机器人用老人睡眠状态采集系统的制作方法

本实用新型属于辅助睡眠技术领域，具体公开了机器人用老人睡眠状态采集系统。

背景技术：

目前市面上已经有一些设备来帮助人们入睡，提高睡眠质量。睡眠状态分析是了解用户睡眠质量的重要手段，而在此过程中，需要对用户睡眠状态进行检测，以准确知道用户是否睡着，睡眠状况如何。

为了解决上述问题，公开号为CN106175755A的中国实用新型专利，具体公开了用于睡眠状态分析的睡眠状态检测器，包括：脑电电极、参考电极、模数转换器、滤波电路以及处理器；所述脑电电极、参考电极分别连接模数转换器，并依次通过所述模数转换器和滤波电路连接至处理器；所述脑电电极用于检测用户在睡眠中的脑电信号；所述模数转换器将脑电信号转换为数字信号，所述滤波电路对脑电信号进行低频滤波后输入至处理器；所述处理器，用于对脑电信号进行小波分解和重建出低频脑电信号，从所述低频脑电信号上提取脑电波；从该脑电波中检测K综合波与δ波并统计数量；在数量超过预设的数量阈值时判定所述用户当前处于睡眠状态。

上述方案采用了脑电电极检测用户的脑电波信号，再根据采集到的脑电波信号分析人的睡眠状态，但上述方案中采用的脑电电极常温下具有一定的冰冷度，特别是冬季，这对于准备入睡的人来说，贴上冰冷的脑电电极反而对大脑形成刺激，影响睡眠。而对于老年人而言，随着年龄的增长，身体机能慢慢衰弱，将出现难以入眠的状况，相对于年轻人，老年人更难入眠，而上述方案中的脑电电极的冰冷触感将对大脑形成刺激，不适合老人使用。

另外，公开号为CN107160412A的中国实用新型专利公开了一种可调温婴幼儿睡眠机器人，包括机器人头部和身体，其中机器人头部包括语音播报装置和指示灯，起到异常报警的作用；机器人身体的主体为摇篮床，并设有温湿度传感器、散热装置、电加热装置、控制装置和触摸显示屏，触摸显示屏上会实时显示温湿度传感器的检测数据，在触摸显示屏上可预设温湿度值，控制装置将温湿度传感器实时数据与预设数据对比，根据对比结果操纵散热装置或电加热装置或指示灯等。上述实用新型提供的可调温婴幼儿睡眠机器人，可自动调节婴幼儿睡眠的摇篮床的温度，使其维持在一个舒适的温度范围内，同时当湿度异常时会发出警报提示家长，保证了婴幼儿的睡眠质量，又方便了家长，解决了家长们的一些困扰。但是，上述方案针对的只是婴幼儿使用，没有相应的睡眠状态采集系统，不能对睡眠状态进行监控，因此并不适合用于检测老人睡眠状况。

鉴于以上问题，需要一种专门针对老人睡眠状态进行检测监控的机器人用老人睡眠状态采集系统，以解决现有技术脑电电极冰冷触感影响老人睡眠的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供机器人用老人睡眠状态采集系统，以解决现有技术脑电电极冰冷触感影响老人睡眠的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：机器人用老人睡眠状态采集系统，包括：

检测模块，包括用来感应人体红外线的红外线传感器，用来检测人体大脑脑电波信号的脑电电极，以及用于感应脑电电极温度的温度传感器，所述红外线传感器和温度传感器安装在机器人身体上，所述脑电电极通过可伸缩的管状线和机器人身体连接；

随动机构，所述随动机构安装在机器人身体上，所述随动机构用于带动机器人身体运动；

驱动机构，所述驱动机构用于驱动随动机构做左右运动；

加热模块，所述加热模块用于对脑电电极进行加热；

微控制器，安装在机器人身体内，所述微控制器分别与检测模块和驱动机构电路连接；所述微控制器用于接收检测模块发出的电信号，并在接收到检测模块发出的电信号后发送控制信号给驱动机构。

本基础方案的工作原理在于：加热模块通电，温度传感器温度传感器对脑电电极上的温度进行感应，当检测到温度传感器上的温度信号转变为电信号并发送给微控制器，当微控制器根据温度传感器传来的电信号控制加热模块开始加热或停止加热；

当温度传感器感应到脑电电极上的温度高于所需温度最大值，微控制器控制加热模块停止加热；当温度传感器感应到脑电电极上的温度低于所需温度最低值，微控制器控制加热模块开始加热；

在老人睡眠的过程中，脑电电极对人体大脑脑电波信号进行检测，并将检测到的脑电波信号转化为相应的电信号传递给微控制器，微控制器对接收到的电信号进行储存，以方便后期对老人睡眠状态进行分析；

当红外线传感器没有感应到人体发出的红外线时，红外线传感器发送信号给给微控制器，微控制器接收到红外线传感器传来的信号后，微控制器控制驱动机构运行，驱动机构运行后控制随动机构做往左或往右运动，直至红外线传感器感应到人体的红外线并发送信号给微控制器，微控制器将接收到红外线传感器传递来的信号后，微控制器控制驱动机构停止运行，致使随动机构停止运动，随动机构停止运动后，进而使得机器人身体和人体之间的距离位置固定，防止脑电电极和微控制器之间的连接的线路被拉扯而影响脑电电极对脑电波的监测。

本基础方案的有益效果在于：通过对脑电电极进行加热防止脑电电极初贴在大脑上时的冰冷触感对人的大脑形成刺激，影响人的睡眠；

温度传感器感应脑电电极的温度，并转化为电信号传递给微控制器，通过微控制器控制加热模块开始加热或停止加热，以此保证了脑电电极上的温度基本恒定，防止脑电电极过冷或过热对人体大脑形成刺激；

脑电电极采集人体大脑的脑电波信号后转化为电信号发送给控制器，控制器对脑电电极发送的电信号进行存储，方便需要分析老人睡眠状况时使用；

红外线传感器感应人体产生的红外线，并将感应到的信号转换为电信号传递给微控制器，微控制器控制驱动机构运行或停止来实现随动机构的行走或停止，进而实现机器人身体随人体移动，防止老人翻身或活动的时候拉扯脑电电极和微控制器之间的电路；

与现有技术相比，本基础方案能有效的实现对人体大脑脑电波检测的同时，防止了脑电电极冰冷的触感刺激影响到老人睡眠，且对脑电电极加热的温度进行了限制，防止了脑电电极过热影响老人睡眠，能给老人带来较舒适的体验。

进一步，所述驱动机构为能被微控制器控制转动的电机。电机可方便的控制其转动的速度。

进一步，所述随动机构包括可拆卸安装在机器人身体底面的长方形滑动框，所述滑动框水平放置，所述滑动框两侧边上分别连接有伸缩杆，所述伸缩杆一端和滑动框固定连接，伸缩杆另一端连接在床头板侧边上；滑动框内的两侧壁上滑动连接有可在滑动框内上下滑动的移动框，所述移动框内框呈椭圆状，所述移动框内框上设有齿圈，所述电机上同轴连接有齿轮，所述齿轮和齿圈啮合且能带动齿圈以齿轮为中心移动。

通过电机转动带动齿轮转动，齿轮转动带动齿圈以齿轮为中心移动，齿圈带动移动框移动，使得移动框在滑动框内上下滑动，而滑动框左右移动，使伸缩杆左右伸缩，以达到使机器人身体左右运动的目的。

进一步，还包括安装在机器人身体上用于放置脑电电极的放置槽，所述放置槽内设有用于加热模块通电加热的通电插槽。在没有使用脑电电极时，可将脑电电极放入放置槽内，方便对脑电电极的保管，可将通电模块和通电插槽连通，使加热模块开始工作。

进一步，所述加热模块安装在脑电电极内，所述脑电电极上安装有和通电插槽配合的通电插片，所述通电插片和加热模块连接在同一回路中。通过通电插槽和通电插片的形式实现当脑电电极放入放置槽内时，通电插槽和通电插片接通，使得加热模块可通电加热；在取下时脑电电极使用时，通电插片和通电插槽分离，使得脑电电极停止加热。

附图说明

图1为本实用新型实施例中机器人身体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中脑电电极的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中放置槽的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中随动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：红外线传感器1、显示屏2、滚轮3、机器人身体4、脑电电极5、放置槽6、伸缩杆7、卡扣8、齿轮9、移动框10、通电插片11、通电插槽12、温度传感器13、滑动框14。

实施例

机器人用老人睡眠状态采集系统包括：微控制器、加热模块和随动机构。微控制器上分别电路连接有检测模块、驱动机构以及控制面板。微控制器可选用具有计数功能的单片机，如AT89C51单片机。

如图1、图2和图3所示，机器人身体4底部还安装有四个滚轮3，机器人身体4上的手臂可使用弹性软管，控制面板安装在机器人身体4的肚子上，控制面板上设有LED液晶显示屏2和温度最高值和温度最低值设置按钮，控制面板和微控制器电连接。

检测模块，包括：安装在机器人头部双眼上的红外线传感器1，安装在机器人手掌上用于检测脑电波的脑电电极5，以及安装于放置槽6上用于检测脑电电极5温度的温度传感器13；

红外线传感器1选用两个型号为HC-SR501的普通型人体红外线传感器1，红外线传感器1的输出端S连接到AT89C51单片机的输入引脚上；

温度传感器13可选用型号为DS18B20数字温度传感器13，DS18B20温度传感器13采用三脚TO-92小体积封装；DS18B20温度传感器13的数据线DQ和AT89C51单片机的输入引脚连接。

脑电电极5上安装有两个通电插片11，通电插片11内电路连接有加热模块；机器人身体44上安装有用于放置脑电电极5的放置槽6，放置槽6上开设有两对通电插槽12，通电插片11可插入通电插槽12内使加热模块通电。

加热模块，包括和通电插片11电路连通的硅胶加热板。

温度传感器13检测脑电电极5上的温度并将感应到的温度值通过不同的电信号传递给控制器，当控制器辨别到脑电电极5上的温度高于控制面板上设置的温度最高值时，微控制器控制加热模块停止加热；控制器辨别到脑电电极5上的温度低于控制面板上设定的温度最低值时，微控制器控制加热模块开始加热；红外线传感器1感应有无红外线并分别发出不同的电信号，然后将电信号传递给微控制器。温度传感器13可采用型号为HS-TP08系列的接触式温度传感器13。

驱动机构，驱动机构为受微控制器控制转动的电机，当两个红外线传感器1皆感应到人体红外线时，两个红外线传感器1皆传递电信号给微控制器，微控制器控制电机停止转动；

如图1所示，当位于左侧的红外线传感器1没有感应到人体红外线而右侧的红外线传感器1感应到人体红外线时，两个红外线传感器1分别发送不同的电信号给控制器，控制器控制收到电信号后控制电机正转；当左侧的红外线传感器1感应到人体红外线而右侧的红外线传感器1没有感应到人体红外线时，两个红外线传感器1分别产生不同的电信号并将电信号发送给控制器，控制器收到电信号后控制电机反转。

随动机构，如图4所示，包括固定连接在床头板两侧边上的伸缩杆7，所述伸缩杆7一端和床头板通过螺钉固定连接，另一端上固定连接有长方形的滑动框14，滑动框14四个边角上螺钉连接有用于固定机器人四个滚轮3的卡扣8，滑动框14内两侧侧壁上滑动连接有可在滑动框14内上下滑动的长方形移动框10，移动框10的内框呈椭圆状，移动框10的内框上设有齿圈，齿圈上啮合有和电机转轴同轴连接的齿轮9，电机转动时齿轮9和移动框10内的齿圈啮合带动移动框10以齿轮9为中心向四周移动，移动框10在滑动框14内上下移动的同时带动滑动框14在左右移动，使得伸缩杆7重复伸缩拉伸的过程。

具体实施时，将机器人身体4上的滚轮3分别固定在滑动框14四个边角上的卡扣8上，机器人身体4通电后，放置槽6内放置的脑电电极5被预加热，然后将加热后的脑电电极55从放置槽6上取下贴在老人头部，同时脑电电极5停止加热，然后老人便可躺在床上入睡。

脑电电极5将采集的脑电波信号传递给控制器，控制器对脑电波信号进行分析，然后在显示屏2上显示出来。

当老人往左侧翻身脱离机器人头部右侧红外线传感器1的检测范围，而机器人头部左侧红外线传感器1能感应到人体红外线时，两个红外线传感器1分别传递不同的电信号给微控制器，微控制器控制电机反转，使得电机上同轴连接的齿轮9转动带动移动框10往右移动，进而使得滑动框14往右移动带动右侧的伸缩杆7收缩，左侧的伸缩杆7伸长，从而实现机器人身体4随滑动框14往右运动而不拉扯脑电电极5和机器人之间线路的目的；

当老人往右侧翻身脱离机器人头部左侧红外线传感器1的检测范围，而机器人头部右侧的红外线传感器1无法感应到人体红外线传感器1时，两个红外线传感器1分别传递不同的电信号给微控制器，微控制器控制电机正转，使得电机上同轴连接的齿轮9转动带动移动框10往左移动，进而使得滑动框14往左移动带动左侧伸缩杆7收缩，右侧伸缩杆7伸长，从而实现机器人身体4随滑动框14向左运动而不拉扯脑电电极5和机器人之间线路的目的；

当机器人头部左侧的红外线传感器1和右侧的红外线传感器1皆感应到人体红外线时，两个红外线传感器1皆传递相同的电信号给微控制器，微控制器控制电机停止转动，使得随动机构停止运动，进而使得机器人身体和人体之间的相对位置固定。

另外，可通过微控制器对两个红外线传感器1分别感应不到人体红外线的次数进行计数，进而对老人夜晚翻身次数进行统计，并通过控制器处理后显示在显示屏2上。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。