近年来，我国老龄化、高龄化、空巢化、家庭小型化引发的老年生活照料、陪护等问题日益突出，其中空巢老人问题尤其引人关注。因此，对于平时身边无人陪伴的老人，既能监护其安全，又能起到陪伴作用，已成为当前迫切需要解决的问题[1]。

随着科技的发展，机器人逐渐得到广泛应用[2～4]。护理机器人具有多种交互功能，可实现与人的互动[5]，所以可使用它实现与空巢老人的身体互动、对话和情感交流。在此，笔者介绍一种具有人机交互和陪护功能的护理机器人控制系统。

为进一步推动海南医疗旅游相关产业的发展，《海南省旅游业发展“十三五”规划》将“医疗养生旅游”作为四大重点发展旅游产品之一，提出“打造中国医疗养生旅游胜地”的目标；《海南省医疗健康产业发展“十三五”规划》也明确提出要“推动医疗旅游业融合发展。大力培育富有我省特色的医疗旅游品牌，拓展国内外医疗旅游市场。”相关政策的出台，为海南医疗旅游产业发展创造了良好的环境。但客观而言，海南医疗旅游产业发展也面临诸多问题和挑战：

1 护理机器人的主要功能

护理机器人主要包括机器人内部传感器组件、主控制器和执行单元。其中，传感器组件包括用于感应人体的压力传感器、用于感应环境光线变化的光电传感器、用于感测体温的热传感器、用于检测麦克风声音的传感器、用于捕捉视频图像的相机以及用于检测气体浓度的环境气体检测传感器[6]。护理机器人控制系统可根据实际需要，选择设置传感器的类型和数量。

传感器组件将采集到的人体运动和(或)环境变化信息发送到主控制器，主控制器根据接收到的信息发出相应的运动控制命令。例如，当护理机器人内部压力传感器“感受”到人体压力变化后，主控制器根据人体压力的大小发出相应的握手、拥抱或其他交互行动和(或)语音命令。

今后应加强水利信息化建设。一方面要与有实力且熟悉水利行业特点的企业共同进行研发建设，另一方面还要培养大批专业技术与信息技术相结合的高素质复合型人才。建设一支对水利专业、信息化建设都具有较为深切理解的人才队伍，不仅利于水利普查各项工作的完成，更利于全县水利工作再上一个新台阶。

2 系统结构与电路设计

  

图1 护理机器人控制系统结构框图

压力传感器接口电路(图4)使用比较器芯片LM358。压力传感器分别分布于护理机器人的头顶、下巴和躯干上。当主控制器接收到位于头顶位置的压力传感器传输的人体施加压力时，判断人体施加压力是否小于第一预设阈值，如果是，则控制第一步进电机转动，带动护理机器人做出低头动作，并控制声音播放器播放第一音频文件；否则控制第一步进电机转动，带动护理机器人做出低头抬头交替动作，并控制声音播放器播放第二音频文件。当主控制器接收到位于下巴位置的压力传感器传输的人体施加压力时，判断人体施加压力是否小于第二预设阈值，如果是，则控制第一步进电机转动，带动护理机器人做出抬头动作，并控制声音播放器播放第一音频文件；否则护理机器人做出摇头动作，表示未收到抬头动作指令。当主控制器接收到位于躯干上的压力传感器传输的人体施加压力时，判断人体施加压力是否小于第三预设阈值，如果是，则控制第三步进电机和第四步进电机转动，带动护理机器人做出左上臂和右上臂张开动作，并控制声音播放器播放第一音频文件；否则控制第二步进电机、第七步进电机和第八步进电机转动，带动护理机器人做出头部左转、右转、左腿右腿交替抬起动作，并控制声音播放器播放第二音频文件。

揆诸事实，由于蒋介石无法在意识形态层面整合国民党，即使是在蒋介石成为党内最高领袖之后，亦无法改变国民党的政治文化及其特质，即国民党在根本上不是一个基于意识形态认同聚合的政党，而是一个流于利益之争的弱势政党。

串口通信模块(图3)采用串行通信芯片CH340G。CH340G是一个USB总线开关芯片，能够实现USB串口通信。在串行模式下，CH340G为异步串行口提供常用的接触信号调制解调器计算机扩展接口，将普通串行设备直接升级到USB总线设备。

蒋春猪不讲了，站起来，这里走走，那里走走，一瘸一拐，他说：“这地方不错，前有小河，后有草坡，就把秀容元帅葬这儿。”

电源管理模块(图2)采用AMS1117芯片处理电源输入电压，以保证输入电压大范围变化时不影响系统正常工作。

  

图2 电源管理模块

护理机器人控制系统(图1)主要包括主控制器、电源模块、串口通信模块、语音模块、压力传感器模块、光电传感器模块、LED显示模块、关键操作模块及电机接口等。系统采用32位ARM Cortex-M3核心处理器STM32F103ZET6作为主控制器，工作频率72MHz，内置高速内存(最高可达256KByte的闪存和48KByte的存储器)、大量增强型I/O端口和两个APB总线外设。

为了完成与人的多种交互动作，主控制器控制执行单元执行相应的动作控制命令，即护理机器人做出对应的动作。执行单元主要包括步进电机和声音播放器，其中步进电机的输出端与护理机器人的关节部位相连，带动机器人做出相应动作，声音播放器用于发出与人体动作和(或)环境变化相对应的声音。

  

图3 串口通信模块

  

图4 压力传感器接口电路

工业用水区，指为满足工业用水需求而划定的水域。农业用水区，指为满足农业灌溉用水需求而划定的水域。工业用水区和农业用水区应优先满足工业和农业用水需求，严格执行取水许可有关规定；在工业用水区和农业用水区设置入河排污口的，排污单位应当保证该水功能区水质符合工业和农业用水目标要求。

步进电机接口电路如图5所示。根据压力传感器信号，6个步进电机控制机器人运动并做出相应动作。

  

图5 步进电机接口电路

TF卡和Micro SD卡是闪存存储卡，用来存储和播放音频文件、存储和记录传感器信息。按键操作模块电路由电源开关和6组按键组成，是打开或关闭护理机器人控制系统的模块，也可以设置机器人操作。语音模块是机器人的语音部件，从控制程序中读取音频文件来实现机器人的语音。

3 结束语

目前，已经完成了护理机器人控制方案和硬件电路的设计、软件编程，实现了吃药提醒报警功能。使用开发板进行调试，利用信号采集试验完成了电机驱动调试。结果表明，该护理机器人能实现与人的肢体互动、语音对话等情感交流活动，具有亲和力，特别适用于独居老人的精神陪护，能够有效减轻老人的孤独感。同时，该护理机器人具有音乐播放、吃药提醒及日常事务提醒等功能，能够辅助老年人更好地生活；煤气报警和远程视频监控等安全监护功能能够有效保障老年人居家生活环境的安全。可见，该护理机器人控制系统适用于有老年人的家庭、养老院等多种场所，具有广阔的市场前景。

参 考 文 献

[1] 王年文,苑莹.老年人陪护机器人服务系统设计研究[J].包装工程,2017,38(18):72～76.

[2] 贠今天,邓利浩,桑宏强.轮式移动仿人护理机器人运动稳定性分析[J].中国机械工程,2016,27(17):2304～2309.

[3] 郭志强,徐丽娜.实时语音识别系统在家庭监护机器人的实现[J].电子设计工程,2012,20(7):132～134.

[4] Gopura R A R C,Bandara D S V,Kiguchi K,et al.Developments in Hardware Systems of Active Upper-limb Exoskeleton Robots:A Review[J].Robotics & Autonomous Systems,2016,75(1):203～220.

[5] 李传格,韦巍.助行机器人导航与远程监护系统的设计与实现[J].传感器与微系统,2011,30(10):112～114.

[6] 马忠丽,李慧凤,王德双,等.基于Freescale微处理器的环境探测灭火机器人[J].化工自动化及仪表,2012,39(3):373～376,391.