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)

　　3.2 機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)與音頻信號(hào)的傳輸機(jī)

　　器人采集的音頻信號(hào)也有2種作用:一是提供機(jī)器人聽(tīng)覺(jué);二是借助于音頻信號(hào),家庭成員可以和醫(yī)生進(jìn)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(hào)的傳輸為醫(yī)生對(duì)家庭成員進(jìn)行醫(yī)療保健提供了語(yǔ)言交流的途徑。

　　機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),醫(yī)療保健智能機(jī)器人帶有各種聲交互系統(tǒng),能夠按照家庭成員的命令進(jìn)行醫(yī)療測(cè)試和監(jiān)護(hù),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(gè)立體麥克風(fēng)。由于聲音的頻率范圍大約是300Hz～3400

　　Hz,過(guò)高或過(guò)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(jìn)行正常的交流,從而可以降低傳輸音頻信號(hào)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(shí)時(shí)音頻的要求。智能機(jī)器人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)如圖3所示。

　　3.3 各項(xiàng)生理信息的采集與傳輸

　　傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)有線方式連到人體上進(jìn)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(cè)到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。使用藍(lán)牙技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題,帶有藍(lán)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(duì)人體正?；顒?dòng)產(chǎn)生干擾,再通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備并對(duì)其進(jìn)行處理。

　　在智能機(jī)器人上安裝1個(gè)帶有藍(lán)牙模塊的探測(cè)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(guò)藍(lán)牙模塊傳輸?shù)教綔y(cè)器,探測(cè)器有2種工作方式:一是將數(shù)據(jù)交給智能機(jī)器人處理,提供本地結(jié)果;二是與Internet連接(也可以通過(guò)GSM無(wú)線模塊直接發(fā)回),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)療中心,達(dá)到醫(yī)療保健與遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)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(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)如圖4所示。

　　4藍(lán)牙模塊的應(yīng)用

　　4.1 藍(lán)牙技術(shù)概況

　　藍(lán)牙技術(shù)是用于替代電纜或連線的短距離無(wú)線通信技術(shù)。它的載波選用全球公用的2.4GHz(實(shí)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(lái)擴(kuò)展頻帶,跳頻速率為1600跳/s,可得到79個(gè)1MHz帶寬的信道。藍(lán)牙設(shè)備采用GFSK調(diào)制技術(shù),通信速率為1Mbit/s,實(shí)際有效速率最高可達(dá)721Kbit/s,通信距離為10m,發(fā)射功率為1mW;當(dāng)發(fā)射功率為100mW時(shí),通信距離可達(dá)100m,可以滿足數(shù)字化家庭的需要。

　　4.2 藍(lán)牙模塊

　　ROK101007型藍(lán)牙模塊是愛(ài)立信公司推出的適合于短距離通信的無(wú)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(lán)牙協(xié)議,可嵌入任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中。該模塊包括基帶控制器、無(wú)線收發(fā)器、閃存、電源管理模塊和時(shí)鐘5個(gè)功能模塊,可提供高至HCI(主機(jī)控制接口)層的功能。單個(gè)藍(lán)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(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)到點(diǎn)PPP(Point-to-PointProtocol)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信,用無(wú)線方式將若干藍(lán)牙設(shè)備連接成1個(gè)微微網(wǎng)。每個(gè)微微網(wǎng)由1個(gè)主設(shè)備(Master)和若干個(gè)從設(shè)備(Slave)組成,從設(shè)備最多為7臺(tái)。主設(shè)備負(fù)責(zé)通信協(xié)議的動(dòng)作,MAC地址用3位來(lái)表示,即在1個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)可尋址8個(gè)設(shè)備(互聯(lián)的設(shè)備數(shù)量實(shí)際是沒(méi)有限制的,只不過(guò)在同一時(shí)刻只能激活8個(gè),其中1個(gè)為主,7個(gè)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(lán)牙模塊的微型醫(yī)療傳感器作為從設(shè)備,將智能機(jī)器人上的帶有藍(lán)牙模塊的探測(cè)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(lán)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(gè)藍(lán)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(shí)還負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)從設(shè)備的管理和控制。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,越來(lái)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(jī)器人系統(tǒng)的功能較為全面,且在家用智能機(jī)器人、基于藍(lán)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(chǎng)潛力。