CN104400785A - 交互式智能家居服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式智能家居服务机器人，包括视觉模块、嵌入式控制器、液晶显示器、控制系统、电源系统、执行机构和传感系统，电源系统分别与控制系统、传感系统和视觉模块连接，视觉模块通过嵌入式控制器与液晶显示器和控制系统连接，控制系统的传感信号传输端与传感系统连接，控制系统的控制输出端与执行机构连接。本发明具有功能强大、体积小巧、具有多种互动性的优点，其将所有的图像处理过程全部在机器人的嵌入式板卡上完成，替代掉体积庞大的PC系统，从而直接控制机器人传感器系统和控制系统协调工作，实现自主跟踪对象，路径自动规划、具有多种与人互动能力，良好的人机对话平台，自主完成相应的任务等功能，具有推广的价值。

Description

交互式智能家居服务机器人

技术领域

本发明涉及一种智能机器人，尤其涉及一种交互式智能家居服务机器人。

背景技术

服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有意于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。

目前，服务机器人都是基于半自动模式下来开展任务，这就必须通过人工来操作和控制；这也就成为了服务机器人发展的短板。

而且，可以互动型的服务机器人一直都大量使用PC机来参与复杂的图像处理和其他复杂的运算，但是这样使得家庭服务机器人体积非常庞大，功耗较大，不适合作为一个小巧玲珑的家庭型服务机器人。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种交互式智能家居服务机器人。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括视觉模块、嵌入式控制器、液晶显示器、控制系统、电源系统、执行机构和传感系统，所述电源系统分别与所述控制系统、所述传感系统和所述视觉模块连接，所述视觉模块通过所述嵌入式控制器与所述液晶显示器和所述控制系统连接，所述控制系统的传感信号传输端与所述传感系统连接，所述控制系统的控制输出端与所述执行机构连接。

具体地，所述传感系统由机器人听觉传感器系统、机器人壁障传感器系统、机器人循迹及室内定位系统组成；所述执行机构由电机驱动板和机器人电机组成。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种交互式智能家居服务机器人，与现有技术相比，本发明具有功能强大、体积小巧、具有多种互动性的优点，其将所有的图像处理过程全部在机器人的嵌入式板卡上完成，替代掉体积庞大的PC系统，从而直接控制机器人传感器系统和控制系统协调工作，实现自主跟踪对象，路径自动规划、具有多种与人互动能力，良好的人机对话平台，自主完成相应的任务等功能，具有推广的价值。

附图说明

图1是本发明的系统结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明包括视觉模块、嵌入式控制器、液晶显示器、控制系统、电源系统、执行机构和传感系统，所述电源系统分别与所述控制系统、所述传感系统和所述视觉模块连接，所述视觉模块通过所述嵌入式控制器与所述液晶显示器和所述控制系统连接，所述控制系统的传感信号传输端与所述传感系统连接，所述控制系统的控制输出端与所述执行机构连接。

视觉模块：

在本发明中作为图像采集部件使用，通过嵌入式控制器集成SimpleCV视觉运行库处理视觉，如应用图像识别和图像追踪等。镜头采用的是OV5647镜头，可通过软排线直接与嵌入式控制器连接。它配备500万像素的图像传感器，能录制每秒30帧的1080p全高清视频，或拍摄2592x1944分辨率的图片。

嵌入式控制器：

在本发明中作为机器人的控制中心，内嵌Linux嵌入式系统，主要负责具有大量运算的功能，包括视觉处理、各种路径规划、图像显示，人机交互等。

该系统主控制器采用Broadcom BCM2835主频为700MHz，ARM1176JZF-S核心(ARM11系列)(SDRAM/内存)，具有4个USB接口和一个网口资源，可连接键盘、鼠标和网线，控制器拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口以及无线网卡，控制器具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。可以直接连接视觉系统做图像背景去除和轮廓提取，图像分割和运动检测，图像模式识别-颜色识别，图像模式识别-形状识别等基本处理功能。

液晶显示器：

在本发明中作为机器人的人机对话显示界面和功能菜单显示界面，相当于计算机的显示器，可以显示各种软件页面，编程界面和图像处理过程等。该液晶显示器为7寸TFTLCD，hdmi接口显示器，显示器可以设置为高清分辨率，分辨率可以设置为：1024x600。

控制系统：

在本发明中作为机器人偏底层的控制部分，由于嵌入式控制系统主要负责大量的运算和视觉处理，属于数据处理中心，不善于再来运作大量的控制，我们巧妙的分成两层系统来处理，控制系统主要负责传感器数据处理，电机驱动处理和嵌入式控制器数据通信等。该系统为主控芯片Atmega 328，晶振：16M，支持多种互动程序。

具体地，所述传感系统由机器人听觉传感器系统、机器人壁障传感器系统、机器人循迹及室内定位系统组成；听觉传感器主要负责语音识别和人机对话和让机器人可以听懂发放的命令，机器人壁障传感器系统包括距离感应及测量装置，温度识别装置，人体红外识别装置等，所述执行机构由电机驱动板和机器人电机组成。该系统中语音识别采用LD3320非特定人语音识别模块是以LD3320语音识别芯片为核心。LD3320芯片是一款“语音识别”专用芯片。该芯片高度集成化，外围只需要增加少量的器件就可以构成完整的语音识别方案。该芯片是基于非特定人语音识别，任何人只要说出的正确的识别语句，都可被识别，而不需要事先进行训练。识别语句以汉语拼音字符串的形式送入芯片进行识别。每条识别语句可以由单字、词组、短句组成。每条识别语句最多支持10个汉字或79个字节的拼音串。受不同的麦克风灵敏度的影响，使用不同的麦克风可能在识别率和识别距离方面会有不同。但通常情况识别率能达到90％。另外该芯片支持MP3语音播放功能，可满足设计时播放语音提示的需求。该芯片支持并行和串行两种接口，串行方式可以简化与其他模块的连接。距离感应及探测模块采用的是超声波传感器，超声波传感器可向前方空间发射和接收超声声波信号，其测量距离原理就是通发射与接收到信号的时间差来计算传感器与被物物体的距离。这是一种非接触式测量的传感器，因此常用于一些不与被测物体接触的场合。非接触式红外测温系统采用红外温度计模块具有高灵敏度、高精度、的功耗的设计，保证了采用的优良特性。MEMS热电堆可以准确的测量出环境温度，采用温度补偿技术在TNm红外温度计模块上。ZyTemp开发出独有的集成了所有硬件的集成电路的组成了红外片上系统。应用该创造性的红外片上系统(SoC)技术，TNm红外温度模块具有很高的集成度和性价比。ZyTemp's的产品可以承受10℃的热冲击。我们的产品擅长在宽范围温度变化环境中保持精度。例如：传统的红外测温仪温度变化带来的误差达到1.6℃，需要30分钟的稳定时间；而ZyTemp'sTNm产品误差仅仅是0.7℃，仅需要7分钟的稳定时间。TNm产品只需要3伏电源供电，而多数其他红外温度计需要9伏电压供电ZyTemp保证温度标准溯源倒NIST或者国际测量实验室.所有的TNm产品经过溯源的红外温度标准源校准，校准的数据和产品的序列号保存在模块上EEPROM内。人体红外传感器采用人体热释电传感器模块，非接触式红外传感器能检测运动的人或动物身上发出的红外线，输出开关信号，可以应用于各种需要检测运动人体的场合。

电机驱动板：

在本发明中，机器人运动采用轮式驱动方式控制，采用两个差动大扭力的直流电机，驱动电路采用大功率电机专用驱动芯片L298P，可直接驱动2路直流电机，驱动电流最大达2A。该电路线路布线合理、均采用贴元件片、体积小、方便安装，输出端采用高速肖特基二极管作为保护。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种交互式智能家居服务机器人，其特征在于：包括视觉模块、嵌入式控制器、液晶显示器、控制系统、电源系统、执行机构和传感系统，所述电源系统分别与所述控制系统、所述传感系统和所述视觉模块连接，所述视觉模块通过所述嵌入式控制器与所述液晶显示器和所述控制系统连接，所述控制系统的传感信号传输端与所述传感系统连接，所述控制系统的控制输出端与所述执行机构连接。

2.根据权利要求1所述的交互式智能家居服务机器人，其特征在于：所述传感系统由机器人听觉传感器系统、机器人壁障传感器系统、机器人循迹及室内定位系统组成。

3.根据权利要求1所述的交互式智能家居服务机器人，其特征在于：所述执行机构由电机驱动板和机器人电机组成。