想象有個(gè)超智能的 “貼心小管家”，專為老年人和需要監(jiān)護(hù)的人群服務(wù)，這就是超酷的 “聲動(dòng)護(hù)理” 智慧護(hù)理系統(tǒng)！

它基于 RDK X3 開發(fā)，像個(gè)聰明的小腦袋，用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把所有功能串起來。通過神奇的 Avahi 技術(shù)，能讓本地設(shè)備和機(jī)器人 “勾肩搭背”，一起干活；ros1 bridge 技術(shù)則像翻譯官，讓不同版本的 ROS 系統(tǒng)順利交流，實(shí)現(xiàn)語音控制機(jī)器人動(dòng)起來。還用騰訊云搭了個(gè) “云端小基地”，Vue3 設(shè)計(jì)的前端頁面，讓本地和云端隨時(shí) “嘮嗑”，為以后更多指令控制打好基礎(chǔ)。

這個(gè)系統(tǒng)技能點(diǎn)滿格！急救報(bào)警、跌倒報(bào)警、智能呼叫、自動(dòng)取藥取餐、實(shí)時(shí)監(jiān)控、手動(dòng)控制機(jī)器人…… 樣樣精通?！獫?jì)往開來團(tuán)隊(duì)

一、特色與創(chuàng)新

相比市面上的智慧醫(yī)療和家居產(chǎn)品，我們的 “聲動(dòng)護(hù)理” 智慧護(hù)理系統(tǒng)有這些超亮眼的特色創(chuàng)新：

精準(zhǔn)服務(wù)特殊群體：專為老年人設(shè)計(jì)，用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造超方便的交互方式。不用復(fù)雜操作，揮揮手做個(gè) “V 字手勢” 就能召喚取藥、點(diǎn)餐服務(wù)，對帕金森等行動(dòng)不便的老人超友好，讓服務(wù)又貼心又好上手。

智能警報(bào)快人一步：老人不小心跌倒，系統(tǒng)秒變 “安全衛(wèi)士”！立刻拉響警報(bào)，云平臺(tái)同步彈出警示，通知家屬和附近鄰居。不用怕老人說不清狀況，及時(shí)救援有保障。

全能服務(wù)一站配齊：不止能實(shí)時(shí)監(jiān)控、語音聊天，還把智能報(bào)警、手勢控制、環(huán)境監(jiān)測全打包！語音指令一說，系統(tǒng)立刻回應(yīng)，還能陪空巢老人嘮嗑。攝像頭畫面、環(huán)境數(shù)據(jù)全上傳云端，家屬打開網(wǎng)頁就能隨時(shí) “云守護(hù)”。緊急時(shí)刻云端直接報(bào)警，遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人也不在話下，真正實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)！

二、功能設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)環(huán)境

作品主要基于 RDK X3 處理器、開發(fā)板及語音轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。RDK X3 開發(fā)板是一款高性能人工智能計(jì)算開發(fā)板，搭載高性能 AI 處理器，采用先進(jìn)的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，能在低功耗下高效完成 AI 推理任務(wù)。


開發(fā)板配備豐富外設(shè)與通信接口，方便連接外部設(shè)備和云服務(wù)；支持 TensorFlow、PyTorch 等多種開發(fā)框架，便于快速部署 AI 模型。


軟件環(huán)境方面：

1. Node.js：基于 Chrome V8 引擎，采用事件驅(qū)動(dòng)、非阻塞 I/O 模型，適合搭建高并發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，支持 WebSocket 協(xié)議實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)雙向通信。
2. Vue3：漸進(jìn)式 JavaScript 前端框架，通過虛擬 DOM、組件化等技術(shù)，高效構(gòu)建交互式界面，組件可復(fù)用，代碼易維護(hù)。

2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

我們利用 RDK X3 開發(fā)平臺(tái)及模塊，設(shè)計(jì)方案、編寫程序和網(wǎng)頁，打造出專為老年人的智慧監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用 Node.js 搭建服務(wù)器，Vue3 設(shè)計(jì)前端，核心功能如下：

1. 急救報(bào)警：老人跌倒時(shí)，攝像頭通過人體姿態(tài)檢測自動(dòng)報(bào)警，向家屬和醫(yī)護(hù)人員發(fā)送求助信號(hào)，提升緊急情況下的安全性。
2. 手勢求助：系統(tǒng)識(shí)別攝像頭捕捉的指定手勢，老人揮揮手就能 “呼叫取藥、點(diǎn)餐或醫(yī)生”，系統(tǒng)語音回應(yīng)，操作超方便。
3. 語音交互：老人問 “今天天氣如何” 等問題，系統(tǒng)實(shí)時(shí)識(shí)別并語音回復(fù)，像個(gè)貼心小助手。
4. 實(shí)時(shí)監(jiān)控：網(wǎng)頁實(shí)時(shí)顯示攝像頭畫面，醫(yī)護(hù)人員和家屬能遠(yuǎn)程查看病房，接收報(bào)警信號(hào)。老人還能用手勢、姿態(tài)發(fā)送請求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能管控 。

這套系統(tǒng)整合物聯(lián)網(wǎng)、前端設(shè)計(jì)和服務(wù)器技術(shù)，既提升生活品質(zhì) —— 實(shí)時(shí)監(jiān)測老人健康，讓家屬隨時(shí)掌握情況；也優(yōu)化醫(yī)療場景 —— 自動(dòng)傳輸患者數(shù)據(jù)，減輕醫(yī)護(hù)負(fù)擔(dān)，讓服務(wù)更高效精準(zhǔn)。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)方案

我們基于RDK X3開發(fā)平臺(tái)，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造出專為老年人服務(wù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取藥、取餐、緊急呼叫、跌倒報(bào)警等功能。


1. MIPI攝像頭模塊

采用OV5647攝像頭，500萬像素，支持1080p高清拍攝，自帶自動(dòng)曝光、白平衡調(diào)節(jié)，通過I2C接口傳輸數(shù)據(jù)。

• 手勢識(shí)別：用深度學(xué)習(xí)模型（hand_gesture_detection-develop），分四步工作：攝像頭抓拍→圖像預(yù)處理→CNN提取手勢特征→模型識(shí)別“V字（取藥）、手掌（取餐）、OK（呼叫醫(yī)生）”手勢，最后網(wǎng)頁和語音同步反饋。
• 跌倒檢測：基于hobot_falldown_detection模型，攝像頭拍視頻→預(yù)處理→CNN定位人體→分析姿態(tài)判斷是否跌倒，一旦確認(rèn)，網(wǎng)頁彈窗、語音報(bào)警。

2. 音頻轉(zhuǎn)接板模塊

使用微雪電子Audio Driver HAT REV2轉(zhuǎn)接板，支持4麥克風(fēng)錄音、雙聲道播放。

• 語音識(shí)別：HBAudioCapture類負(fù)責(zé)采集音頻→智能算法識(shí)別→發(fā)布語音消息，涵蓋初始化、數(shù)據(jù)捕獲、處理全流程。
• 語音合成：HobotTTSNode類接收文本指令→轉(zhuǎn)換為PCM音頻→驅(qū)動(dòng)設(shè)備播放，訂閱“/tts_text”話題即可觸發(fā)。

3. 設(shè)備通信模塊

• 上下位機(jī)：樹莓派（上位機(jī)）通過USB串口給小車STM32控制器發(fā)指令，控制運(yùn)動(dòng)。
• 機(jī)器人與本地端：樹莓派+小車組成機(jī)器人，與RDK X3用avahi服務(wù)共享ROS節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
• 本地端通信：RDK X3用ros1_bridge連接ROS1和ROS2，讓語音指令能操控機(jī)器人。
• 云端交互：本地端與騰訊云服務(wù)器用WebSocket雙向通信，實(shí)時(shí)上傳溫濕度、手勢數(shù)據(jù)，云端渲染網(wǎng)頁。

4. 網(wǎng)頁展示模塊

在騰訊云搭建網(wǎng)頁（http://101.32.194.5:8080/），核心功能：

• 中間顯示攝像頭實(shí)時(shí)畫面，用transfer.py程序轉(zhuǎn)發(fā)圖像數(shù)據(jù)；
• 右側(cè)記錄語音對話日志；
• 下方分區(qū)展示溫濕度、手勢指令、跌倒報(bào)警，數(shù)據(jù)由RDK X3實(shí)時(shí)傳輸。

5. 溫濕度傳感器模塊
DHT11傳感器集成溫濕度檢測，單總線協(xié)議傳輸40位數(shù)據(jù)，Hobot.GPIO庫解析后校驗(yàn)、保存，再通過WebSocket發(fā)往云端。


6. 語音交互模塊
AudioSmartToTTS節(jié)點(diǎn)訂閱“/audio_smart”接收語音數(shù)據(jù)→提取命令詞→WebSocket問服務(wù)器要回復(fù)→發(fā)布“/tts_text”實(shí)現(xiàn)語音輸出，搭配音頻轉(zhuǎn)接板提升識(shí)別和播放效果。

7. 機(jī)器人控制模塊

• 語音控制：麥克風(fēng)收音→語音算法處理→發(fā)布“/audio_smart”消息→hobot_audio_node.py轉(zhuǎn)發(fā)指令→controller.py控制小車移動(dòng)。
• App控制：手機(jī)App用平移、旋轉(zhuǎn)、縮放手勢操作視圖，通過ROS和avahi技術(shù)自動(dòng)連接設(shè)備，語音或觸屏操控機(jī)器人。

8. 手勢與跌倒功能強(qiáng)化

• 手勢識(shí)別：檢測到特定手勢后，音頻播報(bào)確認(rèn)、網(wǎng)頁顯示詳情、機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)，代碼分初始化、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)重置三步。
• 跌倒檢測：檢測到跌倒時(shí)，語音報(bào)警、網(wǎng)頁彈窗，設(shè)5秒定時(shí)器防誤報(bào)，狀態(tài)消失后自動(dòng)重置。

3.2 設(shè)計(jì)展望

未來計(jì)劃升級(jí)系統(tǒng)：

1. 健康監(jiān)測：增加心率、血壓傳感器，實(shí)時(shí)預(yù)警健康風(fēng)險(xiǎn)；
2. 智能咨詢：語音對話獲取醫(yī)療建議，加強(qiáng)醫(yī)患溝通；
3. 遠(yuǎn)程醫(yī)療：視頻連線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程問診；
4. 環(huán)境智控：自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光、溫度；
5. 人體跟蹤：搭載跟蹤小車，消除監(jiān)控盲區(qū)。通過這些優(yōu)化，讓系統(tǒng)更智能、更貼心。

四、開源