CN105251219B - 一种智能提线木偶偶人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能提线木偶偶人控制系统，包括：主机、控制电路、提线木偶和客户端。本发明将提线木偶和早教陪护结合，借助系统播放早教相关的音频、视频功能，结合提线木偶眼睛、嘴巴和手脚的动作，使得儿童能够更加深刻地接受早教内容；通过3D打印技术设计人偶，在同等体积下的传统木偶实现了偶人的眼睛、嘴巴和肢体的运动，可以更换偶人造型并且提供开放偶人专属定制服务；利用提线木偶眼睛、嘴巴和手脚并结合人机对话，有利于培养儿童乐观开朗的性格；本发明内置软件实现了仿真人偶的动作编辑，让儿童在快乐学习中培养自己的创造力；将国家非物质文化引入家庭，对用户实现了中华优秀传统文化熏陶，有助于培养更加健全人格的中华儿女。

Description

一种智能提线木偶偶人控制系统

技术领域

本发明属于陪伴早教技术领域，尤其涉及一种智能提线木偶偶人控制系统。

背景技术

近年来，随着我国人口数量不断增长，随之带来的人口红利消失、生育率降低、出生性别比例失调、人口老龄化和一系列社会经济问题逐渐显露，为了解决我国人口带来的一系列问题，调整人口政策尤其是生育政策迫在眉睫，其中开放二胎政策应运而生。随着二胎政策的陆续开放，我国婴幼儿童的数量即将迎来一个小高峰。并随着我国人民生活水平不断提高，家长越来越关注儿童的身心发育，越来越多的父母认识到了婴幼儿早教和亲情陪护的重要性，据统计，超过95％的家长认为早教对于孩子的未来教育有非常重要的影响，但由于上班工作忙、工作出差和经济压力大等原因，绝大部分家长没有时间亲自为孩子提供早期教育或者陪伴孩子，由此造成孩子的身心发展受到影响等问题日益严重。目前最受家庭欢迎的早教类产品是早教机构、教育图书和电子音像，但是早教机构往往存在着费用高、时间长、甚至安全性得不到保证等诸多不利因素，加上教育图书和电子音像产品本身的局限性，越来越多的家长选择了早教玩具与机器人。

现有的早教玩具存在智能化程度较低，功能单一。很多早教类机器人只能单向给儿童传输相关内容，无法由儿童自己创造内容；更多的早教机器人造型单一、功能乏味，不能长时间吸引儿童的兴趣。

发明内容

本发明将提线木偶和幼教陪护机器人相结合，目的在于提供一种智能提线木偶偶人控制系统，旨在解决现有的早教玩具存在智能化程度较低，功能单一的问题。

本发明是这样实现的，一种智能提线木偶偶人控制系统，所述智能提线木偶偶人控制系统包括：

主机，用于实现人机交互；

控制电路，通过蓝牙与主机通信，用于根据主机发出的指令，控制电机和舵机牵引悬线让提线木偶做出相应动作；

客户端，通过WiFi或3G与主机通信，用于实现对主机的远程控制。

进一步，所述主机还包括：触摸屏、摄像头和语音输入装置。

进一步，所述控制电路采用5V/3A开关电源低压供电。

本发明提供的智能提线木偶偶人控制系统，与现有技术相比，具有以下优势：

1、能歌能舞：可以通过海量精选内容给小孩讲故事、说国学和读英语等实现婴幼儿童的早教，在播放相关音频的同时偶人还会伴随嘴巴、眼睛和肢体的动作，在强化早教效果的同时利用产品的趣味性陪伴度过童年的快乐时光，间接减少了看电视、打游戏和玩手机的时间，保护孩童的视力。

2、语音控制：用户只需要通过语音向本产品发送命令，即可实现对偶人的基本动作控制，产品联网后可以实现偶人唱歌、讲故事的指令控制。采用语音控制的方式更接近真实人类交互，有助于培养儿童开朗乐观的性格。

3、智能问答：实现了百科全书、“十万个为什么”和聊天功能。用户向偶人提问，偶人联网搜索出答案后将结果反馈给用户，对于家长经常在外忙碌、缺少父母陪伴的儿童，本产品可以实现对儿童的简单教育作用，同时用户也可以和偶人进行对话聊天，避免了儿童用户和老人用户的孤独，防止抑郁。

4、安全守护：通过摄像头实时进行远程监控，在隐蔽处进行监视保护。一方面家人、客人不会有被监视的感觉，而小偷则完全不知道自己被监视了，更好地保护家庭；另一方面，当父母和小孩不在一起的时候，不论是晚上睡觉、上班还是出差，都可以实时看到孩子的动态，让父母安心。

5、语音对讲：父母可以利用手机、平板电脑或者计算机的客户端通过本产品给儿童留言实现对孩子的关爱或者提醒孩子写作业等，小孩也可以通过本产品直接给父母留言，父母打开客户端后即可接收，同样在播放语音留言的时候偶人会做出相应的动作，无论走到哪里，家人沟通零距离。

6、自定义节目：内置专用提线木偶节目编辑软件，采用三维仿真人偶模型，只需在触摸显示屏上拖动三维仿真人偶模型设置动作即可实现本产品偶人做出相应动作，此外语音控制功能可以辅助控制偶人动作，同时可以添加背景音乐等完成节目编排，并将自己编排的节目上传至公司网站与别人分享。

7、控制电路采用高精度编码电机，可以控制偶人表演上千种动作；同时采用多重算法，使得偶人的动作趋于非线性化，更加真实生动。

8、控制电路供电采用5V/3A开关电源低压供电，最大功耗15W。即节能环保，又保证了用户的安全性，除此之外，还设计有短路保护、输入防反保护和输入过压保护等多重保护。

此外，本发明将提线木偶和早教陪护相结合，借助系统播放早教相关的音频、视频功能，结合提线木偶眼睛、嘴巴和手脚的动作，利用本发明生动形象的特点，使得小孩能够更加深刻地接受早教内容；通过3D打印技术设计人偶，在同等体积下的传统木偶实现了偶人的眼睛、嘴巴和肢体的运动，可以更换偶人造型并且提供开放偶人专属定制服务，让陪护更加个性化；将玩具与安全守护相结合，让保护更加隐蔽，当有盗贼入侵时能留下更多的证据；同时，利用提线木偶眼睛、嘴巴和手脚可以动的特点并结合人机对话功能，让儿童真正远离孤独、培养更加乐观开朗的性格；本发明可以由小孩使用软件内置三维仿真人偶自己编辑并且设计提线木偶的动作，让儿童在快乐学习中培养自己的创造力；将国家非物质文化引入家庭，无形中对用户实现了中华优秀传统文化的熏陶，有助于培养更加健全人格的中华儿女。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能提线木偶偶人控制系统结构示意图；

图中：1、主机；2、控制电路；3、客户端。

图2是本发明实施例提供的主机结构示意图。

图3是本发明实施例提供的控制电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例的智能提线木偶偶人控制系统主要包括：主机1、控制电路2、客户端3。

主机1，用于实现人机交互。

控制电路2，通过蓝牙与主机1通信，用于根据主机1发出的指令，控制电机和舵机牵引悬线让提线木偶做出相应动作。

客户端3，通过WiFi或3G与主机1通信，用于实现对主机1的远程控制。

主机1还包括：7英寸的触摸屏、摄像头和语音输入装置。

控制电路2采用高精度编码电机；供电采用5V/3A开关电源低压供电，最大功耗15W。

如图2所示，主机1还包括：WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头和处理器。

处理器与WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头连接。

WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头直接同处理器相连，处理器，用于实现接收和发送信息的处理，协调WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头的工作；其中闪存ROM用来存放数据，如系统程序、应用程序、音频和视频等，内存RAM用于临时存储用户正在运行的程序，WiFi模块和3G模块用于联网进行系统内容的上传、下载以及同客户端交互等，触摸显示屏用于显示和人机交互，摄像头用于采集图片或者视频数据，蓝牙模块用于同控制电路进行通信。

主机部分原理框图如图2所示，最小核心系统由处理器、1G的内存RAM和8G的闪存ROM构成，外加WiFi模块、3G模块和蓝牙模块进行通信，并采用7英寸的触摸显示屏进行人机交互，最后使用摄像头实现图像和视频的采集与传输。主机可以更换成市面上大多数有WiFi和蓝牙功能的智能手机、平板电脑和计算机。

如图3所示，控制电路2还包括：蓝牙转串口模块、LED驱动模块、子处理器系统、电机驱动模块；LED驱动模块与LED接口连接；子处理器系统连接舵机接口；电机驱动模块连接电机接口。

蓝牙转串口模块通过串口连接子处理系统，LED驱动模块、电机驱动模块和舵机接口均连接子处理器系统中可作为定时器的IO，LED接口直接同LED驱动模块相连，电机接口直接同电机驱动模块直接相连。其中，蓝牙转串口模块用于同主机进行通信，LED驱动、电机驱动和舵机均由定时器产生PWM进行控制，以方便调节LED的亮度和颜色、电机的转速以及舵机的转速和位置。

蓝牙转串口模块、LED驱动模块和电机驱动模块与子处理器系统连接。

控制电路部分原理框图如图3所示，由基于超低功耗32位ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器为子处理器，外扩LED和步进电机的驱动与接口，同时采用蓝牙转串口模块实现同主机的通信。

本发明的工作原理：

主机提供7英寸的触摸屏和语音两种控制方式同用户进行人机交互，用户选择相关功能后主机做出相应反应，同时将提线木偶指令发送给控制电路，控制电路控制电机和舵机牵引悬线让提线木偶做出相应动作，此外主机也可以通过网络访问公司网站或者手机和平板的客户端软件实现相应功能。通过WiFi或者3G网络接入到互联网，一方面可以同手机、平板电脑和计算机进行远程交互与控制，另一方面可以访问公司网站(指定网站)下载或者上传相关内容，还可以访问其他网站进行其他内容下载或者实现其他功能(这里主要是语音识别、早教内容等音视频下载以及视频的传输等)。此外，主机部分可以作为一个WiFi热点(AP)，利用手机、平板电脑或者计算机连接后实现基本控制，免去了在家庭内控制时需要连接外网带来的不变。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种智能提线木偶偶人控制系统，其特征在于，所述智能提线木偶偶人控制系统包括：

主机，用于实现人机交互；所述主机还包括：WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头和处理器；

处理器，用于实现接收和发送信息的处理，协调WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头的工作；

闪存ROM，与处理器连接，用于存放系统程序、应用程序、音频和视频；

内存RAM，与处理器连接，用于临时存储用户正在运行的程序；

WiFi模块和3G模块，与处理器连接，用于联网进行系统内容的上传、下载以及同客户端交互；

触摸显示屏，与处理器连接，用于显示和人机交互；

摄像头，与处理器连接，用于采集图片或者视频数据；

蓝牙模块，与处理器连接，用于同控制电路进行通信；

电源，用于为WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头和处理器提供稳定的电源；

处理器与WiFi模块、触摸显示屏、3G模块、电源、闪存ROM、蓝牙模块、内存RAM、摄像头连接；

所述控制系统还包括控制电路，通过蓝牙与主机通信，用于根据主机发出的指令，控制电机和舵机牵引悬线让提线木偶做出相应动作；所述控制电路还包括：蓝牙转串口模块、LED驱动模块、子处理器系统、电机驱动模块；

子处理器系统，用于执行主机指令，并将指令传送至LED驱动模块和电机驱动模块；

蓝牙转串口模块，通过串口连接子处理系统，用于同主机进行通信；

LED驱动模块和电机驱动模块，与子处理系统通信，由定时器产生PWM进行控制，调节LED的亮度和颜色、电机的转速以及舵机的转速和位置；

所述控制系统还包括客户端，通过WiFi或3G与主机通信，用于实现对主机的远程控制；

所述主机还包括：语音输入装置；

所述控制电路采用5V/3A开关电源低压供电；

所述LED驱动模块与LED接口连接；子处理器系统连接舵机接口；电机驱动模块连接电机接口；

所述主机为有WiFi和蓝牙功能的智能手机、平板电脑或计算机。