CN107322592A - 养老机器人智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了养老机器人智能控制方法，包括以下步骤：步骤一，采集用户的声音信息和图像信息；步骤二，判断用户此时的状态，得到判断结果；步骤三，当判断结果表明用户处于紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给报警模块，当判断结果表明用户处于非紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给控制模块；步骤四，报警模块逐一拨打各个指定用户直到其中一个指定用户连通为止；步骤五，指定用户进行远程视频通话；步骤六，指定用户控制模块控制驱动模块完成救助用户的动作；步骤七，在指定用户控制养老机器人处于半休眠状态。本申请能解决了现有养老机器人操作不方便的问题。

Description

养老机器人智能控制方法

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种养老机器人智能控制方法。

背景技术

随着社会节奏的加快，人们的工作时间变长，很多人都无法很好地兼顾家庭和工作，难免会疏忽对老人的照顾。再加上因为现在大多数家庭都是独生子女，子女的赡养负担重，子女忙于赚钱，更加无暇陪伴照顾老人。老人不仅会产生孤独感，还会因为在遭遇紧急情况时发现不及时而酿成悲剧。

为了缓解老年人的晚年孤寂，同时为了在老人出现紧急情况时及时呼救，现在研制出了专门用来陪伴老人的养老机器人。如专利申请号为201610658220.2的专利《一种老人陪护机器人及其控制方法》中的养老机器人，包括语音交互单元和出药控制单元，语音交互单元和出药控制单元都连接受控于中央处理器；语音交互单元包括语音接收器、喇叭和数据库，语音接收器依次通过语音识别模块、词汇划分模块与中央处理器相连，喇叭和数据库直接连接到中央处理器上；数据库分为本地数据库和云端网络数据库，本地数据库直接与中央处理器相连，云端网络数据库通过无线网络的方式与中央处理器相连；出药单元包括定时模块和出药驱动机构；定时模块和出药驱动机构与中央处理器连接。

与现有的其他养老机器人一样，该专利的老人陪护机器人只具备较为单一的功能，控制过程简单且机器人的过程需要老人启动和关闭，该专利就只具备和老人进行问答和提醒老人吃药的作用。相比于，养老机器人的高成本，其所具备的功能明显不划算，且这样的养老机器人并不能很好地代替人对老人的陪伴。更重要的是，现有的养老机器人其操作步骤相对于老人而言都是较难记忆和掌握，老人仅是掌握养老机器人各个功能部件的关闭和启动操作就需要大量的时间。因此现在的养老机器人并不适合老人使用。

鉴于此，本申请提出一种适合老人使用的养老机器人的智能控制方法。

发明内容

本发明意在提供一种养老机器人智能控制方法，以解决现在的养老机器人操作较难，老人难以掌握的问题。

本方案中的养老机器人智能控制方法，包括以下步骤：

步骤一，通过采集模块，采集用户的声音信息和图像信息；

步骤二，设置在中央处理器中的信息处理模块接收声音信息和图像信息，根据预存在信息处理模块中的声音信息判断表和图像信息判断表，判断用户此时的状态，得到判断结果；

步骤三，中央处理器读取识别判断结果中的状态标识，当判断结果表明用户处于紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给报警模块，当判断结果表明用户处于非紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给控制模块；

步骤四，报警模块在接收判断结果后，根据预先存储在报警模块中的指定用户的联系方式，根据预先设置的优先级通过网络收发模块逐一拨打各个指定用户直到其中一个指定用户连通为止；

步骤五，在通过网络收发模块连通某一指定用户后，指定用户通过网络收发模块控制视频模块、语音模块、摄像头和拾音器进行远程视频通话；

步骤六，指定用户通过网络收发模块接收感应模块传递给中央处理器的感应信号，指定用户通过驱动模块动作过程中感应信号的变化，指定用户通过网络收发模块向控制模块发送操作指令，控制模块控制驱动模块完成救助用户的动作；

步骤七，在指定用户判断紧急状态解除后，指定用户通过网络收发模块向中央处理器发送操作指令，中央处理器关闭视频模块、语音模块以及驱动模块，中央处理器控制养老机器人处于半休眠状态。

原理及效果：

本发明通过采集模块采集包括图像信息和声音信息在内的用户信息，养老机器人通过这些用户信息判断用户是否处于紧急状态，当用户处于非紧急状态时，直接由养老机器人本身设置的预设音频、预设视频以及控制命令控制驱动模块进行相应动作，来及时给用户声音上的、图像上的以及动作上的反馈，使养老机器人能够和用户之间建立良好的，自然的沟通，减少用户的孤独感。

当判断用户处于紧急状态时，养老机器人直接通过报警模块和网络收发模块联系被设置为指定用户的老人的子女或者监护人，指定用户通过网络收发模块接手养老机器人的控制权，指定用户首先通过视频模块、音频模块、拾音器和摄像头建立远程视频通话，指定用户能够通过远程视频通话直接观察用户的情况，方便对用户此时的情况进行判断和及时救治处理；指定用户通过控制模块控制驱动模块完成救助用户的动作，在驱动模块完成相应动作的同时，通过感应模块传递来的感应信号的变化，指定用户能够判断出养老机器人与用户之间各个部位的距离，方便指定用户向控制模块发送下一个操作命令。

在完成救助，紧急状态解除后，指定用户可以通过网络收发模块使养老机器人进入到半休眠状态。这里的半休眠状态就是养老机器人除了用来采集用户信息的采集模块仍在工作外，养老机器人的输出部件停止工作，这样既不会失去对用户的监控照看，也能最大程度地节约能源。

本发明的整个操作步骤都是由养老机器人自主完成或者由接收控制权的指定用户完成的，作为用户的老人并不需要对养老机器人进行任何操作指令或命令的输入，老人仅需要通过正常的说话或者动作就能够通过采集端采集到相关的声音信息或图像信息作为用户输入输入到养老机器人中，操作起来十分方便。

本发明解决了现在的养老机器人操作较难，老人难以掌握的问题。而且，对于紧急状态直接授权给作为指定用户的子女或监护人，不仅起到了提醒通知的作用，还能在子女或监护人的操作下达到及时救助老人的目的。

进一步，步骤一中通过摄像头采集用户的图像信息，通过拾音器采集用户的声音信息。

通过摄像头和拾音器分别采集不同的用户信息，即使一个采集器件损坏还能通过另外的采集器件采集的用户信息来供机器人判断。

进一步，在步骤四进行的同时，控制模块在接收到判断结果后，根据预先设置在控制模块中的操作信息表，将操作信息表中与该判断结果对应的操作指令发送给驱动模块、视频模块和语音模块；驱动模块驱动机器人活动部件作出相应的反馈动作；视频模块向用户播放判断结果中包括的视频编号的预设视频；语音模块向用户播放判断结果中包括的音频编号的预设音频。

对于非紧急状态的判断结果，养老机器人直接通过视频模块、音频模块和驱动模块给用户直接的反馈，方便养老机器人与用户之间建立正常的沟通，使养老机器人能够陪伴用户避免其产生孤独感。

进一步，在步骤六进行的同时，若指定用户通过远程视频通话判断需要请求外部援助时，指定用户通过网络收发端将养老机器人所处的位置信号，按照预先设置在网络收发模块中的救助机构位置联系表按照优先级逐一拨打救助机构的联系方式，直到连通某一救助机构为止。

方便对老人及时进行外部救助。

进一步，GPS模块只有在指定用户向中央处理器发送指令后才启动。

即非紧急状态下GPS模块不启动，能够尽可能地节约用电。

进一步，驱动模块包括设置在养老机器人活动部件各个关节位置上的电机、齿轮以及用来控制电机转动的微控制器；微控制器接收控制模块传递来的操作指令控制电机转动。

微控制器控制电机转动，电机带动齿轮转动，进而控制养老机器人的活动部件转动。

附图说明

图1为本发明实施例的养老机器人智能控控制系统的逻辑框图。

图2为本发明实施例的养老机器人的结构示意图。

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：中央处理器1、信息处理模块11、报警模块12、控制模块13、摄像头21、拾音器22、GPS模块23、感应模块24、视频模块31、语音模块32、驱动模块33、网络收发模块41、机器人本体51、机器人手臂52、机器人头部53、机器人底座54。

如图1和图2所示，本实施例中的养老机器人，包括机器人本51、分别与机器人本体51连接的机器人手臂52、机器人头部53和机器人底座54。其中，机器人头部53、机器人手臂52和机器人底座54都是可以相对机器人本体51活动的活动部件。本实施例中的养老机器人智能控控制系统，包括安装在机器人本体中的中央处理器1以及分别与中央处理器1通信连接的摄像头21、拾音器22、GPS模块23、感应模块24、视频模块31、语音模块32、驱动模块33和网络收发模块41。

其中，摄像头21和拾音器22一起构成对老人原始信息进行采集的采集模块。摄像头21将拍摄到的老人的图像信息传递给中央处理器1。拾音器22将录取到的老人的声音信息传递给中央处理器1。为了方便拍摄，可以将摄像头21安装在机器人本51和机器人手臂52上，通过机器人手臂52的运动，可以转换不同的拍摄角度拍摄，以便最终筛选得到清晰的图像信息。同样，拾音器22也可以分别安装在机器人本体51和机器人手臂52上，以便获取不同角度的声音信息采集样本，使最后筛选得到的声音信息为最清晰的样本。

GPS模块23将养老机器人当前所处用经纬度表示的位置信号传递给中央处理器1。

感应模块24主要包括设置在机器人本体上和机器人活动部件（机器人头部53和机器人手臂52）上的红外线传感器或者位移传感器等用来感应人体位置的传感器件。本实施例中采用三个以上设置在不同位置上的FTM-50S型激光位移传感器作为感应模块24来检测老人相对于养老机器人的具体位置。感应模块24将三个以上的感应信号传递给中央处理器1，中央处理器1根据这三个以上设置在不同位置上的位移传感器传递来的立体方向上的感应信号，确定老人相对于养老机器人的立体位置。

视频模块31主要由显示屏或者具有显示功能的其他显示设备构成。视频模块31主要用来向老人播放视频信息、图片信息或者其它具有可视性的信息。为了方便老人观看视频模块31上的播放内容，视频模块31一般设置在机器人本体51的“肚子”位置上。

语音模块32主要由喇叭构成，用来将视频中的声音，或者远程通话的声音播放出来。

驱动模块33，主要包括微控制器和与微控制器连接的位于机器人活动部件各个关节位置处的电动机。这里的微控制器选用具有基本控制功能的单片机即可，如STM32。

网络收发模块41，主要包括移动网络模块和本地网络模块，用来通过移动网络与作为指定用户的老人子女进行网络通信。其中，这些指定用户的联系方式预先设置在中央处理器1中。也可以通过各种网络线路搭建成的本地网络（因特网或其他有线网络）来与指定用户进行通信。

本实施例中，养老机器人智能控制方法，包括以下步骤：

步骤一，通过由摄像头21和拾音器22构成的采集模块，采集用户（主要指老人，但也可用于其他需要照顾的人群）的声音信息和图像信息；

步骤二，设置在中央处理器1中的信息处理模块11接收声音信息和图像信息，根据预存在信息处理模块11中的声音信息判断表和图像信息判断表，判断用户此时的状态，得到判断结果；其中，声音信息判断表包括各种不同说话内容的音频单元，每个音频单元内包括多个不同情绪下的音频片段，一个音频单元下的音频片段具有相同的说话内容的，而每一个音频片段对应一个判断结果，这个判断结果为分别对应报警模块12和控制模块13的一个中间参数；图像信息判断表包括多种不同身体运动形状的动作图片，每个动作图片对应一个判断结果，这个判断结果为分别对应报警模块12和控制模块13的一个中间参数；

步骤三，中央处理器1根据信息处理模块11得到的判断结果，当判断结果表明用户处于紧急状态时，中央处理器1将判断结果发送给报警模块12，当判断结果表明用户处于非紧急状态时，中央处理器1将判断结果发送给控制模块13；不同的声音信息和不同的动作图片，其对应的判断结果中直接通过状态标识标记每个判断结果的紧急状态，中央处理器1通过识别这些状态标识来将不同的判断结果分别发送给报警模块12或者控制模块13；

步骤四，报警模块12在接收判断结果后，根据预先存储在报警模块12中的指定用户的联系方式，根据预先设置的优先级通过网络收发模块41逐一拨打各个指定用户直到其中一个指定用户连通为止；

在步骤四进行的同时，控制模块13在接收到判断结果后，根据预先设置在控制模块13中的操作信息表，将操作信息表中与该判断结果对应的操作指令发送给驱动模块33、视频模块31和语音模块32；驱动模块33驱动机器人活动部件作出相应的反馈动作；视频模块31向用户播放判断结果中包括的视频编号的预设视频；语音模块32向用户播放判断结果中包括的音频编号的预设音频；其中，预设视频和预设音频均存储在与中央处理器1连接的数据库中。驱动模块包括设置在养老机器人活动部件各个关节位置上的电机、齿轮以及用来控制电机转动的微控制器；微控制器接收控制模块传递来的操作指令控制电机转动。操作指令可以看做主要包括用来使视频模块播放视频的视频播放命令、用来使语音播放模块播放音频的音频播放命令和用来使电动机等执行机构动作的动作命令。

步骤五，在通过网络收发模块41连通某一指定用户后，指定用户通过网络收发模块41控制视频模块31、语音模块32、摄像头21和拾音器22进行远程视频通话；指定用户能够通过远程视频通话直接观察用户的情况，方便进行及时救治处理；

步骤六，指定用户通过网络收发模块41接收传递至中央处理器1的各种信号（包括摄像头21传递来的图像信息、拾音器22传递的声音信息、GPS模块23传递的位置信号、感应模块24传递的感应信号），指定用户通过感应信号的变化，指定用户通过网络收发模块41向控制模块13发送操作指令，控制模块13控制驱动模块33完成救助用户的动作；其中，GPS模块只有在指定用户向中央处理器发送指令后才启动。

在步骤六进行的同时，若指定用户通过远程视频通话判断需要请求外部援助时，指定用户通过网络收发端将养老机器人所处的位置信号，按照预先设置在网络收发模块41中的救助机构位置联系表按照优先级逐一拨打救助机构的联系方式，直到连通某一救助机构为止。

步骤七，在指定用户判断紧急状态解除后，指定用户通过网络收发模块41向中央处理器1发送操作指令，中央处理器1关闭视频模块31、语音模块32以及驱动模块33，中央处理器1控制养老机器人处于半休眠状态。这里的半休眠状态就是养老机器人除了用来采集用户信息的采集模块仍在工作外，养老机器人的输出部件停止工作，这样既不会失去对用户的监控照看，也能最大程度地节约能源。

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，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。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 (6)

1.养老机器人智能控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，通过采集模块，采集用户的声音信息和图像信息；

步骤二，设置在中央处理器中的信息处理模块接收声音信息和图像信息，根据预存在信息处理模块中的声音信息判断表和图像信息判断表，判断用户此时的状态，得到判断结果；

步骤三，中央处理器读取识别判断结果中的状态标识，当判断结果表明用户处于紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给报警模块，当判断结果表明用户处于非紧急状态时，中央处理器将判断结果发送给控制模块；

步骤四，报警模块在接收判断结果后，根据预先存储在报警模块中的指定用户的联系方式，根据预先设置的优先级通过网络收发模块逐一拨打各个指定用户直到其中一个指定用户连通为止；

步骤五，在通过网络收发模块连通某一指定用户后，指定用户通过网络收发模块控制视频模块、语音模块、摄像头和拾音器进行远程视频通话；

步骤六，指定用户通过网络收发模块接收感应模块传递给中央处理器的感应信号，指定用户通过驱动模块动作过程中感应信号的变化，指定用户通过网络收发模块向控制模块发送操作指令，控制模块控制驱动模块完成救助用户的动作；

步骤七，在指定用户判断紧急状态解除后，指定用户通过网络收发模块向中央处理器发送操作指令，中央处理器关闭视频模块、语音模块以及驱动模块，中央处理器控制养老机器人处于半休眠状态。

2.根据权利要求1所述的养老机器人智能控制方法，其特征在于：步骤一中通过摄像头采集用户的图像信息，通过拾音器采集用户的声音信息。

3.根据权利要求1所述的养老机器人智能控制方法，其特征在于：在步骤四进行的同时，控制模块在接收到判断结果后，根据预先设置在控制模块中的操作信息表，将操作信息表中与该判断结果对应的操作指令发送给驱动模块、视频模块和语音模块；驱动模块驱动机器人活动部件作出相应的反馈动作；视频模块向用户播放判断结果中包括的视频编号的预设视频；语音模块向用户播放判断结果中包括的音频编号的预设音频。

4.根据权利要求1所述的养老机器人智能控制方法，其特征在于：在步骤六进行的同时，若指定用户通过远程视频通话判断需要请求外部援助时，指定用户通过网络收发端将养老机器人所处的位置信号，按照预先设置在网络收发模块中的救助机构位置联系表按照优先级逐一拨打救助机构的联系方式，直到连通某一救助机构为止。

5.根据权利要求1所述的养老机器人智能控制方法，其特征在于：GPS模块只有在指定用户向中央处理器发送指令后才启动。

6.根据权利要求1所述的养老机器人智能控制方法，其特征在于：驱动模块包括设置在养老机器人活动部件各个关节位置上的电机、齿轮以及用来控制电机转动的微控制器；微控制器接收控制模块传递来的操作指令控制电机转动。