CN105364931A - 一种情绪信息处理方法和小型智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种情绪信息处理方法和小型智能机器人，该情绪信息处理方法包括：处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，该情绪状态信息指示用户当前情绪特征；处理器根据预设协议对情绪状态信息进行解析，生成针对小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号；电机驱动控制电路接收并执行第一信号，驱动小型智能机器人的电机运动；显示屏驱动控制电路接收并执行第二信号，驱动显示屏电路板。本发明可以让小型智能机器人向用户表达丰富的动作与表情信息。

Description

一种情绪信息处理方法和小型智能机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种情绪信息处理方法和小型智能机器人。

背景技术

智能机器人是一个多种高新技术的集合体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。智能机器人在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能机器人参与，对智能机器人的体积大小的要求也越来越高，使得小型智能机器人的市场需求越来越大。

现有的小型智能机器人可以完成简单的对话和肢体动作，如回答一些简单的问话，做一些如点头、摇头等简单肢体动作。

但是，现有针对小型智能机器人的信息处理方法，还不能实现情绪表达，无法与用户完成丰富的情绪交互。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种情绪信息处理方法和小型智能机器人，用以与用户实现丰富的情绪交互。

根据本发明的一个方面，提供了一种情绪信息处理方法，包括：

处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，所述情绪状态信息指示用户当前情绪特征；

所述处理器根据预设协议对所述情绪状态信息进行解析，生成针对所述小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号；

电机驱动控制电路接收并执行所述第一信号，驱动所述小型智能机器人的电机运动；

显示屏驱动控制电路接收并执行所述第二信号，驱动显示屏电路板。

根据本发明的一个实施例，处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，包括：

所述处理器接收由上位机发送，并由所述信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息。

根据本发明的一个实施例，所述第一信号为脉冲宽度调制PWM信号，所述第二信号为LED数控信号。

根据本发明的一个实施例，所述第一信号包括电机转动速度信号和转动方向信号。

根据本发明的一个另方面，还提供了一种小型智能机器人，包括：

处理器，所述处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，根据预设协议对所述情绪状态信息进行解析，生成针对所述小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号，所述情绪状态信息指示用户当前情绪特征；

电机驱动控制电路，所述电机驱动控制电路与所述处理器连接，接收并执行所述第一信号，驱动所述小型智能机器人的电机运动；

显示屏驱动控制电路，所述显示屏驱动控制电路与所述处理器连接，接收并执行所述第二信号，驱动显示屏电路板。

根据本发明的一个实施例，所述处理器接收由与所述处理器电连接的上位机发送，并由所述信息传入接口传送的小型智能机器人的情绪状态信息。

根据本发明的一个实施例，所述信息传入接口为USATR接口，所述处理器为STM32微处理器。

根据本发明的一个实施例，所述电机为小型直流电机。

根据本发明的一个实施例，所述显示屏为安装于所述小型智能机器人上的LED点阵PCB电路板。

根据本发明的一个实施例，所述LED点阵PCB电路板设置于所述小型智能机器人的头部眼睛部位，所述LED点阵PCB电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和第二电路板分别设置LED点阵。

本发明的有益效果：

本发明通过硬件和信息流的方式，可以让小型智能机器人向用户表达丰富的动作与表情信息，与用户实现丰富的情绪交互。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的一种面向小型智能机器人的情绪信息处理方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的一种面向小型智能机器人的情绪信息处理方法的算法流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的一种小型智能机器人的系统结构图；

图4a是根据本发明的一个实施例的STM32主控板上的微控制器MCU的电路原理图；

图4b是根据本发明的一个实施例的STM32主控板上的晶振与复位电路原理图；

图4c是根据本发明的一个实施例的STM32主控板电路上的电源管理电路原理图；

图4d是根据本发明的一个实施例的STM32主控板电路上的USART接口电路原理图；

图4e是根据本发明的一个实施例的STM32主控板电路上的SWD接口电路原理图；

图4f是STM32主控板电路上的电机驱动控制电路原理图；

图4g是根据本发明的一个实施例的STM32主控板电路上的LED接口1电路原理图；

图5a是根据本发明的一个实施例的LED点阵电路的左LED点阵原理图；

图5b是根据本发明的一个实施例的LED点阵电路的右LED点阵原理图；

图5c是根据本发明的一个实施例的LED点阵电路的显示屏驱动控制电路原理图；

图5d是根据本发明的一个实施例的LED点阵电路的LED接口2电路原理图；

图6是对应图4和图5的情绪信息流处理过程示意图；以及

图7是根据本发明的一个实施例的用户与小型智能机器人的交互示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的一种面向小型智能机器人的情绪信息处理方法流程图，如图2所示为根据本发明的一个实施例的一种面向小型智能机器人的情绪信息处理方法的算法流程图。以下参考图1和图2来对本发明进行详细说明，该方法包括以下的几个步骤。

首先，在步骤S110中，处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，该情绪状态信息指示用户当前的情绪特征。

具体的，在该步骤中，处理器接收由上位机生成并发送的，经由信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息。该情绪状态信息中包含有用户当前的情绪特征信息，可以指示用户当前的情绪状态。具体实现时，可通过USART接口作为信息传入接口，接收用户的情绪特征信息。当USART接口接收到情绪特征信息后，处理器根据接收的情绪特征信息进行相应的处理。

接下来，在步骤S120中，处理器根据预设协议对情绪状态信息进行解析，生成针对小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号。

具体的，处理器基于预设的通信协议，对接收到的情绪状态信息进行解析。不同的情绪状态信息解析为不同的匹配编号，不同的编号对应不同的情绪状态信息。此处的情绪状态信息被解析为两类，一类是针对小型智能机器人的电机的第一信号，该信号被解析为动作编号，包括电机转动速度信号和转动方向信号，转动速度信号用于控制电机的转动速度，转动方向信号用于控制电机的转动方向；另一类是针对小型智能机器人的显示屏的第二信号，该信号被解析为表情编号，不同的表情编号对应不同的表情，小型智能机器人在第二信号的驱动下可以显示悲伤、愉快、害羞、生气、狂喜等表情。

在本发明一个具体的例子中，第一信号为脉冲宽度调制PWM信号，用于驱动小型智能机器人的电机运动。PWM信号是脉冲宽度调制信号，是利用微控制器MCU的数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，以其控制简单、灵活和动态响应好的优点成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，如电机调速控制。第二信号为LED数控信号，用于驱动小型智能机器人的显示屏电路。

最后，在步骤S130中，电机驱动控制电路接收并执行第一信号，驱动小型智能机器人的电机运动，和/或，显示屏驱动控制电路接收并执行第二信号，驱动显示屏电路板。

具体的，电机驱动控制电路接收处理器解析后的第一信号(即动作编号对应的信号)，该第一信号对应处理器内置动作库中存储的与指定动作匹配的控制指令，一个指定动作匹配一个动作编号，电机驱动控制电路执行第一信号，驱动电机执行匹配的动作。

显示屏驱动控制电路接收处理器解析后的第二信号(即表情编号对应的信号)，该第二信号对应处理器内置表情库中存储的与指定表情匹配的控制指令，一个指定表情匹配一个表情编号。显示屏驱动控制电路执行第二信号，驱动LED点阵电路显示匹配的表情。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种小型智能机器人。如图3所示为根据本发明的一个实施例的一种小型智能机器人的系统结构图，以下参考图3来对本发明进行详细说明。

该小型智能机器人包括处理器、电机驱动控制电路和显示屏驱动控制电路。其中，处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，根据预设协议对情绪状态信息进行解析，生成针对小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号，该情绪状态信息指示用户当前情绪特征。电机驱动控制电路与处理器连接，接收并执行第一信号，驱动小型智能机器人的电机运动。显示屏驱动控制电路与处理器连接，接收并执行第二信号，驱动显示屏电路板进行显示。

在本发明的一个实施例中，该处理器接收由与处理器电连接的上位机发送，并由信息传入接口传送的小型智能机器人的情绪状态信息。具体的，情绪状态信息由上位机生成，通过信息传入接口到达处理器。也就是说，处理器不生成情绪状态信息，其接收的情绪状态信息由上位机生成。

在本发明的一个实施例中，该信息传入接口为USATR接口。该USATR接口是一个全双工通用同步/异步串行收发器，是一个高度灵活的串行通信设备，可灵活配置处理器的通信方式。另外，采用USATR接口通信，只需要2根线(发送数据线和接收数据线)，具有成本低、传输速度快的特点。因此，本发明中的小型智能机器人采用USATR接口作为信息传入接口。

在本发明的一个实施例中，该处理器为STM32微处理器。STM32是意法半导体公司ST推出的微控制器类产品，基于ARM公司推出的32位Cortex-M系列内核。STM32面向各类注重高性能、低成本、低功耗的嵌入式系统中，如机器人系统，智能家居，监控设备等。

如图4a-4g是根据本发明的一个具体的实施例的STM32主控板电路原理示意图。其中，图4a是STM32主控板上的微控制器MCU，该MCU作为处理器，接收通过信息传入接口(即USATR接口)传来的小型智能机器人的情绪状态信息，根据预设协议对该情绪状态信息进行解析，生成针对小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号。

图4b是STM32主控板电路上的晶振与复位电路原理图，其用于向微处理器MCU提供时钟信号和复位信号。图4c是STM32主控板电路上的电源管理电路，用于向主控板电路上的各部分电路提供工作电源。图4d是STM32主控板电路上的USART接口电路，用于向微处理器MCU传入情绪状态信息。图4e是STM32主控板电路上的SWD接口电路，用于从微处理器MCU下载程序。图4f是STM32主控板电路上的电机驱动控制电路，用于向电机提供驱动信号。图4g是STM32主控板电路上的LED接口1，用于向LED显示屏提供驱动信号。

在本发明的一个实施例中，该电机为小型直流电机。直流电机的效率一般都要高于其他类型的电机，要达到相同的输出功率，直流电机的体积一般都比较小。对于安装位置有限的情况下，小型直流电机相对比较合适。因此，在本发明中采用小型直流电机。

工作时，电机驱动控制电路接收并执行第一信号，驱动小型智能机器人的电机运动。该小型直流电机基于电机驱动控制电路输出的动作指令实现转动速度与转动方向的变化，从而带动机器人的身体运动。例如，处理器解析获取的情绪状态信息中的动作信息部分，产生对应的第一信号。电机驱动控制电路接收并执行该第一信号，与处理器内置动作库中保存的动作指令匹配，通过执行第一信号使小型智能机器人身上各处的小型直流电机在转动速度和方向上发生变化，带动机器人的身体运动，使小型机器人做出如摇头、转圈、举胳膊、前后运动、组合动作等动作。

在本发明的一个实施例中，该显示屏为安装于小型智能机器人上的LED点阵PCB电路板。如图5a-5d是根据本发明的一个实施例的LED点阵电路原理图，图5a所示为LED点阵电路的左LED点阵，图5b所示为LED点阵电路的右LED点阵，图5c所示为LED点阵电路的显示屏驱动控制电路，图5d所示为LED点阵电路的LED接口2。图4a-4g和图5a-5d中各部分的信号流向如图中符号标注所示。具体的，处理器解析获取的情绪状态信息中的表情信息部分，产生对应的第二信号。显示屏驱动控制电路接收并执行该第二信号，该第二信号与处理器中内置表情库中保存的表情指令匹配，通过执行第二信号来驱动LED点阵电路显示表情，如可通过LED点阵显示悲伤、愉快、害羞、生气、狂喜等表情。LED点阵电路由发光二极管LED和相关电子元器件组成的，通过灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画等。LED点阵屏制作简单、安装方便，可被应用于各种公共场合。

在本发明的一个实施例中，LED点阵PCB电路板设置于小型智能机器人的头部眼睛部位，该LED点阵电路板包括第一电路板和第二电路板，第一电路板和第二电路板分别设置LED点阵。其中，第一电路板和第二电路板作为小型机器人的两只眼睛，小型智能机器人就可以通过这两只眼睛传递表情。这样，通过小型智能机器人的眼睛就可以显示情绪，不必通过机器人的整个面部显示情绪。只通过眼部表情表示出机器人的情绪，可以减小LED点阵电路面积，使得小型智能机器人在智能化程度、空间体积与续航时间上能达到较高的要求。

如图6所示为对应图4a-4g和图5a-5d组成的小型智能机器人电路结构的情绪信息流处理过程示意图，通过硬件和信息流的方式，让小型智能机器人在问答过程中表现情绪。具体的，STM32主控板上的微处理器MCU通过USART接口获取机器人的情绪状态信息。根据预设的通信协议内容，微处理器MCU对机器人的情绪信息进行解析处理，生成硬件层对应的控制指令，包括PWM信号和LED数控信号。微处理器MCU通过电机驱动控制电路与小型直流电机连接，实现对电机的转动速度与转动方向的控制，从而带动机器人的身体运动。微处理器MCU与LED点阵电路板上的显示屏驱动电路连接，完成LED显示屏的表情显示。

LED点阵的PCB包括两块尺寸相同的PCB，每块PCB上可设置一定数量的LED(如可设置5行8列共40盏LED)。该PCB可以方便地安装在小型机器人的头部，作为机器人的双眼传递表情。

每块点阵PCB使用2片74HC595芯片控制，其中一片74HC595芯片负责行信号控制(如图5a中LED点阵(左)的K0～K4引脚)，另一片进行列信号控制(如图5a中LED点阵(左)的D0～D7引脚)。在行信号控制中，引脚为“0”(即低电平)代表行选通；在列信号中，引脚为“1”(即高电平)代表列选通。行列信号的共同作用，能够控制相应行列坐标处的LED点亮或熄灭。例如，图5a中*19号LED对应的行列信号线为(K1，D2)，若*19号LED点亮(变红色)且其余LED熄灭(变蓝色)，则可知：行信号控制线中的K引脚电平为：K1＝0，其余为1；列信号控制线中的D引脚电平为：D2＝1，其余为0。

在本发明中，能够在小型机器人5*8的两块LED点阵上任意设计表情图案，并编码成二进制文件存储在STM32中，作为系统内置的表情库。STM32程序通过控制74HC595芯片来控制LED点阵的行列信号(Ki,Dj,i＝0～4,j＝0～7)，进而显示某一具体的表情。

如图7所示为根据本发明的一个实施例的用户与小型智能机器人的交互示意图。当用户向小型智能机器人发出语音指令时，上位机(未示出)根据用户指令生成情绪状态信息。该情绪特征信息可以指示用户当前的情绪状态。小型智能机器人的处理器通过分析得知目前用户的情绪状态，就可以通过动作和/或作为眼睛的LED点阵显示出来。如图7所示，当小型智能机器人分析得知用户目前情绪愉悦，则小型智能机器人的眼睛就显示为微笑。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种情绪信息处理方法，其特征在于，包括：

处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，所述情绪状态信息指示用户当前情绪特征；

所述处理器根据预设协议对所述情绪状态信息进行解析，生成针对所述小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号；

电机驱动控制电路接收并执行所述第一信号，驱动所述小型智能机器人的电机运动；

显示屏驱动控制电路接收并执行所述第二信号，驱动显示屏电路板。

2.如权利要求1所述的情绪信息处理方法，其特征在于，处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，包括：

所述处理器接收由上位机发送，并由所述信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息。

3.如权利要求1或2所述的情绪信息处理方法，其特征在于，

所述第一信号为脉冲宽度调制PWM信号，所述第二信号为LED数控信号。

4.如权利要求3所述的情绪信息处理方法，其特征在于，

所述第一信号包括电机转动速度信号和转动方向信号。

5.一种小型智能机器人，其特征在于，包括：

处理器，所述处理器接收通过信息传入接口传来的小型智能机器人的情绪状态信息，根据预设协议对所述情绪状态信息进行解析，生成针对所述小型智能机器人的电机的第一信号和显示屏的第二信号，所述情绪状态信息指示用户当前情绪特征；

电机驱动控制电路，所述电机驱动控制电路与所述处理器连接，接收并执行所述第一信号，驱动所述小型智能机器人的电机运动；

显示屏驱动控制电路，所述显示屏驱动控制电路与所述处理器连接，接收并执行所述第二信号，驱动显示屏电路板。

6.如权利要求5所述的小型智能机器人，其特征在于，所述处理器接收由与所述处理器电连接的上位机发送，并由所述信息传入接口传送的小型智能机器人的情绪状态信息。

7.如权利要求5或6所述的小型智能机器人，其特征在于，所述信息传入接口为USATR接口，所述处理器为STM32微处理器。

8.如权利要求7所述的小型智能机器人，其特征在于，所述电机为小型直流电机。

9.如权利要求8所述的小型智能机器人，其特征在于，所述显示屏为安装于所述小型智能机器人上的LED点阵PCB电路板。

10.如权利要求9所述的小型智能机器人，其特征在于，所述LED点阵PCB电路板设置于所述小型智能机器人的头部眼睛部位，所述LED点阵PCB电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板和第二电路板分别设置LED点阵。