CN106737752A - 一种远程监护机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程监护机器人，包括机器人本体以及附设于机器人本体上的生命体征监测装置和远程报警装置，所述机器人本体由行走机构、机器人机身、行走驱动电路、主控制器、运动传感器组以及机器人供电装置组成，行走机构包括底盘、缓冲装置以及多个行走轮，所述生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线、雷达电路、信号处理电路组成。本发明的有益效果在于，提供一种使用方便、可远程监控且安全可靠的远程监护机器人。

Description

一种远程监护机器人

技术领域

本发明涉及一种远程监护机器人。

背景技术

随着老龄化社会的到来，老年人口增长快，高龄化、空巢化趋势明显，需要照料的半失能老人越来越多。由于社会竞争的激烈，工作和生活节奏的加快，人们无暇照顾年迈或病弱的亲人，老年、病弱群体的护理已经成为一个棘手的社会问题。为此，大量的人体健康监测产品应运而生，基于人体基本生理参数检测的各种监护仪器走进人们的生活。尤其是随着微电子技术和机电一体化的发展，特别是新一代传感器件的相继开发，多功能健康状态检测仪的性能变得更加可靠，功能更加完善，为人们的家庭医疗监护提供了极大的方便。

申请号为2006100148831、名称为《便携式多参数监护设备》的发明，公开了一种可以通过GPRS通信网络传输病人生理信息的装置，远程监视利用心电导联、脉搏探头等传感器采集病人的生理信息。不过，此发明所述的生理信息传感器采用传统的传感器技术，这些传感器敷设于病人身体特定部位，其连接线缆还会对肢体造成缠绕，给需要长年监护的老年、病弱对象带来了不便。目前，公知的大部分生理参数远程监护设备与此发明技术类似。

申请号为2004100887492、名称为《一种非接触式心动和呼吸检测技术》的发明，利用压力传感器测量人体心跳及呼吸，病人可以摆脱传感器在身体上的敷设，但是必需依靠在一个安置了压力传感器的床垫或靠垫上才能实现检测，此发明仍然限制了被监测人员身体的自由活动。

申请号为02224624X、名称为《雷达非接触式生命参数探测装置》的发明，利用雷达技术探测人体呼吸、脉搏引起的身体微动，在一定距离的范围内非接触监测人体主要生命参数，摆脱了传统传感器敷设人体及其连接线缆对肢体的缠绕，但此发明公开的仅仅是生命参数探测装置本身的电路结构，未涉及探测装置的自动跟踪、远程监护技术，在实用上有诸多不便。

近年来，机器人技术的发展给监护技术带来新的机遇，其人性化的运行方式得到人们的青睐。申请号为038229145、名称为《医学远程机器人***》的发明，公开了一种通过机器人远程监护病人的***，利用宽带网、照相机、监视器技术，位于远程位置的监护人员可看到病人的图像、病历，还可遥控移动机器人提示病人服药。但医学远程机器人***仅以远程视频监控为主，未实现对被监护人生命参数的自主检测，无法实现生命体征异常时的自动报警。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种使用方便、可远程监控且安全可靠的远程监护机器人。

本发明提供了一种远程监护机器人，包括机器人本体以及附设于机器人本体上的生命体征监测装置和远程报警装置，所述机器人本体由行走机构、机器人机身、行走驱动电路、主控制器、运动传感器组以及机器人供电装置组成，其中：

所述行走机构包括底盘、缓冲装置以及多个行走轮，所述底盘设置在所述机器人机身底部，所述多个行走轮设置在所述底盘的底部，所述缓冲装置设置在所述机器人机身底部与所述底盘上端面之间，其中，所述缓冲装置包括缓冲支撑板以及多个第一缓冲弹簧，所述缓冲支撑板设置在所述机器人机身底部，所述机器人机身、缓冲支撑板以及底盘通过多个导柱连接，所述多个第一缓冲弹簧均匀设置在所述缓冲支撑板下表面与所述底盘上表面之间，所述行走轮中心贯穿设置有支撑轴，所述支撑轴通过设置在其两侧的第一支架和第二支架与所述底盘固定连接；

所述生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线、雷达电路、信号处理电路组成，所述机器人本体还增设了人体跟踪电路，用以控制雷达探测天线始终对准人体，控制机器人本体与人体保持设定距离；

所述非接触生命体征监测装置的雷达探测天线采用定向天线，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件安装于机器人本体的上部；

所述远程报警装置由监护报警电路以及无线通信电路组成，通过无线通信网以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号；

所述机器人本体设置有远程网络视频监控装置，远程网络视频监控装置由摄像机组件、传声器、视音频编码电路、网络通信电路组成，网络通信电路通过无线网络电路接入互联网,所述摄像机组件设置在所述雷达探测天线的上端，所述传声器设置在所述机器人机身顶部，且位于所述雷达探测天线下方。

可选的，所述监护报警电路也可同时通过主控制器连接网络通信电路，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端。

可选的，当安装于机器人本体的摄像机组件配置云台时，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件，与摄像机云台保持联动，以便同时对准被监护对象。

可选的，当所述摄像机组件配置云台时，主控制器连接云台控制电路，人体跟踪电路的控制信号首先控制云台自动跟踪，当跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体自动跟踪。

可选的，主控制器可连接网络通信电路、行走驱动电路、云台控制电路，监护人员使用PC机或智能终端，通过宽带网络监控并遥控机器人本体及摄像机云台的移动。

可选的，所述多个行走轮为四个行走轮，分别设置在所述底盘的四角。

可选的，所述机器人机身左侧下部以及右侧下部分别设置有第一防护装置和第二防护装置。

可选的，所述底盘左侧和右侧分别设置有第一防碰撞装置和第二防碰撞装置，所述第一防碰撞装置和第二防碰撞装置分别通过紧固螺栓与所述底盘固定连接。

可选的，所述导柱上端和所述机器人机身固定连接，所述导柱贯穿所述缓冲支撑板和所述底盘，所述导柱下端通过紧固螺帽与所述底盘进行连接，所述导柱上套设有第二缓冲弹簧。

可选的，所述缓冲装置还包括密封装置，所述密封装置包括第一密封垫和第二密封垫，所述第一密封垫设置在所述缓冲支撑板与所述底盘之间的左侧，所述第二密封垫设置在所述缓冲支撑板与所述底盘之间的右侧，且所述多个第一缓冲弹簧均设置在所述第一密封垫和第二密封垫之间。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明可自动或遥控跟踪监护对象，并在相隔一定距离的范围内非接触监测监护对象的主要生命体征，被监护人员可在一定范围内自由活动，摆脱了传统监护装置对被监护人员的行动限制，在所测生命体征参数异常时，可自动通过现有移动通信网络及互联网向远端发送救急信号；

2、本发明可广泛应用于独居的老年、病弱群体的远程监护，为老龄化、快节奏社会下的家庭医疗护理提供了极大的方便；

3、本发明通过设置的行走机构，且该行走机构包括底盘、缓冲装置以及多个行走轮，以及设置在机器人机身左右两侧的第一防护装置和第二防护装置，同时底盘左侧和右侧分别设置有第一防碰撞装置和第二防碰撞装置，可使该远程监护机器人具有减震缓冲以及防碰撞的功能，从而实现更加安全可靠的远程监护的目标，同时延长该远程监护机器人的使用寿命，进而提高该远程监护机器人的利用效率。

附图说明

图1为本发明的远程监护机器人的结构示意图；

图2为本发明的远程监护机器人的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至2所示：本发明实施例的一种远程监护机器人，包括机器人本体以及附设于机器人本体上的生命体征监测装置和远程报警装置，机器人本体由行走机构、机器人机身2、行走驱动电路19、主控制器8、运动传感器组18以及机器人供电装置组成，机器人机身2上部的云台5上安装了雷达探测天线3及摄像机组件4，两者与云台同步转动，保证雷达探测天线3与摄像机组件4同时对准监护对象，其中：行走机构包括底盘31、缓冲装置以及多个行走轮1，底盘31设置在机器人机身2底部，多个行走轮1设置在底盘31的底部，缓冲装置设置在机器人机身2底部与底盘31上端面之间，该缓冲装置用于提高该远程监护机器人在行走过程中的减震缓冲性能，以更好的实现远程监护的目标，其中，缓冲装置包括缓冲支撑板25以及多个第一缓冲弹簧30，缓冲支撑板25设置在机器人机身2底部，机器人机身2、缓冲支撑板25以及底盘31通过多个导柱32连接，多个第一缓冲弹簧30均匀设置在缓冲支撑板25下表面与底盘31上表面之间，行走轮1中心贯穿设置有支撑轴36，支撑轴36通过设置在其两侧的第一支架34和第二支架35与底盘31固定连接，第一支架34和第二支架35分别通过螺栓33与底盘紧固连接，方便后期行走轮的维修或更换；生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线3、雷达电路9、信号处理电路10组成，机器人本体还增设了人体跟踪电路17，用以控制雷达探测天线3始终对准人体，控制机器人本体与人体保持设定距离；远程报警装置由监护报警电路11以及无线通信电路12组成，通过无线通信网以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号；机器人本体设置有远程网络视频监控装置，远程网络视频监控装置由摄像机组件、传声器6、视音频编码电路、网络通信电路组成，网络通信电路通过无线网络电路接入互联网,摄像机组件4设置在雷达探测天线3的上端，传声器6设置在机器人机身顶部，且位于雷达探测天线3下方以及云台5上方。

本发明实施例中，机器人供电装置包括电源控制电路15及蓄电池组及充放电控制电路16，蓄电池组及充放电控制电路16由蓄电池组及其充、放电控制电路组成，电路自动监测蓄电池充放电状态，需要充电时通过外置声或光指示器报警，提醒及时充电，充电完成后自动停止充电并通过外置声或光指示器显示。也可配备外置自动充电座，在需要充电时，通过运动传感器组18中的相关传感器，探测、识别充电器位置，经主控制器8及行走驱动电路19控制可行走机构，自行移动到充电座前，实现自动充电。电源控制电路15从蓄电池组及充放电控制电路16取得供电，在主控制器8预设程序的管理下，管理各部分电路、设备供电的通、断及休眠、唤醒、省电模式等状态。

本实施例中的非接触式人体生命体征监测装置由雷达探测天线3、雷达电路9、信号处理电路10组成，这里的雷达探测天线3采用微波定向天线，雷达探测天线3可与雷达电路9一体设计，其组合部件与摄像机组件4一起安装于机器人本体上部的云台5上。雷达电路9主要包括本地振荡信号源及其功放、定向耦合器及环形器、回波信号放大器、混频器及混频信号处理电路。本地振荡信号经功放、定向耦合器及环形器、雷达探测天线3形成发射波束，直接照射到一定距离外的人体，载有呼吸、心跳微动信息的人体反射回波信号，被雷达探测天线3接收，经环形器送回波信号放大器放大处理，在混频器中与本地振荡信号混频，其输出信号再通过信号处理电路10提取出呼吸、心跳等人体生命体征参数，供观测监护。同时，在监护报警电路11中，可以预设生命体征参数异常的上下限值，当实测参数达到限值后，立即通过主控制器8及无线通信电路12以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号。由于本实施例中配置了网络通信电路13，监护报警电路11也可同时通过主控制器8连接网络通信电路13，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端，此时，监护人可立即利用计算机或智能终端相关软件，观察到远程网络视频监控装置传送来的监护对象视频实况。

本发明实施例所配置的远程网络视频监控装置由摄像机组件4、传声器6、视音频编码电路7、网络通信电路13组成，网络通信电路13通过无线网络电路14接入互联网。通过网络通信电路13也可以同时加入反向回传的视音频监控装置，其方案是：在机器人本体上加装显示器、扬声器及视音频解码电路，这些均属公知技术。简单起见，甚至于直接在本发明所述的机器人本体上加装一部连接网络的平板电脑，即可显示远端传来的图像，实现监护人员与监护对象的视音频信息交互。人体跟踪电路17具有人体方位探测以及人体距离探测功能，其探测数据输入主控制器，经主控制器8运算处理，分别向云台控制电路22及行走驱动电路19输出指令，首先控制云台5自动跟踪人体，当云台5跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体行走机构转动，保持自动跟踪。当机器人本体与人体距离太远时，主控制器8控制行走驱动电路19驱动可行走机构移动到人体附近，并保持设定距离。人体跟踪电路17用到的方位探测以及距离探测技术，可采用公知的雷达探测、红外、激光、超声波探测技术。近年发展的摄像机人体运动图像分析跟踪技术，也可利用到本实施例的自动跟踪中去。

在必要的时候，例如监护人员接到监护对象生命体征异常报警后，监护人员使用PC机或智能终端，通过互联网，经网络通信电路13、主控制器、行走驱动电路19、云台控制电路22、镜头控制电路21，遥控机器人本体及摄像机云台、镜头的运动。远程监护机器人的部分设备运行参数及网络参数可通过所述设备配置串口20直接配置，也可通过网络连接，由***远端计算机进行远程配置。主控制器预留了接口，在需要的时候，可扩展接入体温的非接触式红外遥测***及室内其他事件的监控报警***。

作为上述实施例的优选实施方式，监护报警电路11也可同时通过主控制器8连接网络通信电路13，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端。

作为上述实施例的优选实施方式，当安装于机器人本体的摄像机组件配置云台时，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件，与摄像机云台保持联动，以便同时对准被监护对象。

作为上述实施例的优选实施方式，当摄像机组件配置云台5时，主控制器连接云台控制电路，人体跟踪电路的控制信号首先控制云台自动跟踪，当跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体自动跟踪。

作为上述实施例的优选实施方式，主控制器可连接网络通信电路、行走驱动电路、云台控制电路，监护人员使用PC机或智能终端，通过宽带网络监控并遥控机器人本体及摄像机云台的移动。

作为上述实施例的优选实施方式，多个行走轮1为四个行走轮，分别设置在底盘31的四角。

作为上述实施例的优选实施方式，机器人机身2左侧下部以及右侧下部分别设置有第一防护装置23和第二防护装置24，用于防护该机器人机身不受外部物体的碰撞，且该第一防护装置和第二防护装置可选用橡胶垫。

作为上述实施例的优选实施方式，底盘31左侧和右侧分别设置有第一防碰撞装置28和第二防碰撞装置29，第一防碰撞装置28和第二防碰撞装置29分别通过紧固螺栓与底盘固定连接，进一步提高该远程监控机器人的防碰撞能力，提高其使用寿命。

作为上述实施例的优选实施方式，导柱32上端和机器人机身2固定连接，导柱32贯穿缓冲支撑板25和底盘31，导柱32下端通过紧固螺帽39与底盘31进行连接，导柱32上套设有第二缓冲弹簧38。

作为上述实施例的优选实施方式，缓冲装置还包括密封装置，密封装置包括第一密封垫37和第二密封垫27，第一密封垫37设置在缓冲支撑板25与底盘31之间的左侧，第二密封垫27设置在缓冲支撑板与底盘之间的右侧，且多个第一缓冲弹簧均设置在第一密封垫和第二密封垫之间，用于防止外部的灰尘或杂质进入缓冲弹簧中，以避免影响缓冲弹簧的缓冲性能。

本发明技术方案中的非接触式人体生命体征监测装置利用雷达探测技术，其原理是：发射波束直接照射到一定距离外的人体，人体反射的回波信号载有人体呼吸、心跳微动信息，回波信号在监测装置中与发射信号混频，其输出信号再通过信号分析处理电路提取出呼吸、心跳等人体生命体征参数，供观测监护。同时，在监护报警电路中预设生命体征参数异常报警的上下限值，当实测参数达到报警限值后，立即通过主控制器及无线通信电路、网络传输发出报警信息。

[01]本发明具有以下优点和有益效果：

[02]1、本发明可自动或遥控跟踪监护对象，并在相隔一定距离的范围内非接触监测监护对象的主要生命体征，被监护人员可在一定范围内自由活动，摆脱了传统监护装置对被监护人员的行动限制，在所测生命体征参数异常时，可自动通过现有移动通信网络及互联网向远端发送救急信号；

[03]2、本发明可广泛应用于独居的老年、病弱群体的远程监护，为老龄化、快节奏社会下的家庭医疗护理提供了极大的方便；

[04]3、本发明通过设置的行走机构，且该行走机构包括底盘、缓冲装置以及多个行走轮，以及设置在机器人机身左右两侧的第一防护装置和第二防护装置，同时底盘左侧和右侧分别设置有第一防碰撞装置和第二防碰撞装置，可使该远程监护机器人具有减震缓冲以及防碰撞的功能，从而实现更加安全可靠的远程监护的目标，同时延长该远程监护机器人的使用寿命，进而提高该远程监护机器人的利用效率。

[05]最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种远程监护机器人，包括机器人本体以及附设于机器人本体上的生命体征监测装置和远程报警装置，所述机器人本体由行走机构、机器人机身、行走驱动电路、主控制器、运动传感器组以及机器人供电装置组成，其特征在于：

所述行走机构包括底盘、缓冲装置以及多个行走轮，所述底盘设置在所述机器人机身底部，所述多个行走轮设置在所述底盘的底部，所述缓冲装置设置在所述机器人机身底部与所述底盘上端面之间，其中，所述缓冲装置包括缓冲支撑板以及多个第一缓冲弹簧，所述缓冲支撑板设置在所述机器人机身底部，所述机器人机身、缓冲支撑板以及底盘通过多个导柱连接，所述多个第一缓冲弹簧均匀设置在所述缓冲支撑板下表面与所述底盘上表面之间，所述行走轮中心贯穿设置有支撑轴，所述支撑轴通过设置在其两侧的第一支架和第二支架与所述底盘固定连接；

所述生命体征监测装置采用非接触式人体生命体征监测装置，该装置由雷达探测天线、雷达电路、信号处理电路组成，所述机器人本体还增设了人体跟踪电路，用以控制雷达探测天线始终对准人体，控制机器人本体与人体保持设定距离；

所述非接触生命体征监测装置的雷达探测天线采用定向天线，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件安装于机器人本体的上部；

所述远程报警装置由监护报警电路以及无线通信电路组成，通过无线通信网以语音或短信方式向设定的监控电话发送报警信号；

所述机器人本体设置有远程网络视频监控装置，远程网络视频监控装置由摄像机组件、传声器、视音频编码电路、网络通信电路组成，网络通信电路通过无线网络电路接入互联网,所述摄像机组件设置在所述雷达探测天线的上端，所述传声器设置在所述机器人机身顶部，且位于所述雷达探测天线下方。

2.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述监护报警电路也可同时通过主控制器连接网络通信电路，报警信号经打包处理，通过互联网传输到远端的计算机或智能终端。

3.根据权利要求2所述的远程监护机器人，其特征在于，当安装于机器人本体的摄像机组件配置云台时，雷达探测天线或雷达探测天线与其相关电路一体设计的组合部件，与摄像机云台保持联动，以便同时对准被监护对象。

4.根据权利要求2所述的远程监护机器人，其特征在于，当所述摄像机组件配置云台时，主控制器连接云台控制电路，人体跟踪电路的控制信号首先控制云台自动跟踪，当跟踪角度超出一定范围时，再控制机器人本体自动跟踪。

5.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，主控制器可连接网络通信电路、行走驱动电路、云台控制电路，监护人员使用PC机或智能终端，通过宽带网络监控并遥控机器人本体及摄像机云台的移动。

6.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述多个行走轮为四个行走轮，分别设置在所述底盘的四角。

7.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述机器人机身左侧下部以及右侧下部分别设置有第一防护装置和第二防护装置。

8.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述底盘左侧和右侧分别设置有第一防碰撞装置和第二防碰撞装置，所述第一防碰撞装置和第二防碰撞装置分别通过紧固螺栓与所述底盘固定连接。

9.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述导柱上端和所述机器人机身固定连接，所述导柱贯穿所述缓冲支撑板和所述底盘，所述导柱下端通过紧固螺帽与所述底盘进行连接，所述导柱上套设有第二缓冲弹簧。

10.根据权利要求1所述的远程监护机器人，其特征在于，所述缓冲装置还包括密封装置，所述密封装置包括第一密封垫和第二密封垫，所述第一密封垫设置在所述缓冲支撑板与所述底盘之间的左侧，所述第二密封垫设置在所述缓冲支撑板与所述底盘之间的右侧，且所述多个第一缓冲弹簧均设置在所述第一密封垫和第二密封垫之间。