CN110164285A - 一种实验机器人及其实验操控方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种实验机器人及其操控实验方法和装置，该实验机器人包括头部和躯干部，头部设置在躯干部的上方。头部用于响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令，根据控制指令得到反馈信息，并输出反馈信息；躯干部用于承载头部，并根据反馈信息中的运动指令向预定方向移动，还用于根据运动指令摇动、摆动或转动头部。在教学活动中，学生可以通过头部输入相应的控制指令，并能够直观观察该实验机器人在控制指令的驱动下所输出的反馈信息，从而能够为机器人教学提供能够进行实践的教具，这样一来高校就能够依托该教具实现对学生全方位培养。

Description

一种实验机器人及其实验操控方法和装置

技术领域

本申请涉及人工智能技术领域，更具体地说，涉及一种实验机器人及其实验操控方法和装置。

背景技术

众所周知，近年来无论国内还是国外都加大了对机器人人才的培养力度，各大高校纷纷开展了相应的院系以及专业。然而，毕竟机器人属于新兴专业，对学生的培养模式还处于初步的摸索之中，且一般注重于理论知识的灌输，而缺少实践的配合，无法使学生得到全方位的培养。

说到底，学生缺少实践的配合是因为目前没有合适的教具，从而导致高校无法对学生从理论到实践进行全方位培养。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种实验机器人及其实验操控方法和装置，用于为学生提供能够进行实践教学的教具，以使高校能够对学生进行全方位培养。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种实验机器人，包括头部和躯干部，所述头部设置在所述躯干部的上方，其中：

所述头部用于响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令，根据所述控制指令得到反馈信息，并输出所述反馈信息；

所述躯干部用于承载所述头部，并根据所述反馈信息中的运动指令向预定方向移动，还用于根据所述运动指令摇动、摆动或转动所述头部。

可选的，所述躯干部设置有连接部件和运动部件，其中：

所述连接部设置在所述躯干部的上部，用于支撑所述头部，并用于摇动、摆动或转动所述头部；

所述运动部件设置在所述躯干部的下部，用于支撑所述躯干部，且根据所述运动指令承载所述躯干部向所述预定方向移动。

可选的，所述头部包括显示部件、音频采集部件、影像采集部件、网络部件、传感部件和音频输出部件，其中：

所述显示部件用于显示所述反馈信息中的影像信息；

所述音频采集部件用于获取用户的声音信息；

所述影像采集部件用于采集用户或环境的影像信息；

所述网络部件用于连接所述实验机器人与互联网；

所述传感部件用于接收用户的触控请求；

所述音频输出部件用于输出所述反馈信息中的声音信息。

可选的，还包括设置在所述头部的底部的开关按钮、数据连接按钮、电源插头和SIM卡卡位，其中：

所述开关按钮用于接收用户的开启指令或关闭指令；

所述数据连接按钮用于接收用户的联网指令。

可选的，所述显示部件为触摸屏，用于显示所述影像信息，还用于接收用户输入的触控指令。

可选的，所述网络部件包括红外设备、蓝牙设备和紫蜂设备中的部分或全部。

可选的，所述传感部件还包括设置在所述躯干部上的距离传感器，其中：

所述距离传感器用于对所述躯干部与障碍物之间的距离进行检测。

一种实验操控方法，应用于如上所述的实验机器人，其特征在于，所述实验操控方法包括步骤：

接收接口编译系统所生成的运行程序；

响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令；

根据所述控制指令获取声音信息、影像信息和/或触控信息；

对所述声音信息、影像信息和/或触控信息进行处理，得到反馈信息；

执行所述反馈信息。

可选的，所述执行所述反馈信息，包括：

显示所述反馈信息中的影像信息；

输出所述反馈信息中的声音信息；

根据所述反馈信息中的运动指令控制所述实验机器人运动。

一种实验操控装置，应用于如上所述的实验机器人，其特征在于，所述实验操控装置包括：

程序装载模块，被配置为接收接口编译系统所生成的运行程序；

请求接收模块，被配置为响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令；

信息获取模块，被配置为根据所述控制指令获取声音信息、影像信息和/或触控信息；

信息处理模块，被配置为对所述声音信息、影像信息和/或触控信息进行处理，得到反馈信息；

执行控制模块，被配置为执行所述反馈信息。

可选的，所述执行控制模块包括：

显示控制单元，被配置为显示所述反馈信息中的影像信息；

声音输出单元，被配置为输出所述反馈信息中的声音信息；

运动控制单元，被配置为根据所述反馈信息中的运动指令控制所述实验机器人运动。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种实验机器人及其操控实验方法和装置，该实验机器人包括头部和躯干部，头部设置在躯干部的上方。头部用于响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令，根据控制指令得到反馈信息，并输出反馈信息；躯干部用于承载头部，并根据反馈信息中的运动指令向预定方向移动，还用于根据运动指令摇动、摆动或转动头部。在教学活动中，学生可以通过头部输入相应的控制指令，并能够直观观察该实验机器人在控制指令的驱动下所输出的反馈信息，从而能够为机器人教学提供能够进行实践的教具，这样一来高校就能够依托该教具实现对学生全方位培养。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种实验机器人的示意图；

图2为本申请实施例的一种实验机器人的功能模块的示意图；

图3为本申请实施例的一种实验操控方法的流程图；

图4为本申请实施例的一种实验操控装置的框图；

图5为本申请实施例的另一种实验操控方法的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例的一种实验机器人的示意图。

如图1所示，本实施例提供的实验机器人包括头部10和躯干部20，两者连接，且头部位于躯干部的上部。躯干部包括连接部件21和运动部件22，连接部件用于连接头部和躯干部。

头部用于响应用户的输入请求，并根据该输入请求接收用户输入的控制指令，并根据控制指令得到反馈信息，并向躯干部输出反馈信息，同时，还可以利用相应的输出设备输出其中的相应信息，如影像信息或声音信息。

躯干部所接收的反馈信息中可以包括运动指令，其中，连接部件能够根据该运动指令驱动头部摇动、摆动或转动；运动部件则能够根据运动指令驱动该实验机器人向指定的方向运动。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种实验机器人，包括头部和躯干部，头部设置在躯干部的上方。头部用于响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令，根据控制指令得到反馈信息，并输出反馈信息；躯干部用于承载头部，并根据反馈信息中的运动指令向预定方向移动，还用于根据运动指令摇动、摆动或转动头部。在教学活动中，学生可以通过头部输入相应的控制指令，并能够直观观察该实验机器人在控制指令的驱动下所输出的反馈信息，从而能够为机器人教学提供能够进行实践的教具，这样一来高校就能够依托该教具实现对学生全方位培养。

实施例二

本实施例提供的实验机器人包括头部和躯干部，两者连接，且头部位于躯干部的上部。躯干部包括连接部件和运动部件，连接部件用于连接头部和躯干部。

头部用于响应用户的输入请求，并根据该输入请求接收用户输入的控制指令，并根据控制指令得到反馈信息，并向躯干部输出反馈信息，同时，还可以利用相应的输出设备输出其中的相应信息，如影像信息或声音信息。

躯干部所接收的反馈信息中可以包括运动指令，其中，连接部件能够根据该运动指令驱动头部摇动、摆动或转动；运动部件则能够根据运动指令驱动该实验机器人向指定的方向运动。

该头部包括显示部件、音频采集部件、影像采集部件、网络部件、传感部件和音频输出部件。

显示部件用于显示所述反馈信息中的影像信息，具体可以为单纯的显示屏或者触摸屏，当选用触摸屏时不进可以显示反馈信息中的影像信息，还可以接受用户的触控指令。

音频采集部件用于获取用户的声音信息，具体来说可以是麦克风部件，用于接收用户或环境的声音信息；影像采集部件用于采集用户或环境的影像信息，其具体可以为摄像头。

网络部件用于连接所述实验机器人与互联网，具体可以选用wifi部件或移动通信部件，可以和路由器或者基站信号连接；网络部件还可以包括红外设备、蓝牙设备或紫蜂设备等物联网部件，用于连接外部的家电、家具、灯具等物联网设备。

传感部件用于接收用户的触控请求，例如用户对头部的一侧施加的触控，从而用于接收用户的触控指令。

音频输出部件用于输出反馈信息中的声音信息，具体可选用相应的喇叭，从而可以向用户发出声音信息。

另外，在该头部的底部还设置有开关按钮、数据连接按钮、电源插头和SIM卡卡位。开关按钮用于接收用户的开启指令或关闭指令，以便开启或关闭该实验机器人；数据连接按钮用于接收用户的联网指令，以使该实验机器人的网络部件与互联网或者物联网部件连接；电源插头用于连接电源线，以便对实验机器人进行充电；SIM卡卡位用于插SIM卡。

还有，该实验机器人的躯干部还设置有距离传感器、加速度传感器等，以便反馈距离信息和加速度信息，从而使该实验机器人能够根据该距离信息和/或加速度信息进行避撞操作。

实施例三

如图1所示，本实施例所提供的的实验机器人包括头部和躯干部。

其中头部中央是一块触摸显示屏，称之为A；在显示屏在上方位于左右两边的Microphone孔，是机器人的收音部分，用于收集语音录入，称之为B；位于中间的高清摄像头，称之为C；位于摄像头左边的是红外传感器与位于显示器内部的的网络模块、蓝牙模块与zigbee模块合称物联网硬件部分，控制各种物联网设备，称之为D。

头部的左右耳朵与头顶都具有触碰传感器与位于底盘下方前部的距离传感器组成传感器部分，称之为E；头部内置数个喇叭为音频部分，称之为F；头部底部有开关按钮，数据连接按钮，SIM卡插卡与位于底部后方的电源插卡组成控制与接入部分，称之为G。位于身体底部的移动系统与位于头部下方的头部运动系统组成运动硬件部分，称之为H。

实验机器人的处理模块包括语音处理模块、图像处理模块、传感器处理模块、物联网控制模块和运动控制模块，如图2所示。

语音处理模块用于提供接口支持语音识别、语音合成与发言评分等功能，称之为I；图像处理模块用于提供接口支持人脸识别、车牌识别与图像处理等功能，称之为J；传感器处理模块用于提供接口支持对触碰传感器、距离传感器、加速传感器等信息的获取，称之为K；物联网控制模块用于提供接口支持通过网络、红外、蓝牙与zigbee等方式来控制各种物联网设备，称之为L；运动控制模块用于提供接口支持实现机器人头部的控制与移动的控制，称之为M。

实施例四

图3为本申请实施例的一种实验操控方法的流程图。

如图3所示，本实施例提供的实验操控方法应用于上一实施例所提供的实验机器人，具体包括如下步骤：

S1、接收接口编译系统所生成的运行程序。

本系统还提供相应的接口编译程序，供用户进行程序编译以得到相应功能的运行程序。该实验机器人可以通过相应的数据端口接收该运行程序并运行，从而为后续的操作提供相应的运行平台。

S2、根据用户的输入请求接收用户输入的控制指令。

在用户发出输入请求，例如通过语音或动作向该实验机器人发出该输入请求时，接收用户同时或者随后输入的控制指令。该控制指令包括语音识别指令、影像处理指令或运动指令等。

S3、根据控制指令接收声音信息和/或影像信息.

即在接收到用户的控制指令后，在相应控制指令的控制下，利用声音采集设备如麦克风获取用户和周围环境的声音，并转换为声音信息；还可以在相应控制指令的控制下通过影像采集设备如摄像头获取用户和周围环境的影像，并转换为影像信息。

S4、对声音信息、影像信息和/或触控信息进行处理。

通过对声音采集设备获取的声音信息和影像采集设备获取的影像信息的处理可以得到相应的反馈信息，在此，还可以通过对上述声音信息、影像信息和通过触控传感器输入的触控信息的处理，得到包括运动指令的反馈信息。

S5、执行该反馈信息。

这里执行该反馈信息的具体内容包括显示反馈信息中的影像信息，还包括通过喇叭输出其中的声音信息，还可以向运动部件输出其中的运动指令，以使该运动部件驱动头部或者实验机器人本身移动或动作。

实施例五

图4为本申请实施例的一种实验操控装置的框图。

如图4所示，本实施例提供的实验操控装置应用于上一实施例所提供的实验机器人，具体包括程序装载模块30、请求接收模块40、信息获取模块50、信息处理模块60和执行控制模块70。

程序装置模块用于接收接口编译系统所生成的运行程序。

本系统还提供相应的接口编译程序，供用户进行程序编译以得到相应功能的运行程序。该实验机器人可以通过相应的数据端口接收该运行程序并运行，从而为后续的操作提供相应的运行平台。

请求接收模块用于根据用户的输入请求接收用户输入的控制指令。

在用户发出输入请求，例如通过语音或动作向该实验机器人发出该输入请求时，接收用户同时或者随后输入的控制指令。该控制指令包括语音识别指令、影像处理指令或运动指令等。

信息获取模块用于根据控制指令接收声音信息和/或影像信息.

即在接收到用户的控制指令后，在相应控制指令的控制下，利用声音采集设备如麦克风获取用户和周围环境的声音，并转换为声音信息；还可以在相应控制指令的控制下通过影像采集设备如摄像头获取用户和周围环境的影像，并转换为影像信息。

信息处理模块用于对声音信息、影像信息和/或触控信息进行处理。

通过对声音采集设备获取的声音信息和影像采集设备获取的影像信息的处理可以得到相应的反馈信息，在此，还可以通过对上述声音信息、影像信息和通过触控传感器输入的触控信息的处理，得到包括运动指令的反馈信息。

执行控制模块用于执行该反馈信息。

该模块具体包括显示控制单元71、声音输出单元72和运动控制单元73，如图5所示。

显示控制单元用于显示反馈信息中的影像信息，声音输出单元用于通过喇叭输出其中的声音信息，运动控制单元用于运动部件输出其中的运动指令，以使该运动部件驱动头部或者实验机器人本身移动或动作。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种实验机器人，其特征在于，包括头部和躯干部，所述头部设置在所述躯干部的上方，其中：

所述头部用于响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令，根据所述控制指令得到反馈信息，并输出所述反馈信息；

所述躯干部用于承载所述头部，并根据所述反馈信息中的运动指令向预定方向移动，还用于根据所述运动指令摇动、摆动或转动所述头部。

2.如权利要求1所述的实验机器人，其特征在于，所述躯干部设置有连接部件和运动部件，其中：

所述连接部设置在所述躯干部的上部，用于支撑所述头部，并用于摇动、摆动或转动所述头部；

所述运动部件设置在所述躯干部的下部，用于支撑所述躯干部，且根据所述运动指令承载所述躯干部向所述预定方向移动。

3.如权利要求1所述的实验机器人，其特征在于，所述头部包括显示部件、音频采集部件、影像采集部件、网络部件、传感部件和音频输出部件，其中：

所述显示部件用于显示所述反馈信息中的影像信息；

所述音频采集部件用于获取用户的声音信息；

所述影像采集部件用于采集用户或环境的影像信息；

所述网络部件用于连接所述实验机器人与互联网；

所述传感部件用于接收用户的触控请求；

所述音频输出部件用于输出所述反馈信息中的声音信息。

4.如权利要求3所述的实验机器人，其特征在于，还包括设置在所述头部的底部的开关按钮、数据连接按钮、电源插头和SIM卡卡位，其中：

所述开关按钮用于接收用户的开启指令或关闭指令；

所述数据连接按钮用于接收用户的联网指令。

5.如权利要求3所述的实验机器人，其特征在于，所述显示部件为触摸屏，用于显示所述影像信息，还用于接收用户输入的触控指令。

6.如权利要求3所述的实验机器人，其特征在于，所述网络部件包括红外设备、蓝牙设备和紫蜂设备中的部分或全部。

7.如权利要求3所述的实验机器人，其特征在于，所述传感部件还包括设置在所述躯干部上的距离传感器，其中：

所述距离传感器用于对所述躯干部与障碍物之间的距离进行检测。

8.一种实验操控方法，应用于如权利要求1～6任一项所述的实验机器人，其特征在于，所述实验操控方法包括步骤：

接收接口编译系统所生成的运行程序；

响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令；

根据所述控制指令获取声音信息和/或影像信息；

对所述声音信息、所述影像信息和/或触控信息进行处理，得到反馈信息；

执行所述反馈信息。

9.如权利要求7所述的试验操控方法，其特征在于，所述执行所述反馈信息，包括：

显示所述反馈信息中的影像信息；

输出所述反馈信息中的声音信息；

根据所述反馈信息中的运动指令控制所述实验机器人运动。

10.一种实验操控装置，应用于如权利要求1～6任一项所述的实验机器人，其特征在于，所述实验操控装置包括：

程序装载模块，被配置为接收接口编译系统所生成的运行程序；

请求接收模块，被配置为响应用户的输入请求，接收用户输入的控制指令；

信息获取模块，被配置为根据所述控制指令获取声音信息、影像信息和/或触控信息；

信息处理模块，被配置为对所述声音信息、影像信息和/或触控信息进行处理，得到反馈信息；

执行控制模块，被配置为执行所述反馈信息。

11.如权利要求9所述的试验操控装置，其特征在于，所述执行控制模块包括：

显示控制单元，被配置为显示所述反馈信息中的影像信息；

声音输出单元，被配置为输出所述反馈信息中的声音信息；

运动控制单元，被配置为根据所述反馈信息中的运动指令控制所述实验机器人运动。