核心提示：高齡化社會(huì)來(lái)臨，使得獨(dú)居老人照護(hù)問(wèn)題日益受到重視，因此研究人員利用具備高控制和運(yùn)算能力的微控制器(MCU)，開(kāi)發(fā)出可隨時(shí)跟隨獨(dú)居老人并具備跌倒偵測(cè)、緊急通知和網(wǎng)路互動(dòng)等功能的智能照護(hù)機(jī)器人，以提升居家照護(hù)品質(zhì)。
臺(tái)灣目前已逐漸邁入高齡化社會(huì)，多數(shù)子女工作在外，無(wú)法全心全意照顧老人，因此孤獨(dú)在家中的老人照護(hù)就顯得相當(dāng)重要。有人選擇聘請(qǐng)看護(hù)在家照料，抑或決定送至安養(yǎng)中心，但這些方法費(fèi)用過(guò)高，而且子女也無(wú)法直接照顧親人，顯得較不放心。為有效解決此問(wèn)題，可照護(hù)及關(guān)懷老人生活的電子裝置遂日益受到重視，透過(guò)裝置的監(jiān)控及互動(dòng)功能，不僅可讓老人在家即能了解在外親人的消息，而子女也能隨時(shí)從中得到家中父母的健康與生活資訊。
老人關(guān)懷照護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有居家的監(jiān)控功能及和家人互動(dòng)功能，透過(guò)網(wǎng)路服務(wù)，當(dāng)老人有照顧需求時(shí)，可利用手勢(shì)辨識(shí)功能呼叫機(jī)器人至身邊;當(dāng)想觀看親友在臉書(Facebook)上的消息及圖片時(shí)，可利用臉書動(dòng)態(tài)服務(wù)，即時(shí)得知親友最新動(dòng)態(tài)訊息，也可透過(guò)網(wǎng)路通話與遠(yuǎn)方的家人進(jìn)行視頻聊天;同時(shí)也可隨時(shí)監(jiān)控，當(dāng)意外發(fā)生時(shí)可即時(shí)通知家人及醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行處理。
該系統(tǒng)利用主系統(tǒng)芯片將Kinect所感測(cè)的骨架追蹤、手勢(shì)辨識(shí)及網(wǎng)路攝影的視頻通話等感測(cè)后存取數(shù)值，再利用串列傳輸(USART)傳送數(shù)值于主系統(tǒng)芯片，并做出距離等識(shí)別模式，進(jìn)行跟隨老人、控制馬達(dá)與老人互動(dòng)。
Kinect感測(cè)功能襄助 照護(hù)機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用擴(kuò)大
該系統(tǒng)創(chuàng)新性功能為跟隨看護(hù)模式--Kinect骨架追蹤和超音波定位、骨架判斷--跌倒偵測(cè)、緊急通知--簡(jiǎn)訊傳送，以及互動(dòng)功能--手勢(shì)辨識(shí)和網(wǎng)路視頻(圖1)。
在跟隨看護(hù)服務(wù)部分，該系統(tǒng)利用骨架追蹤及超音波定位，當(dāng)老人移動(dòng)時(shí)，機(jī)器人便會(huì)跟隨至后方進(jìn)行照護(hù)，可隨時(shí)判定老人是否跌倒，操作起來(lái)也十分方便。現(xiàn)有的跌倒偵測(cè)系統(tǒng)大都依賴攝影機(jī)或是使用者身上配戴的器材來(lái)辨別跌倒，該系統(tǒng)的跌倒偵測(cè)只須透過(guò)Kinect骨架追蹤，即可判定是否跌倒。
至于緊急簡(jiǎn)訊傳送部分，當(dāng)老人判定為跌倒時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)由主系統(tǒng)芯片發(fā)布簡(jiǎn)訊至指定家人手機(jī)中，親人接收到消息后可立即做出反應(yīng)或視頻觀看。而臉書動(dòng)態(tài)及互動(dòng)視頻服務(wù)部分，該系統(tǒng)加裝臉書動(dòng)態(tài)服務(wù)及網(wǎng)路視頻，老人即可關(guān)心在外子女的圖片，并讓親友利用視頻互動(dòng)看見(jiàn)老人在家的狀況，能有效拉近老人與家人的距離。
.跟隨看護(hù)服務(wù)
照護(hù)機(jī)器人主系統(tǒng)利用芯片與Kinect進(jìn)行老人互動(dòng)與看護(hù)服務(wù)。智能型看護(hù)機(jī)器人可透過(guò)Kinect跟隨于老人后方隨時(shí)看護(hù)，利用Kinect本身的骨架識(shí)別，以判別正常狀況時(shí)的骨架數(shù)量與動(dòng)作。當(dāng)老人不慎跌倒時(shí)，依骨架瞬間降下或消失為判別，再回傳數(shù)值訊號(hào)給主系統(tǒng)，可即時(shí)透過(guò)緊急簡(jiǎn)訊功能送至子女的手機(jī)進(jìn)行通知，家人則可透過(guò)網(wǎng)路視頻進(jìn)行查看老人在家中的狀況，以免錯(cuò)過(guò)時(shí)間就醫(yī)。
為即時(shí)反應(yīng)與傳送數(shù)值來(lái)跟隨與保障老人的安危，看護(hù)系統(tǒng)透過(guò)主系統(tǒng)芯片提供USART，即可直接利用USART而不須再以串列周邊介面(SPI)進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。跟隨方面，則運(yùn)用產(chǎn)生脈衝寬度調(diào)變(PWM)脈波來(lái)控制HB-25馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)，由于控制波形即可正反轉(zhuǎn)，就能在主芯片應(yīng)用與結(jié)合出讓機(jī)器人前后左右的動(dòng)作與功能。
該系統(tǒng)還須使用PING超音波距離感應(yīng)器(圖2)來(lái)偵測(cè)距離，除應(yīng)用PWM來(lái)進(jìn)行聲波傳送與接收，也使用通用輸入/輸出來(lái)接收數(shù)值距離判斷與Kinect骨架等數(shù)值。
利用芯片使機(jī)器人進(jìn)行追蹤，由超音波偵測(cè)距離，讓主系統(tǒng)判斷老人的位置，并命令馬達(dá)動(dòng)作，使機(jī)器人能進(jìn)行跟隨，可隨時(shí)跟在老人的身邊，注意是否有突發(fā)狀況發(fā)生，揮揮手就能與家人視頻通話等功能。
PING超音波距離感應(yīng)器用于測(cè)量與物體間的距離，範(fàn)圍介于3cm?3.3m，容易裝置于機(jī)器人或自動(dòng)設(shè)備上。超音波感測(cè)器利用脈波產(chǎn)生，透過(guò)聲波喇叭進(jìn)行一發(fā)一收的動(dòng)作來(lái)得到訊號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)短，也就是感測(cè)器發(fā)送訊號(hào)至物體而反射后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，在經(jīng)過(guò)運(yùn)算后即能得到精準(zhǔn)的距離。為實(shí)現(xiàn)追蹤功能，超音波定位追蹤方法利用主系統(tǒng)芯片產(chǎn)生脈波與判斷，使超音波能自動(dòng)追隨物體，也更加穩(wěn)定照護(hù)功能。
為可負(fù)載生活必需品，因此行走動(dòng)力來(lái)源選擇扭力較大的馬達(dá)(IG-30GM)做為驅(qū)動(dòng)，搭配耐高電流的12伏特(V)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片(HB-25)來(lái)控制直流馬達(dá)，控制方式為脈波的寬度調(diào)變，控制兩顆馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)、時(shí)間差和轉(zhuǎn)動(dòng)速度等參數(shù)，芯片扮演重要的行動(dòng)控制機(jī)能，車體的前進(jìn)、后煺、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。
