CN109129509A - 一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，包括机器人本体，所述机器人本体面部处设有面部显示屏，所述面部显示屏顶部设有立体人像扫描仪，所述立体人像扫描仪顶部设有摄像头以及底部设有语音出/入口，所述机器人本体前胸处设有触摸显示屏，所述触摸显示屏底部设有功能按钮，所述机器人本体内部设有中央控制器，所述中央控制器输入端设有语音识别模块，所述中央控制器连接端设有总数据库、终端和陪护交互系统。本发明利用陪护交互系统将采集的家人表情信息与采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及模拟家人声音的视频，视频发送至面部显示屏与老人进行交流对话，使老人感受温暖亲切，陪护效果好，更加人性化。
Description
技术领域
本发明涉及养老陪护机器人技术领域，特别涉及一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人。
背景技术
目前我国为我国人口老龄化的速度逐渐加快，老年人问题越来越多，其中老年群体出现的空巢现象尤其突出。老年陪护机器人服务体系将有助于缓解这类社会问题。
科技的发展日新月异，很多新技术有可能应用于老年陪护机器人。智能化的老年陪护机器人可以给用户提供更舒适更有效的用户体验，但是现有的机器人在与老人互动时，会带给老人陌生、冷硬，心理上得不到安慰的感觉。
因此，发明一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，通过利用立体人像扫描仪对老人的家人进行面部以及表情采集，利用语音交互模块对老人家人的声纹进行采集，最后经陪护交互系统将采集的家人表情信息与采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及模拟家人声音的视频，视频发送至面部显示屏与老人进行交流对话，使老人感受温暖亲切，陪护效果好，更加人性化，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，包括机器人本体，所述机器人本体面部处设有面部显示屏，所述面部显示屏顶部设有立体人像扫描仪，所述立体人像扫描仪顶部设有摄像头以及底部设有语音出/入口，所述机器人本体前胸处设有触摸显示屏，所述触摸显示屏底部设有功能按钮，所述机器人本体内部设有中央控制器，所述中央控制器输入端设有语音识别模块，所述中央控制器连接端设有总数据库、终端和陪护交互系统；
所述陪护交互系统包括数据采集模块和语音交互模块，所述陪护交互系统用于将数据采集模块采集的家人表情信息与语音交互模块采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及声音的视频，视频发送至面部显示屏与老人进行交流对话；
所述数据采集模块用于将老人家人的面部信息进行采集，然后对面部表情进行分析存储；
所述语音交互模块用于将老人家人的语音信息进行采集，然后将采集的信息进行处理，模拟家人的声音与老人进行交流对话。
优选的，所述语音识别模块包括语音识别单元和声纹识别单元，所述语音识别单元用于识别语音内容，所述声纹识别单元用于识别声纹。
优选的，所述功能按钮与中央控制器通过继电器连接，所述触摸显示屏与中央控制器电性连接。
优选的，所述终端包括家人的手机或电脑，所述终端与中央控制器通过无线模块连接。
优选的，所述数据采集模块包括面部扫描单元，所述面部扫描单元输出端设有表情分析单元，所述表情分析单元输出端设有表情数据库；
所述面部扫描单元与立体人像扫描仪连接，所述面部扫描单元用于将立体人像扫描仪扫描的面部信息发送给表情分析单元；
所述表情分析单元用于将面部扫描单元发送的面部信息进行分析，判断表情是属于开心还是生气，然后存储在表情数据库内。
优选的，所述语音交互模块包括声纹采集单元，所述声纹采集单元输出端设有语音合成单元，所述语音合成单元连接端设有语言交流数据库，所述语音合成单元输出端设有语音播放单元，所述语音播放单元和声纹采集单元均与语音出/入口连接；
所述语音交互模块用于根据语音识别单元识别的老人声音内容，提取语言交流数据库内适合应答的语言内容，然后将语言内容与家人的声纹进行合成，用家人声音读出的通话与老人进行交流；
所述声纹采集单元用于采集家人的声纹，然后将采集的声纹发送给语音合成单元；
所述语音合成单元接收用于将声纹采集单元采集的声纹与语言交流数据库内的内容进行合成，生成由家人声音读出的通话；
所述语言交流数据库用于存储大量的老人喜欢与家人交流的词条信息。
优选的，所述总数据库内部设有一个或多个子数据库，所述子数据库用于存储每个老人的基本信息、老人的家人信息以及老人的家人发送的信息。
优选的，所述表情数据库内部设有一个或多个子表情数据库，所述子表情数据库用于存储每个老人家人的表情立体图像。
优选的，所述子数据库和子表情数据库均连接编码单元，所述编码单元用于根据老人的声纹分别对子数据库和子表情数据库进行编码。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明利用立体人像扫描仪对老人的家人进行面部以及表情采集，利用语音交互模块对老人家人的声纹进行采集，最后经陪护交互系统将采集的家人表情信息与采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及模拟家人声音的视频，视频发送至面部显示屏与老人进行交流对话，使老人感受温暖亲切，陪护效果好，更加人性化；
2、本发明机器人可以根据功能按钮、触摸显示屏和语音识别模块与中央控制器连接，实现三种控制，可以便于不懂智能的老人使用，操作更加方便，终端与中央控制器通过无线模块连接，便于老人与家人之间交流；
3、通过子数据库和子表情数据库的设置，编码单元根据老人的声纹分别对子数据库和子表情数据库进行编码，便于后期根据声纹快速查找每个老人家人的信息，这样设计可以针对投入成本较低的情况下使用，多人共用一个机器人，编码单元的设置不会是数据信息错乱，影响使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体系统结构示意图。
图3为本发明的数据采集模块结构示意图。
图4为本发明的语音交互模块结构示意图。
图5为本发明的编码单元结构示意图。
图中：1机器人本体、2面部显示屏、3立体人像扫描仪、4摄像头、5语音出/入口、6触摸显示屏、7功能按钮、8中央控制器、9语音识别模块、10总数据库、11终端、12陪护交互系统、13数据采集模块、14语音交互模块、15语音识别单元、16声纹识别单元、17面部扫描单元、18表情分析单元、19表情数据库、20声纹采集单元、21语音合成单元、22语言交流数据库、23语音播放单元、24子表情数据库、25子数据库、26编码单元。
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做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。
实施例1：
根据图1-2所示的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1面部处设有面部显示屏2，所述面部显示屏2顶部设有立体人像扫描仪3，所述立体人像扫描仪3顶部设有摄像头4以及底部设有语音出/入口5，可以通过摄像头4拍摄老人日常图片发送给家人，并且可以与家人之间视频通话，所述机器人本体1前胸处设有触摸显示屏6，所述触摸显示屏6底部设有功能按钮7，所述机器人本体1内部设有中央控制器8，所述功能按钮7与中央控制器8通过继电器连接，可以便于不懂智能的老人使用，所述触摸显示屏6与中央控制器8电性连接，可以便于通过触摸显示屏6操作使用，所述中央控制器8输入端设有语音识别模块9，便于通过语音识别控制机器人，所述语音识别模块9包括语音识别单元15和声纹识别单元16，所述语音识别单元15用于识别语音内容，所述声纹识别单元16用于识别声纹，所述中央控制器8连接端设有总数据库10、终端11和陪护交互系统12，所述终端11包括家人的手机或电脑，所述终端11与中央控制器8通过无线模块连接，便于老人与家人之间交流；
所述陪护交互系统12包括数据采集模块13和语音交互模块14，所述陪护交互系统12用于将数据采集模块13采集的家人表情信息与语音交互模块14采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及声音的视频，视频发送至面部显示屏2与老人进行交流对话；
所述数据采集模块13用于将老人家人的面部信息进行采集，然后对面部表情进行分析存储；
所述语音交互模块14用于将老人家人的语音信息进行采集，然后将采集的信息进行处理，模拟家人的声音与老人进行交流对话。
通过利用立体人像扫描仪3对老人的家人进行面部以及表情采集，利用语音交互模块14对老人家人的声纹进行采集，最后经陪护交互系统12将采集的家人表情信息与采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及模拟家人声音的视频，视频发送至面部显示屏2与老人进行交流对话，使老人感受温暖亲切，陪护效果好，更加人性化。
实施例2：
根据图3所示的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，所述数据采集模块13包括面部扫描单元17，所述面部扫描单元17输出端设有表情分析单元18，所述表情分析单元18输出端设有表情数据库19；
所述面部扫描单元17与立体人像扫描仪3连接，所述面部扫描单元17用于将立体人像扫描仪3扫描的面部信息发送给表情分析单元18；
所述表情分析单元18用于将面部扫描单元17发送的面部信息进行分析，判断表情是属于开心还是生气，然后存储在表情数据库19内；
根据图4所示的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，所述语音交互模块14包括声纹采集单元20，所述声纹采集单元20输出端设有语音合成单元21，所述语音合成单元21连接端设有语言交流数据库22，所述语音合成单元21输出端设有语音播放单元23，所述语音播放单元23和声纹采集单元20均与语音出/入口5连接；
所述语音交互模块14用于根据语音识别单元15识别的老人声音内容，提取语言交流数据库22内适合应答的语言内容，然后将语言内容与家人的声纹进行合成，用家人声音读出的通话与老人进行交流；
所述声纹采集单元20用于采集家人的声纹，然后将采集的声纹发送给语音合成单元21；
所述语音合成单元21接收用于将声纹采集单元20采集的声纹与语言交流数据库22内的内容进行合成，生成由家人声音读出的通话；
所述语言交流数据库22用于存储大量的老人喜欢与家人交流的词条信息；
根据图5所示的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，所述总数据库10内部设有一个子数据库25，所述子数据库25用于存储老人的基本信息、老人的家人信息以及老人的家人发送的信息；
所述表情数据库19内部设有一个子表情数据库24，所述子表情数据库24用于存储老人家人的表情立体图像；
实施例3：
与实施例1-2不同的是，根据图5所示的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，所述总数据库10内部设有多个子数据库25，所述子数据库25用于存储每个老人的基本信息、老人的家人信息以及老人的家人发送的信息；
所述表情数据库19内部设有多个子表情数据库24，所述子表情数据库24用于存储每个老人家人的表情立体图像；
所述子数据库25和子表情数据库24均连接编码单元26，所述编码单元26用于根据老人的声纹分别对子数据库25和子表情数据库24进行编码，便于后期根据声纹快速查找每个老人家人的信息，这样设计可以针对投入成本较低的情况下使用，多人共用一个机器人，编码单元26的设置不会是数据信息错乱，影响使用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，包括机器人本体(1)，其特征在于：所述机器人本体(1)面部处设有面部显示屏(2)，所述面部显示屏(2)顶部设有立体人像扫描仪(3)，所述立体人像扫描仪(3)顶部设有摄像头(4)以及底部设有语音出/入口(5)，所述机器人本体(1)前胸处设有触摸显示屏(6)，所述触摸显示屏(6)底部设有功能按钮(7)，所述机器人本体(1)内部设有中央控制器(8)，所述中央控制器(8)输入端设有语音识别模块(9)，所述中央控制器(8)连接端设有总数据库(10)、终端(11)和陪护交互系统(12)；
所述陪护交互系统(12)包括数据采集模块(13)和语音交互模块(14)，所述陪护交互系统(12)用于将数据采集模块(13)采集的家人表情信息与语音交互模块(14)采集的家人语音信息进行融合，生成带有家人丰富表情以及声音的视频，视频发送至面部显示屏(2)与老人进行交流对话；
所述数据采集模块(13)用于将老人家人的面部信息进行采集，然后对面部表情进行分析存储；
所述语音交互模块(14)用于将老人家人的语音信息进行采集，然后将采集的信息进行处理，模拟家人的声音与老人进行交流对话。
2.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述语音识别模块(9)包括语音识别单元(15)和声纹识别单元(16)，所述语音识别单元(15)用于识别语音内容，所述声纹识别单元(16)用于识别声纹。
3.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述功能按钮(7)与中央控制器(8)通过继电器连接，所述触摸显示屏(6)与中央控制器(8)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述终端(11)包括家人的手机或电脑，所述终端(11)与中央控制器(8)通过无线模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述数据采集模块(13)包括面部扫描单元(17)，所述面部扫描单元(17)输出端设有表情分析单元(18)，所述表情分析单元(18)输出端设有表情数据库(19)；
所述面部扫描单元(17)与立体人像扫描仪(3)连接，所述面部扫描单元(17)用于将立体人像扫描仪(3)扫描的面部信息发送给表情分析单元(18)；
所述表情分析单元(18)用于将面部扫描单元(17)发送的面部信息进行分析，判断表情是属于开心还是生气，然后存储在表情数据库(19)内。
6.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述语音交互模块(14)包括声纹采集单元(20)，所述声纹采集单元(20)输出端设有语音合成单元(21)，所述语音合成单元(21)连接端设有语言交流数据库(22)，所述语音合成单元(21)输出端设有语音播放单元(23)，所述语音播放单元(23)和声纹采集单元(20)均与语音出/入口(5)连接；
所述语音交互模块(14)用于根据语音识别单元(15)识别的老人声音内容，提取语言交流数据库(22)内适合应答的语言内容，然后将语言内容与家人的声纹进行合成，用家人声音读出的通话与老人进行交流；
所述声纹采集单元(20)用于采集家人的声纹，然后将采集的声纹发送给语音合成单元(21)；
所述语音合成单元(21)接收用于将声纹采集单元(20)采集的声纹与语言交流数据库(22)内的内容进行合成，生成由家人声音读出的通话；
所述语言交流数据库(22)用于存储大量的老人喜欢与家人交流的词条信息。
7.根据权利要求1所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述总数据库(10)内部设有一个或多个子数据库(25)，所述子数据库(25)用于存储每个老人的基本信息、老人的家人信息以及老人的家人发送的信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述表情数据库(19)内部设有一个或多个子表情数据库(24)，所述子表情数据库(24)用于存储每个老人家人的表情立体图像。
9.根据权利要求8所述的一种基于屏幕智能交互的养老陪护机器人，其特征在于：所述子数据库(25)和子表情数据库(24)均连接编码单元(26)，所述编码单元(26)用于根据老人的声纹分别对子数据库(25)和子表情数据库(24)进行编码。
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