CN107186706B - 养老机器人控制模块远程化的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本专利属于养老机器人远程控制领域，本发明针对现有的人工智能机器人受限于人工智能水平，不能为老人解决一些复杂问题的技术问题，提供一种养老机器人控制模块远程化的系统，包括：指令库，指令库用于存储简单指令；检测模块，检测模块用于检测老人发出的命令信息，检测模块还用于采集机器人所处的环境信息；处理模块，处理模块用于接收检测模块检测到老人发出的命令信息，并根据老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配；存储模块，存储模块用于接收匹配结果信息，并保存；交互模块，交互模块用于接收匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认。还公开了一种养老机器人控制模块远程化的方法。

Description

养老机器人控制模块远程化的方法及系统

技术领域

本发明涉及养老机器人远程控制领域，具体涉及一种养老机器人控制模块远程化的方法及系统。

背景技术

随着老龄化社会的到来，老年人口增长快，高龄化、空巢化趋势明显，需要照料的半失能老人越来越多。由于国家的基础设施还不够完善以及中国传统观念的影响，只有较少的老人愿意入住到敬老院中。因此未来中国的居家养老将是主要的养老方式。

在居家养老中，大量为老人通过身体监测的产品应运而生，尤其是随着微电子技术、机电一体化以及各类传感器器的发展，使得一些监护技术走进千家万户。尤其是近年来，机器人技术的发展给监护结束带来新的机遇和，其人性化的运行方式得到了部分人们的青睐。中国专利授权公告号为CN101422044B的文献中，公开了一种医学远程机器人系统，该系统通过机器人远程监护病人，利用宽带网、照相机、监视器技术，使得位于远程的监护人员可看到病人的图像、病历，还可遥控移动机器人提示病人服药。但是在该系统中人工智能部分太少，主要依靠远程监护的话，对监护人员操作要求也非常高。就类似现在使用一个遥控汽车都存在翻车的风险，更何况还要遥控机器人做一些复杂的动作呢。

现在人工智能得到飞速的发展，使得机器人能够理解一些简单的命令，如现在可以输入到达目标位置的命令，机器人可以自主选择路径前往，在途中还能够自主避开障碍物。但是机器人的智能水平仍未达到可以独立自主完成复杂任务的水平。尤其是在使用机器人服务老人时，由于老人的指令可能存在一定的模糊性（老人发布的命令机器人识别率低，不如年轻人学习能力强），这就容易出现，老人给机器人某个叠加命令（简单命令通过叠加组合成一个机器人不能直接识别的叠加命令），机器人无法识别，这就会导致老人的体验度十分降低。

简单解释一下叠加命令，如老人给出指令，递杯水过来。如果分解成简单命令，应该是首先到达某某地方找到水杯，将温水注入水杯中，抓握住水杯，最后返回到起始地点，然后结束命令。这种要求对于年轻人来说可能就像玩过关游戏一样，但是对于老人来说就非常困难。

结合实际情况，老人其实需要的更多是细节上的帮助，人工智能机器人能够在一定程度上帮助老人解决问题，但是同时也受限于人工智能的水平，不能为老人解决一些复杂的问题。

发明内容

本发明针对现有的人工智能机器人受限于人工智能水平，不能为老人解决一些复杂问题的技术问题，提供一种养老机器人控制模块远程化的方法及系统。

本发明提供的基础方案为：养老机器人控制模块远程化的系统，包括：

指令库，指令库用于存储简单指令；

检测模块，检测模块用于检测老人发出的命令信息，检测模块还用于采集机器人所处的环境信息；

处理模块，处理模块用于接收检测模块检测到老人发出的命令信息，并根据老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息；

存储模块，存储模块用于接收匹配结果信息，并保存；

交互模块，交互模块用于接收匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，交互模块还用于将老人的确认信息传输至处理模块，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令；

执行机构，执行机构用于根据处理模块的信息执行简单指令；

通讯模块，通讯模块用于与远程终端通讯，若老人发出放弃输入命令，检测模块将放弃输入命令发送至处理模块，处理模块启动通讯模块，通讯模块则发出接通远程终端的请求；

远程终端，远程终端用于接收通讯模块的通讯请求，远程终端还用于选择指令库中的简单指令并发送至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认。

本发明的工作原理及优点在于：简单指令可以理解为控制逻辑或者一个程序段。可以理解，如果将处理模块（或者说处理器）直接对机器人身上的执行机构（如电机）进行控制的信号理解为计算机语言中的机器语言，可以简单的理解为控制电机转动。那么这些指令经过处理模块处理后控制机器人身上的执行机构（如电机）执行某个动作的信号，就可理解为汇编语言，即将该指令分解为多个机器语言命令，让为多个电机协作，让机器人行走。那么经过对指令进行适当的编译形成一个指令集，让处理模块根据指令集控制机器人身上的执行机构执行一套行为的信号，就能够理解为简单指令，可以理解为让机器人达到某个地方，当然可以在指令集之内可加入简单的逻辑判断。最简单的例子是，让机器人到达目标地点，机器人在接收到这个指令后，会先执行规划路线的动作，然后再执行行走的动作，在行走途中如果遇见障碍，执行避让的动作，最后顺利达到目标地点。叠加命令就是，将简单指令（或者说简单命令）组合而成，但是由于程序容量的限制，一些叠加命令不可能存储在指令库中，在实际使用时，总会遇见需要将简单指令进行创造性组合的方式，这对机器人和老人来说都存在较大的困难（简单命令和叠加命令的界限还是比较模糊，叠加命令在指令库中被记录之后也就成为了简单命令，在本发明中，我们定义叠加命令就是简单命令创造性的组合叠加）。

在老人正常使用时，本发明仅相当于一个控制系统，检测模块检测到老人发出的命令信息，将检测到的命令信息发送至处理模块，处理模块将老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，将匹配结果通过交互模块反馈给老人，老人判断匹配结果是否正确（或者说符合老人心意、能够达到目的），如果结果正确，存储模块将这个匹配信息保存，并将这个与老人发出的命令信息匹配的简单指令发送至执行机构，执行机构执行该简单指令。如果匹配结果错误，执行检测模块重新采集老人发出的命令信息这个动作，处理模块再次识别。

若处理模块再次识别失败，可重复上述步骤。直至老人发出放弃输入命令，就跳转到寻求帮助的阶段，即启动通讯模块，让通讯模块与远程终端建立连接。这样老人的儿女或者其他护理人员，可通过远程终端了解老人的需求，让后通过远程终端将简单命令创造性的组合成叠加命令，去帮助老人实现一些机器人无法解析的功能。即远程终端可以通过指令库中的简单指令，结合机器人自身原本的逻辑，能够实现远程遥控机器人，但是本发明提供的方式，又要比简单的遥控更加人性化，由于是调用的是指令库中的简单指令去执行，那么在执行过程中，机器人会记录下匹配不成功的老人发出的命令信息和远程终端所提供的简单指令的组合信息，这样在老人下次在发出相同的命令时，机器人能够调用远程终端执行过的方案（这就实现了将叠加命令向简单命令转化的过程），这样就使得机器人能够自我学习，并且这个学习的方案是由其他人提供的，老人对此即可以选择自己多次尝试，也能够将机器人的学习成本交由其他人来承担。

并且由于存储模块可以存储未匹配成功的老人发出的命令信息与远程终端的操作信息。操作信息我们可以理解为解决老人发出的命令信息的叠加命令，在下一次遇见相同的老人发出的命令信息时，就可以直接调用的，这样就达到了将叠加命令转换成简单命令的效果。

本发明养老机器人控制模块远程化的系统，通过存储模块、远程终端以及指令库的配合，让叠加命令在远程协助的过程中，转换成简单命令，让机器人具有学习叠加命令的功能，使得现有人工智能（AI）能够为老人解决复杂的问题，方便老人使用。

进一步，通讯模块和远程终端均与云端服务器连接。云端服务器的加入使得远程终端能够真正的实现远程协助，突破距离的局限性。

进一步，检测模块包括语音采集模块、图像采集模块以及图像识别模块。语音采集模块用于采集老人发出的命令信息并发送至处理模块，图像采集模块用于采集机器人四周的环境信息，图像采集模块还可将环境信息通过通讯模块传输至远程终端。这样方便老人的儿女或者护理人员更加的了解实际情况。

进一步，交互模块包括语音合成器、显示模块以及输入模块。交互模块是为了实现老人与机器人之间的信息交互，方便机器人向老人反馈信息。

进一步，通讯模块为WIFI模块、GSM模块、3G模块、4G模块或5G模块。上述模块的传输速率能够满足通讯模块和远程终端的通讯需求。

进一步，远程终端为PC端、智能手机或平板电脑。PC端、智能手机以及平板电脑的普及率和通用性较高，更加方便老人的儿女或护理人员协助老人。

养老机器人控制模块远程化的方法，包括如下步骤：

预设步骤，将简单指令存入指令库中；

检测步骤，检测老人发出的命令信息，采集机器人所处的环境信息；

处理步骤，将老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令；

执行步骤，让执行机构根据处理模块的信息执行简单指令；

通讯步骤，当接收到老人发出放弃输入命令后，启动通讯模块，通讯模块发出接通远程终端的请求；

远程协助步骤，让远程终端接通与通讯模块之间的通讯，通过远程终端选择指令库中的简单指令并传输至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，重复远程协助步骤。

具体使用时：简单指令以及机械语言部分，已经通过预设步骤存储到指令库中，检测步骤能够检测到老人发出的命令信息，并且能够检测到机器人所处的环境信息。检测机器人所处的环境信息是为了让机器人能够自如的运作，其原理可以是某银行的大厅机器人（南京大学旗下企业南大电子研发。目前，在省内常州和无锡分别有一台），能够和人达到一定的交流的原理。

附图说明

图1是本发明养老机器人控制模块远程化的方法及系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：。

实施例1

养老机器人控制模块远程化的方法，包括如下步骤：

预设步骤，将简单指令存入指令库中；

检测步骤，检测老人发出的命令信息，采集机器人所处的环境信息；

处理步骤，将老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令；

执行步骤，让执行机构根据处理模块的信息执行简单指令；

通讯步骤，当接收到老人发出放弃输入命令后，启动通讯模块，通讯模块发出接通远程终端的请求；

远程协助步骤，让远程终端接通与通讯模块之间的通讯，通过远程终端选择指令库中的简单指令并传输至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，重复远程协助步骤。

具体应用时：老人能够在机器人不能帮助其完成复杂任务的时候，可以通过远程协助的方式，让了解机器人的人帮助老人，使得机器人能够完成任务，从而达到让机器人的控制模块远程化的效果。

为实现上述方法，本发明还公开了养老机器人控制模块远程化的系统（如图1所示），包括：

指令库，指令库用于存储简单指令。具体的指令库是一个存储有简单指令的存储器，在本实施例中选用的是固态硬盘。

检测模块，检测模块用于检测老人发出的命令信息，检测模块还用于采集机器人所处的环境信息。具体的检测模块包括语音采集模块、图像采集模块以及图像识别模块。在本实施例中语言采集模块就是话筒在加上科大讯飞公司的语音识别模块，达到一个高效识别的效果。图像采集模块就是摄像头，图像识别模块就是通过二值化或者灰度化处理能够得到信息的识别模块。

处理模块，处理模块用于接收检测模块检测到老人发出的命令信息，并根据老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息。处理模块就是采用现有的高通公司的骁龙821处理器。

存储模块，存储模块用于接收匹配结果信息，并保存。存储模块的话可以和指令库一样也采用固态硬盘，但是需要分区处理。

交互模块，交互模块用于接收匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，交互模块还用于将老人的确认信息传输至处理模块，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令。具体的，交互模块包括语音合成器、显示模块以及输入模块。交互模块的输入功能可以用监测模块实现，输出功能的话可用键盘、喇叭和触摸屏实现。

执行机构，执行机构用于根据处理模块的信息执行简单指令。执行机构是安装在机器人从是步进电机。

通讯模块，通讯模块用于与远程终端通讯，若老人发出放弃输入命令，检测模块将放弃输入命令发送至处理模块，处理模块启动通讯模块，通讯模块则发出接通远程终端的请求。具体的，通讯模块为WIFI模块、GSM模块、3G模块、4G模块或5G模块，本实施例中，选用的是WIFI模块。

远程终端，远程终端用于接收通讯模块的通讯请求，远程终端还用于选择指令库中的简单指令并发送至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认。具体的，远程终端为PC端、智能手机或平板电脑。在本实施例中，选用的智能手机。

其中，通讯模块和远程终端均与云端服务器连接。具体的云端服务器是采用的腾讯公司的服务器，用腾讯公司的QQ物联实现的信号传输，在本实施例中通讯模块是通过WIFI接入互联网与云端服务器连接的。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，包括：

指令库，指令库用于存储简单指令；

检测模块，检测模块用于检测老人发出的命令信息，检测模块还用于采集机器人所处的环境信息；

处理模块，处理模块用于接收检测模块检测到老人发出的命令信息，并根据老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息；

存储模块，存储模块用于接收匹配结果信息，并保存；

交互模块，交互模块用于接收匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，交互模块还用于将老人的确认信息传输至处理模块，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令；

执行机构，执行机构用于根据处理模块的信息执行简单指令；

通讯模块，通讯模块用于与远程终端通讯，若老人发出放弃输入命令，检测模块将放弃输入命令发送至处理模块，处理模块启动通讯模块，通讯模块则发出接通远程终端的请求；

远程终端，远程终端用于接收通讯模块的通讯请求，远程终端还用于选择指令库中的简单指令并发送至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认。

2.根据权利要求1所述的养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，通讯模块和远程终端均与云端服务器连接。

3.根据权利要求1所述的养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，检测模块包括语音采集模块、图像采集模块以及图像识别模块。

4.根据权利要求1所述的养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，交互模块包括语音合成器、显示模块以及输入模块。

5.根据权利要求1所述的养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，通讯模块为WIFI模块、GSM模块、3G模块、4G模块或5G模块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的养老机器人控制模块远程化的系统，其特征在于，远程终端为PC端、智能手机或平板电脑。

7.养老机器人控制模块远程化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

预设步骤，将简单指令存入指令库中；

检测步骤，检测老人发出的命令信息，采集机器人所处的环境信息；

处理步骤，将老人发出的命令信息与指令库中的简单指令进行匹配，获得匹配结果信息，并将匹配结果信息向老人展示，老人对匹配结果进行确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，处理模块重新匹配指令库内的简单指令与老人发出的命令信息，直至老人发出放弃输入命令；

执行步骤，让执行机构根据处理模块的信息执行简单指令；

通讯步骤，当接收到老人发出放弃输入命令后，启动通讯模块，通讯模块发出接通远程终端的请求；

远程协助步骤，让远程终端接通与通讯模块之间的通讯，通过远程终端选择指令库中的简单指令并传输至处理模块，处理模块将远程终端的选择指令与老人发出的命令信息重新匹配，老人通过交互模块对匹配结果进行再次确认，若老人确认匹配结果正确，则处理模块将简单指令发送至执行机构，若老人确认匹配结果错误，则存储模块删除匹配结果信息，重复远程协助步骤。