CN105389461A - 一种交互式儿童自主管理系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式儿童自主管理系统及其管理方法。系统包括仿生卡通形象本体、声音收集器、WIFI天线、影像采集模块、发声器和控制单元；仿生卡通形象本体至少包括胸腹部、头部、手臂部、腿部和电源模块；声音收集器设于头部两侧的耳朵位置处；影像采集模块位于头部的眼睛位置处；发声器位于头部的嘴巴位置处；WIFI天线集成于头部内，控制单元置于胸腹部内；所述控制单元内设有用于联接互联网的WIFI模块，该控制单元内集成应用程序。本发明通过各种数据采集与反馈，实现自动评估，可与儿童进行互动对话，软性督促儿童在规定时间完成计划的活动，从而让儿童养成有计划、守时间、懂规矩的好习惯。

Description

一种交互式儿童自主管理系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及儿童管理系统技术领域，更具体地说，特别涉及一种交互式儿童自主管理系统及其应用及其管理方法。

背景技术

家庭教育是儿童成长的重要组成部分。由于儿童天性好奇、贪玩，对学校布置的家庭作业和家长安排的活动往往比较拖沓，难以准确、及时达成。处于现代社会的家长，要么外出工作，与孩子相处时间较少；要么夫妻双方都忙于上班，回家较晚，身心疲惫，对于孩子的天性顽皮容易丧失耐心，同时也没有精力去好好管理孩子的时间，检查孩子的作业与活动完成情况。

为此，有必要设计一种交互式儿童自主管理系统来辅助家长完成对孩子的管理。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种辅助家长完成对儿童管理的交互式儿童自主管理系统。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种交互式儿童自主管理系统，包括仿生卡通形象本体、声音收集器、WIFI天线、影像采集模块、发声器和控制单元，所述声音收集器、WIFI天线、影像采集模块和发声器均与控制单元连接；所述仿生卡通形象本体至少包括胸腹部，设于胸腹部上端的头部，设于胸腹部两侧的手臂部，设于胸腹部下端的腿部，以及为该系统提供工作电源的电源模块；所述声音收集器设于头部两侧的耳朵位置处，用于收集环境声音并判断声音方位；所述影像采集模块位于头部的眼睛位置处，用于采集使用者的照片；所述发声器位于头部的嘴巴位置处，用于系统提示以及与儿童的互动、交流；所述WIFI天线集成于头部内且用于联接互联网，所述控制单元置于胸腹部内；所述控制单元内设有用于联接互联网的WIFI模块，该控制单元内集成应用程序。

根据本发明的一优选实施例：所述影像采集模块包括红外感测器和图像采集器，所述红外感测器和图像采集器分别位于头部的两个眼睛位置处，所述红外感测器用于运动侦测并触发图像采集器进行人物识别。

根据本发明的一优选实施例：所述控制单元包括声音采集与分析模块、影像采集与分析模块、温度采集模块、报警与发声模块和自行模块，

所述声音采集与分析模块接收两侧声音收集器收到的声音后，将其转换为电信号，并分析两侧声音的强弱、频率，判断声音来源、方位，区别声音的种类；

所述影像采集与分析模块接收影像采集模块收到的影像，并根据光线强弱和光的变化，进行人脸识别和环境确认；

所述温度采集模块用于采集人体体温；

所述报警与发声模块，根据系统的日程安排，自动发声提醒；

所述自行模块用于控制腿部进行自动行走。

根据本发明的一优选实施例：还包括设于头部上端的灯体，该灯体用于进行普通照明、小夜灯、补光或者灯光提醒。

根据本发明的一优选实施例：所述仿生卡通形象本体的面部为父亲、母亲、老师或动物卡通形象。

根据本发明的一优选实施例：所述控制单元为平板电脑。

根据本发明的一优选实施例：所述头部可旋转的安装于胸腹部上，所述手臂部可旋转的安装于胸腹部的两侧，所述手臂部上的手部设有活动关节。

根据本发明的一优选实施例：所述电源模块包括锂电池组和电源转换器，所述锂电池组设于胸腹部内，所述电源转换器用于连接锂电池组和外部电源。

本发明另一目的在于提供一种交互式儿童自主管理方法，包括以下步骤；

步骤1、通过控制单元设定至少包括儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间；

步骤2、通过声音收集器和影像采集模块收集人物、环境的声音、影像信息；

步骤3、采用控制单元内的应用程序自动评估儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间是否与设定值一致；

步骤4、发声器根据步骤3的评估结果发出相应的声音。

根据本发明的一优选实施例：所述控制单元可以根据互联网提供的天气预报对使用者的穿着和出行提出建议。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明可以辅助实现对孩子全天候的自主管理，包括早起起床，穿着安排，学习计划，作业完成，休闲娱乐，休息睡眠等。

2、本发明通过声音收集器和影像采集模块，能感知环境情况，并比对设定环境要求，从而实现儿童执行情况的反馈。如超过看电视的时间，但系统仍能感知到电视的声音及光线变化，会再次发出提示，督促关闭电视机。

3、本发明可以进行大小排程，在重大且长期性学习与训练中，家长往往由于其它事务而难于坚持安排与督促，通过此系统设置，可以实现小排程任务布置，进度提醒，过程监督与控制，而且还可以自适应调整进程与实现可能性分析。

4、本发明可以根据不同阶段，以及孩子特性，建造一个儿童学习与生活评分体系，并自动监督执行，根据系统监测的结果自动评分，期末做出执行报告，分析强项与待改善项，有奖有罚，帮助孩子扬长改短，更进一步。

5、本发明的日程执行与反馈，可由系统自动完成，无须人工输入与干预，更客观直接，避免了人工输入的遗漏，提高了评价的客观性。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的交互式儿童自主管理系统的结构示意图。

图2为本发明的交互式儿童自主管理系统中控制单元的框架头。

图3为本发明的交互式儿童自主管理方法的流程图。

附图标记说明：1、胸腹部，2、头部，3、手臂部，4、腿部，5、声音收集器，6、WIFI天线，7、红外感测器，8、图像采集器，9、发声器，10、控制单元，11、灯体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供一种交互式儿童自主管理系统，包括仿生卡通形象本体、声音收集器5、WIFI天线6、影像采集模块、发声器9和控制单元10，所述声音收集器5、WIFI天线6、影像采集模块和发声器9均与控制单元10连接。

所述仿生卡通形象本体至少包括胸腹部1，设于胸腹部1上端的头部2，设于胸腹部1两侧的手臂部3，设于胸腹部1下端的腿部4，以及为该系统提供工作电源的电源模块；所述声音收集器5设于头部2两侧的耳朵位置处，用于收集环境声音并判断声音方位；所述影像采集模块位于头部2的眼睛位置处，用于采集使用者的照片(包括面部特征，以及视频聊天与拍照等)；所述发声器9位于头部2的嘴巴位置处，用于系统提示以及与儿童的互动、交流；所述WIFI天线6集成于头部2内且用于联接互联网，所述控制单元10置于胸腹部1内；所述控制单元10内设有用于联接互联网的WIFI模块，该控制单元10内集成应用程序和资源数据。

在本发明中，所述影像采集模块包括红外感测器7和图像采集器8，所述红外感测器7和图像采集器8分别位于头部2的两个眼睛位置处，所述红外感测器7用于运动侦测并触发图像采集器8进行人物识别。

在本发明中，所述控制单元10至少包括声音采集与分析模块100、影像采集与分析模块110、温度采集模块120、报警与发声模块130和自行模块140。

所述声音采集与分析模块100接收两侧声音收集器5收到的声音后，将其转换为电信号，并分析两侧声音的强弱、频率，判断声音来源、方位，区别声音的种类，判断环境状况等。如初始资料录入时，根据个人声音不同，认证成不同身份。同时，此模块还能根据主人所说内容，转化成控制命令，或可将语间转换成文字输入，或可将文字转换成语音输出。

所述影像采集与分析模块110还包括摄像头、补光灯、闪光灯等，接收影像采集模块收到的影像，并根据光线强弱和光的变化，进行人脸识别和环境确认等。如初始资料录入时，摄像头对小主人和家长分别进行影像录入，用做身份确认。

所述温度采集模块120采用红外检测体温，供控制系统绘制体温曲线等；也可监测室内温度的变化，提供使用者参考。

所述报警与发声模块130，根据系统的日程安排，自动发声提醒；或系统判断，如环境声、光等与所设置参数偏离时，报警灯亮，提醒使用者注意。

所述自行模块140用于控制腿部4进行自动行走或移动，带有障碍识别与规避功能，可以室内小范围移动(此时，可在腿部4底侧设置移动轮，通过电机带动以实现移动的功能)。

本发明还可以包括设于头部2上端的灯体11，该灯体11用于进行普通照明、小夜灯、补光或者灯光提醒。

作为一种优选方案，所述仿生卡通形象本体的面部为父亲、母亲、老师或动物卡通形象等。

作为一种优选方案，所述控制单元10为平板电脑，采用7寸。

作为一种优选方案，所述头部2可旋转的安装于胸腹部1上，所述手臂部3可旋转的安装于胸腹部1的两侧，所述手臂部3上的手部设有活动关节。

作为一种优选方案，所述电源模块包括锂电池组和电源转换器，所述锂电池组设于胸腹部1内，所述电源转换器用于连接锂电池组和外部电源。

参阅图1和图2所示，本发明还提供一种交互式儿童自主管理方法，包括以下步骤，

步骤1、通过控制单元10设定至少包括儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间；

步骤2、通过声音收集器5和影像采集模块收集人物、环境的声音、影像信息；

步骤3、采用控制单元10内的应用程序自动评估儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间是否与设定值一致；

步骤4、发声器9根据步骤3的评估结果发出相应的声音，例如：评估结果一致时，发声器9发出奖励声音，手臂部3发出握手动作，评估结果部一致时，发声器9发出惩罚声音，手臂部3发出摆手、摇头等动作。

本发明中的控制单元10还可以根据互联网提供的天气预报对使用者的穿着和出行提出建议。同时还能根据所获取的包含新闻时事、天气预报等信息进行语音播报。

本发明在具体使用时，可根据身份录入与权限设置、计划制订、修改、计划实施和评分与总结等几个步骤进行实施，具体如下：

一、身份录入与权限设置

1、建立基本身份信息，如姓名、呢称、年龄、职业、兴趣爱好等。

2、声音采集与识别模块，采集声音，识别，录入系统，识别测试。

3、影像采集与识别模块，采集人脸影像，识别，录入系统，识别测试。

4、权限设定，分家长、小主人、访客等多种权限。

二、计划制订、修改

1、计划制订可分约三种模式：学习、假期与运动，各有侧重点；如学习模块强调早睡早起，电视管理、作业与阅读安排等；假期模式注重运动安排，兴趣爱好的培养；运动模式亦可作为成人的一种计划模式，强调系统性的运动计划，如长跑计划、减肥等。

2、日程安排，涉及到具体的时间与活动内容的安排。按时间长短可分为年计划、月计划、周计划与日计划；亦可分周期性计划、单次计划、重复性安排等。如遇时间重叠，系统自动提醒重新安排。

3、计划修改，家长和小主人都可以进行，但修改后的计划需与其它安排不相重叠(系统不允许)，且需家长确认同意。

三、计划实施

1、提醒功能，根据设定的时间准时提醒，可选真人录音、机器人声、音乐或铃声等，亦可选择是否需要报警灯或闪光灯亮。桌面显示7日内日程安排；每日早晨系统自动朗读当日安排。

2、计划实施与跟进，根据日程安排，当活动被激活，系统自动调取活动相关的设置，如环境参数，各模块开始工作，捕捉环境中的声、光变化，并与设置参数对应匹配，达到设定值时，系统即视为此活动已开始，或进行中，或已完成。过程中系统会在关键节点适度提醒，持续跟进。如起床活动，时间设置为7点30分，时间到时，自动响闹，语音提醒：“小主人，该起床了！”，同时系统开启声音与影像捕捉，有小主人有回答或捕捉到其影像时，系统认为“小主人起床真准时，真棒！”该项活动自动计满分3分，提醒进入下一活动安排。如果1分钟内未能捕捉到任何小主人信息，系统再次响闹，语音提示：“小主人，起床了吗？”如捕捉到小主人信息，或家长回应：“是”，系统亦认为此活动已完成，语音提示：“小主人真棒，下次记得提醒我哦”，该项活动计2分，提醒进入下一活动安排。如仍无信息，且即将进入下一活动时间节点，系统语音提示“小主人，起床未完成，将计1分，进入下一活动”，同时桌面提醒变红，跳入未完成项。

四、评分与总结

1、根据日程安排，自动整理成活动列表，系统根据自动判断的活动完成情况，录入结果与打分分数。家长通过身份确认后，可以进行补充或修改。

2、系统据此进行总结，将行为习惯分类，如守时、效率、主动等方面，进行简单评价，帮助家长和小主人认识到自身的不足与进步，并可以参考进行针对性的日程调整与时间安排。

下面通过两个例子来对本发明作进一步介绍：

实施例1：家长通过该系统，即通过控制单元10设置孩子日常生活学习的具体安排，如几点到几点学习，什么时候去睡觉，提前多少时间提醒孩子等；节假日，以及特殊日子，如生日等，均可以另外设置；孩子参加比赛等重大活动，都可以纳入日程，并通过日程安排进行优化排期，避免重叠。对于长期性工作，需要分阶段分步骤来完成的，可以根据实际完成情况与预排程比对，适当调整进度与计划，帮助小主人完成大目标。

实施例2：家长可以根据小朋友的习性，以及学习活动的重要性等，通过该系统对所安排的日程及活动进行预授分。如：有的小孩爱看电视，为了帮助小孩养成好的习惯，首先是必须有足够的积分，才能兑换相对应的电视时间；当时间达到时，系统提示小孩必须关闭电视，同时系统开启声、光、热、像等检测，找到小主人，且电视未关闭的情况下，提示小孩，系统将进行扣分等惩罚性动作。

本发明不仅仅局限于以上描述的对儿童进行管理的方法，还可以根据不同的儿童在控制单元10上开发不同的应用程序，以达到不同的儿童管理模式。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交互式儿童自主管理系统，其特征在于：包括仿生卡通形象本体、声音收集器(5)、WIFI天线(6)、影像采集模块、发声器(9)和控制单元(10)，所述声音收集器(5)、WIFI天线(6)、影像采集模块和发声器(9)均与控制单元(10)连接；所述仿生卡通形象本体至少包括胸腹部(1)，设于胸腹部(1)上端的头部(2)，设于胸腹部(1)两侧的手臂部(3)，设于胸腹部(1)下端的腿部(4)，以及为该系统提供工作电源的电源模块；所述声音收集器(5)设于头部(2)两侧的耳朵位置处，用于收集环境声音并判断声音方位；所述影像采集模块位于头部(2)的眼睛位置处，用于采集使用者的照片；所述发声器(9)位于头部(2)的嘴巴位置处，用于系统提示以及与儿童的互动、交流；所述WIFI天线(6)集成于头部(2)内且用于联接互联网，所述控制单元(10)置于胸腹部(1)内；所述控制单元(10)内设有用于联接互联网的WIFI模块，该控制单元(10)内集成应用程序。

2.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述影像采集模块包括红外感测器(7)和图像采集器(8)，所述红外感测器(7)和图像采集器(8)分别位于头部(2)的两个眼睛位置处，所述红外感测器(7)用于运动侦测并触发图像采集器(8)进行人物识别。

3.根据权利要求2所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述控制单元(10)包括声音采集与分析模块(100)、影像采集与分析模块(110)、温度采集模块(120)、报警与发声模块(130)和自行模块(140)，

所述声音采集与分析模块(100)接收两侧声音收集器(5)收到的声音后，将其转换为电信号，并分析两侧声音的强弱、频率，判断声音来源、方位，区别声音的种类；

所述影像采集与分析模块(110)接收影像采集模块收到的影像，并根据光线强弱和光的变化，进行人脸识别和环境确认；

所述温度采集模块(120)用于采集人体体温；

所述报警与发声模块(130)，根据系统的日程安排，自动发声提醒；

所述自行模块(140)用于控制腿部(4)进行自动行走。

4.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：还包括设于头部(2)上端的灯体(11)，该灯体(11)用于进行普通照明、小夜灯、补光或者灯光提醒。

5.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述仿生卡通形象本体的面部为父亲、母亲、老师或动物卡通形象。

6.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述控制单元(10)为平板电脑。

7.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述头部(2)可旋转的安装于胸腹部(1)上，所述手臂部(3)可旋转的安装于胸腹部(1)的两侧，所述手臂部(3)上的手部设有活动关节。

8.根据权利要求1所述的交互式儿童自主管理系统，其特征在于：所述电源模块包括锂电池组和电源转换器，所述锂电池组设于胸腹部(1)内，所述电源转换器用于连接锂电池组和外部电源。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的交互式儿童自主管理系统的管理方法，其特征在于：该管理方法包括以下步骤，

步骤1、通过控制单元(10)设定至少包括儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间；

步骤2、通过声音收集器(5)和影像采集模块收集人物、环境的声音、影像信息；

步骤3、采用控制单元(10)内的应用程序自动评估儿童生活、学习、睡眠和娱乐的计划与时间是否与设定值一致；

步骤4、发声器(9)根据步骤3的评估结果发出相应的声音。

10.根据权利要求9所述的交互式儿童自主管理方法，其特征在于：所述控制单元(10)可以根据互联网提供的天气预报对使用者的穿着和出行提出建议。