來源：國外電子元器件06年第二期  作者：國防科技大學 徐平，羅飛路，劉春艷

摘要：未來社會將會越來越重視醫療保健服務，提出一種新型智能機器人，就其在數字化家庭醫療保健方面的應用進行模型設計，并將藍牙技術應用在智能機器人與醫療儀器和控制PC的通信中。

關鍵詞：數字化家庭；智能機器人；傳感器；藍牙技術；醫療保健；ROKl01007；TMS320C54x

1 引言

數字化家庭是未來智能小區系統的基本單元。所謂“數字化家庭”就是基于家庭內部網絡提供覆蓋整個家庭的智能化服務，包括數據通信、家庭娛樂和信息家電控制功能。

數字化家庭設計的一項主要內容是通信功能的實現，包括家庭與外界的通信及家庭內部相關設施之間的通信。從現在的發展來看，外部的通信主要通過寬帶接入。Intenet，而家庭內部的通信，筆者采用目前比較具有競爭力的藍牙(Bluetootlh)無線接入技術。

傳統的數字化家庭采用PC進行總體控制，缺乏人性化。筆者根據人工情感的思想設計一種配備多種外部傳感器的智能機器人，將此智能機器人視作家庭成員，通過它實現對數字化家庭的控制。

本文主要就智能機器人在數字化家庭醫療保健方面的應用進行模型設計，在智能機器人與醫療儀器和控制PC的通信采用藍牙技術。整個系統的成本較低，功能較為全面，擴展應用非常廣闊，具有極大的市場潛力。

2 智能機器人的總體設計

2．1 智能機器人的多傳感器系統

機器人智能技術中最為重要的相關領域是機器人的多感覺系統和多傳感信息的集成與融合[1]，統稱為智能系統的硬件和軟件部分。視覺、聽覺、力覺、觸覺等外部傳感器和機器人各關節的內部傳感器信息融合使用，可使機器人完成實時圖像傳輸、語音識別、景物辨別、定位、自動避障、目標物探測等重要功能；給機器人加上相關的醫療模塊(CCD、CAMERA、立體麥克風、圖像采集卡等)和專用醫療傳感器部件，再加上醫療專家系統就可以實現醫療保健和遠程醫療監護功能。智能機器人的多傳感器系統框圖如圖1所示。

2．2 智能機器人控制系統

機器人控制系統包含2部分：一是上位機，一般采用PC，它完成機器人的運動軌跡規劃、傳感器信息融合控制算法、視覺處理、人機接口及遠程處理等任務；二是下位機，一般采用多單片機系統或DSP等作為控制器的核心部件，完成電機伺服控制、反饋處理、圖像處理、語音識別和通信接口等功能。

如果采用多單片機系統作為下位機，每個處理器完成單一任務，通過信息交換和相互協調完成總體系統功能，但其在信號處理能力上明顯有所欠缺。由于DSP擅長對信號的處理，而且對此智能機器人來說經常需要信號處理、圖像處理和語音識別，所以采用DSP作為智能機器人控制系統的控制器[2]。

控制系統以DSP(TMS320C54x)為核心部件，由藍牙無線通信、GSM無線通信(支持GPRS)、電機驅動、數字羅盤、感覺功能傳感器(視覺和聽覺等)、醫療傳感器和多選一串口通信(Rs-232)模塊等組成，控制系統框圖如圖2所示。

(1)系統通過驅動電機和轉向電機控制機器人的運動，轉向電機利用數字羅盤的信息作為反饋量進行PID控制。

(2)采用愛立信(Ericsson)公司的ROKl01007型電路作為藍牙無線通信模塊，實現智能機器人與上位機Pc的通信和與其他基于藍牙模塊的醫療保健儀器的通信。

(3)支持GPRS的GSM無線通信模塊支持數據、語音、短信息和傳真服務，采用手機通信方式與遠端醫療監控中心通信。

(4)由于TMS320C54x只有1個串行口，而藍牙模塊、GSM無線模塊、數字羅盤和視覺聽覺等感覺功能傳感器模塊都是采用RS一232異步串行通信，所以必須設計1個多選一串口通信模塊進行轉換處理。當TMS320C54x需要藍牙無線通信模塊的數據時通過電路選通；當T~MS320C54x需要某個傳感器模塊的數據時，關斷上次無線通信模塊的選通，同時選通該次傳感器模塊。這樣，各個模塊就完成了與1~MS320C54x的串口通信。

3 主要醫療保健功能的實現

智能機器人對于數字化家庭的醫療保健可以提供如下的服務：

 (1)醫療監護

通過集成有藍牙模塊的醫療傳感器對家庭成員的主要生理參數如心電、血壓、體溫、呼吸和血氧飽和度等進行實時檢測，通過機器人的處理系統提供本地結果。

(2)遠程診斷和會診

通過機器人的視覺和聽覺等感覺功能，將采集的視頻、音頻等數據結合各項生理參數數據傳給遠程醫療中心，由醫療中心的專家進行遠程監控，結合醫療專家系統對家庭成員的健康狀況進行會診，即提供望(視頻)、聞、問(音頻)、切(各項生理參數)的服務[3]。

3．1機器人視覺與視頻信號的傳輸