高控制/運(yùn)算效能助力　MCU實(shí)現(xiàn)智能照護(hù)機(jī)器人

高齡化社會(huì)來臨，使得獨(dú)居老人照護(hù)問題日益受到重視，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)等功能的智慧照護(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)用過高，而且子女也無法直接照顧親人，顯得較不放心。為有效解決此問題，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，也可透過網(wǎng)路通話與遠(yuǎn)方的家人進(jìn)行視訊聊天;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)晶片將Kinect所感測(cè)的骨架追蹤、手勢(shì)辨識(shí)及網(wǎng)路攝影的視訊通話等感測(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)晶片，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)路視訊(圖1)。

圖1 照護(hù)機(jī)器人理想互動(dòng)功能

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辨別跌倒，該系統(tǒng)的跌倒偵測(cè)只須透過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)晶片發(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)或視訊觀看。而臉書動(dòng)態(tài)及互動(dòng)視訊服務(wù)部分，該系統(tǒng)加裝臉書動(dòng)態(tài)服務(wù)及網(wǎng)路視訊，老人即可關(guān)心在外子女的圖片，并讓親友利用視訊互動(dòng)看見老人在家的狀況，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)利用晶片與Kinect進(jìn)行老人互動(dòng)與看護(hù)服務(wù)。智慧型看護(hù)機(jī)器人可透過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，家人則可透過網(wǎng)路視訊進(jìn)行查看老人在家中的狀況，以免錯(cuò)過時(shí)間就醫(yī)。

為即時(shí)反應(yīng)與傳送數(shù)值來跟隨與保障老人的安危，看護(hù)系統(tǒng)透過主系統(tǒng)晶片提供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)生脈沖寬度調(diào)變(PWM)脈波來控制HB-25馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)，由于控制波形即可正反轉(zhuǎn)，就能在主晶片應(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)來偵測(cè)距離，除應(yīng)用PWM來進(jìn)行聲波傳送與接收，也使用通用輸入/輸出來接收數(shù)值距離判斷與Kinect骨架等數(shù)值。

圖2 PING超音波距離感應(yīng)器