CN107825428A - 智能机器人的作业系统及智能机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能机器人的作业系统，包括主控模块及分别与主控模块电连的数据采集模块、视觉模块、运动模块及交互模块；数据采集模块用于采集用户行动轨迹数据并进行整理、分析；视觉模块包括摄像单元和识别单元，摄像单元用于获取用户图片或视频，识别单元用于根据摄像单元获取的用户图片或视频进行特征识别；运动模块用于根据识别单元的识别结果进行目标锁定并跟随该用户移动；交互模块包括：作业录入单元，用于供用户录入作业内容；作业监控单元，用于根据用户指令或预设规则开启视觉模块，以监控预置对象完成作业。本发明智能机器人的作业系统能够及时提醒并监督孩子完成作业。此外，本发明还公开一种智能机器人。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种智能机器人的作业系统及智能机器人。
背景技术
随着科学技术的发展，大量的机器人被设计和制造出来，并运用于社会生产和生活中，以提高社会生产力和人们的生活品质。生产类机器人多用于工厂的生产制造和物料运输等，如常见的智能机械臂、AGV机器人等。家庭服务类的机器人主要用于清洁卫生和人机互动等，如常见的扫地机器人、教育机器人、管家机器人等。
现有的教育机器人的主要作用在于，激发孩子的学习兴趣及培养孩子的综合能力，并不具备提醒并监督孩子完成家庭作业的功能。然而，为了巩固孩子在学校学到的知识，大部分老师会在每天放学前布置适量的家庭作业并由家长进行检查或监督完成。如若家长外出或由于工作需要，则无法监督孩子完成作业。因此，急需一种具备提醒并监督孩子完成家庭作业功能的智能机器人。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种智能机器人的作业系统，以解决现有的智能机器人不具备提醒并监督孩子完成作业的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种智能机器人的作业系统，该智能机器人的作业系统包括主控模块及分别与所述主控模块电连的数据采集模块、视觉模块、运动模块及交互模块；其中，
所述数据采集模块用于采集用户行动轨迹数据并进行整理、分析；
所述视觉模块包括摄像单元和识别单元，所述摄像单元用于获取用户图片或视频，所述识别单元用于根据摄像单元获取的用户图片或视频进行特征识别；
所述运动模块用于根据识别单元的识别结果进行目标锁定并跟随该用户移动；
所述主控模块用于根据接收的用户指令控制运动模块开启工作；
所述交互模块包括：
作业录入单元，用于供用户录入作业内容；
作业监控单元，用于根据用户指令或预设规则开启视觉模块，以监控预置对象完成作业。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括数据库模块，所述数据库模块包括问答数据库单元和/或知识百科数据库单元。
优选地，所述交互模块还包括：
语音接收单元，所述语音接收单元用于接收用户语音指令；
解析单元，用于解析所述语音指令；
通信单元，用于在所述用户语音指令为求助信号时，发送视频通话请求至通信终端。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储音频和/或视频数据。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括信息反馈模块，所述信息反馈模块用于智能机器人非正常关机时的信息保存及下次开机的信息反馈。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括：
评价模块，用于根据用户完成作业情况进行评价；
可视化报表模块，用于记录用户每天的作业完成时间并生成可视化报表，保存至本地或发送至通信终端。
优选地，所述交互模块还包括声源定位单元，所述声源定位单元包括麦克风阵列，所述麦克风阵列用于接收不同方向的语音并定位声源；所述主控模块还用于根据接收的语音方位控制运动模块开启工作。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括避障模块，所述避障模块包括设于机器人外壳上的至少一超声波传感器。
优选地，所述智能机器人的作业系统还包括防跌模块，所述防跌模块包括设于所述机器人底座上的至少一红外传感器。
本发明进一步提出一种智能机器人，包括上述的智能机器人的作业系统，所述智能机器人的作业系统包括主控模块及分别与所述主控模块电连的数据采集模块、视觉模块、运动模块及交互模块；其中，
所述数据采集模块用于采集用户行动轨迹数据并进行整理、分析；
所述视觉模块包括摄像单元和识别单元，所述摄像单元用于获取用户图片或视频，所述识别单元用于根据摄像单元获取的用户图片或视频进行特征识别；
所述运动模块用于根据识别单元的识别结果进行目标锁定并跟随该用户移动；
所述主控模块用于根据接收的用户指令控制运动模块开启工作；
所述交互模块包括：
作业录入单元，用于供用户录入作业内容；
作业监控单元，用于根据用户指令或预设规则开启视觉模块，以监控预置对象完成作业。
本发明智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的即时指令或预设指令后，智能机器人根据以往采集的用户行动轨迹，分析用户可能停留的位置及其停留在该位置的概率大小并将该分析结果发送至主控模块。此时，主控模块根据该分析结果控制运动模块开启工作，并由运动模块驱动智能机器人前往用户可能停留的位置。智能机器人通过摄像单元获取到达位置处的图片或视频，如若获取到用户图片或视频，识别单元开启工作以对用户进行特征识别并锁定用户。用户锁定后，智能机器人通过交互模块以语音、图片或视频等方式提醒用户开始作业，以及作业完成时间；同时，作业监控单元根据接收到的即时指令或预设指令开启视觉模块，以监督孩子完成作业。如此，家长在外出或因工作需要无法监督孩子作业时，本发明智能机器人的作业系统能够及时提醒并监督孩子完成作业。
附图说明
图1为本发明智能机器人的作业系统一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出的智能机器人的作业系统，包括主控模块100及分别与主控模块100电连的数据采集模块200、视觉模块300、运动模块400及交互模块500；其中，
数据采集模块200用于采集用户行动轨迹数据并进行整理、分析；
视觉模块300包括摄像单元310和识别单元320，摄像单元310用于获取图片或视频，识别单元320用于根据摄像单元310获取的用户图片或视频进行特征识别；
运动模块400用于根据识别单元320的识别结果进行目标锁定并跟随该用户移动；
主控模块100用于根据接收的用户指令控制运动模块开启工作；
交互模块500包括：
作业录入单元510，用于供用户录入作业内容；
作业监控单元520，用于根据用户指令或预设规则开启视觉模块300，以监控预置对象完成作业。
家长可通过交互模块500的作业录入单元510，手动将学校布置的家庭作业录入至智能机器人，并可预设作业开始时间及作业完成时间。除此，家长还可通过通信终端下载相应的APP软件，在APP软件上将家庭作业及作业开始时间、作业完成时间推送至服务器，再由服务器将其发送至智能机器人，主控模块100接收到该指令并控制智能机器人执行操作。
智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的指令后，智能机器人根据以往采集的用户行动轨迹，分析用户可能停留的位置及其停留在该位置的概率大小并将该分析结果发送至主控模块100。主控模块100控制运动模块400启动，以驱动智能机器人前往指定位置。在智能机器人行进过程中，设置在智能机器人头部的视觉模块300将对视场内的物体进行识别；若智能机器人获取到用户图片，此时，识别单元320将对用户进行特征识别，若用户特征与预存用户特征相匹配，则锁定用户。
用户锁定后，智能机器人执行即时指令或预设指令，并以语音、图片和/或视频等方式提醒用户开始作业及作业完成时间。同时，视觉模块300可获取到用户作业时的视频，以使家长可通过通信终端观看。
如若到达预设作业时间，智能机器人正处于游戏、观影或音乐播放等模式以供用户娱乐，此时，智能机器人将自动退出并通过交互模块500发出“小主人，现在是作业时间”的语音提示；同时，智能机器人切换至作业模式以监督用户完成作业。
本发明智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的即时指令或预设指令后，智能机器人根据以往采集的用户行动轨迹，分析用户可能停留的位置及其停留在该位置的概率大小并将该分析结果发送至主控模块。此时，主控模块根据该分析结果控制运动模块开启工作，并由运动模块驱动智能机器人前往用户可能停留的位置。智能机器人通过摄像单元获取到达位置处的图片或视频，如若获取到用户图片或视频，识别单元开启工作以对用户进行特征识别并锁定用户。用户锁定后，智能机器人通过交互模块以语音、图片或视频等方式提醒用户开始作业，以及作业完成时间；同时，作业监控单元根据接收到的即时指令或预设指令开启视觉模块，以监督孩子完成作业。如此，家长在外出或因工作需要无法监督孩子作业时，本发明智能机器人的作业系统能够及时提醒并监督孩子完成作业。
在本发明一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括数据库模块600，数据库模块600包括问答数据库单元610和/或知识百科数据库单元。本发明智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的指令后，智能机器人立刻提醒用户开始作业，以及需要完成的作业和作业完成时间。用户在完成作业的过程中，如若碰到问题或需要借助学习工具辅助完成时，用户可通过智能机器人的交互模块500发送寻求帮助指令至主控模块100。此时，主控模块100控制数据库模块600启动并匹配相应的信息，以语音、图片和/或视频等方式输出，从而辅助用户完成作业。
在本发明实施例中，交互模块500还包括：语音接收单元530，所述语音接收530单元用于接收用户语音指令；解析单元540，用于解析所述语音指令；通信单元550，用于在所述用户语音指令为求助信号时，发送视频通话请求至通信终端。用户在作业的过程中，如若碰到问题或难题时，可发出“馒头，帮我答题”的语音指令；此时，语音接收单元530接收用户的语音指令，并由解析单元540对用户发出的帮助请求进行解析并判断。若用户的寻求帮助指令为寻求学习辅助工具，而非直接寻求作业的答案时，主控模块100控制数据库模块600启动以解答用户问题，辅助用户完成作业；若用户寻求作业答案，而智能机器人无法完成解析并引导用户完成时，通信单元550启动以发送视频通话请求至家长的通信终端。如此，家长可与用户进行视频通话，并主动引导用户完成作业，从而增强用户的思考能力。
在本发明另一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括存储模块700，存储模块700用于存储音频和/或视频数据。用户在完成朗诵或背诵作业时，智能机器人的作业系统可通过交互模块500对用户朗诵或背诵时的语音和/或视频进行捕捉，并保存至本地或发送至家长的通信终端以供家长进行作业检查。
在本发明又一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括信息反馈模块800，信息反馈模块800用于智能机器人非正常关机时的信息保存及下次开机的信息反馈。用户在收到智能机器人的“开始作业”的提醒后，若用户直接关闭智能机器人，导致智能机器人的作业系统无法正常工作；该非正常关机的信息将自动保存至本地并在智能机器人下次启动时，该信息将反馈至家长的通信终端。
在本发明再一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括：评价模块900，用于根据用户完成作业情况进行评价；可视化报表模块910，用于记录用户每天的作业完成时间并生成可视化报表，保存至本地或发送至通信终端。本发明智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的指令后,智能机器人发出“小主人，现在是作业时间”等语音提示以提醒用户开始作业。用户在完成作业后，评价模块900以语音的方式发出“你真棒”“再接再厉”“真聪明”等语音以鼓励用户，或以图片的方式在显示屏上显示“点赞”或“笑脸”等。本发明智能机器人的作业系统还包括有可视化报表模块910，该可视化报表模块910可记录用户每天完成作业所需时间，并生成可视化报表，保存至本地或发送至家长的通信终端。如此，家长可通过该可视化报表观察用户平时完成作业所需时间，以获知学校布置的作业量是否合理或作业难易程度。
在本发明再一较佳实施例中，交互模块500还包括声源定位单元560，声源定位单元560包括麦克风阵列561，麦克风阵列561用于接收不同方向的语音并定位声源；主控模块100还用于根据接收的语音方位控制运动模块400开启工作。参见图1所示，本实施例中，声源定位单元560包括麦克风440，该麦克风阵列561，麦克风阵列561可根据接收到的语音的时间差判断用户的具体方位。本发明智能机器人的作业系统在接收到“开始作业”的指令后，智能机器人的主控模块100控制运动模块400启动，以驱动智能机器人前进。在前进过程中，智能机器人发出“小主人，你在哪”的语音以寻求用户的具体方位，用户回应“馒头，我在这”，此时，设置在智能机器人头部的麦克风阵列561接收到用户语音并对其进行处理，从而确定用户的方位。用户的具体方位确定后，运动模块400控制智能机器人前进方向，从而到达用户所在位置。
在本发明再一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括避障模块920，避障模块920包括设于机器人外壳上的至少一超声波传感器921。避障是指机器人在行走过程中，通过避障传感器感知到在其规划路线上存在静态或动态障碍物时，按照一定的算法实时更新路径以绕过障碍物，避免与其发生碰撞。本发明实施例中，超声波传感器921设于机器人外壳上且靠近机器人底部位置，前后各设置有3组。由于由于设置超声波传感器位置处的机器人外壳具有一定的角度，因此，其探测范围更广。如此，智能机器人在运动过程中能够通过超声波传感器921感知到机器人行进途中的障碍物，从而避免智能机器人与障碍物发生碰撞，延长智能机器人的使用寿命。
在本发明再一较佳实施例中，智能机器人的作业系统还包括防跌模块930，防跌模块930包括设于机器人底座上的至少一红外传感器931。红外传感器710包括红外发射器、红外接收器及数据处理芯片，红外发射器用于向地面发射红外线，红外接收器用于接收发射回来的红外线，数据处理芯片则根据红外线发射和接收的时间差计算处机器人底座与地面的高度。由于底座与平整地面之间的高度约为30mm，当机器人遇到坡面或坑洼地面时，智能机器人容易发生倾覆。本发明智能机器人的运动控制系统可通过红外传感器710有效的避免智能机器人跌倒或倾倒，从而延长智能机器人的使用寿命。
本发明进一步提出的一种智能机器人包括智能机器人的作业系统，该智能机器人的作业系统的具体结构参照上述实施例，由于本智能机器人采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统包括主控模块及分别与所述主控模块电连的数据采集模块、视觉模块、运动模块及交互模块；其中，
所述数据采集模块用于采集用户行动轨迹数据并进行整理、分析；
所述视觉模块包括摄像单元和识别单元，所述摄像单元用于获取用户图片或视频，所述识别单元用于根据摄像单元获取的用户图片或视频进行特征识别；
所述运动模块用于根据识别单元的识别结果进行目标锁定并跟随该用户移动；
所述主控模块用于根据接收的用户指令控制运动模块开启工作；
所述交互模块包括：
作业录入单元，用于供用户录入作业内容；
作业监控单元，用于根据用户指令或预设规则开启视觉模块，以监控预置对象完成作业。
2.如权利要求1所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括数据库模块，所述数据库模块包括问答数据库单元和/或知识百科数据库单元。
3.如权利要求2所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述交互模块还包括：
语音接收单元，所述语音接收单元用于接收用户语音指令；
解析单元，用于解析所述语音指令；
通信单元，用于在所述用户语音指令为求助信号时，发送视频通话请求至通信终端。
4.如权利要求3所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储音频和/或视频数据。
5.如权利要求4所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括信息反馈模块，所述信息反馈模块用于智能机器人非正常关机时的信息保存及下次开机的信息反馈。
6.如权利要求5所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括：
评价模块，用于根据用户完成作业情况进行评价；
可视化报表模块，用于记录用户每天的作业完成时间并生成可视化报表，保存至本地或发送至通信终端。
7.如权利要求6所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述交互模块还包括声源定位单元，所述声源定位单元包括麦克风阵列，所述麦克风阵列用于接收不同方向的语音并定位声源；所述主控模块还用于根据接收的语音方位控制运动模块开启工作。
8.如权利要求7所述智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括避障模块，所述避障模块包括设于机器人外壳上的至少一超声波传感器。
9.如权利要求8所述的智能机器人的作业系统，其特征在于，所述智能机器人的作业系统还包括防跌模块，所述防跌模块包括设于所述机器人底座上的至少一红外传感器。
10.一种智能机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的智能机器人的作业系统。
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