CN111300403A - 智能服务机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，公开了一种智能服务机器人系统，包括人工智能交互系统、智能输入输出模块、语音交互模块、IC卡身份识别模块、人脸识别摄像头、咨询讲解模块、触控屏、打印模块、数据接口、激光雷达导航模块、红外避障传感器、人体传感器、超声波传感器、运动传感器、运动控制系统、自主充电接口、低电量识别模块和供电模块；供电模块包括变压器、整流桥、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第二三极管、第四电阻、第三三极管、第一二极管、第五电位器、第三电容和电压输出端。本发明具有多种功能、电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

智能服务机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种智能服务机器人系统。

背景技术

智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备，主要以服务机器人和危险作业机器人应用需求为研究重点，研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术。目前国际智能服务机器人研究主要集中在德国、日本等国家，并成功将智能服务机器人应用于各个行业中，我国近些年在智能服务机器人研究方面也取得很多进展，很多机器人研发公司将研究重点转向智能服务机器人开发，如新松机器人自动化公司在智能服务机器人研究中已经取得很多成就，目前已经开发出三代智能服务机器人。现有一些智能服务机器人系统的功能较少，满足不了用户的需求。图1为传统智能服务机器人系统的供电部分的电路原理图，从图1中可以看出，传统智能服务机器人系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能服务机器人系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有多种功能、电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的智能服务机器人系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能服务机器人系统，包括人工智能交互系统、智能输入输出模块、语音交互模块、IC卡身份识别模块、人脸识别摄像头、咨询讲解模块、触控屏、打印模块、数据接口、激光雷达导航模块、红外避障传感器、人体传感器、超声波传感器、运动传感器、运动控制系统、自主充电接口、低电量识别模块和供电模块，所述智能输入输出模块与所述人工智能交互系统连接，所述语音交互模块、所述IC卡身份识别模块、所述人脸识别摄像头、所述咨询讲解模块、所述触控屏、所述打印模块均与所述智能输入输出模块连接，所述数据接口与所述人工智能交互系统连接，所述激光雷达导航模块、所述红外避障传感器、所述人体传感器、所述超声波传感器和所述运动传感器均通过所述运动控制系统连接，所述运动控制系统与所述人工智能交互系统连接，所述自主充电接口和所述低电量识别模块均通过所述供电模块与所述人工智能交互系统连接；

所述供电模块包括变压器、整流桥、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第二三极管、第四电阻、第三三极管、第一二极管、第五电位器、第三电容和电压输出端，所述变压器的初级线圈的一端连接电压输入端的一端，所述变压器的初级线圈的另一端与所述电压输入端的另一端连接，所述变压器的次级线圈的一端与所述整流桥的一个交流输入端连接，所述变压器的次级线圈的另一端与所述整流桥的另一个交流输入端连接，所述整流桥的一个直流输出端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的基极与所述第二电容的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二三极管的集电极和第三三极管的集电极连接；

所述第一三极管的发射极分别与所述第二二极管的阳极、所述第四电阻的一端、所述第五电位器的一个固定端、所述第三电容的一端和所述电压输出端的一端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电阻的一端和所述第三三极管的发射极连接，所述整流桥的另一个直流输出端分别与所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的一端连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第四电阻的另一端和第一二极管的阴极连接，第三三极管的基极与所述第五电位器的滑动端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极、第一二极管的阳极、第五电位器的另一个固定端、第三电容的另一端和电压输出端的另一端连接。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述第二二极管的型号为S-202T。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述供电模块还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二三极管的基极连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电阻的另一端连接。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述第六电阻的阻值为32kΩ。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述第一三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述第二三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的智能服务机器人系统中，所述第三三极管为NPN型三极管。

实施本发明的智能服务机器人系统，具有以下有益效果：由于设有人工智能交互系统、智能输入输出模块、语音交互模块、IC卡身份识别模块、人脸识别摄像头、咨询讲解模块、触控屏、打印模块、数据接口、激光雷达导航模块、红外避障传感器、人体传感器、超声波传感器、运动传感器、运动控制系统、自主充电接口、低电量识别模块和供电模块，供电模块包括变压器、整流桥、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第二三极管、第四电阻、第三三极管、第一二极管、第五电位器、第三电容和电压输出端，该供电模块与传统智能服务机器人系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第二二极管用于进行限流保护，因此具有多种功能、电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为传统智能服务机器人系统的供电部分的电路原理图；

图2为本发明智能服务机器人系统一个实施例中的结构示意图；

图3为所述实施例中供电模块的电路原理图。

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。

在本发明智能服务机器人系统实施例中，该智能服务机器人系统的结构示意图如图2所示。图2中，该智能服务机器人系统包括人工智能交互系统1、智能输入输出模块2、语音交互模块3、IC卡身份识别模块4、人脸识别摄像头5、咨询讲解模块6、触控屏7、打印模块8、数据接口9、激光雷达导航模块10、红外避障传感器11、人体传感器12、超声波传感器13、运动传感器14、运动控制系统15、自主充电接口16、低电量识别模块17和供电模块18，其中，智能输入输出模块2与人工智能交互系统1连接，语音交互模块3、IC卡身份识别模块4、人脸识别摄像头5、咨询讲解模块6、触控屏7、打印模块8均与智能输入输出模块2连接，数据接口9与人工智能交互系统1连接，激光雷达导航模块10、红外避障传感器11、人体传感器12、超声波传感器13和运动传感器14均通过运动控制系统15连接，运动控制系统15与人工智能交互系统1连接，自主充电接口16和低电量识别模块17均通过供电模块18与人工智能交互系统1连接。

人工智能交互系统1与智能输入输出模块2连接，用于实现人机智能交互，包括人脸识别、熟人判断、咨询讲解、身份识别、数据录入、语音交互、结果显示及打印输出等。

智能服务机器人与来访者通过语音交互模块3进行语言交互，通过人脸识别摄像头5、触摸屏7和IC卡身份识别模块4进行身份识别和动作交互；通过人工智能交互系统1进行来访者身份信息处理、用户需求识别和处理、用户交互信息分析和处理。语音交互模块3采用领先的语音识别技术，能够根据场景、业务内容进行智能化语音交互，对话内容可自定义。人脸识别摄像头5可以准确识别VIP客户、普通客户的用户习惯，可跟VIP系统对接双摄像头模式，人脸识别交互和远程监控可以同时进行。触摸屏7搭载超大的液晶显示屏幕，具体采用23英寸1080P高清电容式十点触摸显示(高度520mm，宽度340mm)、500万像素高清安防级视像系统，可以显示海量内容，具有产品分类栏目，具有超高的屏幕利用率。可见，该智能服务机器人系统具有语音交互、人脸交互和触摸交互等交互方式。

人工智能交互系统1连接运动控制系统15，用于实现智能服务机器人根据来访者需求分析结果进行业务引导和运动方式和运动范围控制，包括内部传感器控制、外部红外引导和定位导航，能够实现自动寻址的定点运动和自由运动，能够通过自动判断和自动避障的方式避开障碍。人工智能交互系统1根据来访者需求和人工智能分析结果，引导用户到达来访者需要办理业务的柜台或者窗口。

当智能输入输出模块2通过语音交互模块3、人脸识别摄像头5、咨询讲解模块6、触控屏7等信息输入模块获取或者自动识别到来自外界的信息，作为输入传递给人工智能交互系统1，人工智能交互系统1获取正确指令并根据指令需求得出处理结果输出。比如运动需求则将指令输出给运动控制系统15；比如语音对话则输出给智能输入输出模块2；比如数据查询需求则输出给网络及数据接口系统模块；比如电量不足则输出给供电模块18等等。

人工智能交互系统1连接数据接口9，用于实现系统数据对接，获取用户信息和后台大数据分析结果。人工智能交互系统1连接运动控制系统15，用于实现智能服务机器人根据来访者需求分析结果进行业务引导和运动方式和运动范围控制。

人工智能交互系统1根据预设或者智能分析的结果，通过运动控制系统15驱动激光雷达导航模块10、红外避障传感器11、人体传感器12、超声波传感器13和运动传感器14；红外避障传感器11实现目标定位和定点移动、区域内自由移动、远程红外指引等活动控制，通过红外避障传感器11进行运动过程中的障碍识别和主动避让。激光雷达导航模块10采用先进的无线激光导航技术能够快速扫描建设实景地图，自动巡航返航，精准场景定位。

人工智能交互系统1连接供电模块18，用于实现智能服务机器人的电源使用情况分析和自动充电控制，能够实现自动判断电池供电状态，当电压值低于设定值时可自动回到充电装置并自动接驳进行充电。人工智能交互系统1还可根据现场情况，在可能出现正在与客户交互过程中出现电量低于设定值的情况下智能选择交互结束后再进行自动充电。该智能服务机器人系统采用业内领先的自动充电技术，无电时可自动回充电装置进行充电，可以是有线充电和无线充电场景，起到互补作用，续航可以翻倍。本发明将各种功能进行集成，由于具有多种功能，这样可以满足用户的需求。

图3为本实施例中供电模块的电路原理图，图3中，该供电模块18包括变压器T、整流桥Z、第一电容C1、第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电容C2、第二二极管D2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2、第四电阻R4、第三三极管Q3、第一二极管D1、第五电位器RP5、第三电容C3和电压输出端Vo，其中，变压器T的初级线圈的一端连接电压输入端Vin的一端，变压器T的初级线圈的另一端与电压输入端Vin的另一端连接，变压器T的次级线圈的一端与整流桥Z的一个交流输入端连接，变压器T的次级线圈的另一端与整流桥Z的另一个交流输入端连接，整流桥Z的一个直流输出端分别与第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的基极与第二电容C2的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与第二三极管Q2的集电极和第三三极管Q3的集电极连接。

第一三极管Q1的发射极分别与第二二极管D2的阳极、第四电阻R4的一端、第五电位器RP5的一个固定端、第三电容C3的一端和电压输出端Vo的一端连接，第二二极管D2的阴极分别与第二电阻R2的一端和第三三极管Q3的发射极连接，整流桥Z的另一个直流输出端分别与第一电容C1的另一端、第二电C2的另一端、第二电阻R2的另一端和第三电R3的一端连接，第三三极管Q3的发射极分别与第四电阻R4的另一端和第一二极D1的阴极连接，第三三极管Q3的基极与第五电位器RP5的滑动端连接，第三电阻R3的另一端分别与第二三极管Q2的基极、第一二极管D1的阳极、第五电位器RP5的另一个固定端、第三电容C3的另一端和电压输出端Vo的另一端连接。

该供电模块18与图1中传统智能服务机器人系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第二二极管D2为限流二极管，用于进行限流保护。限流保护的原理如下：当第二二极管D2所在支路的电流较大时，通过该第二二极管D2可以降低第二二极管D2所在支路的电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高，且且用更少的元器件实现比传统技术更好的技术效果。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为S-202T。当然，在实际应用中，第二二极管D2也可以采用其他型号具有相同功能的二极管。

该供电模块18的工作原理如下：整流桥Z、第一电容C1和第二电容C2组成整流滤波电路，第五电位器RP5组成分压电路，第一电阻R1为第一三极管Q1的偏流电阻，又是第三三极管Q3的集电极电阻，第二电容C2用来消除可能出现的自激振荡。多个电路及其外围组件组成直流稳压电路，该供电模块18的电路结构简单，稳压的精确度高。

本实施例中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管，第三三极管Q3为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块18还包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端与第二三极管Q2的基极连接，第六电阻R6的另一端与第三电阻R3的另一端连接。第六电阻R6为限流电阻，用于对第二三极管Q3的基极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第二三极管Q3的基极电流较大时，通过该第六电阻R6可以降低第二三极管Q3的基极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第六电阻R6的阻值为32kΩ。当然，在实际应用中，第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应调整，即第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电模块18与传统智能服务机器人系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块18中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种智能服务机器人系统，其特征在于，包括人工智能交互系统、智能输入输出模块、语音交互模块、IC卡身份识别模块、人脸识别摄像头、咨询讲解模块、触控屏、打印模块、数据接口、激光雷达导航模块、红外避障传感器、人体传感器、超声波传感器、运动传感器、运动控制系统、自主充电接口、低电量识别模块和供电模块，所述智能输入输出模块与所述人工智能交互系统连接，所述语音交互模块、所述IC卡身份识别模块、所述人脸识别摄像头、所述咨询讲解模块、所述触控屏、所述打印模块均与所述智能输入输出模块连接，所述数据接口与所述人工智能交互系统连接，所述激光雷达导航模块、所述红外避障传感器、所述人体传感器、所述超声波传感器和所述运动传感器均通过所述运动控制系统连接，所述运动控制系统与所述人工智能交互系统连接，所述自主充电接口和所述低电量识别模块均通过所述供电模块与所述人工智能交互系统连接；

所述供电模块包括变压器、整流桥、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第二三极管、第四电阻、第三三极管、第一二极管、第五电位器、第三电容和电压输出端，所述变压器的初级线圈的一端连接电压输入端的一端，所述变压器的初级线圈的另一端与所述电压输入端的另一端连接，所述变压器的次级线圈的一端与所述整流桥的一个交流输入端连接，所述变压器的次级线圈的另一端与所述整流桥的另一个交流输入端连接，所述整流桥的一个直流输出端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的基极与所述第二电容的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二三极管的集电极和第三三极管的集电极连接；

所述第一三极管的发射极分别与所述第二二极管的阳极、所述第四电阻的一端、所述第五电位器的一个固定端、所述第三电容的一端和所述电压输出端的一端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电阻的一端和所述第三三极管的发射极连接，所述整流桥的另一个直流输出端分别与所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的一端连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第四电阻的另一端和第一二极管的阴极连接，第三三极管的基极与所述第五电位器的滑动端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极、第一二极管的阳极、第五电位器的另一个固定端、第三电容的另一端和电压输出端的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述第二二极管的型号为S-202T。

3.根据权利要求2所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述供电模块还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二三极管的基极连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电阻的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述第六电阻的阻值为32kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。

7.根据权利要求6所述的智能服务机器人系统，其特征在于，所述第三三极管为NPN型三极管。

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