用于陪伴机器人的方法和系统与流程

文档序号:20167436发布日期:2020-03-24 21:55阅读:758来源:国知局
用于陪伴机器人的方法和系统与流程

本发明涉及用于陪伴机器人的方法和系统。本发明在医疗保健环境中特别有用,尤其是对于治疗和健康应用。

这些应用包括儿科肿瘤患者,以及涉及扩展患者治疗的应用,这可以包括但不限于烧伤、创伤、康复、神经系统疾病和老年人,涉及一般而言远程医疗、痴呆、隔离以及医疗/保健领域的其它应用。



背景技术:

在整个说明书中对现有技术的任何讨论绝不应被认为是承认该现有技术是本领域众所周知的或构成本领域众所周知常识的一部分。

陪伴机器人是社交机器人的一种形式,被设计为与人类交互的人工智能系统。这些类型的机器人已作为人工智能系统技术进步的结果而变得流行,这些技术允许机器人具有自主性并能够响应人为提示以及机器人的环境中的动作或事件而独立地交互。因此,机器人可以在家里或医疗机构中充当人类的陪伴。

具有这种类型的自主能力将陪伴机器人与其它类型的机器人(诸如工业机器人)区分开。陪伴机器人常常被称为“智能”或“智慧”机器人。智能机器人智慧通常基于认知计算机模型来刺激人类思维过程。认知计算涉及机器学习系统,该系统使用数据挖掘、模式识别和自然语言处理来模仿人脑的工作方式。这允许社交机器人以越来越复杂的方式进行交互。

医疗保健环境为待开发的陪伴机器人提供了出色的应用,待开发的陪伴机器人能够陪伴患者,充当患者的朋友,成为帮助装置并在困难时刻提供令人安心的存在。

与不适和/或需要治疗的人的交互提供了复杂性和问题的全部泛滥,在陪伴机器人的设计中需要解决和克服这些复杂性和问题,以使其满足医疗保健环境中的行业标准。

当前的陪伴/治疗机器人倾向于落入两种类型之一:(i)定制的,或(ii)现成的。

定制机器人(诸如mit的huggabletm)具有为预期应用专门设计的优势。但是,因为它们使用定制的硬件和软件,因此它们的设计和制造趋于复杂,并且通常是昂贵的。

现成的机器人(诸如rxrobotstm)在设计和制造上不太复杂,但并非专门为预期应用而设计。因此,其用于临床使用的修改基于定制软件。添加任何专用硬件(例如,诸如温度传感器之类的传感器)是非常困难的,因为最初设计机器人时并未考虑到这一点。

定制机器人和现成的机器人都有一系列容易发生故障的机械部件,诸如马达、齿轮和接头。综合考虑这些因素,往往会使常规机器人变得昂贵且脆弱。

本发明的实施例力求通过低成本,可定制的并且具有最少的机械部件的健壮性而与现有技术区分开。

本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点,或提供一种有用的替代方案。



技术实现要素:

有利地,本发明的优选实施例提供了使陪伴机器人能够执行指定功能的方法和系统,指定功能达到由其要在其中进行操作的环境所规定的可接受标准。这些功能可以包括例如向人提供服务、收集关于机器人本地的环境和/或关于人的数据和信息,以及与人和/或处理装置进行通信。

根据本发明的第一方面,提供了一种用作用户的陪伴机器人的系统,该系统包括:

一个或多个传感器,适于:

(i)探测其中布置机器人和用户的环境,并生成有关环境的数据;以及

(ii)感测关于用户的信息并生成包含信息的数据;

通信装置,以:

(i)向用户传达感官可感知信息;以及

(ii)向远程处理装置传达包含信息的数据;

处理装置,以:

(i)从每个传感器接收数据;

(ii)处理数据,以从中提取信息并使用信息执行预定功能;以及

(iii)向通信装置提供输出信息和数据以进行传达;以及

外壳,至少基本上封装系统。

优选地,传感器包括以下中的一个或多个:

(i)距离传感器,用于确定视线内物体的表面与距离传感器的位置之间的距离;

(ii)温度传感器,用于确定系统的外壳周围的环境温度;

(iii)运动传感器;

(iv)rfid(射频识别)询问传感器,用于在将与系统相关联的远程rfid标签带入rfid询问传感器的预定接近程度时检测并询问标签;

(v)触感传感器,用于确定外部物体以预定方式触摸外壳。

优选地,运动传感器包括加速度计、速度计、陀螺仪和全球定位系统(gps)中的一个或多个。

优选地,处理装置包括以下处理中的一个或多个以执行一个或多个预定功能:

(i)为了将系统耦合到用户而调用的初始化处理;

(ii)为了对位于系统中的电池进行充电以向系统递送本地供应的电力而调用的再充电处理;

(iii)为了识别带有远程rfid标签的物体并相对于物体执行规定的处理功能而由rfid询问传感器调用的rfid询问处理。

优选地,初始化处理包括可触发的语音识别系统,该系统被预备以识别、响应并适应用户的语音。优选地,当系统连接到远程电源时,再充电处理是可触发的。

优选地,通信装置包括以下通信机制中的一种或多种:

(i)灯光;

(ii)声音;

(iii)运动;以及

(iv)无线;

其中每种通信机制是由处理装置的相关处理单独可触发的。

优选地,灯光通信机制包括被布置为照明壳体的不同部分的至少一个光源。光源优选地选自包括led及其阵列、lcd屏幕和矩阵、oled屏幕和矩阵、灯的组。优选地,声音通信机制包括多个合成并记录的声音。优选地,运动通信机制包括振动发生器或马达。优选地,无线通信机制能够将系统收集的数据和信息传达给智能客户端设备,并且能够从智能客户端设备为系统接收数据和信息。

优选地,处理装置包括用药依从性处理。优选地,用药依从性处理包括针对相关用药事件执行的以下子处理中的一个或多个:

(i)用药提醒调用处理;

(ii)用药核实处理;

(iii)正确的用药断言处理;以及

(iv)用于记录用药事件的记录处理。

优选地,用药提醒调用处理触发提醒处理,以提醒用户或患者在从用药时间表得出的规定时间服用药物。用药提醒调用处理优选地包括用药时间表询问处理,用于询问用药并提取存储在用药时间表中的定时数据以触发。优选地,用药时间表包括患者要服用的处方药、用于容纳处方药的容器身份以及要服用处方药的计划时间。

优选地,用药核实处理包括通过核实包含药物的容器的身份来识别正确的药物,该容器布置在距rfid询问传感器预定的接近范围内。优选地,容器包括具有容器身份的rfid标签。

优选地,正确的用药断言处理包括向通信装置生成感官可感知信号。优选地,该信号或者在其感测到的身份与根据用药时间表针对容器规定的药物对应时核实容器的选择,或者在其感测到的身份与根据用药时间表针对容器规定的药物不匹配时使容器的选择无效。

优选地,处理装置包括温度测试处理。优选地,对温度测试处理进行编程,以针对温度测试事件执行以下子处理中的一个或多个:

(i)温度提醒调用处理;

(ii)温度校准处理;

(iii)温度定向处理,以指导用户将系统定向为正确的方向以进行温度测量;

(iv)温度定位处理,以指导用户将系统定位在距用户皮肤正确距离的位置以实现最优测量准确性;

(v)温度读取处理;

(vi)温度比较处理;

(vii)温度告警处理;以及

(viii)用于记录温度记录事件的记录处理。

优选地,温度提醒调用处理触发提醒处理,以提醒用户在从温度时间表得出的规定时间测试温度。优选地,提醒处理使用由对应通信机制生成的特定视听提示。

优选地,温度校准处理包括检查红外温度传感器以确保温度测量的准确性。优选地,如果检查返回失败的结果,通过对应的通信机制生成特定视听提示、记录故障并且不进行温度测量。

优选地,温度定向处理包括向用户提供定向提示。定向提示优选地是音频和/或视觉提示。定向提示优选地指导用户用两只手通过翅膀将系统举起,而喙面向用户,使得系统处于用于温度测量的正确方向。

优选地,温度定位处理包括向用户提供视觉提示。视觉提示优选地指导用户将系统放置在用户的额头上,以使红外传感器自动定位在距皮肤正确的距离处,以实现最优的测量准确性。

优选地,温度读取处理包括发起温度读取并经由适当的方法连续分析如此获得的数据,直到分析方法指示已经获得稳定的读数为止。方法可以包括例如固定平均值、移动平均值或线性回归技术。

优选地,温度比较处理包括将温度读数与存储的指示低温、正常温度和高温的设定点进行比较,并经由对应的通信机制生成适当的视听提示。

优选地,温度告警处理包括在适当时经由诸如蓝牙、wifi、gsm或sms之类的机制向父母、监护人或临床人员提供告警。

优选地,用于记录事件的记录处理包括:

(i)错过事件跟踪处理,用于记录错过的事件;

(ii)告警功能,用于根据关于错过了规定次数的事件而为用户定制的告警配置文件来调用通信装置以向远程处理装置发送告警信号;以及

(iii)告警配置文件询问处理,用于从告警配置文件中为错过的事件得出告警标志,并且在通过错过事件跟踪处理跟踪的错过事件数目与告警标志匹配时触发告警功能。

优选地,记录处理可以用于记录用药事件,并且事件是医学事件。优选地,记录处理可以用于记录温度测试事件,并且事件是温度测试事件。记录处理优选地包括记录在事件期间创建的任何一个或多个数据项。优选地,随后使记录的数据项可供临床专家检查。对于用药事件,记录处理可以包括记录与是否用药正确,是否用药不正确和/或用药时间有关的数据项。对于温度测试事件,记录处理可以包括记录与测试温度的时间和/或温度读数有关的数据项。

优选地,处理装置包括挫折处理,该挫折处理被编程为针对挫折事件执行以下功能:

(i)一旦挫折处理被发起,重复地读取加速度计;

(ii)确定在两个相继的读数之间在运动的x、y或z轴上是否检测到大于指定阈值的改变;以及

(iii)如果检测到这种改变,向用户提供提示。

优选地,大约每100毫秒读取一次加速度计。优选地,指定的阈值大约为0.3个单位。优选地,提示包括视觉提示和/或可听提示。优选地,视觉提示是规定持续时间的光脉冲。优选地,规定的持续时间大约为0.5秒。优选地,可听提示是从此类声音的库中随机选择的简短声音的形式。

优选地,处理装置包括提醒处理。提醒处理优选地包括:

(i)视听提示选择器,用于调用通信装置并生成与触发提醒处理的特定类型的调用处理相关的对应通信机制;

(ii)时间提醒,以用信号通知通信装置发出指示在从初始提醒起的规定时间内没有响应的情况下事件被提醒的感官可感知的信息;

(iii)用药提醒或温度测试提醒,以用信号通知通信装置在适当的时候发出指示用药提醒或温度测试提醒的感官可感知的信息。

优选地,处理装置调用平静处理。优选地,将平静处理编程为关于平静事件执行以下子处理中的一个或多个:

(i)光提示处理;

(ii)音频提示处理;

(iii)温度读取处理;

(iv)高温检测处理;

(v)呼吸检测处理。

优选地,光提示处理包括在系统的区域中照亮光源规定的时间并指示用户朝该区域吹气。优选地,光源以预定颜色被照亮。在一个示例中,颜色是橙色。优选地,规定的时段是大约2秒。优选地,通过可听提示指示用户“吹灭蜡烛”。

优选地,温度读取处理包括在基本上连续的周期基础上发起温度读取,并取得规定数量的连续读数的移动平均值。优选地,温度读取每20毫秒发生一次。优选地,规定的连续读取次数是30。

优选地,高温检测处理包括确定平均温度读数对于预定数目的连续读数是否仍然保持较高,如果是,提供至少一个提示。优选地,提示包括熄灭光源形式的视觉提示。优选地,提示包括可听提示,以表示已经检测到呼吸。优选地,连续读数的预定数量是100。

优选地,呼吸检测处理包括确定呼吸事件是否已经发生。优选地,如果没有检测到呼吸事件,那么在重复循环之前将光源熄灭预定的时段。优选地,如果检测到呼吸事件,那么将光源熄灭以规定因子增加的时段,并重复该循环。优选地,规定的因子是1.5。优选地,如果检测到数个连续的呼吸事件,使得循环的“关”时段达到预设值,那么这个时段的长度保持在这个预设值并且不再进一步增加。

优选地,处理装置调用语音感测和修改处理,以感测用户生成人声,包括:

语言检测处理;以及

语音响应处理,用于基于感测到的人声生成响应。

优选地,语音响应处理包括:

(i)使用麦克风检测人声;

(ii)将麦克风生成的模拟音频信号转换成数字格式;

(iii)使用实时声音处理软件在接收到数字音频信号时对其进行修改;

(iv)使用音频部件回放经修改的音频信号。

在另一个实施例中,语音响应处理包括对检测到的人声的分析,以及与分析的结果有关的响应的生成。

优选地,处理装置包括运动处理,包括:

(i)使用运动传感器测量运动的x、y和z平面中的运动;

(ii)分析测得的运动;以及

(iii)生成适当的响应。

运动处理的一个优选示例包括检测轻微的横向摇摆运动的运动签名特点,以及生成睡眠的视听响应特点。

优选地,处理装置包括用于与触感传感器交互的触感处理、游戏加载器、照明功能以及能够使用人工智能在硬件和软件平台上实现并跨包括互联网的各种媒体进行通信的各种其它功能中的一个或多个。

优选地,系统包括数据存储装置,该数据存储装置包括感测数据存储区域,用于存储从记录用药事件或温度测试事件的记录处理中得出的感测数据。优选地,响应于处理装置从通信装置接收到传输信号,感测数据被构成以供通信装置传输或上传。优选地,数据的存储和传输将与行业标准安全协议一致,诸如使用加密算法进行安全的存储和传输。

优选地,数据存储装置包括模板存储区域,用于存储用药时间表、温度时间表、呼吸模板以及其它可以对用户个性化的时间表和模板中的一个或多个。

优选地,外壳包括突起和面对区,它们被布置成以固定的距离间隔开,用于目标温度测试的目的。

根据本发明的另一方面,提供了一种用作用户的陪伴机器人的方法,该方法包括:

(i)探测其中布置陪伴机器人和用户的环境,并生成有关环境的数据;

(ii)感测关于用户的信息并生成包含信息的数据;

(iii)将感官可感知信息传达给用户以及将包含信息的数据传达给处理装置;以及

(iv)使用有关环境的数据和关于用户的信息执行规定的功能。

鉴于以下优选实施例的详细描述,本发明的其它特征和优点对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的优选实施例,其中:

图1是根据本发明实施例的陪伴机器人的前透视图;

图2是图1所示的陪伴机器人的后透视图;

图3是图1所示的陪伴机器人的前视图;

图4是图1所示的陪伴机器人的左侧视图;

图5是图1所示的陪伴机器人的后视图;

图6是图1所示的陪伴机器人的右侧视图;

图7是图1所示的陪伴机器人的顶视图;

图8是图1所示的陪伴机器人的底视图;

图9是图1所示的陪伴机器人和用于其的充电座的分解透视图,示出了组成陪伴机器人和充电座的主要部件;

图10是示出图1的陪伴机器人的硬件体系架构的示意性框图;

图11是示出图1所示的陪伴机器人的核心原理的图;

图12是示出针对与图11所示的核心原理有关的具体应用的示例定制的图;

图13是示出调用由图1所示的陪伴机器人执行的优选主要功能的启动例程和主控制循环的流程图;

图14是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“平静和呼吸”功能而执行的处理的顺序流程图;

图15是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“温度测量”功能而执行的处理的顺序流程图;

图16是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“用药依从性”功能而执行的处理的顺序流程图;

图17是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“夜灯”功能而执行的处理的顺序流程图;

图18是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“声音和故事”功能而执行的处理的顺序流程图;

图19是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“牙牙学语说话”功能而执行的处理的顺序流程图;

图20是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“哎呦响应”功能而执行的处理的顺序流程图;

图21是示出为实现图1所示的陪伴机器人的可选“唤醒序列”功能而执行的处理的顺序流程图;

图22是示出当从主控制循环被调用时温度测量功能如何执行的流程图;

图23是示出当从主控制循环被调用时夜灯/更新功能如何执行的流程图;以及

图24是示出如何将开关轮询作为主控制循环的一部分来执行的流程图。

具体实施方式

本发明的优选实施例针对陪伴机器人,其功能是向用户提供服务、收集关于机器人和用户本地的环境的数据和信息,并与用户和远程处理装置通信。

在此,用户可以是正在接受长期理疗和治疗的儿童或其他患者。用户可以处于许多不同的环境中,包括医疗保健服务和医务人员很好地支持的环境(诸如医院),以及医疗保健服务和医务人员没有很好地支持的环境(诸如家)。一个示例可以是“肿瘤学”应用。但是,将认识到的是,本发明将适用于广泛的用户、环境和替代应用。

本发明的优选实施例以小企鹅的形式表征陪伴机器人11,以特别地吸引正在接受治疗的儿童。将认识到陪伴机器人可以采取任何形式。此外,许多不同的外壳或壳体部件可以是可用的,以便用户可以自定义其陪伴机器人的外观。

通过采用小企鹅的形式,如图1至9所示,机器人11包括基本卵形的主体13,其具有模拟企鹅的头部的整体头部15、模拟企鹅的翅膀的扩展侧17、机器人可以直立在其上的模拟企鹅的脚的平坦底座19,以及模拟企鹅的前面和侧面的前机箱21a和后机箱21b。

头部13包括突起25,该突起25模拟小企鹅的喙。头部13还包括直接布置在突起25下方的凹口27,以模拟小企鹅的嘴巴。

前机箱21和后机箱21实际上包括壳体的两半,它们沿着圆周平面中心线23锁定地夹在一起,圆周平面中心线23延伸穿过扩展侧17以及头部和底座部分15、19,以形成容纳机器人11的各种内部部件的主体13的外壳。

每个机箱21在其由柔性材料制成的表面上结合了多个分界的皮肤,该皮肤跨越限定在划线29内的身体的规定的分界区域和规定的部件,以提供一定程度的弹性和对由操作机器人引起的触感力的响应性。

规定的部件具体包括:光扩散面板31、按钮膜33、控制垫35、后标签垫和扬声器37,以及包括布置在机箱21内的用于扬声器42的扬声器板41的充电基座39。控制垫35优选地是电容式触摸开关,其可以被编程用于各种不同的目的。在所描述的实施例中,控制垫用于音量控制和温度测量。对于音量控制,可以触摸垫以向上或向下移动期望的音量。对于温度测量,垫周围的区域会亮起以发起温度测量读取。然后,控制垫会检测到它们同时被触摸,即,将设备保持在正确的方向,然后进行温度测量。控制垫35还可以向用户提供其它视觉提示,以用于定位和定向机器人。

面板31包括红外传感器43,以及:(i)结合有rfid(射频识别)传感器45的突起25;以及(ii)具有rfid标签插槽47的凹口27。rfid标签插槽47的尺寸和设计特别适合接纳数据或信息载体49,包括用于选择性地插入插槽47中的rfid标签51。

按钮膜33包括操作对应的开关53的多个输入按钮,并且包括音乐功能按钮55、牙牙学语说话/记录按钮57、故事功能按钮59、库后退按钮61和库跳过按钮63。

充电基座39包括接触板(未示出),以接触形成充电基座67的一部分的充电模块65。充电模块可以是感应充电器或机械连接,诸如插头。

陪伴机器人11的机箱21还包括处理装置,处理装置包括中央处理单元(cpu)71,中央处理单元71使用在安装cpu和相关部件75的印刷电路板上提供的物理接口电路系统部件与如前所述的各种传感器和按钮进行接口。

包括通信处理电路77的通信装置连接到各种输入和输出部件,包括:前面描述的传感器、按钮和扬声器42;以及cpu71。

包括cpu71、通信处理电路77和适当的外围部件的各种电路系统由电池79供电。

所描述的各种部件形成了用作陪伴机器人11以向用户(在本实施例中为患有医疗病症的患者以及与就该医疗病症治疗患者相关联的医务人员)提供服务的系统。在优选实施例中,患者是儿童,但可以是任何年龄的患者。陪伴机器人11以收集关于机器人和患者本地的环境的数据和信息的方式起作用,并以吸引患者并与患者交互的方式与患者进行通信,并与支持机器人的远程处理装置进行通信。

为了达到这个目的,系统包括如图10所示的硬件体系架构。

在本实施例中,构成系统的一部分的外围部件被布置为包括多个传感器,该多个传感器适于探测布置有机器人和患者的环境并生成关于环境的数据。它们还适于感测有关患者的信息并生成包含信息的数据。

通信装置适于传达各种信息和数据,包括:向患者传达感官可感知信息;以及向远程处理装置传达包含信息的数据。

处理装置适于:

(i)从传感器接收数据;

(ii)处理数据以从中提取信息并利用信息执行规定的功能;以及

(iii)向通信装置提供输出信息和数据以进行传达。

传感器采用各种形式。这些可以包括距离传感器,用于确定视线内物体的表面与距离传感器相对于系统的位置之间的距离。

可以包括温度传感器,用于确定系统的外壳周围的环境温度。

可以包括运动传感器。运动传感器可以包括加速度计、速度计、陀螺仪和全球定位系统(gps)中的任何一个或多个。

rfid传感器43是用于在将与系统相关联的远程rfid标签51插入到插槽中而将rfid标签带到与rfid询问传感器43的规定接近值时对rfid标签51进行检测和询问的询问传感器。

皮肤覆盖在触感传感器上,触感传感器用于确定外部物体以预定方式触摸壳体21。它们通过适当的外围部件与cpu71接口到包括cpu在内的所有处理装置,以执行各种指定功能。这些功能由软件处理执行,包括:

(i)为将系统耦合到用户而调用的初始化处理,该初始化处理包括可触发的语音识别系统,语音识别系统被预备以识别、响应并适应用户的语音;

(ii)为了对位于系统中的电池进行充电以向系统递送本地供应的电力而调用的再充电处理,当系统连接到远程电源时,再充电处理是可触发的;以及

(iii)为了识别带有远程rfid标签的物体并相对于该物体执行规定的处理功能而由rfid询问传感器调用的rfid询问处理。

通信装置包括各种通信机制,包括:

(i)灯光,包括布置成照亮壳体的不同部分的灯,光源包括led及其阵列、lcd屏幕和矩阵、oled屏幕和矩阵以及灯中的一个或多个。

(ii)声音,包括多种合成和录制的声音;

(iii)运动,包括振动发生器或马达;以及

(iv)无线,以将系统收集的数据和信息传达给相对靠近系统的智能客户端设备,并从智能客户端设备为系统接收数据和信息。

每种通信机制是由处理装置的相关处理单独可触发的。

处理装置包括用药依从性处理,用药依从性处理包括被编程为执行关于用药事件的规定功能的子处理。这些子处理包括:

(i)用药提醒调用处理,以触发提醒处理,以提醒用户在从用药时间表得出的规定时间服用药物,用药提醒调用处理包括用药时间表询问处理,用于询问药物并提取存储在用药时间表中的定时数据以触发;

(ii)用药核实功能,用于通过核实包含药物的容器的身份来识别正确的药物,该容器布置在距rfid询问传感器预定的接近范围内,容器包括具有容器身份的rfid标签;

(iii)正确的用药断言功能,用于向通信装置生成感官可感知的信号,或者在其感测到的身份与根据用药时间表针对容器规定的药物对应时核实容器的选择,或者在其感测到的身份与根据用药时间表针对容器规定的药物不匹配时使容器的选择无效;以及

(iv)调用用于记录用药事件的记录处理。

用药时间表包括供用户服用的处方药、用于容纳处方药的容器身份以及要服用处方药的计划时间。

处理装置包括通过温度检查功能实现的温度测试处理,温度检查功能是将陪伴机器人11与市场上其它玩具区分开的主要特征之一。它包括带有智能电话应用的界面,以使其能够与连接到医院网络的远程处理装置交流温度数据。该处理被编程为执行关于温度测试事件的功能。功能包括:

(i)温度提醒调用处理,以触发提醒处理,用于使用由对应通信机制生成的具体视听提示提醒用户在从温度时间表得出的规定时间测试他们的温度;

(ii)发起校准事件,从而检查红外温度传感器以确保温度测量的准确性,从而在校准测试失败的情况下,通过对应的通信机制生成特定视听提示、记录故障并且不进行温度测量;

(iii)向用户提供视听提示,以用两只手通过翅膀将机器人举起,而喙面向用户,使得机器人处于用于温度测量的正确定向;

(iv)提供视觉提示,以将机器人的喙靠在用户的额头上,从而使红外传感器自动定位在距皮肤的正确距离处,以实现最优的测量准确性;

(v)发起温度读取并通过适当的方法(例如固定平均值、移动平均值、线性回归)持续分析如此获得的数据,直到分析方法指示已经获得稳定的读数为止;

(vi)将温度读数与存储的指示低温、正常温度和高温的设定点进行比较,并经由对应的通信机制生成适当的视听提示;

(vii)在适当的情况下,经由诸如蓝牙、wifi、gsm或sms之类的机制向父母、监护人或临床人员提供告警;

(viii)调用记录事件以记录温度测试事件。

温度检查功能根据图15所示的流程图在软件中实现。当根据图22所示的流程图从主控制循环调用温度检查功能时,将提供详细的温度测量功能。

记录处理是通过用药依从性功能实现的,用药依从性功能为临床医生提供了用药的真实世界数据日志,以供临床医生查看医院外发生的事情,从而更好地评估和了解患者的病情和状况。这包括:

(i)错过事件跟踪处理,用于记录错过的用药事件或温度测试事件;

(ii)告警功能,用于关于错过了规定次数的事件而根据为用户定制的告警配置文件来调用通信装置以向远程处理装置发送告警信号;以及

(iii)告警配置文件询问处理,用于从告警配置文件中为错过的事件得出告警标志,并且在通过错过事件跟踪处理跟踪的错过事件数目与告警标志匹配时触发告警功能。

用药依从性处理根据图16所示的流程图在软件中实现。

处理装置包括挫折处理,该挫折处理被编程为执行关于挫折事件的功能。在本实施例中,将挫折处理称为“哎呦”响应,这是个简单的特征,可以使用户所承受的痛苦规格化,并允许他们对陪伴机器人造成一些“痛苦”,因为他们在进行各种手术和医疗程序时常常沮丧且无能为力。

哎呦响应执行的功能如下:

(i)一旦挫折处理被发起,每100毫秒读取一次加速度计;

(ii)确定在两个相继的读数之间在运动的x、y或z轴上是否检测到大约0.3个单位的指定阈值的改变;以及

(iii)如果检测到这种改变,提供规定的持续时间(0.5秒)的光脉冲形式的视觉提示,以及从此类声音的库中随机选择的简短声音形式的可听提示。

根据图20所示的流程图,本实施例中的哎呦响应以软件实现。

处理装置还包括提醒处理,包括:

(i)视听提示选择器,用于调用通信装置并生成与触发提醒处理的特定类型的调用处理相关的对应通信机制;

(ii)吸引人的时间提醒,以用信号通知通信装置发出指示在从初始提醒起的规定时间内没有响应的情况下事件被提醒的感官可感知的信息;以及

(iii)吸引人的用药提醒或温度测试提醒,以用信号通知通信装置在适当的时候发出指示用药提醒或温度测试提醒的感官可感知的信息。

处理装置还调用被称为平静和呼吸功能的平静处理,该处理鼓励患者专注于他们的呼吸以便放松和平静下来。该功能可用于通过其调节和扩展用户呼吸量的能力来帮助缓解压力或进行补救疗法,例如改善身心健康。从本质上讲,它被编程为针对平静事件执行以下功能:

(i)发起光提示处理,由此将脸部区域中的光以规定的颜色(在本实施例中为橙色)照亮对应的规定时段,例如2秒,并指示用户鼓励吹向机器人的脸部区域,例如,通过机器人说“吹灭蜡烛”;

(ii)以每20毫秒的基本上连续的周期性基础发起温度读取,并获取规定数目(在本实施例中为30)的连续读数的移动平均值;

(iii)确定对于预定数目(在本实施例中为100)的连续读取而言,平均温度读数是否仍保持高,如果是,通过关闭指定颜色(例如橙色)的面部灯来提供视觉提示,并提供可听提示来表示已经检测到呼吸;

(iv)如果没有检测到呼吸事件,那么将规定颜色的橙色面部灯熄灭例如2秒的对应时间,并重复该循环;

(v)如果检测到呼吸事件,那么将规定颜色的橙色面部灯保持熄灭的时间以规定的因子(例如1.5)增加,并重复该循环;

(vi)如果检测到多个连续的呼吸事件使得循环的“关”时段达到预设值,那么这个时段的长度保持在这个预设值并且不再进一步增加。

图14示出了示出如何实现用于平静和呼吸功能的软件处理的流程图。

处理装置调用语音感测和修改处理以感测用户说出单词或短语,包括:语言检测处理;以及语音响应处理,用于基于提供的声音输入生成响应。

语音响应处理使用麦克风检测声音,并使用适当的系统将麦克风生成的模拟音频信号转换成数字格式。

它还使用实时声音处理软件在接收到数字音频信号时对其进行修改;并使用适当的系统(诸如声卡、音频放大器和扬声器)来回放经修改的音频信号。

处理装置包括运动处理。运动处理包括:

(i)使用运动传感器测量运动的x、y和z平面中的运动;

(ii)分析测得的运动;以及

(iii)生成适当的响应。

一个示例是检测轻微的横向摇摆运动的运动签名特点,以及生成睡眠的视听响应特点。另一个示例是检测机器人被迅速提升或运动,并且机器人发出“嘶嘶”声作为响应。运动处理可以被用于实现“哎哟”响应,方法是使用加速度计检测施加到机器人的突然运动或力。另外的示例可以包括将速度计和/或gps设备用于赛车游戏,将gps用于躲藏和寻找以及将陀螺仪用于定向型游戏。

处理装置包括用于与触感传感器交互的触感处理、游戏加载器、照明功能以及能够使用人工智能在硬件和软件平台上实现并跨包括互联网的各种媒体进行通信的各种其它功能。

系统包括安全数据存储装置,该安全数据存储装置包括感测数据存储区域,用于存储从记录用药事件或温度测试事件的记录处理中得出的感测数据,由此,响应于处理装置从通信装置接收到传输信号,感测数据被构成以供通信装置传输或上传。

数据存储装置包括模板存储区域,用于存储用药时间表、温度时间表、呼吸模板以及其它可以对用户个性化的模板。数据的存储和传输将与行业标准安全协议一致,诸如使用加密算法进行安全的存储和传输。

外壳包括突起和面对区,它们被布置成以固定的距离间隔开,用于目标温度测试的目的。

附图示出了描述如何实现其它处理和功能的流程图。这些包括图17所示的夜灯功能、图18所示的声音和故事功能、图19所示的牙牙学语说话功能和图21所示的唤醒序列。

当通常经由行业标准加密进行大量数据传送时,夜灯功能实际上是陪伴机器人执行的一项重要功能。当软件能够根据人工智能进行更新以使陪伴机器人能够根据患者的特点和个性进行适应和发展时,也是如此。这种适应和发展可以包括监视与患者交互的性质,诸如玩过的游戏和玩的熟练程度、列出的音乐、听过的故事、一天中完成各种交互的时间以及患者的活跃程度。然后,陪伴机器人可以进化以提供与患者已经进行的游戏、音乐、故事和活动类似类型的新游戏、音乐、故事和活动。由夜灯功能提供的更新功能是根据图23所示的流程图实现的。

通过与扬声器或一对耳机交互的声音和故事处理,可以享受声音和故事便利。这些特征类似于传统的个人便携式音乐设备,通过在按钮膜33上呈现的按钮来实现音量和选择。

牙牙学语说话功能为用户提供了对陪伴机器人11说的术语和短语的可听镜像。该特征相对简单,并充当聆听和重复交互的角色,通过其,随着时间的流逝,机器人将适应患者的声音并形成独特的语气和性格。

唤醒序列有助于早晨和平开始,并且允许用户发起适合所需任何治疗或用药时间表的唤醒时间。

由系统所采用的用作提供服务的陪伴机器人的总体方法主要包括:

(i)探测其中布置有陪伴机器人和用户的环境,并生成关于环境的数据;

(ii)感测关于用户的信息并生成包含信息的数据;

(iii)向患者传达感官可感知信息,并向远程处理装置传达包含信息的数据;以及

(iv)用关于环境的数据和关于用户的信息执行规定的功能。

图13示出了如何使用根据本实施例的前述系统来实现该方法的启动例程和主控制循环的流程图。另外,用于将开关轮询例程实现为主控制循环的子例程的流程图在图24中示出。

图11提供了示出陪伴机器人的核心原则的图表。这些包括情感、设计、人工智能、医疗设备和临床界面。可以为每个用户定制核心原则。图12示出了一种示例性定制,其中情感包括赋权、性格和陪伴性;设计包括存在、3d触感、友好性和成本效益;人工智能包括参与和发展、智能响应、数据合成;医疗设备包括经证明的传感器、健壮、调控;临床界面包括温度、用药和平静。

赋权的原则旨在使患者对治疗的某些方面负有责任,并有能力规定陪伴机器人发生什么。

通过基于患者自己的喜好开发各种特点(例如歌曲、音乐和游戏选择)来提供性格原则。

陪伴性的原则由陪伴机器人提供,是健壮和便携性,陪伴患者到处走动,并在压力时刻使他们平静下来。

存在的原则是通过系统的物理性来提供的,并在不同的时间参与所有的感觉。

三维触感提供丰富的用户交互和体验,而这些本质上在二维设备(诸如智能电话和平板电脑)上是不可获得的。

通过对用户的语音和触摸输入的可爱的音频和视觉响应,提供友好性。

通过标准部件的制造和使用的健壮设计,实现成本效益。

参与和进化的概念是通过一系列故事、音乐和游戏提供的,这些故事、音乐和游戏可以随着患者需求的变化而发展,例如新的故事和音乐,或者解锁更高的游戏级别。

发生智能响应,从而响应的性质(例如音频或视觉)适应与用户交互的性质。

数据合成使得能够生成准确、可靠的临床数据报告,诸如随时间推移的温度和用药依从性。

使用具有成熟技术的传感器(包括完善的硬件平台和健壮的软件库)确保准确测量临床相关数据。

健壮的设计(包括硬件和软件元素)使陪伴机器人能够陪伴患者到任何地方,并且仍然发挥关键作用。

陪伴机器人和相关联的文档将满足具有测量功能的1类医疗设备的法规要求。

患者可以使用非接触式红外传感器进行温度测量,这允许快速和简单的测量,并无线报告给看护人和临床团队。

用药依从性是通过使用rfid技术来确定的。

平静功能使用温度感测和视听提示的组合来提供身临其境的体验,将患者的呼吸速率减慢至稳定水平。

有利地,本发明能够提供在所描述医疗保健应用中提供显著益处的许多关键元件。这些包括执行临床测量的能力、患者的赋权、健壮性、具有成本效益的价格以允许患者购买、陪伴性、通过互补个性的参与、游戏、故事和音乐、平静、减轻患者及其家人的压力,以及提供护理人员、家庭、临床医生和患者之间的交流。进一步有利地,平台技术可应用于广泛的应用。

应该认识到的是,本发明的范围不限于实施例的具体描述,并且所描述的实施例仅仅是说明性的,所描述的特征的修改和不同组合构成仍形成本发明的一部分的新实施例,与本发明的精神和范围一致。

解释

除非另有特别说明,否则应认识到的是,在整个说明书讨论中,利用诸如“处理”、“计算”、“估算”、“确定”、“分析”等之类的术语是指计算机或计算系统或类似电子计算设备的将表示为物理(诸如电子)量的数据处理和/或转换成类似表示为物理量的其它数据的动作和/或处理。

以类似的方式,术语“控制器”或“处理器”可以指处理例如来自寄存器和/或存储器的电子数据以将电子数据转换成其它电子数据(例如可以存储在寄存器和/或存储器中)的任何设备或设备的一部分。“计算机”或“计算机器”或“计算平台”可以包括一个或多个处理器。

在一个实施例中,本文描述的方法可由一个或多个处理器执行,处理器接受包含指令集的计算机可读(也称为机器可读)代码,指令集在由一个或多个处理器执行时执行本文所述的方法中的至少一个。包括能够执行指定要采取的动作的指令集(顺序的或其它方式)的任何处理器。

因此,一个示例是包括一个或多个处理器的典型处理系统。每个处理器可以包括cpu、图形处理单元和可编程dsp单元中的一个或多个。处理系统还可以包括存储器子系统,该存储器子系统包括主ram和/或静态ram和/或rom。可以包括总线子系统,用于部件之间的通信。处理系统还可以是具有通过网络耦合的处理器的分布式处理系统。如果处理系统需要显示器,那么可以包括这样的显示器,例如液晶显示器(lcd)或阴极射线管(crt)显示器。如果需要手动输入数据,那么处理系统还包括输入设备,诸如字母数字输入单元(诸如键盘)、定点控制设备(诸如鼠标)等中的一个或多个。

如果从上下文中清楚并且除非另外明确指出,那么本文所使用的术语“存储器单元”还涵盖诸如磁盘驱动器单元之类的存储系统。在一些配置中,处理系统可以包括声音输出设备和网络接口设备。因此,存储器子系统包括计算机可读载体介质,该计算机可读载体介质携带计算机可读代码(例如,软件),该计算机可读代码包括指令集,以在由一个或多个处理器执行时使得执行本文所述的方法中的一个或多个。要注意的是,当方法包括若干元素(例如若干步骤)时,除非特别说明,否则不暗示这些元素的次序。在计算机系统执行软件期间,软件可以驻留在硬盘中,或者也可以完全或至少部分地驻留在ram和/或处理器中。因此,存储器和处理器也构成携带计算机可读代码的计算机可读载体介质。

在整个说明书中,对“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”的引用是指结合实施例描述的特定特征、结构或特点包括在本公开的至少一个实施例中。因此,贯穿本说明书在各处出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定都是指同一个实施例。此外,在一个或多个实施例中,特定特征、结构或特点可以以任何合适的方式组合,根据本公开,这对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。

在以下权利要求和本文的描述中,术语“包括”是开放术语,其意味着至少包括随后的元素/特征,但不排除其它元素/特征。因此,当在权利要求中使用时,术语“包括”不应被解释为限于其后列出的装置或元件或步骤。例如,包括a和b的设备的表述范围不应限于仅由元件a和b组成的设备。如本文所使用的,术语“包含”也是开放术语,也意味着至少包括该术语后面跟着的元素/特征,但不排除其它元素/功能。因此,包含与包括是同义词,是指包括。

应当认识到的是,在本公开的示例性实施例的以上描述中,有时将本公开的各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中,以简化本公开并有助于理解各个发明方面中的一个或多个。但是,本公开的方法不应被解释为反映以下意图:权利要求需要比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反,如所附权利要求所反映的,发明方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此,具体实施方式之后的权利要求特此明确地并入具体实施方式中,其中每个权利要求独立地作为本公开的单独实施例。

此外,虽然本文描述的一些实施例包括其它实施例中包括的一些特征但不包括其它特征,但是不同实施例的特征的组合意在落入本公开的范围内,并且形成不同的实施例,如本领域技术人员将理解的那样。例如,在所附权利要求中,任何要求保护的实施例可以以任何组合使用。

在本文提供的描述中,阐述了许多具体细节。但是,应理解的是,可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其它情况下,未详细示出众所周知的方法、结构和技术,以免混淆对本说明书的理解。

类似地,应该注意的是,当在权利要求中使用时,术语“耦合”不应解释为仅限于直接连接。可以使用术语“耦合”、“连接”、“附接”和/或“接合”及其派生词。应当理解的是,这些术语并不旨在彼此等同。因此,与设备b耦合的设备a的表述范围不限于设备a的输出直接连接到设备b的输入的设备或系统。这意味着在设备a的输出与b的输入之间存在路径,这可以是包含其它设备或装置的路径。“耦合”可以意味着两个或更多个元件或者直接物理、电气或光学接触,或者两个或更多个元件不彼此直接接触,但是仍然彼此协作或交互。相反,当部件被称为“直接耦合”、“直接附接”和/或“直接接合”到另一个部件时,不存在中间元件。

可以参考一个或多个示例性实施例来说明本设备、系统和方法的各个方面。如本文所使用的,术语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”,并且不必一定被解释为比本文所公开的其它实施例优选或有利。

因此,虽然已经描述了被认为是本公开优选实施例的内容,但是本领域技术人员将认识到,在不脱离本公开的精神的情况下,可以对其进行其它和进一步的修改,并且旨在要求保护。所有这些改变和修改都落入本公开的范围内。例如,以上给出的任何公式仅代表可以使用的过程。可以从框图中添加或删除功能,并且可以在功能块之间互换操作。可以向在本公开的范围内描述的方法添加或删除步骤。

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