CN102932570B - 监控机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监控机器人，其包括智能手机与机器人平台，智能手机包括通信模块、摄像头、人机交互模块、处理模块与信号传输模块。机器人平台包括带动机器人平台运动的运动组件、固定智能手机的固定装置、控制机器人平台工作的控制装置、与智能手机进行信号交换的信号传输装置及承载运动组件、固定装置、控制装置与信号传输装置的承载装置。智能手机与机器人平台通过信号传输模块与信号传输装置传递信息，人机交互模块与通信模块接收控制信号，处理模块对控制信号进行处理以控制摄像头的工作及通过信号传输模块控制机器人平台的工作。智能手机与机器人平台相结合的方式使该监控机器人具有人机交互性好，成本低的优点。

Description

监控机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种以智能手机作为核心的监控机器人。

背景技术

在家庭安防领域，目前最为常见的方案是安装固定的监控摄像机，这种方案最大的缺陷是不够灵活，存在盲区。而为了全方位的监控，通常需要很多个摄像头，摄像头所需的费用与安装摄像头的费用会增加成本，导致成本较高。另外，固定的摄像头交互不便，给人感觉也不够友好。

目前，已有一些家庭监控机器人面世。这类家庭监控机器人一般都是整机，厂家直接提供封装一体的产品。其一般包括信号采集传感、无线通讯、数据处理以及机械运动控制等部件，其功能也通常在出厂时被固定为监控或者娱乐。这类机器人整机通常由于产销量不大，包含过多部件，而导致成本难以降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种监控机器人，其具有人机交互性好，成本较低的优点。

一种监控机器人，包括智能手机与机器人平台，所述智能手机包括通信模块、摄像头、人机交互模块、处理模块与信号传输模块，所述机器人平台包括带动所述机器人平台运动的运动组件、固定所述智能手机的固定装置、控制所述机器人平台工作的控制装置、与所述智能手机进行信号交换的信号传输装置及承载所述运动组件、固定装置、控制装置与信号传输装置的承载装置，所述智能手机与所述机器人平台通过所述信号传输模块与所述信号传输装置传递信息，所述人机交互模块与所述通信模块接收控制信号，所述处理模块对控制信号进行处理以控制所述摄像头的工作及通过信号传输模块控制所述机器人平台的工作。

在其中一个实施例中，所述机器人平台还包括采集声音信号的麦克风。

在其中一个实施例中，所述机器人平台还包括为所述机器人平台与所述智能手机提供能量的电池。

在其中一个实施例中，所述机器人平台还包括产生声音的扩音器。

在其中一个实施例中，所述机器人平台还包括探测物体位置的超声探测器。

在其中一个实施例中，所述机器人平台还包括探测入侵者的红外探测器。

在其中一个实施例中，所述运动组件包括带动机器人平台运动的驱动轮与具有多个运动方向的万向轮。

在其中一个实施例中，所述信号传输装置包括蓝牙模块与WIFI模块。

在其中一个实施例中，所述固定装置为角度可调的固定支架。

在其中一个实施例中，所述机器人平台与所述智能手机上均设有耳机接口与电源接口，所述监控机器人上设有将智能手机的耳机接口与电源接口分别与机器人平台的耳机接口与电源接口相连的耳机线与电源线。

上述监控机器人采用智能手机与机器人平台相结合的方式来实现监控的功能，由于采用智能手机，而智能手机的人机交互性好，因此该监控机器人的人机交互性较好，另外智能手机的价格在不断降低，且此处可以采用淘汰的智能手机，因此该监控机器人的成本较低。故该监控机器人具有人机交互性好，成本低的优点。

附图说明

图1为一个实施例的监控机器人的功能模块示意图；

图2为图1所示监控机器人的结构示意图；

图3为图1所示监控机器人的智能监控流程图；

图4为图1所示监控机器人的远程人机交互控制流程图。

具体实施方式

请参考图1，一个实施例提供一种监控机器人。该监控机器人包括智能手机100与机器人平台200。其中，智能手机100为生活中常用的智能手机，该智能手机100具有一般智能手机所具有的功能，如通信功能、摄像功能、安装与运行合适的软件的功能等。该智能手机100包括通信模块110、摄像头120、人机交互模块140、处理模块160与信号传输模块180。该监控机器人的机器人平台200包括带动该机器人平台200运动的运动组件220、固定智能手机100的固定装置240、控制机器人平台200工作的控制装置260、与智能手机100进行信号交换的信号传输装置280及承载运动组件220、固定装置240、控制装置260与信号传输装置280的承载装置210。

智能手机100与机器人平台200通过信号传输模块180与信号传输装置280传递信息，该智能手机100的人机交互模块140与通信模块110接收控制信号，该智能手机100的处理模块160对控制信号进行处理以控制摄像头120的工作及通过信号传输模块180控制机器人平台200的工作。

智能手机100可以通过机器人平台200上的信号传输装置280与控制装置260来控制机器人平台的工作。用户只需要控制智能手机100就可以控制整个监控机器人的工作，而智能手机100具有很好的人机交互性。因此，该监控机器人具有人机交互性好的优点。另外，由于智能手机100的大规模生产，智能手机100的价格在迅速降低，因此采用智能手机100的监控机器人的成本就会较低。而且，此处还可以采用淘汰的智能手机100，从而使该监控机器人的成本进一步降低。

请参考图2，具体的，该监控机器人的机器人平台200的承载装置210为车体212。图2中的车体212为长方形，此处不限定车体212的形状，其可以为任何合适的形状。车体212的作用是作为机器人平台200其它组件的载体。

该机器人平台200的车体212上设有运动组件220。该运动组件220包括带动机器人平台200运动的驱动轮222与具有多个运动方向的万向轮224。驱动轮222可以采用电机进行驱动。控制装置260控制电机的运行，从而控制机器人平台200的运动。

该机器人平台200的固定装置240为角度可调的固定支架242。该固定支架242固定于车体212的上方，智能手机100通过该固定支架242固定于该机器人平台200上。由于该固定支架242为角度可调，固定在其上的智能手机100就可以改变倾斜角度，这样手机上方的摄像头就可以更好的采集周围环境的图像，从而方便对周围环境的监控。

该机器人平台200的信号传输装置280可以设置在车体212内部。该信号传输装置280包括蓝牙模块与WIFI模块。智能手机100的信号传输模块180可以为蓝牙模块或WIFI模块。这样机器人平台200与智能手机100之间就可以通过蓝牙模块或WIFI模块实现数据的传输已经智能手机100对机器人平台200的控制。

该监控机器人的机器人平台200还包括采集声音信号的麦克风216与产生声音的扩音器218。麦克风216与扩音器218的设置可以方便使用者或者监控机器人的主人与入侵者进行通话或者发出警告。

该监控机器人的机器人平台200还包括为机器人平台200与智能手机100提供能量的电池212。该电池212采用可充电的大容量电池以保证该监控机器人有较长的工作时间。

该监控机器人的机器人平台200还包括探测物体位置的超声探测器214。超声探测器214的设置可以使该监控机器人在行走过程中绕过障碍物，从而使该监控机器人的自动化程度更高。

该监控机器人的机器人平台200还包括探测入侵者的红外探测器。当有入侵者时，该红外探测器可以快速检测到，这样可以方便该监控机器人做出下一步动作，例如报警。

该监控机器人的机器人平台200与所述智能手机100上均设有耳机接口与电源接口。该监控机器人上设有将智能手机100的耳机接口与电源接口分别与机器人平台200的耳机接口与电源接口相连的耳机线211与电源线213。这样就可以将智能手机100的声音通过机器人平台200上的扩音器218进行放大，以及将机器人平台200的电池212内的电能供应给智能手机100。

该监控机器人的智能手机100的通信模块110可以实现通话功能、视频功能及网络功能。该智能手机100的人机交互模块140可以为手机键盘、触摸屏等。该智能手机的处理装置160为图像处理器与中央处理器。该智能手机的信号传输模块180可以为蓝牙传输或者WIFI传输。当然该智能手机100还具有其它一些智能手机通常具有的结构，此处并未一一说明。

该监控机器人的智能手机100既可以按照需求定制，也可以直接采用目前市面上常用的智能手机替代。较佳的，该智能手机100可以具备3G通讯功能，手机操作系统为Android系统。为保证该监控机器人能够流畅使用，该智能手机100的运行内存不少于512MB，主频不低于800MHz。

下面将分两部分介绍一下该监控机器人的工作过程。这两部分分别为智能监控流程和远程人机交互控制流程。

首先，下面将介绍一下该监控机器人的智能监控流程。

在主人离家时，可将该监控机器人放置在能看到房屋入口（如门、窗等）的位置，开启监控机器人的智能监控模式。这时，该监控机器人依靠其搭载的智能手机100上的摄像头120和机器人平台200上的麦克风216采集图像和声音信号。该监控机器人通过智能手机100的通信模块110接入互联网，以将采集到的图像与声音信号上传至网络。

该监控机器人的智能监控流程如图3所示。其包括如下步骤。

步骤S110，进入智能监控模式，开启智能手机100的摄像头与机器人平台200的麦克风。

步骤S120，摄像头开始拍摄图像及麦克风开始采集声音。

步骤S130，判断所拍摄的图像及所采集的声音有无异常。如果没有异常则返回步骤S120，如果发现异常则进行下一步骤，即步骤S140。

在该步骤S130中，分别对采集到的图像与声音进行分析，以判断有无异常。其中，针对采集到的图像，采用混合高斯模型的方法进行背景建模，然后使用背景差的方法检测运动区域，当检测到的运动区域大于阈值时（如：运动区域面积大于200像素），认为发现异常运动。

针对采集到的声音信号，采用滑动平均的方法计算背景音量的平均值，当检测到的音量大于平均值一定程度时（如：大于背景音量的3倍），认为发现异常声音。

步骤S140，记录音视频并上传至互联网。当发现异常运动或者异常声音时，智能手机100会将记录到的音视频同时以H.264的格式压缩，通过通信模块110上传到用户的网络存储空间，留作线索。

步骤S150，人体检测与人脸识别。该监控机器人运行人体检测和人脸识别程序，对采集到的视频进行分析。其中，人体检测的实现方法是：基于梯度方向直方图特征，通过支持向量机训练人体分类器，对每一帧异常图像，进行人体检测。当检测到人体的时间处于预设的主人外出时间时，判断为有外人入侵。人脸识别的实现方法是：通过人脸检测方法提取出待识别人脸，然后采用特征脸识别匹配的方法进行判断，当检测到的人脸与主人家人不匹配时，判断为有外人入侵。

步骤S160，判断是否有外人入侵。如果没有外人入侵则返回步骤S120，如果确认有外人入侵则进行下一步骤，即步骤S170。

步骤S170，联系主人或报警。当系统判断有外人入侵时，通过监控机器人上安装的智能手机100以发送短信或者拨打电话的形式通知主人。主人通过远程人机交互控制的方式实时查看摄像头画面，可以选择控制机器人与入侵者进行通话或者警告。该监控机器人也可以直接报警。

机器人通过其搭载的智能手机的3G无线通讯模块接入移动互联网，用户在远程通过手机/PC接入互联网，进而实现远程的连接和访问。远程人机交互控制程序主要由两大部分组成：机器人服务端程序和远程用户客户端程序。

下面将介绍一下该监控机器人的远程人机交互控制流程。

该监控机器人的远程人机交互控制有两种启动方式。第一种是用户在远程使用手机或者个人电脑开启客户端程序，输入口令访问机器人服务端，双方建立点对点连接。第二种是该监控机器人在监控时发现有外人入侵，主动向用户手机拨打电话，用户接通，客户端程序自动启动，双方建立点对点连接。

双方建立连接之后，监控机器人的服务端向用户客户端实时传输摄像头和麦克风采集到的视频音频信号；用户在远程客户端接收观看视频，并通过程序上的按键输入控制指令；指令信号经过移动互联网，由监控机器人上的智能手机100接收，并传输给机器人平台200执行运动控制。用户可以操作的命令包括：调整监控机器人上固定智能手机100的固定支架242的角度，进而调整摄像头120的角度及控制监控机器人前、后、左、右移动等。

当用户输入结束命令，退出客户端程序时，双方断开连接。远程人机交互控制结束。

该监控机器人利用智能手机体积小、集成度高、CPU处理能力强的优点，将智能手机与可移动的机器人平台相结合，使机器人平台与智能手机共同构成一套机器人系统，实现家庭监控服务、娱乐等功能。该监控机器人采用智能手机自带的摄像头、显示屏、WIFI、蓝牙等设备，通过在手机上运行相应的软件实现基本的人机交互、视频采集等功能，通过手机上的移动互联网通信设备实现远程操控、智能监控、远程视频通信等功能。同时，该监控机器人的机器人平台提供与智能手机对接的安装支架、供电接口、声音采集与放大接口、蓝牙通信接口及设置超声探测器、红外探测器、运动组件、电池等来协助智能手机实现监控服务、娱乐等功能。

该监控机器人运用智能手机与机器人平台搭建家庭监控系统。该监控机器人可以实现智能监控、远程人机交互控制等功能，极大的方便了生活。与传统的监控系统相比，具有使用灵活、人机交互性好、成本低廉（智能手机可以使用即将淘汰的二手手机）的优点。同时，通过变更应用软件，该监控机器人还能实现娱乐游戏、家庭资讯等功能。因此该监控机器人具有人机交互性好、成本低、功能丰富等优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种监控机器人，其特征在于，包括智能手机与机器人平台，所述智能手机可拆卸固定于所述机器人平台上，所述智能手机包括通信模块、摄像头、人机交互模块、处理模块与信号传输模块，所述机器人平台包括带动所述机器人平台运动的运动组件、固定所述智能手机的固定装置、控制所述机器人平台工作的控制装置、与所述智能手机进行信号交换的信号传输装置及承载所述运动组件、固定装置、控制装置与信号传输装置的承载装置，所述运动组件包括带动机器人平台运动的驱动轮与具有多个运动方向的万向轮，所述固定装置为角度可调的固定支架；

所述智能手机与所述机器人平台通过所述信号传输模块与所述信号传输装置传递信息，所述信号传输模块包括蓝牙模块与WIFI模块，所述信号传输装置包括蓝牙模块与WIFI模块，所述人机交互模块与所述通信模块接收控制信号，所述处理模块对控制信号进行处理以控制所述摄像头的工作及通过信号传输模块控制所述机器人平台的工作；

所述智能手机通过信号传输模块的蓝牙模块或WIFI模块将用户的控制命令传输给机器人平台以控制所述机器人平台运动；

所述监控机器人拍摄图像并采集声音，并分别对采集到的图像与声音进行分析以判断有无异常，若有异常，则将图像与声音上传至互联网，并进行人体检测与人脸识别以判断是否有外人入侵，若有外人入侵，则联系主人或报警；

用户通过使用手机或个人电脑开启客户端程序实现远程人机交互控制所述监控机器人的启动或关闭。

2.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括采集声音信号的麦克风。

3.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括为所述机器人平台与所述智能手机提供能量的电池。

4.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括产生声音的扩音器。

5.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括探测物体位置的超声探测器。

6.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括探测入侵者的红外探测器。

7.根据权利要求1所述的监控机器人，其特征在于，所述机器人平台与所述智能手机上均设有耳机接口与电源接口，所述监控机器人上设有将智能手机的耳机接口与电源接口分别与机器人平台的耳机接口与电源接口相连的耳机线与电源线。