CN108214490B - 一种机器人的交互系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机器人的交互系统，应用于智能机器人，其中，包括：机器人本体，机器人本体中设置有一用于控制机器人运行的机器人控制系统；显示单元，设置于机器人本体上，显示有多个显示粒子组成的显示画面；信息获取单元，用以获取使用者与机器人控制系统之间的交互信息以及机器人控制系统的反馈信息；处理单元，用以根据交互信息或者反馈信息形成生成对应的表情指令，并将表情指令输出；表情生成单元，用以按照预设的组合规则将多个显示粒子组合形成表情指令对应的表情图像或者表情动画并形成显示画面。其技术方案的有益效果在于，提高了使用者的交互体验，且可以有效的提供高使用者与机器人控制系统之间的粘合度。

Description

一种机器人的交互系统
技术领域
本发明涉及机器人控制系统技术领域，尤其涉及一种机器人的交互系统。
背景技术
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。然而现有的应用在家庭类的机器人在交互系统中普遍存在以下问题，机器人的交互界面与机器人本体之间缺乏整体性，另一方面在使用者与机器人的系统之间进行交互时，界面显示比较单板，不够生动，用户实际操作中体验较差，因此针对现有的家庭类的机器人亟需一种提高用户交互体验，使界面交互更加生动的交互系统。
发明内容
针对现有技术中机器人的交互系统存在的上述问题，现提供一种旨在提高用户交互体验，使界面显示更加生动，提高使用者使用机器人控制系统粘合度的交互系统。
具体技术方案如下：
一种机器人的交互系统，应用于智能机器人，其中，包括：机器人本体，所述机器人本体中设置有一用于控制所述机器人运行的机器人控制系统；
显示单元，设置于所述机器人本体上，显示有多个显示粒子组成的显示画面；
信息获取单元，用以获取使用者与所述机器人控制系统之间的交互信息以及所述机器人控制系统的反馈信息；
处理单元，与所述信息获取单元以及所述显示单元连接，用以根据所述交互信息或者所述反馈信息形成生成对应的表情指令，并将所述表情指令输出；
表情生成单元，与所述显示单元以及所述处理单元连接，用以按照预设的组合规则将多个所述显示粒子组合形成所述表情指令对应的表情图像或者表情动画并形成所述显示画面。
优选的，所述交互信息包括触摸信息，所述交互系统包括多个触摸传感器，分别设置于所述机器人本体的头部以及肩部并分别与所述信息获取单元连接；
当所述触摸传感器被有效触摸时，生成所述触摸信息并发送至所述信息获取单元。
优选的，所述显示单元中可切换的显示有多个功能模块的图标，每个所述图标对应关联一应用界面；
所述信息获取单元用以获取所述触发信息，所述处理单元根据所述触发信息，于所述显示单元上显示所述功能模块关联的所述应用界面。
优选的，所述交互系统提供：
距离传感器，与所处处理单元连接，所述距离传感器设置于所述机器人本体的正面，所述反馈信息包括所述距离传感器在遇到障碍物检测获得的障碍控制信号；
驱动单元，与所述处理单元连接，所述处理单元在接收所述障碍控制信号后形成对应的运动控制指令以及所述表情指令，所述驱动单元根据所述控制指令调整所述机器人本体的运动方向，所述表情生成单元根据所述表情指令生按照所述预设规则成对应的所述表情图像。
优选的，所述显示单元提供一电量显示界面，所述电量显示界面上显示有多个所述显示粒子，所述交互系统包括；
电源单元，用以为所述机器人控制系统的工作提供工作电源；
电源管理单元，与所述电源单元以及所述处理单元连接，用以实时获取所述电源单元的剩余电量信息，并将所述剩余电量信息发送至所述处理单元；
所述处理单元用以将所述剩余电量信息与预设的标准电量信息进行比较，以获得一第一比较结果，所述第一比较结果表示所述反馈信息；
所述处理单元根据所述第一比较结果生成一调节所述显示粒子透明度的调节指令，并将所述调节指令发送至所述表情处理单元，所述表情处理单元根据所述调节指令调节显示于所述电量显示界面上的所有所述显示粒子的透明度。
优选的，所述显示单元提供一温度显示界面，所述温度显示界面显示有多个所述显示粒子；
所述交互系统包括一温度传感器，所述温度传感器设置于所述机器人本体上并与所述处理单元连接；
所述温度传感器用以检测所述机器人本体周围的环境的温度至，并将所述温度值输出设置所述处理单元，所述处理单元用以将所述温度值与一预设的标准温度值进行比较以获得一第二比较结果，所述第二比较结果表示所述反馈信息；
所述处理单元根据所述第二比较结果，形成一调节所述显示粒子显示属性的调节指令，并将所述调节指令发送至所述表情处理单元，所述表情处理单元根据所述调节指令对应调节所述显示界面中显示的所述显示粒子的数量。
优选的，所述处理单元，用以统计使用者与所述机器人控制系统之间的交互时间，并将所述交互时间与一预设的基准时间进行比较，以获得一第三比较结果，所述第三比较结果表示使用者与所述机器人控制系统之间交互的活跃度。
优选的，所述交互系统包括一存储单元，所述存储单元与所述处理单元以及所述表情生成单元连接；
所述存储单元预先存储有多个所述组合规则，所述组合规则与所述表情指令一一对应，每个所述组合规则表示所述显示粒子的组合序列。
优选的，所述交互系统包括：
图像采集单元，设置于机器人本体上，当所述活跃度低于一标准活跃度时，所述图像采集单元按照一预定频率采集经过所述图像采集单元的使用者的面部信息；
人脸识别模块，与所述处理单元连接，用以将获取的所述面部信息与预设用户的标准目标信息进行匹配识别，以判断识别是否成功；
若匹配成功，则所述人脸识别模块发送一识别成功信息至所述处理单元，所述处理单元根据所述识别成功信息唤醒所述交互系统，通过所述交互系统与当前的所述使用者进行交互。
优选的，所述显示单元为一10.1英寸且分辨率为1280*800的显示屏。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：基于使用者与机器人控制系统之间的交互信息，或者机器人控制系统形成的反馈信息在显示单元显示对应的表情图像，不仅使显示效果更加生动有趣，提高了使用者的交互体验，且可以有效的提供高使用者与机器人控制系统之间的粘合度。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种机器人的交互系统实施例中，关于机器人本体的结构示意图；
图2为本发明一种机器人的交互系统实施例的结构示意图；
图3为本发明一种机器人的交互系统另一实施例的结构示意图。
附图标记表示：
1、机器人本体；2、显示单元；3、信息获取单元；4、处理单元；5、表情生成单元；6、触摸传感器；7、距离传感器；8、驱动单元；9、电源单元；010、电源管理单元；011、温度传感器；012、存储单元；11、头部；13、肩部；14、底部；15、显示粒子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的技术方案中包括一种机器人的交互系统。
如图1至图2所示，一种机器人的交互系统，应用于智能机器人，其中，包括：机器人本体1，所述机器人本体1中设置有一用于控制所述机器人运行的机器人控制系统；
显示单元2，设置于所述机器人本体1上，显示有多个显示粒子15组成的显示画面；
信息获取单元3，用以获取使用者与所述机器人控制系统之间的交互信息以及所述机器人控制系统的反馈信息；
处理单元4，与所述信息获取单元3以及所述显示单元2连接，用以根据所述交互信息或者所述反馈信息形成生成对应的表情指令，并将所述表情指令输出；
表情生成单元5，与所述显示单元2以及所述处理单元4连接，用以按照预设的组合规则将多个所述显示粒子15组合形成所述表情指令对应的表情图像或者表情动画并形成所述显示画面。
针对现有技术中的机器人交互系统提供的界面显示比较单板，不够生动，用户实际操作中体验较差的问题。
本发明中，机器人交互系统可通过机器人控制系统的反馈信息以及使用者与机器人之间的交互信息，形成不同的表情图像，提供了生动有趣的交互体验，有效的提供高使用者与机器人控制系统之间的粘合度。
以下以一实施例进行说明，当使用者与机器人进行游戏的时候，机器人交互系统根据游戏结果——输/赢来触发本体的表情及动作反馈，总共有高兴、生气、好奇、兴奋等反馈；
例如如果机器人在游戏中输了，机器人的控制系统就会收到来自游戏控制应用反馈游戏失败的信号即反馈信息，然后控制系统将该信号转化为控制显示单元2生气动画的信号以及控制机器人本体1转肩膀(表达不高兴)的信号，从而完成机器人的感情表达。
在一种较优的实施方式中，如图3所示，交互信息包括触摸信息，交互系统包括多个触摸传感器6，分别设置于机器人本体1的头部11以及肩部13并分别与信息获取单元3连接；
当触摸传感器6被有效触摸时，生成触摸信息并发送至信息获取单元3。
上述技术方案中，交互系统可模仿人类做出开心或者愉悦的表情，具体是通过获取触摸信息，然后按照预设的组合规则，将多个显示粒子15组合形成表示预设的开心或者愉悦的表情图像，或者动画表情；
其中需要说明的是，机器人本体1上设置有多个活动机构，如机器人的底部14设置有功机器人移动的结构，或者机器人的头部11设置可调节头部11摆动的结构，每个可活动的结构对应设置有驱动单元8，与处理单元4连接，处理单元4根据触摸传感器6发送的触摸信息生成对应的活动控制信号至相应的驱动单元8，以控制机器人的活动状态，其中，运动状态的剧烈程度与使用者触摸传感器6的接触时间长短呈正比。
显示单元2中可切换的显示有多个功能模块的图标，每个所述图标对应关联一应用界面；
信息获取单元3用以获取触发信息，处理单元4根据所述触发信息，于显示单元2上显示功能模块关联的应用界面。上述技术方案中，上述的显示粒子15，可包括多种，具体形状包括，规则图形，如圆形，正方形，椭圆，不规则图形等。
规则的图形和不规则的图形可按照预设的组合规则进行组合，形成对应的表情图像；
其中需要说明的是，每个粒子具有不同的颜色属性，可显示不同的颜色，根据情绪的不同显示粒子15可呈现不同的颜色，如生气时形成的生气的表情图像的显示粒子15呈红色；
如伤心时形成的伤心的表情图像的显示粒子15呈蓝色；
如开心时形成的开心的表情图像的显示粒子15呈白色；
如开心时形成的开心的表情图像的显示粒子15呈白色；
需要说明的是颜色之间可以混合。
在一种较优的实施方式中，交互系统提供：
距离传感器7，与所处处理单元4连接，距离传感器7设置于机器人本体1的正面，反馈信息包括距离传感器7在遇到障碍物检测获得的障碍控制信号；
驱动单元8，与处理单元4连接，处理单元4在接收障碍控制信号后形成对应的运动控制指令以及表情指令，驱动单元8根据控制指令调整机器人本体1的运动方向，表情生成单元5根据表情指令生按照预设规则成对应的表情图像。
上述技术方案中，障碍物无高度限制，任意高度均可避让(如椅子横杆，茶几等)，包含高度为负向的跌落也视为障碍物的一种。
在一种较优的实施方式中，显示单元2提供一电量显示界面，电量显示界面上显示有多个显示粒子15，交互系统包括；
电源单元9，设置于机器人本体1内，用以为机器人控制系统的工作提供工作电源；
电源管理单元010，设置于机器人本体1内，与电源单元9以及处理单元4连接，用以实时获取电源单元9的剩余电量信息，并将剩余电量信息发送至处理单元4；
处理单元4用以将剩余电量信息与预设的标准电量信息进行比较，以获得一第一比较结果，第一比较结果表示机器人控制系统的反馈信息；
处理单元4根据第一比较结果生成一调节显示粒子15透明度的调节指令，并将调节指令发送至表情处理单元4，表情处理单元4根据调节指令调节显示于电量显示界面上的所有显示粒子15的透明度。
上述技术方案中，当电源逐渐降低时，在电量显示界面中的显示粒子15的透明度按照同样的降低比例进行透明度的下降调节，则显示粒子15的颜色逐渐变深色。
在一种较优的实施方式中，显示单元2提供一温度显示界面，温度显示界面显示有多个显示粒子15；
交互系统包括一温度传感器011，温度传感器011设置于机器人本体1上并与处理单元4连接；
温度传感器011用以检测机器人本体1周围的环境的温度至，并将温度值输出设置处理单元4，处理单元4用以将温度值与一预设的标准温度值进行比较以获得一第二比较结果，第二比较结果表示机器人控制系统的反馈信息；
处理单元4根据第二比较结果，形成一调节显示粒子15显示属性的调节指令，并将调节指令发送至表情处理单元4，表情处理单元4根据调节指令对应调节显示界面中显示的显示粒子15的显示属性。
上述技术放中，预设的标准温度为21℃，根据调节指令调节温度显示界面中的显示粒子15的属性包括，增减粒子显示数量，缩放显示粒子15的尺寸，其中增减比例＝环境温度/21℃，缩放比例＝环境温度/21℃。
在一种较优的实施方式中，处理单元4，用以统计使用者与机器人控制系统之间的交互时间，并将交互时间与一预设的基准时间进行比较，以获得一第三比较结果，第三比较结果表示使用者与机器人控制系统之间交互的活跃度。
上述技术方案中，活跃度主要体现在表情动画的播放速度以及与使用者主动交互的频率上，机器人表情播放速度在接收到处理单元4(CPU)指令后由表情处理单元4自由控制；
机器人的主动交互主要由CPU内部的检测机制来决定，首先检测过去的12小时内交互次数确定主动交互次数，再根据主动交互次数在接下来的12个小时内随机分配机器人与使用者主动交互的时间点；
主动交互次数计算机制：
CPU能够记录每日的与用户交互的总时间，我们将基准时间设定为20min，当每天的交互时间高于或低于这个数字的时候，我们认为使用者对于与机器人的交互兴趣强烈或者减弱，那么我们就将机器人表情动画的播放速度以及机器人主动与使用者交互的次数按比例增减，增减比例＝使用者实际交互时间/20min；)。
在一种较优的实施方式中，交互系统包括一存储单元012，存储单元012与处理单元4以及表情生成单元5连接；
存储单元012预先存储有多个组合规则，组合规则与表情指令一一对应，每个组合规则表示显示粒子15的组合序列。
在一种较优的实施方式中，交互系统包括：
图像采集单元，设置于机器人本体1上，当活跃度低于一标准活跃度时，图像采集单元按照一预定频率采集经过图像采集单元的使用者的面部信息；
人脸识别模块，与处理单元4连接，用以将获取的面部信息与预设用户的标准目标信息进行匹配识别，以判断识别是否成功；
若匹配成功，则人脸识别模块发送一识别成功信息至处理单元4，处理单元4根据识别成功信息唤醒交互系统，通过交互系统与当前的使用者进行交互。
上述技术方案中，主动交互指的是机器人的系统能够在使用者长时间没有与其进行交互的前提下按照一定的频率来主动寻找室内的运动物体，并通过人脸识别技术识别是否是自己的使用者，识别成功即会主动与使用者开始对话。
在一种较优的实施方式中，显示单元2为一10.1英寸且分辨率为1280*800的显示屏。
上述技术方案中，机器人控制系统还可与家庭中的智能门锁形成关联，当智能门锁被非法打开时，智能门锁会形成一异常信号，并将异常信号发至处理单元4，处理单元4根据该异常信号形成一对应表情指令以及运动控制指令，述驱动单元8根据运动控制指令调整机器人本体1的运动状态(前进、后退摆动头部11的动作等)，表情生成单元5根据表情指令生按照预设规则成对应的表情图像(紧张或者警惕的表情)。
机器人控制系统的反馈信息还包括，机器人控制系统如检测到网络断开，则会形成一断网信号，处理单元4根据断网信号形成一表情指令至表情生成单元5，表情生成单元5将根据预设的组合规则形成对应的图像表情或者动画(不开心的表情)显示于显示单元2。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种机器人的交互系统，应用于智能机器人，其特征在于，包括：机器人本体，所述机器人本体中设置有一用于控制所述机器人运行的机器人控制系统；
显示单元，设置于所述机器人本体上，显示有多个显示粒子组成的显示画面；
信息获取单元，用以获取使用者与所述机器人控制系统之间的交互信息以及所述机器人控制系统的反馈信息；
处理单元，与所述信息获取单元以及所述显示单元连接，用以根据所述交互信息或者所述反馈信息生成对应的表情指令，并将所述表情指令输出；
表情生成单元，与所述显示单元以及所述处理单元连接，用以按照预设的组合规则将多个所述显示粒子组合形成所述表情指令对应的表情图像或者表情动画并形成所述显示画面；
所述显示单元提供一温度显示界面，所述温度显示界面显示有多个所述显示粒子；
所述交互系统包括一温度传感器，所述温度传感器设置于所述机器人本体上并与所述处理单元连接；
所述温度传感器用以检测所述机器人本体周围的环境的温度值，并将所述温度值输出至所述处理单元，所述处理单元用以将所述温度值与一预设的标准温度值进行比较以获得一第二比较结果，所述第二比较结果表示所述反馈信息；
所述处理单元根据所述第二比较结果，形成一调节所述显示粒子显示属性的调节指令，并将所述调节指令发送至所述表情生成单元，所述表情生成单元根据所述调节指令对应调节所述显示画面中显示的所述显示粒子的显示属性；
所述机器人控制系统与家庭中的智能门锁形成关联，当智能门锁被非法打开时，智能门锁会形成一异常信号，并将异常信号发至所述处理单元，所述处理单元根据该异常信号形成一对应表情指令以及运动控制指令，
驱动单元，与所述处理单元连接，所述驱动单元用于根据运动控制指令调整机器人本体的运动状态；
所述表情生成单元还用于根据表情指令按照预设规则生成对应的表情图像。
2.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互信息包括触摸信息，所述交互系统包括多个触摸传感器，分别设置于所述机器人本体的头部以及肩部并分别与所述信息获取单元连接；
当所述触摸传感器被有效触摸时，生成所述触摸信息并发送至所述信息获取单元。
3.根据权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述显示单元中可切换的显示有多个功能模块的图标，每个所述图标对应关联一应用界面；
所述信息获取单元用以获取所述触摸信息，所述处理单元根据所述触摸信息，于所述显示单元上显示所述功能模块关联的所述应用界面。
4.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统包括：
距离传感器，与所述处理单元连接，所述距离传感器设置于所述机器人本体的正面，所述反馈信息包括所述距离传感器在遇到障碍物检测获得的障碍控制信号；
所述处理单元在接收所述障碍控制信号后形成对应的运动控制指令以及所述表情指令，所述驱动单元根据所述控制指令调整所述机器人本体的运动方向，所述表情生成单元根据所述表情指令按照所述预设规则生成对应的所述表情图像。
5.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述显示单元提供一电量显示界面，所述电量显示界面上显示有多个所述显示粒子，所述交互系统包括；
电源单元，用以为所述机器人控制系统的工作提供工作电源；
电源管理单元，与所述电源单元以及所述处理单元连接，用以实时获取所述电源单元的剩余电量信息，并将所述剩余电量信息发送至所述处理单元；
所述处理单元用以将所述剩余电量信息与预设的标准电量信息进行比较，以获得一第一比较结果，所述第一比较结果表示所述反馈信息；
所述处理单元根据所述第一比较结果生成一调节所述显示粒子透明度的调节指令，并将所述调节指令发送至所述表情生成单元，所述表情生成单元根据所述调节指令调节显示于所述电量显示界面上的所有所述显示粒子的透明度。
6.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述处理单元，用以统计使用者与所述机器人控制系统之间的交互时间，并将所述交互时间与一预设的基准时间进行比较，以获得一第三比较结果，所述第三比较结果表示使用者与所述机器人控制系统之间交互的活跃度。
7.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统包括一存储单元，所述存储单元与所述处理单元以及所述表情生成单元连接；
所述存储单元预先存储有多个所述组合规则，所述组合规则与所述表情指令一一对应，每个所述组合规则表示所述显示粒子的组合序列。
8.根据权利要求6所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统包括：
图像采集单元，设置于机器人本体上，当所述活跃度低于一标准活跃度时，所述图像采集单元按照一预定频率采集经过所述图像采集单元的使用者的面部信息；
人脸识别模块，与所述处理单元连接，用以将获取的所述面部信息与预设用户的标准目标信息进行匹配识别，以判断识别是否成功；
若匹配成功，则所述人脸识别模块发送一识别成功信息至所述处理单元，所述处理单元根据所述识别成功信息唤醒所述交互系统，通过所述交互系统与当前的所述使用者进行交互。
9.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述显示单元为一10.1英寸且分辨率为1280*800的显示屏。
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