資料庫儲存之複數個生物特徵資訊進行比對，且該生物特徵辨識模組輸出一生物特徵辨識結果。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該生理徵象感測雷達具有一振盪源、一天線及一解調單元，該振盪源用以產生一振盪訊號，該天線電性連接該振盪源以接收該振盪訊號，且該天線將該振盪訊號發射為一無線電波至該生物體，該生物體反射一反射電波，該天線接收該反射電波為一反射訊號，該反射訊號傳送至該解調單元，該解調單元對該反射訊號進行解調，以測得該生物體之該生理徵象訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該生理徵象感測雷達具有一自我注入鎖定振盪源、一天線及一解調單元，該自我注入鎖定振盪源用以產生一振盪訊號，該天線電性連接該振盪源以接收該振盪訊號，且該天線將該振盪訊號發射為一無線電波至該生物體，該生物體反射一反射電波，該天線接收該反射電波為一反射訊號，該反射訊號傳送至該自我注入鎖定振盪源，使該自我注入鎖定振盪源處於自我注入鎖定狀態並產生一自我注入鎖定訊號，且該自我注入鎖定訊號傳送至該解調單元，該解調單元對該自我注入鎖定訊號進行解調，以測得該生物體之該生理徵象訊號。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之生理訊號偵測機器人，其中該天線顯露於該本體外。
7. 如申請專利範圍第1、4或5項所述之生理訊號偵測機器人，其中該生理徵象訊號包含該生物體之一呼吸及心跳。
8. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該運算單元具有一影像結合模組，該影像結合模組用以將該光學影像及該熱影像結合為一光學-熱結合影像。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其包含有一移動件，該移動件設置於該本體上，該移動件用以帶動該本體移動。
10. 如申請專利範圍第9項所述之生理訊號偵測機器人，其中該運算單元具有一移動控制模組，該移動控制模組耦接該移動件，該移動控制模組用以輸出一控制訊號控制該移動件移動。
11. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其包含有一物聯網模組，該物聯網模組電性連接該運算單元及一網際網路，使該運算單元可透過該物聯網模組連接至一網際網路。
12. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該本體具有一頭部及一身體部，該頭部結合該身體部，該光學影像擷取裝置之一光學鏡頭及該熱影像擷取裝置之一熱影像鏡頭設置於該頭部。
13. 如申請專利範圍第12項所述之生理訊號偵測機器人，其中該生理徵象感測雷達具有一天線，該天線設置於該本體之該身體部。
14. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號偵測機器人，其中該運算單元具有一訊號處理模組，該訊號處理模組用以計算該熱影像中之該生物體的一溫度。