CN109634271A - 一种室内移动服务机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室内移动服务机器人及其控制方法，包括行走底盘、设置在行走底盘上以用于测量与环境物体的距离信息以及记录行走底盘的行走轨迹信息的定点模块、设置在行走底盘上并且用于采集用户的语音信息的语音采集模块、语音识别模块、储存有语音样本模型的语音模型库、主控模块以及储存有室内地图信息的地图模型库，语音识别模块分别与语音采集模块、语音模型库连接以识别出控制模式；主控模块分别与语音识别模块、定点模块、地图模型库、行走底盘连接以根据控制模式、距离信息、行走轨迹信息以及地图信息控制行走底盘移动导航；本设计能够为用户移动导航，准确地到达制定地点，用户能够使用语音输入，操作简单，大大提高智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及室内监管领域，特别是一种室内移动机器人及其控制方法。
背景技术
现今，在办公楼、商业中心等大规模的场所，各个位置都相应地设置有导向指示牌，同时，部分区域还可能设置有操作平台，便于用户查询自身或者目标位置信息，甚至部分操作平台能够支持人机语音对话，通过语音识别来得知用户的目的地，然后为用户制定合理的导航路线，然而，单纯显示导航路线，用户并不容易记住，也无法根据导向指示牌到达目的地，因此以往的导向指示牌以及操作平台功能过于局限，无法真正实现语音智能导航。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种室内的语音识别服务导航的机器人及其控制方法。
本发明采用的技术方案是：
一种室内移动服务机器人，包括：
行走底盘；
定点模块，设置在行走底盘上以用于测量与环境物体的距离信息以及记录行走底盘的行走轨迹信息；
语音采集模块，设置在行走底盘上并且用于采集用户的语音信息；
语音识别模块以及储存有语音样本模型的语音模型库，语音识别模块分别与语音采集模块、语音模型库连接以识别出控制模式；
主控模块以及储存有室内地图信息的地图模型库，主控模块分别与语音识别模块、定点模块、地图模型库、行走底盘连接以根据控制模式、距离信息、行走轨迹信息以及地图信息控制行走底盘移动导航。
还包括设置在行走底盘上的扬声器，主控模块与扬声器连接以根据控制模式控制扬声器播报。
所述主控模块上连接有无线传输模块，主控模块通过无线传输模块与后台监控端连接以实现数据传输。
还包括设置在行走底盘上的输入显示模块，输入显示模块用于提供用户输入操作指令或者显示查询数据；输入显示模块与主控模块连接。
还包括设置在行走底盘上的环境检测模块，环境检测模块用于采集环境图像信息和/或环境异常状态信息，主控模块与环境检测模块连接。
所述环境检测模块包括用于采集环境中第一图像信息的近端摄像模块和/或火焰传感器和/或烟雾传感器。
所述定点模块包括测距单元以及行走定位单元，测距单元用于测量与环境物体的距离信息，行走定点单元用于记录行走底盘的行走轨迹信息，主控模块分别与测距单元以及行走定位单元连接。
一种基于室内移动服务机器人的控制方法，所述语音模型库中储存有语音样本模型以及与语音样本模型对应的若干种控制模式，语音采集模块采集用户的语音信息，语音识别模块在语音信息中提取语音特征点，将特征点与语音样本模型进行匹配以识别出控制模式；
根据地图信息、距离信息以及行走轨迹信息得出室内移动服务机器人的现实位置，根据控制模式结合地图信息得出目的位置并且制定导航路线，主控模块控制行走底盘根据导航路线移动。
语音识别模块提取语音特征点后，将语音特征点训练语音模型库中的语音样本模型以修正统计关系。
还包括后台监控端以及设置在室内各个区域的若干个远端摄像模块，后台监控端与远端摄像模块连接以控制远端摄像模块运行并接收远端摄像模块采集的第二图像信息，室内移动服务机器人还包括设置在行走底盘上的无线传输模块以及环境检测模块，主控模块分别与无线传输模块以及环境检测模块连接，环境检测模块采集环境图像信息和/或环境异常状态信息，主控模块将环境图像信息和/或环境异常状态信息以及室内移动服务机器人的现实位置上传到后台监控端，后台监控端控制远端摄像模块采集室内移动服务机器人所在位置的第二图像信息。
本发明的有益效果：
本发明室内移动服务机器人，语音采集模块采集用户的语音信息，语音识别模块将语音信息与语音样本模型进行匹配，从而得知用户想表达的意思，识别出控制模式，例如所要到达的目的地或者想要咨询的问题；而根据地图信息、距离信息以及行走轨迹信息得出室内移动服务机器人的现实位置，根据控制模式结合地图信息得出目的位置并且制定导航路线，主控模块控制行走底盘根据导航路线移动，从而为用户带路，准确地到达制定地点，用户能够使用语音输入，操作简单，大大提高智能化水平。
环境检测模块能够检测环境中的异常情况或者图像信息，进一步通过无线传输模块实现数据的上传，后台监控端能够及时了解到现场情况，也可以调用现场的摄像头进行进一步的图像信息采集。
除此之外，用户还可以在输入显示模块上进行操作查询，并且从移动服务机器人自带的数据库或者后台监控端的数据库中调取到相应的信息，便于用户查看了解，功能全面。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明室内移动服务机器人的结构示意图。
图2是本发明室内移动服务机器人的原理框图。
图3是本发明室内移动服务机器人的语音处理流程图。
具体实施方式
如图1-图2所示，一种室内移动服务机器人，包括：
行走底盘1；
定点模块2，设置在行走底盘1上以用于测量与环境物体的距离信息以及记录行走底盘1的行走轨迹信息；
语音采集模块31，设置在行走底盘1上并且用于采集用户的语音信息；
语音识别模块32以及储存有语音样本模型的语音模型库33，语音识别模块32分别与语音采集模块31、语音模型库33连接以识别出控制模式；
主控模块4以及储存有室内地图信息的地图模型库41，主控模块4分别与语音识别模块32、定点模块2、地图模型库41、行走底盘1连接以根据控制模式、距离信息、行走轨迹信息以及地图信息控制行走底盘1移动导航。
其中，行走底盘1包括安装壳体11、驱动电机组12以及设置在安装壳体11下方的车轮组13，驱动电机组12带动车轮组13转动，驱动电机组12的驱动轴与车轮组13连接以驱动车轮组13转动，主控模块4与驱动电机组13连接以控制驱动电机组12运行，驱动电机组12包括驱动车轮组13前进/后退的第一驱动电机以及驱动车轮组13左右偏移以控制机器人前进方向的第二驱动电机，具体连接结构可由本领域的常规技术手段实现，此处不进行赘述。
此外，主控模块4可以由CPU或者MCU及其外围电路构成，语音采集模块31为麦克风等采音部件，语音识别模块32可由模数转化单元、处理单元构成，模数转化单元对语音信息进行模数转化的预处理，处理单元将转化的语音信息与语音样本模型进行匹配。
此处，如图3所示，基于室内移动服务机器人的控制方法，所述语音模型库33中储存有语音样本模型以及与语音样本模型对应的若干种控制模式，语音采集模块31采集用户的语音信息，对语音信息进行预处理，语音识别模块32在语音信息中提取语音特征点，将特征点与语音样本模型进行匹配以识别出控制模式；
根据地图信息、距离信息以及行走轨迹信息得出室内移动服务机器人的现实位置，根据控制模式结合地图信息得出目的位置并且制定导航路线，主控模块4控制行走底盘1根据导航路线移动。
根据语音信息的识别，能够得知用于所想要到达的地点，将此地点与地图信息结合，能够确定目的位置，并且由现实位置以及目的位置制定出导航路线，此处，由语音信号识别出的控制模式可包含目的位置和导航路线的设置或者对后台监控端或者服务机器人数据库中公共信息的查询、领导办公、工业控制等等。
语音识别模块32提取语音特征点后，将语音特征点训练语音模型库中的语音样本模型以修正统计关系，在不断接收语音信息的同时，利用新增的特征点修正语音样本模型的统计关系，调整概率，使得识别更精确。
进一步地，还包括设置在行走底盘11上的扬声器5，主控模块4与扬声器5连接以根据控制模式控制扬声器5播报，此处的扬声器5能够实现机器人与用户的问答交互，根据语音信息识别出控制模式，其中可能包括对公共信息的查询等等，扬声器5即可对此类信息进行播报。
语音采集模块31采集用户的语音信息，语音识别模块32将语音信息与语音样本模型进行匹配，从而得知用户想表达的意思，识别出控制模式，例如所要到达的目的地或者想要咨询的问题；而根据地图信息、距离信息以及行走轨迹信息得出室内移动服务机器人的现实位置，根据控制模式结合地图信息得出目的位置并且制定导航路线，主控模块4控制行走底盘1根据导航路线移动，从而为用户带路，准确地到达制定地点，用户能够使用语音输入，操作简单，大大提高智能化水平。
而本设计在确立机器人现实位置上，定点模块2包括测距单元21以及行走定位单元22，测距单元21用于测量与环境物体的距离信息，行走定点单元22用于记录行走底盘1的行走轨迹信息，主控模块4分别与测距单元21以及行走定位单元22连接。
测距单元21包括用于采集机器人与现场物体的距离信息的激光雷达或者声波雷达或者双目立体视觉摄像头，主控模块4与激光雷达或者声波雷达或者双目立体视觉摄像头连接，例如本设计的行走壳体11为圆筒形，则激光雷达设置在圆筒形的行走壳体11内，在激光雷达所处的圆周平面上行走壳体11的侧壁上均匀设置有若干个扫描开口，位于中部的激光雷达可通过一旋转电机带动360度旋转扫描周围环境。
此处行走定位单元22包括设置在驱动电机组12的驱动轴上以检测车轮组编码值的编码器，该编码器与主控模块4连接，主控模块4根据导航路线得出的控制信号来控制机器人前进/后退或者转向，而编码器能够记录车轮组转动的圈数，主控模块4再推算出机器人行驶的路径。
行走定位单元22还包括用于检测机器人现时相对于起始点的路径位置的惯量测量模块，主控模块4与惯量测量模块连接，此处的惯量测量模块可以是陀螺仪、角传感器等角运动检测部件，从而更准确地检测机器人行驶方向。
通过对机器人行驶的路径以及行走过程中偏移的方向可推算出行走轨迹信息，同时将机器人行走轨迹信息上的每个点上与周围物体的距离信息的结合，能够形成相应的地图信息，同时根据机器人的位置为其导航。
除此之外，还包括设置在行走底盘1上的环境检测模块6，环境检测模块6用于采集环境图像信息和/或环境异常状态信息，主控模块4与环境检测模块6连接，环境检测模块6包括用于采集环境中第一图像信息的近端摄像模块和/或火焰传感器和/或烟雾传感器。
同时，还包括设置在行走底盘1上的输入显示模块7，输入显示模块7用于提供用户输入操作指令或者显示查询数据；此处输入显示模块可以是一体式的触摸显示屏或者分体的显示屏与按键组合，输入显示模块7与主控模块4连接，用户还可以在输入显示模块7上进行操作查询，并且从移动服务机器人自带的数据库或者后台监控端的数据库中调取到相应的信息，便于用户查看了解，功能全面。
在机器人上，主控模块4上连接有无线传输模块9，主控模块4通过无线传输模块9与后台监控端连接以实现数据传输。
进一步地，还包括与主控模块2连接的报警模块10，例如警示灯、蜂鸣器等等，在环境检测模块6出现异常时，控制报警模块10报警。
另外，在室内的监控系统中，还包括后台监控端以及设置在室内各个区域的若干个远端摄像模块8，后台监控端与远端摄像模块8连接以控制远端摄像模块8运行并接收远端摄像模块8采集的第二图像信息，室内移动服务机器人还包括设置在行走底盘1上的无线传输模块9以及环境检测模块6，主控模块4分别与无线传输模块9以及环境检测模块6连接，环境检测模块6采集环境图像信息(此处的环境图像信息即上文所述由近端摄像模块第一图像信息)和/或环境异常状态信息，主控模块4将环境图像信息和/或环境异常状态信息以及室内移动服务机器人的现实位置上传到后台监控端，后台监控端控制远端摄像模块8采集室内移动服务机器人所在位置的第二图像信息。
其中近端摄像模块和远端摄像模块均可由摄像球机以及拍摄云台构成，主控模块或者后台监控端分别与摄像球机、拍摄云台连接，摄像球机设置在拍摄云台上，主控模块控制拍摄云台运行以调整摄像球机的拍摄角度，此处的拍摄云台能够驱动摄像球机左右转向和上下转动调节镜头仰角。
此处远端摄像模块相较于近端摄像模块而言，由于远端摄像模块是处于相对固定的状态下拍摄，并且可采用深度摄像头，能够拍摄更加清晰的图像，同时远端摄像模块在常规状态下可以是待机状态，在出现异常情况下，后台监控端控制远端摄像模块启动进行拍摄。
进一步地，基于近端摄像模块以及远端摄像模块采集的图像信息，可以进行人脸识别以及骨骼识别，从而确定是否为可疑人物，从而进行异常情况的判定。
楼层内可以设置有若干个移动服务机器人，移动服务机器人上装设近端摄像模块、定点模块，当出现异常情况，后台监控端获取到对应异常情况信息的机器人发送来的位置信息，以及根据其他的每个移动服务机器人的位置信息制定针对各个移动服务机器人的导航路线信息，后台监控端将导航路线信息发送给各个移动服务机器人的主控模块以调动各个移动服务机器人朝出现异常情况的区域移动追踪，从而由若干个移动服务机器人能够形成警戒线，本设计能够实时监控各个移动服务机器人的位置，在出现异常情况时，及时调动各个移动服务机器人进行追踪，在工作人员到场确认前，各个移动服务机器人能够相互配合形成预警防御机制，提高安防质量。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种室内移动服务机器人，其特征在于，包括：
行走底盘；
定点模块，设置在行走底盘上以用于测量与环境物体的距离信息以及记录行走底盘的行走轨迹信息；
语音采集模块，设置在行走底盘上并且用于采集用户的语音信息；语音识别模块以及储存有语音样本模型的语音模型库，语音识别模块分别与语音采集模块、语音模型库连接以识别出控制模式；
主控模块以及储存有室内地图信息的地图模型库，主控模块分别与语音识别模块、定点模块、地图模型库、行走底盘连接以根据控制模式、距离信息、行走轨迹信息以及地图信息控制行走底盘移动导航。
2.根据权利要求1所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：还包括设置在行走底盘上的扬声器，主控模块与扬声器连接以根据控制模式控制扬声器播报。
3.根据权利要求1所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：所述主控模块上连接有无线传输模块，主控模块通过无线传输模块与后台监控端连接以实现数据传输。
4.根据权利要求3所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：还包括设置在行走底盘上的输入显示模块，输入显示模块用于提供用户输入操作指令或者显示查询数据；输入显示模块与主控模块连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：还包括设置在行走底盘上的环境检测模块，环境检测模块用于采集环境图像信息和/或环境异常状态信息，主控模块与环境检测模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：所述环境检测模块包括用于采集环境中第一图像信息的近端摄像模块和/或火焰传感器和/或烟雾传感器。
7.根据权利要求1所述的一种室内移动服务机器人，其特征在于：所述定点模块包括测距单元以及行走定位单元，测距单元用于测量与环境物体的距离信息，行走定点单元用于记录行走底盘的行走轨迹信息，主控模块分别与测距单元以及行走定位单元连接。
8.一种基于如权利要求1所述的室内移动服务机器人的控制方法，其特征在于：所述语音模型库中储存有语音样本模型以及与语音样本模型对应的若干种控制模式，语音采集模块采集用户的语音信息，语音识别模块在语音信息中提取语音特征点，将特征点与语音样本模型进行匹配以识别出控制模式；
根据地图信息、距离信息以及行走轨迹信息得出室内移动服务机器人的现实位置，根据控制模式结合地图信息得出目的位置并且制定导航路线，主控模块控制行走底盘根据导航路线移动。
9.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于：语音识别模块提取语音特征点后，将语音特征点训练语音模型库中的语音样本模型以修正统计关系。
10.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于：还包括后台监控端以及设置在室内各个区域的若干个远端摄像模块，后台监控端与远端摄像模块连接以控制远端摄像模块运行并接收远端摄像模块采集的第二图像信息，室内移动服务机器人还包括设置在行走底盘上的无线传输模块以及环境检测模块，主控模块分别与无线传输模块以及环境检测模块连接，环境检测模块采集环境图像信息和/或环境异常状态信息，主控模块将环境图像信息和/或环境异常状态信息以及室内移动服务机器人的现实位置上传到后台监控端，后台监控端控制远端摄像模块采集室内移动服务机器人所在位置的第二图像信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |