CN110161903B - 一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法 - Google Patents

一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法，包括控制主板、测速模块、红外遥控模块、路线巡逻模块、无线通信模块以及安全模块，所述安全模块包括视频采集单元、移动生物识别单元以及烟雾传感器单元；本发明中的智能家居机器人能够在用户出门时自动进行巡逻，保证用户出门后家居环境的安全，并且用户也可远程操作智能机器人来对其它的智能家居进行控制，操作简单便捷，具有成本低，实用性强的特点。

Description

一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法。
背景技术
在当今信息化的时代，简单的家居生活早已满足不了现代人类的生活标准，人们渴望使得日常家居更加舒适化、智能化，而今，物联网已成为全球关注的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新，智能家居则作为物联网的一种重要应用开始慢慢走进人们的日常生活，提高人们的生活质量。
目前市场上智能家居以家电为主，包括智能电视、智能空调等，还有各类独立的硬件搭配手机端控制产品如智能摄像头、智能插座等，在智能家居安防领域目前还没有集合监控、检测等安防功能于一身的产品，并且现有的智能家居控制系统安装成本非常昂贵，不具备灵活性，在安装之后，整套系统后续的维护以及升级非常的困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题目的在于提供一种智能家居机器人及智能家居机器人的控制方法，用以解决现有智能家居灵活性较差，安装维护成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能家居机器人，包括：控制主板、测速模块、红外遥控模块、路线巡逻模块、无线通信模块以及安全模块，所述安全模块包括视频采集单元、移动生物识别单元以及烟雾传感器单元；
所述视频采集单元用于采集视频图像数据信息；
所述移动生物识别单元用于感应预设范围内的红外数据信息；
所述烟雾传感器单元用于感应环境中的气体成分，并采集所述气体成分的气体浓度数据信息；
所述路线巡逻模块用于控制机器人按照预设路线巡逻；
所述测速模块用于测量机器人移动时各个车轮的移动速度，并对对各个车轮的速度进行调节；
所述无线通信模块通过预设第一通信方式或预设第二通信方式与客户端建立连接，当所述无线通讯模块与所述客户端通过预设第一通信方式连接时，所述控制主板发送巡逻信号至所述路线巡逻模块，通过所述路线巡逻模块控制所述机器人按照预设路线进行巡逻，并通过所述安全模块采集数据信息传输至客户端；
当所述无线通讯模块通过预设第二通信方式与所述客户端连接时，所述红外遥控模块接收遥控信号，并对所述遥控信号进行解码，获取解码信息并传输至控制主板，所述控制主板根据所述解码信息控制所述机器人以及与机器人建立连接的智能家居设备的工作状态。
优选的，还包括驱动模块，所述安全模块还包括报警单元，所述报警单元包括报警灯以及蜂鸣器，所述报警单元用于接收报警信号，并进行声光报警。
优选的，所述测速模块包括码盘以及槽型光耦传感器，所述码盘上设置有通孔，所述机器人的各个车轮上分别设置有同步转动的码盘，所述槽型光耦传感器通过感应所述通孔内的光线，以获取各个车轮的移动速度。
优选的，还包括无线充电模块，所述无线充电模块包括无线充电发射器以及无线充电接收器，所述无线充电模块用于为所述机器人充电。
优选的，所述视频采集单元通过USB接口与所述控制主板连接，并将视频图像数据传输至所述控制主板，所述控制主板接收所述视频图像数据，将所述视频图像数据转换为数据流，发送至所述客户端。
优选的，所述移动生物识别模块包括人体红外感应器，所述人体红外感应器与所述控制主板电连接，当所述人体红外感应器感应到预设范围内有人体红外信息时，则输出高电平至所述控制主板，并自动延时，若在自动延时时长内未感应到人体红外信息时，则输出低电平至所述控制主板。
优选的，所述烟雾传感器单元与所述控制主板电连接，将气体成分以及气体成分的气体浓度转化为模拟信号传输至所述控制主板，所述气体成分包括液化气、甲烷、丁烷、丙烷、气体酒精、氢气、烟雾。
一种智能家居机器人的控制方法，包括步骤：
采用预设通信方式与客户端建立通信连接；
判断所述预设通信方式为预设第一通信方式或预设第二通信方式，若为预设第一通信方式，则按照预设路线进行巡逻，并采集数据信息传输至客户端，所述数据信息包括视频图像数据、红外数据、气体以及气体浓度数据；
若为预设第二通信方式，则接收遥控信号，并对所述遥控信号进行解码，获取解码信息，根据所述解码信息控制相应的智能家居设备的工作状态。
进一步的，还包括步骤：
判断所述红外数据是否包含有人体红外信息，若是，则发送报警信号至所述客户端；
判断所述气体对应的气体浓度是否超过预设浓度，若是，则发送报警信号至所述客户端。
进一步的，还包括步骤：
判断电池电量是否处于预设最低电量，若是，则移动至预设充电区域，通过无线充电模块对电池进行充电。
采用本发明，通过在智能家居机器人上设置安全模块，能够对家居环境进行实时巡逻检查，相对于传统的固定监控系统，其灵活性更强，成本更低，而且智能家居机器人还可与其它智能家居设备之间建立无线通信连接，通过客户端对智能家居机器人进行遥控，从而控制其它智能家居设备的工作状态，减少了整个智能家居系统安装时的线路成本，并且具有较强的灵活性。
附图说明
图1是一个实施方式提供的一种智能家居机器人系统框架图；
图2是一个实施方式提供的一种智能家居机器人与客户端的系统结构图；
图3是一个实施方式提供的安全模块中各个单元与控制主板以及客户端之间的关系示意图；
图4是一个实施方式提供的视频采集单元与控制主板以及客户端之间的数据传输关系；
图5是一个实施方式提供的移动生物识别的工作流程图；
图6是一个实施方式提供的报警单元的工作流程图；
图7是一个实施方式提供的机器人在不同通信方式下的工作模式示意图；
图8是一个实施方式提供的一种智能家居机器人的控制方法流程图；
图9是一个实施方式提供的一种智能家居机器人的报警工作流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
参考图1，本实施例提供了一种智能家居机器人，包括控制主板、测速模块、红外遥控模块、路线巡逻模块、无线通信模块以及安全模块，安全模块包括视频采集单元、移动生物识别单元以及烟雾传感器单元；
视频采集单元用于采集视频图像数据信息；
移动生物识别单元用于感应预设范围内的红外数据信息；
烟雾传感器单元用于感应环境中的气体成分，并采集气体成分的气体浓度数据信息；
路线巡逻模块用于控制机器人按照预设路线巡逻；
测速模块用于测量机器人移动时各个车轮的移动速度，并对对各个车轮的速度进行调节；
无线通信模块通过第一通信方式或第二通信方式与客户端建立连接，当无线通讯模块与客户端通过第一通信方式连接时，控制主板发送巡逻信号至路线巡逻模块，通过路线巡逻模块控制机器人按照预设路线进行巡逻，并通过安全模块采集数据信息传输至客户端；
当无线通讯模块通过第二通信方式与客户端连接时，红外遥控模块接收遥控信号，并对遥控信号进行解码，获取解码信息并传输至控制主板，控制主板根据解码信息控制机器人以及与机器人建立连接的智能家居设备的工作状态。
需要了解的是，本实施例中，智能家居机器人还具有驱动部件，包括两个车轮以及带动车轮运动的电机，其中车轮的数量以及电机的数量可以根据实际情况进行选择，本实施例不做详细的限定。
电机通过电池进行供电，本实施例中，机器人上还包括有无线充电模块包括无线充电发射器以及无线充电接收器，无线充电模块用于为所述机器人充电。
其中，可以将无线充电接收器安装在机器人上，在预设充电区域安装无线充电发射器，当机器人电池电量不足时，机器人自动移动到预设充电区域，使得无线充电发射器与无线充电接收器连接，对电池进行充电。
智能家居机器人还与家庭中的其它智能家居设备进行连接，使得智能家居机器人可以控制与其连接的智能家居设备，例如可以控制智能灯具的开关、智能电视的开关等。
本实施例中，控制主板为pcDuino开发板，pcDuino是较为实用的一种高性能、高性价比的迷你PC平台，能够运行PC操作系统，如Ubuntu和Android的ICS等，pcDuino专门针对开源社区快速增长的需求，即希望有一个平台可以运行完整的PC操作系统，容易使用的工具链和兼容流行的Arduino开放的生态系统，如Arduino shield和开源项目等。本申请中采用了pcDuino2开发板，预装了Ubuntu 12.10操作系统，并配置Arduino运行环境，能满足本系统各方面操作需要。
在pcDuino上安装ubuntu系统上，并在机器人上搭建服务器端设备的运行环境，在系统中配置无线通信模块，使得机器人能通过连接无线实现机器人服务器端与客户端之间的数据以及命令的传输。
其中，客户端可以是用户的移动手机设备或PC电脑设备等，参考图2，图2示出了系统结构图，其中客户端可以为android操作平台或windows操作平台，服务器端即表示机器人端，图2中的控制模块即包括了控制主板、测速模块、红外遥控模块、路线巡逻模块、无线通信模块以及机器人的其它辅助器件，例如车轮、驱动电机等等。
本实施例中，测速模块包括码盘以及槽型光耦传感器，码盘上设置有通孔，机器人的各个车轮上分别设置有同步转动的码盘，槽型光耦传感器通过感应通孔内的光线，以获取各个车轮的移动速度。
在机器人移动过程中，各个车轮的移动速度需要统一协调，才能保证机器人平稳的移动，并且机器人在后续的巡逻过程中，设置有预设巡逻路线，每一条巡逻路线上有相应的巡逻坐标点，通过测试模块对机器人的各个车轮速度进行统一调节，使得机器人的速度得到实时的监控，便于机器人对其当前位置的判断，保证在巡逻过程中的效率。
本实施例中，安全模块包括有视频采集单元、移动生物识别单元以及烟雾传感器单元，参考图3，其示出了安全模块中各个单元与控制主板pcDuino以及客户端(手机)之间的关系示意图。
其中，视频采集单元包括有摄像头，通过摄像头来采集视频图像数据。
视频采集单元通过USB接口与控制主板pcDuino连接，并将摄像头采集的视频图像数据传输至控制主板pcDuino，控制主板pcDuino接收视频图像数据，将视频图像数据转换为数据流，发送至客户端。
通过视频采集单元，用户可以在客户端上实时的了解到家庭中环境的情况。
参考图4，图4示出了视频采集单元与控制主板(pcDuino)以及客户端(手机)之间的数据传输关系。
摄像头采集视频图像数据，控制主板pcDuino通过Mjpg-streamer建立服务，将图像数据以流的形式通过基于IP的网络传输到手机，实现用户通过视频图像数据进行实时监控功能。
本实施例中，移动生物识别模块包括人体红外感应器，其中，人体红外感应器型号为HC-SR501，人体红外感应器与控制主板的2号管脚连接，当人体红外感应器感应到预设范围内有人体红外信息时，则将高电平通过2耗管脚输出至控制主板，并自动延时，若在自动延时时长内未感应到人体红外信息时，则输出低电平至控制主板。
进一步的，图5示出了移动生物识别的工作流程图。
当人体红外感应器感应到有人体时，若此时用户不在家，则移动生物识别模块会发送报警信号至客户端以提醒用户。
其中，当用户不在家时，机器人与客户端通过预设第一通信方式连接，当用户在家时，机器人与用户通过预设第二通信方式连接。
本实施例中，预设第一通信方式为GPRS通信方式，其适合远距离通信，预设第二通信方式为WI-FI无线通信方式，比较适合近距离通信，相应的，也可以根据实际情况选择其它的通信方式。
本实施例中，烟雾传感器单元与控制主板的2号引脚电连接，当烟雾传感器单元采集到的气体的浓度达到一定值时，就会输出相应的模拟信号至控制主板，烟雾传感器单元包括MQ-2烟雾传感器，MQ-2烟雾传感器能够感应到空气中的液化气、甲烷、丁烷、丙烷、气体酒精、氢气、烟雾等，并将气体成分以及气体成分的气体浓度转化为模拟信号传输至控制主板。
进一步的，烟雾传感器单元当感应到上述气体时，若上述气体浓度超过预设浓度，还会发送报警信号给客户端，提醒用户。
在另一个实施方式中，安全模块还包括报警单元，报警单元包括报警灯以及蜂鸣器。
如图6所示，图6示出了报警单元的工作流程图，当报警单元接收到报警信号时，通过控制主板pcDuino控制相应的管脚高低电平的形式来实现报警单元中的报警灯闪烁以及蜂鸣器产生蜂鸣，实现声光报警的效果。
本实施例中，根据机器人与客户端的通信方式的不同，机器人的功能以及工作状态不同。
通信方式包括预设第一通信方式以及预设第二通信方式，其中预设第一通信方式适合远距离通信，如GPRS通信方式，即用户不在家时，此时机器人处于离家模式，预设第二通信方式适合近距离通信，如WI-FI无线通信方式，即用户在家时，此时机器人处于居家模式。
参考图7，图7示出了机器人在不同通信方式下的工作模式，当用户不在家时，机器人处于离家模式，路线巡逻模块将控制机器人按照固定时间，按照事先设定好的路线，在家中进行日常巡逻，并且此时安全模块处于运行状态，摄像系统一直开启，当有任何突发状况，都会向客户端发送一个报警信号，并将当前图像截图下来，发送到客户端，使用户能够适时地了解到家中所发生的情况，包括有人闯入、异常气体泄露等。
当用户在家时，机器人处于居家模式，此时安全模块以及路线巡逻模块不工作，机器人不会巡逻。
进一步的，红外遥控模块接收用户发出的遥控信号，并对遥控信号进行解码，获取解码信息并传输至控制主板，控制主板根据解码信息控制机器人以及与机器人建立连接的智能家居设备的工作状态。
当机器人处于居家模式时，用户可以通过遥控器发出遥控信号，来遥控机器人，从而通过机器人进一步的控制其它智能家居设备的工作状态。
通过在智能家居机器人上设置安全模块，能够对家居环境进行实时巡逻检查，相对于传统的固定监控系统，其灵活性更强，成本更低，还可以方便用户实时的对家居环境进行监控。
实施例二
参考图8，本实施例提供了一种智能家居机器人的控制方法，包括步骤：
采用预设通信方式与客户端建立通信连接；
判断所述预设通信方式为预设第一通信方式或预设第二通信方式，若为预设第一通信方式，则按照预设路线进行巡逻，并采集数据信息传输至客户端，所述数据信息包括视频图像数据、红外数据、气体以及气体浓度数据；
若为预设第二通信方式，则接收遥控信号，并对所述遥控信号进行解码，获取解码信息，根据所述解码信息控制相应的智能家居设备的工作状态。
本实施例中，机器人通过预设通信方式与客户端建立通信连接，并与客户端进行数据以及命令的交互。
本实施例中，还包括步骤：
判断电池电量是否处于预设最低电量，若是，则移动至预设充电区域，通过无线充电模块对电池进行充电。
参考图9，在另一个实施方式中，还包括步骤：
判断所述红外数据是否包含有人体红外信息，若是，则发送报警信号至所述客户端；
判断所述气体对应的气体浓度是否超过预设浓度，若是，则发送报警信号至所述客户端。
本实施例中，通过在智能家居机器人上设置安全模块，能够对家居环境进行实时巡逻检查，相对于传统的固定监控系统，其灵活性更强，成本更低，而且智能家居机器人还可与其它智能家居设备之间建立无线通信连接，通过客户端对智能家居机器人进行遥控，从而控制其它智能家居设备的工作状态，减少了整个智能家居系统安装时的线路成本，并且具有较强的灵活性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种智能家居机器人，其特征在于，包括：控制主板、测速模块、红外遥控模块、路线巡逻模块、无线通信模块以及安全模块，所述安全模块包括视频采集单元、移动生物识别单元以及烟雾传感器单元；
所述视频采集单元用于采集视频图像数据信息；
所述移动生物识别单元用于感应预设范围内的红外数据信息；
所述烟雾传感器单元用于感应环境中的气体成分，并采集所述气体成分的气体浓度数据信息；
所述路线巡逻模块用于控制机器人按照预设路线巡逻；
所述测速模块用于测量机器人移动时各个车轮的移动速度，并对各个车轮的速度进行调节；
所述无线通信模块通过预设第一通信方式或预设第二通信方式与客户端建立连接，当所述无线通讯模块与所述客户端通过预设第一通信方式连接时，所述控制主板发送巡逻信号至所述路线巡逻模块，通过所述路线巡逻模块控制所述机器人按照预设路线进行巡逻，并通过所述安全模块采集数据信息传输至客户端；
当所述无线通讯模块通过预设第二通信方式与所述客户端连接时，所述红外遥控模块接收遥控信号，并对所述遥控信号进行解码，获取解码信息并传输至控制主板，所述控制主板根据所述解码信息控制所述机器人以及与机器人建立连接的智能家居设备的工作状态；
所述移动生物识别模块包括人体红外感应器，所述人体红外感应器与所述控制主板电连接，当所述人体红外感应器感应到预设范围内有人体红外信息时，则输出高电平至所述控制主板，并自动延时，若在自动延时时长内未感应到人体红外信息时，则输出低电平至所述控制主板。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居机器人，其特征在于，还包括驱动模块，所述安全模块还包括报警单元，所述报警单元包括报警灯以及蜂鸣器，所述报警单元用于接收报警信号，并进行声光报警。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居机器人，其特征在于，所述测速模块包括码盘以及槽型光耦传感器，所述码盘上设置有通孔，所述机器人的各个车轮上分别设置有同步转动的码盘，所述槽型光耦传感器通过感应所述通孔内的光线，以获取各个车轮的移动速度。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居机器人，其特征在于，还包括无线充电模块，所述无线充电模块包括无线充电发射器以及无线充电接收器，所述无线充电模块用于为所述机器人充电。
5.根据权利要求1所述的一种智能家居机器人，其特征在于，所述视频采集单元通过USB接口与所述控制主板连接，并将视频图像数据传输至所述控制主板，所述控制主板接收所述视频图像数据，将所述视频图像数据转换为数据流，发送至所述客户端。
6.根据权利要求1所述的一种智能家居机器人，其特征在于，所述烟雾传感器单元与所述控制主板电连接，将气体成分以及气体成分的气体浓度转化为模拟信号传输至所述控制主板，所述气体成分包括液化气、甲烷、丁烷、丙烷、气体酒精、氢气、烟雾。
7.一种智能家居机器人的控制方法，其特征在于，包括步骤：
采用预设通信方式与客户端建立通信连接；
判断所述预设通信方式为预设第一通信方式或预设第二通信方式，若为预设第一通信方式，则按照预设路线进行巡逻，并采集数据信息传输至客户端，所述数据信息包括视频图像数据、红外数据、气体以及气体浓度数据；
若为预设第二通信方式，则接收遥控信号，并对所述遥控信号进行解码，获取解码信息，根据所述解码信息控制相应的智能家居设备的工作状态。
8.根据权利要求7所述的一种智能家居机器人的控制方法，其特征在于，还包括步骤：
判断所述红外数据是否包含有人体红外信息，若是，则发送报警信号至所述客户端；
判断所述气体对应的气体浓度是否超过预设浓度，若是，则发送报警信号至所述客户端。
9.根据权利要求7所述的一种智能家居机器人的控制方法，其特征在于，还包括步骤：
判断电池电量是否处于预设最低电量，若是，则移动至预设充电区域，通过无线充电模块对电池进行充电。
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