基于藍牙和DSP的家用醫(yī)療保健智能機器人設(shè)計

　　3.2 機器人聽覺與音頻信號的傳輸機

　　器人采集的音頻信號也有2種作用:一是提供機器人聽覺;二是借助于音頻信號,家庭成員可以和醫(yī)生進行溝通,醫(yī)生可以了解家庭成員的健康狀況和心態(tài)。音頻信號的傳輸為醫(yī)生對家庭成員進行醫(yī)療保健提供了語言交流的途徑。

　　機器人聽覺是語音識別技術(shù),醫(yī)療保健智能機器人帶有各種聲交互系統(tǒng),能夠按照家庭成員的命令進行醫(yī)療測試和監(jiān)護,還可以按照家庭成員的命令做家務(wù)、控制數(shù)字化家電和照看病人等。

　　聲音的獲取采用多個立體麥克風(fēng)。由于聲音的頻率范圍大約是300Hz～3400

　　Hz,過高或過低頻率的聲音在一般情況下是不需要傳輸?shù)?所以只用傳送頻率范圍在1000Hz～3000Hz的聲音,醫(yī)生和家庭成員就可以進行正常的交流,從而可以降低傳輸音頻信號所占用的帶寬,再采用合適的通信音頻壓縮協(xié)議即可滿足實時音頻的要求。智能機器人的聽覺系統(tǒng)如圖3所示。

　　3.3 各項生理信息的采集與傳輸

　　傳統(tǒng)檢測設(shè)備通過有線方式連到人體上進行生理信息的采集,各種連線容易使病人心情緊張,從而導(dǎo)致檢測到的數(shù)據(jù)不準確。使用藍牙技術(shù)可以很好地解決這個問題,帶有藍牙模塊的醫(yī)療微型傳感器安置在家庭成員身上,盡量使其不對人體正?；顒赢a(chǎn)生干擾,再通過藍牙技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備并對其進行處理。

　　在智能機器人上安裝1個帶有藍牙模塊的探測器作為接收設(shè)備,各種醫(yī)療傳感器將采集到的生理信息數(shù)據(jù)通過藍牙模塊傳輸?shù)教綔y器,探測器有2種工作方式:一是將數(shù)據(jù)交給智能機器人處理,提供本地結(jié)果;二是與Internet連接(也可以通過GSM無線模塊直接發(fā)回),通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程醫(yī)療中心,達到醫(yī)療保健與遠程監(jiān)護的目的。視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸也采用這種方式。智能機器人的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)如圖4所示。

　　4藍牙模塊的應(yīng)用

　　4.1 藍牙技術(shù)概況

　　藍牙技術(shù)是用于替代電纜或連線的短距離無線通信技術(shù)。它的載波選用全球公用的2.4GHz(實際射頻通道為f=2402+k×1MHz,k=0,1,2,.,78)ISM頻帶,并采用跳頻方式來擴展頻帶,跳頻速率為1600跳/s,可得到79個1MHz帶寬的信道。藍牙設(shè)備采用GFSK調(diào)制技術(shù),通信速率為1Mbit/s,實際有效速率最高可達721Kbit/s,通信距離為10m,發(fā)射功率為1mW;當發(fā)射功率為100mW時,通信距離可達100m,可以滿足數(shù)字化家庭的需要。

　　4.2 藍牙模塊

　　ROK101007型藍牙模塊是愛立信公司推出的適合于短距離通信的無線基帶模塊。它的集成度高、功耗小(射頻功率為1mW),支持所有的藍牙協(xié)議,可嵌入任何需要藍牙功能的設(shè)備中。該模塊包括基帶控制器、無線收發(fā)器、閃存、電源管理模塊和時鐘5個功能模塊,可提供高至HCI(主機控制接口)層的功能。單個藍牙模塊的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　4.3 主/從設(shè)備硬件組成

　　藍牙技術(shù)支持點到點PPP(Point-to-PointProtocol)和點對多點的通信,用無線方式將若干藍牙設(shè)備連接成1個微微網(wǎng)。每個微微網(wǎng)由1個主設(shè)備(Master)和若干個從設(shè)備(Slave)組成,從設(shè)備最多為7臺。主設(shè)備負責(zé)通信協(xié)議的動作,MAC地址用3位來表示,即在1個微微網(wǎng)內(nèi)可尋址8個設(shè)備(互聯(lián)的設(shè)備數(shù)量實際是沒有限制的,只不過在同一時刻只能激活8個,其中1個為主,7個為從)。從設(shè)備受控于主設(shè)備。所有設(shè)備單元均采用同一跳頻序列。

　　將帶有藍牙模塊的微型醫(yī)療傳感器作為從設(shè)備,將智能機器人上的帶有藍牙模塊的探測器作為主設(shè)備。主從設(shè)備的硬件主要包括天線單元、功率放大模塊、藍牙模塊、嵌入式微處理器系統(tǒng)、接口電路及一些輔助電路。主設(shè)備是整個藍牙網(wǎng)絡(luò)的核心部分,要完成各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享,以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能,同時還負責(zé)對各個從設(shè)備的管理和控制。

　　5結(jié)束語

　　隨著社會的進步,經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,越來越多的人需要家庭醫(yī)療保健服務(wù)。文中提出的應(yīng)用于數(shù)字化家庭醫(yī)療保健服務(wù)的智能機器人系統(tǒng)的功能較為全面,且在家用智能機器人、基于藍牙技術(shù)的智能家居和數(shù)字化醫(yī)院等方面的拓展應(yīng)用非常廣闊,具有極大的市場潛力。