便携式远程呈现设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月14日提交的题为TELE-ROBOTIC SYSTEM WITH A HAND HELD ROBOTIC FACE的申请号 61/399,637的优先权，并且是2009年8月26日提交的题为PORTABLE REMOTE PRESENCE ROBOT的申请12/548,122的部分继续申请，其中每个的全部内容被通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开一般涉及远程呈现系统的领域。更具体地，本公开涉及包括通过远程站远程地控制的设备的便携式远程呈现系统，其中，该系统包括照相机、监视器、麦克风以及扬声器以允许双向视听通信。

附图说明

通过结合附图进行的以下说明和所附权利要求，本实施例将变得更加完全显而易见。应理解的是附图仅描绘本发明的典型实施例，并且因此，并不意图限制本发明的范围，将通过使用如下所列的附图用具体性和细节来描述并解释实施例。

图1是包括被耦合到位于救护车内的便携式远程呈现设备的远程站的远程呈现系统的图示；

图2是示出救护车内的便携式远程呈现设备的图示；

图3是示出从被安装到救护车顶棚的平台分离的便携式远程呈现设备的图示；

图4是示出被附着于病人轮床(gurney)的便携式远程呈现设备的图示；

图5是示出被附着于支架（stand）的便携式远程呈现设备的图示；

图6是示出具有被附着于吊杆（boom）的远程呈现设备的保健机构（healthcare facility）内的病人的图示；

图7A和7B是远程呈现设备的替换实施例的图示；

图8是图7所示的远程呈现设备的后视图的图示；

图9是示出用户在通过取景器屏幕观察由照相机捕捉的图像的同时保持（hold）便携式远程呈现设备的图示；

图10是示出允许用户改变扬声器和麦克风音量的用户界面的图示；

图11是示出允许用户通过图形图标来执行某些功能的用户界面的图示；

图12是示出画中画显示的图示；

图13是示出处于交换位置的图片的图示；以及

图14是示出显示系统中的通信链路的图形界面的图示。

具体实施方式

将很容易理解的是可以以多种不同的配置来布置和设计在本文的图中一般描述和举例说明的实施例的组件。因此，在图中表示的各种实施例的以下更详细说明并不意图限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的各种实施例。另外，在某些情况下，未示出或详细地描述众所周知的结构、材料或操作以免使本发明的方面含糊难懂。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当方式将所述特征、结构或特性组合。

词语“示例性”和术语“例如”在本文中用来意指“充当例如示例或图示”。在本文被描述为“示例性”或“例如”的任何实施例不一定被理解为相对于其它实施例而言是优选或有利的。虽然在图中呈现了实施例的各种方面，但除非具体地指明，附图不一定按比例描绘。

公开了一种包括被耦合到远程站的便携式远程呈现设备的远程呈现系统。远程呈现设备包括监视器、照相机、扬声器和麦克风。远程站包括站监视器、站照相机、站扬声器和站麦克风。便携式远程呈现设备能够附着于被安装到救护车的顶棚的平台。便携式远程呈现设备能够被远程站处的医生或保健工作人员用来提供远程医学诊察。当病人被从救护车移动时，能够将便携式远程呈现设备从平台分离并与病人一起移动。

还公开了一种具有全部被耦合到外壳的监视器、照相机、扬声器、麦克风和取景器屏幕的便携式远程呈现设备。取景器屏幕允许用户观察用照相机捕捉的图像。便携式远程呈现设备是手持式设备，其能够响应于来自远程站的音频命令被该设备的保持者（holder）移动。远程呈现设备能够被医务人员用来以快速且高效的方式远程地观察病人。

更特别地用附图标记来参考附图，图1示出远程呈现系统10。系统10包括通过无线网络18耦合到远程控制站14的便携式远程呈现设备12。无线网络可以是蜂窝式宽带网络、卫星、WiMAX和/或WiFi网络。可以将便携式远程呈现设备12定位于救护车20内。

远程控制站14可以包括具有监视器24、照相机26、麦克风28和扬声器30的计算机22。计算机22还可以包含诸如操纵杆或鼠标的输入设备32。控制站14通常位于远离远程呈现设备12的位置上。虽然仅示出一个远程控制站14，但系统10可以包括多个远程站14。通常，可以将任何数目的远程呈现设备12耦合到任何数目的远程站14或其它远程呈现设备12。例如，可以将一个远程站14耦合到多个远程呈现设备12，或者可以将一个远程呈现设备12耦合到多个远程站14或多个远程呈现设备12。该系统可以包括控制远程呈现设备12与远程站14之间的访问的仲裁器（arbitrator）（未示出）。

如图2和3所示，可以将便携式远程呈现设备12附着于平台34。平台34可以从救护车20的顶棚（未示出）延伸。平台34可以包括铰接接头36和38，其提供至少两个自由度并允许用户将远程呈现设备12移动至不同的位置以观察救护车内的病人和EMT。

每个远程呈现设备12包括全部被附着于外壳58的一个（或多个）照相机50、监视器52、一个（或多个）麦克风54和一个（或多个）扬声器56。照相机50被耦合到远程监视器24，使得远程站14处的用户能够观察病人和/或EMT。同样地，监视器52被耦合到远程照相机26，因此，病人和EMT可以观察远程站14的用户。麦克风28和54以及扬声器30和56允许系统操作员与病人和/或EMT之间的可听通信。

系统10允许诸如医生的系统用户观察救护车中的病人并通过远程站14和远程呈现设备12来提供远程医学诊察（medical consultation）。诸如EMT的人员能够通过系统向医生传送回问题和答复。照相机50允许医生观察病人并加强医学诊察。监视器52能够显示医生以提供存在的感觉，诸如在救护车中。平台34允许医生对远程呈现设备12进行遥摄（pan）和倾斜（tilt）。

远程呈现设备12可以包括被耦合到无线网络的无线收发机60。便携式远程呈现设备12还包括电池62。

系统10可以具有某些组件和软件，其与由加利福尼亚州戈拉塔市的InTouch Technologies公司提供的机器人系统相同或类似，并体现美国专利6,925,357中描述的系统，其被通过引用结合到本文中。

如图3所示，可以将便携式远程呈现设备12从平台34分离。远程呈现设备12和平台34可以具有允许将远程呈现设备12容易地附着于平台34和从其分离的机械连接器64。同样地，远程呈现设备12和平台34可以包括电连接器66。其中（诸如在救护车中）利用系统10的位置可以包括能够提供到远程控制站14的无线通信的无线收发机（未示出）。电连接器66提供在远程呈现设备12与无线收发机之间的电连接。连接器66还可以向远程呈现设备12提供功率。替换地，可以在其中利用系统10的附近（诸如在救护车中）通过无线收发机将远程呈现设备12的无线收发机60耦合到远程控制站14。远程呈现设备可以包括能够以两个或更多自由度移动照相机50的致动器（actuator）系统68。这即使在远程呈现设备12被从平台34分离时，也允许操作员移动照相机视场。

如图4所示，能够将便携式远程呈现设备12从平台（未示出）分离并附着于病人轮床70。可以以允许远程站用户移动远程呈现设备12的两个自由度将远程呈现设备12附着于平台72。平台72可以包括允许到轮床70的附着的夹具（clamp）74。可以在轮床70上将远程呈现设备12和病人移出救护车。远程呈现设备12的便携式方面允许其与病人一起移动。远程呈现设备12应具有一定尺寸和重量以便个人能够容易地将其提升。

如图5所示，能够将便携式远程呈现设备12从救护车平台（未示出）分离并附着于远程站处的支架80。远程呈现设备12的便携性质允许其被携带至任何位置以允许远程站的操作员的远程的远程呈现。如果操作员是医生，则便携式远程呈现设备12允许任何地点处的远程医学诊察。

图6示出被移动至具有被附着于吊杆92的远程呈现设备90的保健机构内的病人和轮床。当轮床70移动至紧密接近于保健机构时，可以通过诸如WiFi网络的保健机构本地无线网络将远程呈现设备无线收发机耦合到远程站。一旦在该机构内部，则能够将便携式远程呈现设备90连接到电源插座和网络以进行以太网连接。可以将电子ID设备94附着于病人。ID设备94可以向被附着于吊杆92的远程呈现设备90传送无线信号。远程呈现设备90对信号的接收可以促使远程站耦合到被附着于吊杆92的远程呈现设备90而不是便携式远程呈现设备90。可以用其它手段将远程呈现设备90耦合到远程站。例如，护士可以向保健机构网络系统中键入识别病人的新位置的信息。此类条目可以促使该系统将远程控制站切换至远程呈现设备90。另外，可以存在用于引发该系统自动地将远程站从一个远程呈现设备转移至另一个的其它方法。

图7A、7B和8示出便携式远程呈现设备100的另一实施例。远程呈现设备100包括全部被附着于外壳112的第一面110的监视器102、第一照相机104、麦克风106和扬声器108。照相机104可以包括具有180度视场和变焦特征的鱼眼透镜 。更具体地，照相机是10兆像素CCD。当远程用户被“缩小（zoom out）”时，该系统在压缩并将10MP图像通过因特网发送之前将其重新采样至1440×768。远程用户可以通过在图像的一部分周围画方框来选择该部分图像，例如左上四分之一。此方框的坐标被传送至远程呈现设备，该远程呈现设备依次将使重新采样区域局限于照相机输入的左上2.5MP。面100被构造为具有使得其能够被一个人携带的尺寸和重量。远程呈现设备100可以具有把手114以便于将其携带和移动。举例来说，远程呈现设备可以具有小于5磅的重量。可以将外壳112构造为使得远程呈现设备100能够在表面上的竖直位置（upright position）中站立，可能以5度的向后倾斜角，以促进观察。

远程呈现设备100可以包括被附着于外壳112的第二面120的第二照相机118和取景器屏幕116。第二照相机118能够捕捉被传送至远程站的保持远程呈现设备的人的图像，使得远程用户可以切换至保持者的视图以便经由2向音频视频通信对其给出指令。位于外壳112内的是电子电路和器件，包括能够执行远程呈现设备100的各种功能的一个（或多个）处理器、存储器和硬盘驱动器（未示出）。远程呈现设备100的一侧可以包括各种端口122、124、126、128和130。端口122可以提供USB和/或蓝牙或其它连接。USB端口可以用来将诸如听诊器或脉搏血氧仪的医疗器材附着于远程呈现设备100。端口124可以提供C视频、S视频辅助输入。可以通过连接器126对远程呈现设备的电池充电。可以通过外壳112内的收发机128来建立蜂窝电话连接。连接器130可以提供801.11 WiFi连接性。如图7B所示，远程呈现设备100的另一侧可以包括能够建立视频会议控制（诸如音频音量调整）的不同输入按钮132。监视器102可以显示能够通过被用户操作的触摸屏与远程呈现设备100一起使用的各种端口和可插设备。系统100可以具有某些组件和软件，其与由加利福尼亚州戈拉塔市的InTouch Technologies公司提供的机器人系统相同或类似，诸如美国专利6,925,357中描述的系统，其被通过引用结合到本文中。

图9示出用户保持便携式远程呈现设备100以允许远程操作员通过位于远程呈现设备100的相对侧的第一照相机104来观察病人。取景器屏幕116允许保持者观察由第一照相机104捕捉的图像并相应地移动远程呈现设备100。举例来说，远程站处的操作员能够向保持者提供口头指令以移动便携式远程呈现设备100以获得病人的期望视图。在此程度上，用户执行图2和3所示的致动器的功能，如上所述。

远程呈现设备100可以包括诸如加速度计、陀螺仪和/或磁强计的运动感测设备134。能够利用运动感测设备134，使得即使用户正在以倾斜的方式保持远程呈现设备100，由监视器显示的人被适当确定尺寸。换言之，由监视器显示的人的头部的顶部将始终指向上并远离重力，使得如果设备被保持在45度角，则头部的顶部将出现在屏幕的左上角中。同样地，运动感测设备134能够用来将在照相机104上捕捉的图像的适当尺寸型式提供给远程站。

取景器屏幕116可以包括允许远程呈现设备100的保持者改变被捕捉的图像的触摸特征。例如，保持者的手指以向外的方式从向内位置的移动可以促使捕捉的图像被放大。用户的手指的相反移动可以促使图像被缩小。因此，保持者可以在显示病人图像的小触摸屏上进行描绘，并且可以将结果得到的远程站（telestration）共享至远程用户。远程用户保留共享的特征控制，并且可以禁止这些特征中的某些可用于保持者。

图10示出由取景器116显示的用户界面140。界面140包括能够被用户触摸以改变扬声器和麦克风的音量的图形图标142。取景器116还可以显示图11所示的界面144。界面144包括能够被触摸以控制诸如功率、音频模式、连接/断开连接和保持按钮的功能的图形图标146。例如，用户可以将音频源从本地麦克风变成基于蓝牙的耳机。

图12示出以画中画格式来显示远程操作员的图像148和由照相机捕捉的图像150的监视器102。能够如图13所示将图像148和150交换。能够用由取景器屏幕显示的触摸屏触发器（touch screen toggle）（未示出）或用远程站处的图形开关来交换图像。图12和13还示出照相机的替换实施例，由此，单个照相机能够在物理上旋转180度以指向前或后。

如图14所示，远程呈现设备和/或远程站可以提供图形界面160，其示出在远程呈现设备与远程站之间的连接性。图形图标162、164、166和168可以分别表示远程呈现设备、服务器、网络和远程站。两个设备之间的实线指示建立的链路。虚线指示两个设备之间的断开的通信链路。例如，图14描绘在网络与远程站之间的断开的通信。系统能够对断开的链路执行诊断和修正动作功能。修正动作可以是自动的，或者包括提示用户执行某些任务（诸如插上其以太网电缆）的消息或提供配置防火墙的指令。图形图标162可以根据尝试到其连接的远程呈现端点的类型而改变。例如，如果用户正在尝试到移动机器人的连接，则图标将描绘移动机器人，而如果用户正在连接到仅头部设备，则图表将描绘该设备。

远程呈现设备100可以使用许多机载调制解调器（onboard modem）来提供对无线蜂窝式承载商、WiFi和WiMAX本地无线和卫星连接的同时访问。一个承载商可以依照2G标准操作，另一个依照3G，另一个依照4G等等。这些网络连接可以机载地存在于远程呈现设备100，或者替换地，远程呈现设备可以具有到附近基础通信单元（其又控制输出连接）的单个本地无线连接。基础通信单元可以采取移动系统的形式，其可以被安装在车辆上，或者与远程呈现设备一起行进。还可以用安装在车辆中的附加放大级来增强该系统。该系统可以将可用连接聚集并在多种模式的一个中改善服务质量度量。该模式可以包括：冗余模式，其通过多个连接发送相同的信号；平衡模式，其通过不同的连接发送信号的各部分；开关模式，其通过最好的可用连接发送所有业务；以及VPN开关模式，其在会话期间在冗余、平衡和开关模式之间切换。

该系统可以评估在其无线连接的每一个上的可靠性和动态带宽。基于当前联网统计，联网算法可以选择在不同的连接之间分离通信流，例如控制命令在一个连接上且视频/音频在另一连接上，或者音频在一个连接上且控制在另一连接上。当某个连接明显退化时，该算法可以选择将其数据流移动至另一连接。有时，这可能意味着放弃视频（在3G连接上）以切换至仅音频（2G）连接。此外，该算法可以选择使用在更旧、更慢但更可靠的网络（2G）上的无线连接用于音频，并同时使用在更新/更快但不那么可靠的网络（例如3G）上的连接用于视频。这种方法可以保证始终稳健地传送音频，同时视频可能具有中断，但是将保持良好的视觉质量和帧速率。替换地，系统可以具有在更新/更快的连接上的视频和音频，具有在更旧/更慢的连接上的同时音频备份。如果更新的连接变得不那么可靠，则系统能够使所播放的音频交叉衰落以使用来自更旧/更慢连接的数据。

便携式远程呈现设备100能够在各种应用中使用。例如，远程呈现设备100能够用来允许病人的远程检查。远程呈现设备100能够保持在活动的建立和记录模式，即使当不存在进行中的与远程操作员的会话时。这允许病人状态的离线记录以及会话前“建立”（pre-session “setup”）。会话前建立允许用户对远程呈现设备进行定位并使用数字方块变焦(box-zoom)控制来保证远程医生的输入之前的病人的最佳观察。这与现有技术远程呈现系统形成对比，在现有技术远程呈现系统中，在新会话开始时，照相机遥摄/倾斜/变焦设置是默认的或先前设置。远程呈现设备允许本地用户能够在他/她的会话发起之前建立用于远程医生的最佳视场，并且进一步地能够在远程医生临时变得忙碌或请求本地协助时更新视场。

当远程呈现设备位于例如飞行器中时，远程呈现设备100可以具有“飞行模式”，其在起飞和落地期间禁止向外传输。另外，可以在有限无线连接的时段期间将系统切换至“捕捉然后发送”模态。在此模态中，用户能够进行意图用于医生的病人检查的视频记录。可以用来自附着的医疗设备的遥测数据来补充该视频记录。检查报告随后在系统恢复足够连接时被自动地转送给医生，并被放入医生的远程站处的队列中。

远程呈现设备还可以装配有GPS（未示出）。这允许每个远程呈现设备的地理位置的实时跟踪和会话统计的地理标记（geo-tagging）。这提供多种功能，包括：基于地理位置的无线连接的分析；基于到医院的接近度和救护车速度的视频剪辑和病人数据的跟踪；以及医院和帐单审计。GPS特征还可以提供独特的车队监视、防盗等。

便携式远程呈现设备能够用于医学领域中的各种应用。一个应用是特殊产品运输(specialty transport)，特别是儿科运输。可以从医院A至医院B部署救护车和团队以进行病人运输。在到达医院B时，可能发现病人在运输之前需要稳定。专家诊断能够在医院B中发生，或者在返回医院A的旅程上的运输期间。

例如，可以从所述（spoke）医院B对病人的运输发出呼叫，所述医院B不具有医院A所具有的专业技能（例如儿科重症监护医师专科护理（pediatric intensivist specialist care））。部署从医院A至医院B的运输团队。该团队带来远程呈现设备100，将其安装在轮床上并将轮床放置在救护车中。该团队到达医院B并观察病人。如果在任何点处，运输团队想要请求咨询，则来自医院A的远程医生建立与放置在轮床上的远程呈现设备的链接。远程医生能够对图像进行遥摄-倾斜-变焦以获得期望的视图。如果仍不能访问期望的视图，则在远程呈现设备侧处的某人能够通过将远程呈现设备100重新定位并使用取景器帮助对在病人/期望视图上的正面照相机进行定位来提供帮助。远程呈现设备侧团队能够经由单元上的主扬声器/麦克风与远程医生通信。远程医生可以与医院B处的团队和病人/家属的各种成员说话以进行推荐。在噪声环境的情况或私密情况下，可以使用蓝牙或无线头戴式耳机作为替换。远程医生能够帮助进行关于病人的护理/运输的判定。

能够通过如由与现场团队协作的远程医生确定的是继续运输、不继续运输、还是实施某些护理的判定来促进护理。如果存在其中病人开始代谢失调的情况，则咨询也可以在运输期间发生。在这种情况下，在病人的运输期间，在远程站与位于救护车中的远程呈现设备之间将存在链接。远程呈现设备将被安装在轮床上，远程医生能够观察病人并与运输团队通信以帮助进行护理判定。

另一应用可以包括护士在长期生病的病人家中对其执行有计划的访问。护士观察病人。远程呈现设备的触摸屏能够用来将各种症状编成文档。该数据被存储在远程呈现设备中。某些病人交互的数据和视频能够被转送至服务器。远程呈现设备可以从服务器接收所请求的信息。护士可以观察疾病症状（troubling symptom）并请求医生咨询。护士可以呼叫医生，其建立与远程呈现设备的链接并发起由护士促进的与病人的远程保健会话。医生可以请求护士将数字听诊器附着于远程呈现设备并将其施加于病人。医生然后可以请求护士将便携式超声波设备附着于远程呈现设备的辅助视频端口。最后，医生可以判定应立即将病人带至医疗机构。护士可以呼叫救护车。在病人被运输到该机构时，护士站在病人旁边，远程医生登录到远程呈现设备。

对于本领域的技术人员来说将显而易见的是在不脱离本发明的基本原理的情况下可以对上述实施例的细节进行改变。虽然已经在附图中示出并描述了某些示例性实施例，但应理解的是此类实施例仅仅是说明性的而不是对广泛的发明限制，并且本发明不限于所示和所述的特定构造和布置，因为对于本领域的普通技术人员来说可以发生各种其它修改。在权利要求中，连词“和”是包括性的，连词“或”是排他性的且连词“和/或”是包括性或排他性的。如下限定其中要求保护排他性性质或特权的本发明的实施例。