CN108021046A - 一种实现人机交互的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现人机交互的机器人，包括：智能设备的交互装置；电力驱动模块，通过电力实现机器人行走；导航模块，记录机器人的行走轨迹，构建坐标地图，配合电力驱动模块实现轨迹内移动和避障；服务模块，适配电器和/或设备，实现智能化自动配对管理；无线通信模块，通过无线通信接入互联网，与用户终端实现交互及控制。本发明可通过双向语音与视频信息与现场的人员或其他机器人进行直接交互，完全模拟人与人面对面交互的模式和方法，实现人与机器之间的交互更加智能，提高工作效率并为使用者节省大量的成本，实现对实时信息问题的回答，大大扩展了智能服务机器人的交互范围，并提高与丰富了智能服务机器人的用户体验。

Description

一种实现人机交互的机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种实现人机交互的机器人。

背景技术

机器人是一类用于接受人类的命令完成相应的动作，也可以自动执行预设程序来完成相应的任务，且具有可编程能力的机器装置。一般来说，机器人能够增加生产效率、提高产品质量的和改善人类生活的方便程度。所以，机器人是一个协助或取代人类工作的的机械装置。机器人在可复杂环境下工作，具有自规划、自组织、自适应能力的机器人，具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势，目前在国内外正在被广泛的应用。

随着智能技术的发展，智能服务机器人已开始走进日常生活，在家庭、商业、工业等各种环境中得到广泛应用。家用服务机器人功能主要为教育娱乐、安保服务、亲情互动、智能提醒、家电控制等功能；商用服务机器人主要功能是安保服务、店铺管理、远程监控等用途。随着机器人技术的不断发展，现在市面上出现了很多的智能人机交互装置，例如电子宠物、电子玩具和智能机器人等。人们要求智能人机交互装置能够替代和辅助人类从事越来越广泛、越来越复杂的工作，并要求在越来越多的方面能够替代、补偿和加强人的感知功能、思维功能和行为功能，这就必然地要求智能人机交互装置具有越来越强的情感识别、情感理解和情感表达能力。现在市面上智能人机交互装置越来越多，例如一种机器人，它包括多种多媒体手段，用户可通过语音命令它进行跳舞、讲幼教内容，和宝宝聊天等，当你碰它特定部位时，它也会做出特定反应。但用户一个特定的语音或动作命令，该机器人做出一个特定的反应，缺少变化，给人印象还是人与机器的感觉，使人机交互不够真实和智能化。

而且传统的远程临场感机器人多应用于商业会议、跨国公司管理及远程医疗等领域，操作模式多为仅通过语音、视频模式进行人与人交流，使用环境和方式较为单一并且没有与外界进行信息交流的渠道或方法。

发明内容

【1】要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种能够识别用户语言命令实现所述人机交互及控制，实现指令操作等信息的有效传递的实现人机交互的机器人。

【2】解决问题的技术方案

本发明提供一种智能设备的交互装置，包括：

信息采集模块，用于采集使用者的语音和/或视频信息，并发送所述语音和/或视频信息；

数据处理模块，用于接收并分析所采集的语音和/或视频信息，并发送所采集的语音和/或视频信息和与语音和/或视频信息相匹配的指令；

交互匹配模块，用于接收数据处理模块发送的指令，并根据所述指令调用并执行预先存储的与指令信息相匹配的操作指令；

终端设备，用于接收并分析所述语音和/或视频信息，发送与所述语音和/或视频信息的交互信息；

无线传输模块，用于接收并传递所述语音和/或视频信息以及所述终端设备发送的交互信息，实现交互的过程。

上述的智能设备的交互装置，所述信息采集模块包括：

显示器，用于显示所述视频图像信息；

摄像头，用于采集使用者的语音和/或视频信息；

扫描仪，设置在所述摄像头下端，用于将使用者的图像信息进行扫描。

上述的智能设备的交互装置，所述交互匹配模块包括触控识别模块，与所述显示器相配合，用于监控使用者触摸触发，将触发转化为相对应处理指令后传送所述数据处理模块进行处理。

上述的智能设备的交互装置，所述终端设备包括手机、平板电脑、笔记本、车载电脑等中的一种或多种。

一种实现人机交互的机器人，包括上述的智能设备的交互装置，还包括：

电力驱动模块，用于通过电力实现机器人行走；

导航模块，用于记录机器人的行走轨迹，构建坐标地图，配合所述电力驱动模块实现轨迹内移动和避障；

服务模块，用于适配电器和/或设备，实现智能化自动配对管理；

无线通信模块，用于通过无线通信接入互联网，与用户终端实现交互及控制。

上述的实现人机交互的机器人，所述电力驱动模块包括独立的充电座及设置于机器人内的移动模块与电池。

上述的实现人机交互的机器人，所述移动模块为设置在机器人下端的全向移动底盘，所述全向移动底盘驱动机器人进行全方位移动。

【3】有益效果

本发明这种实现人机交互的机器人可通过双向语音与视频信息与现场的人员或其他机器人进行直接交互，完全模拟人与人面对面交互的模式和方法，实现人与机器之间的交互更加智能，提高工作效率并为使用者节省大量的成本，实现对实时信息问题的回答，大大扩展了智能服务机器人的交互范围，并提高与丰富了智能服务机器人的用户体验，该系统整体结构简单，实用性强，制造方便，易于推广使。

附图说明

图1为本发明一种智能设备的交互装置的结构示意图；

图2为本发明一种实现人机交互的机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明实施例。

参阅图1，本发明提供一种智能设备的交互装置，包括：

信息采集模块1，用于采集使用者的语音和/或视频信息，并发送所述语音和/或视频信息；

数据处理模块2，用于接收并分析所采集的语音和/或视频信息，并发送所采集的语音和/或视频信息和与语音和/或视频信息相匹配的指令；

交互匹配模块3，用于所述接收数据处理模块2发送的指令，并根据所述指令调用并执行预先存储的与指令信息相匹配的操作指令；

终端设备4，用于接收并分析所述语音和/或视频信息，发送与所述语音和/或视频信息的交互信息；

无线传输模块5，用于接收并传递所述语音和/或视频信息以及所述终端设备4发送的交互信息，实现交互的过程。

进一步地，本发明一种智能设备的交互装置的较佳的实施例中，所述信息采集模块1包括：

显示器11，用于显示所述视频图像信息；

摄像头12，用于采集使用者的语音和/或视频信息；

扫描仪13，设置在所述摄像头12下端，用于将使用者的图像信息进行扫描。

进一步地，本发明一种智能设备的交互装置的较佳的实施例中，所述交互匹配模块3包括触控识别模块，与所述显示器11相配合，用于监控使用者触摸触发，将触发转化为相对应处理指令后传送所述数据处理模块2进行处理。

进一步地，本发明一种智能设备的交互装置的较佳的实施例中，所述终端设备4包括手机、平板电脑、笔记本、车载电脑等中的一种或多种。

参阅图2，本发明提供一种实现人机交互的机器人，包括上述的一种智能设备的交互装置，还包括：

电力驱动模块6，用于通过电力实现机器人行走；

导航模块7，用于记录机器人的行走轨迹，构建坐标地图，配合所述电力驱动模块实现轨迹内移动和避障；

服务模块8，用于适配电器和/或设备，实现智能化自动配对管理；

无线通信模块9，用于通过无线通信接入互联网，与用户终端实现交互及控制，实现电器和设备与用户之间远程视频沟通、以及多种电机、设备控制与娱乐功能。

其中无线通信模块9通过WiFi或3G、4G等通信模块接入互联网，实现用户对机器人的视频监视和远程遥控，以及用户与机器人之间的远程信息交互；此外还可以通过GSM通信模块，实现用户与机器人间的远程信息交互。特别是WiFi及4G移动通信技术承载音视频流媒体数据实时传输，能够充分利用高带宽、低延迟的特点，实现双向高清视频语音通信，并可调用硬件编解码功能提高效率。而优选方案采用P2P连接，可实现连接无需配置路由器，无需设置IP网络，网络穿透能力强，且一个连接通道即可同时承载控制数据、传感器数据、及流媒体数据。

进一步地，本发明一种实现人机交互的机器人的较佳的实施例中，所述电力驱动模块6包括独立的充电座及设置于机器人内的移动模块61与电池。移动模块6的常规实施方式很多，而通过电池提供电能动力，是最为常见且合理的动力方案，在此基础上，机器人籍由导航模块7记录充电座位置，在实际的室内运用时，先从充电座出发开始工作，沿边界墙行走一周，记录轨迹坐标，构建坐标地图，藉此实现灵活的移动和避障；当电池电量低于一定数值，表示电量不足，将自主返回充电座并联接充电，在硬件设计中，可以采用目前已成熟的无线充电方案，如此能够保证永不关机，时刻待命。

进一步地，本发明一种实现人机交互的机器人的较佳的实施例中，所述移动模块61为设置在机器人下端的全向移动底盘，所述全向移动底盘驱动机器人进行全方位移动。

机器人系统采用多轮全向移动结构，占地面积较小适合在较为拥挤的环境中运行。全向移动结构通过全向轮结构使机器人可不转向的情况下向任意方向移动。其结构具有较好的移动能力和机动性。

其次，机器人系统由全向移动底盘、机器人本体和交互屏幕构成。其中底盘负责机器人运动及结构支撑作用；机器人本体部分安装机器人主控计算机、电池、无线通讯设备、传感器等必要组件；交互屏幕采用触摸方式控制，高度可通过升降机构调节以保持在与人或其他机器人交互式双方基本保持对等高度，以提供较好的临场感和代入感。触摸方式可以让对方输入信息。

再次，机器人采用遥感操作模式和自主导航相结合的控制方式。遥感操作模式下机器人运动完全由远端操作者控制；自主导航模式下，机器人可通过预输入线路进行巡航，通过激光雷达等传感器对线路上的障碍物或人进行规避。并且，机器人采用视频与语音双向交互模式，远端控制者和现场人员通过视频信息进行交互，同时通过双向语音信息进行交谈，模拟人正常谈话交流的环境和模式。其中，机器人系统通过屏幕播放或数据交换方式进行信息交流。机器人屏幕除显示控制者图像信息外也可显示特定文档、幻灯片、视频等信息已与现场人员进行信息交互。同时现场人员所拥有的数字文件可通过机器人本体自带USB(通用串行总线)接口、蓝牙接口、NFC(近场通讯)等方式进行双向交换。

此外，机器人可进行多对一交互，及由多个远端操作者共同接入同一机器人平台，由其中一人进行操作，其他操作者可以通过视频和语音了解现场信息。

最后，机器人系统通过无线网络连接并通过账号进行通讯，操作者通过特定账号登陆机器人并获得控制权。

本发明这种实现人机交互的机器人可通过双向语音与视频信息与现场的人员或其他机器人进行直接交互，完全模拟人与人面对面交互的模式和方法，实现人与机器之间的交互更加智能，提高工作效率并为使用者节省大量的成本，实现对实时信息问题的回答，大大扩展了智能服务机器人的交互范围，并提高与丰富了智能服务机器人的用户体验，该系统整体结构简单，实用性强，制造方便，易于推广使。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能设备的交互装置，其特征在于，包括：

信息采集模块(1)，用于采集使用者的语音和/或视频信息，并发送所述语音和/或视频信息；

数据处理模块(2)，用于接收并分析所采集的语音和/或视频信息，并发送所采集的语音和/或视频信息和与语音和/或视频信息相匹配的指令；

交互匹配模块(3)，用于接收所述数据处理模块(2)发送的指令，并根据所述指令调用并执行预先存储的与指令信息相匹配的操作指令；

终端设备(4)，用于接收并分析所述语音和/或视频信息，发送与所述语音和/或视频信息的交互信息；

无线传输模块(5)，用于接收并传递所述语音和/或视频信息以及所述终端设备(4)发送的交互信息，实现交互的过程。

2.根据权利要求1所述的一种智能设备的交互装置，其特征在于，所述信息采集模块(1)包括：

显示器(11)，用于显示所述视频图像信息；

摄像头(12)，用于采集使用者的语音和/或视频信息；

扫描仪(13)，设置在所述摄像头(12)下端，用于将使用者的图像信息进行扫描。

3.根据权利要求1所述的一种智能设备的交互装置，其特征在于，所述交互匹配模块(3)包括触控识别模块，与所述显示器(11)相配合，用于监控使用者触摸触发，将触发转化为相对应处理指令后传送所述数据处理模块(2)进行处理。

4.根据权利要求1所述的一种智能设备的交互装置，其特征在于，所述终端设备(4)包括手机、平板电脑、笔记本、车载电脑等中的一种或多种。

5.一种实现人机交互的机器人，包括权利要求1—4所述的一种智能设备的交互装置，其特征在于，还包括：

电力驱动模块(6)，用于通过电力实现机器人行走；

导航模块(7)，用于记录机器人的行走轨迹，构建坐标地图，配合所述电力驱动模块实现轨迹内移动和避障；

服务模块(8)，用于适配电器和/或设备，实现智能化自动配对管理；

无线通信模块(9)，用于通过无线通信接入互联网，与用户终端实现交互及控制。

6.根据权利要求5所述的一种实现人机交互的机器人，其特征在于，所述电力驱动模块(6)包括独立的充电座及设置于机器人内的移动模块(61)与电池。

7.根据权利要求6所述的一种实现人机交互的机器人，其特征在于，所述移动模块(61)为设置在机器人下端的全向移动底盘，所述全向移动底盘驱动机器人进行全方位移动。