一种可实现脑电检测的健康服务机器人
2019-11-22

一种可实现脑电检测的健康服务机器人

本发明公开了一种可实现脑电检测的健康服务机器人,包括机器人本体、主控制单元、运动控制单元、双目视觉捕捉单元、人机交互单元、环境感知传感器单元、电源供电单元以及医疗检测单元;所述医疗检测单元包括独立于机器人本体的脑电检测装置;所述主控制单元通过总线通信协议和串口通信协议分别与运动控制单元、双目视觉捕捉单元、人机交互单元、环境感知传感器单元和医疗检测单元相连;所述电源供电单元用于为主控制单元、运动控制单元、双目视觉捕捉单元、人机交互单元和环境感知传感器单元供电。本发明的健康服务机器人与脑电检测装置相结合,结合机器人移动技术和医疗检测技术,能够很大程度提高脑电检测装置的移动便携性能。

一种可实现脑电检测的健康服务机器人

6、本发明的脑电检测装置基于健康服务机器人和可穿戴装置,克服了传统脑电检测装置由多电极形成的多通道连接采集脑电而带来的使用局限性,并且通过移动机器人可以实现随时随地的脑电检测,移动便捷,结果准确,功耗极低。

所述触控显示模块1提供了可视化界面,便于用户进行交互界面控制,通过触控显示模块1的摄像头功能为用户与医疗工作者建立远程医疗的交互界面,同时提供拍照、摄像、录影和影音播放娱乐服务,并与外部移动终端4能够保持云端同步以及个性化功能自定义,并能提供短信、邮件的收发功能,便于为用户提供良好的交互体验;所述语音提示单元可以提醒用户吃药、进行生理信息的播报,以及进行数据分析后的建议提示的语音播报,同时能够为用户提供MP3娱乐功能,所述语音识别单元可以识别用户语音,通过语音处理技术控制相关功能单元提供服务功能。

所述双目视觉捕捉单元选用微软公司的Kinect体感传感器,该Kinect体感传感器用于通过三摄像头建立3D立体环境,并通过图像识别与处理,实现机器人的导航与定位功能,以及最优路径的规划,从而提高主控制单元的决策判断能力。

所述主控制单元包括中央处理器(CPU)、通用外围设备接口模块、存储器模块、通信接口模块;所述中央处理器通过通用外围设备接口模块或通信接口模块接收来自运动控制单元、双目视觉捕捉单元、人机交互单元、环境感知传感器单元和医疗检测单元的数据信息,对数据进行整合处理,所述数据整合处理包括滤波算法、神经网络算法、模糊控制算法,然后进行判断决策并将数据存储在存储器模块中,所述中央处理器通过通信接口模块进行指令的收发,进而控制运动控制单元、双目视觉捕捉单元、人机交互单元、环境感知传感器单元和医疗检测单元的工作方式;所述通信接口模块包括I2C(Inter-IntegratedCircuit)、CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)总线和UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,通用异步收发传输器)和SPI(SerialPeripheralInterface,串行外设接口)串口通彳目模块,以丨两足不同功能单兀之间的通彳目接口要求;所述中央处理器能够与操作系统进行通信,完成运动控制、导航与定位、人机交互、数据通信的功能要求。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:

当接收到来自集成模拟前端的数字信号后,混合信号微控制器依次对集成模拟前端预处理后的信号采用LMS自适应算法消除工频干扰,采用阈值过滤、重构信号的方法消除眼电伪迹,采用模极大值法消除肌电伪迹,采用小波消噪算法消除噪声,采用正交小波变换算法消除脑电脉冲干扰,并进一步采用运动补偿算法去除运动过程中产生的运动伪差;若混合信号微控制器无法完成其中某些复杂度较高的运算,则将数据发送到机器人本体胸前的平板电脑,利用平板电脑的CPU进行数据的二次处理,进一步完成脑电信号的数据分析,将单导脑电图和相关分析结果显示在平板电脑上,并通过语音交互模块实时播报分析结果,随即系统结束任务,否则继续接收集成模拟前端传输的数字信号。L0059J上述买施例中的移动终端可以是智能手机、PDA手持终端等。

如图7所示,本实施例的脑电检测装置中混合信号微控制器工作流程如下:

所述蓝牙模块包括主控制模块、射频核心模块、通用外围设备接口模块和传感器接口模块;所述主控制模块用于接收、存储混合信号微控制器传来的信号,并在信号需要向外传输时,将信号传入射频核心模块,该主控制模块包括导线相连的主控制器、JTAG、R〇M、闪存和SRAM;所述射频核心模块用于在信号需要向外传输时,接收主控制模块传入的信号,并将信号由天线向外传输,该射频核心模块包括导线相连的协控制器、数字锁相环、DSP调制解调器、SRAM、R0M和放大器,所述放大器与天线相接;所述通用外围设备接口模块包括导线相连的I2C、UART和SPI;所述传感器接口模块包括导线相连的传感器控制器、ADC和比较器;所述主控制模块分别通过导线与射频核心模块、通用外围设备接口模块和传感器接口模块相连。

如图2所示,所述运动控制单元包括电机驱动模块、光耦隔离模块、电机组和测速编码器;所述电机驱动模块用于接收主控制单元发送的PWM(PulseWidthModulation,脉冲宽度调制)控制信号,驱动电机组转动,且所述电机驱动模块与主控制单元之间通过光耦隔离模块隔离,保护主控制单元不受电机电压波动的影响;所述测速编码器与电机组相连,用于实时反馈电机组的位置信息和转速信息,实现电机组位置和转速的闭环控制;所述电机组可以由伺服电机、直流电机、步进电机、大力矩舵机组成,用于控制机器人本体的头部转动、腰部转动、机械臂动作以及底盘运动。