CN111421535B - 一种基于智能识别机器人的社区儿童服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能识别的社区儿童服务设施系统，主要包括机器人、后台服务器与用户移动终端，机器人的摄像头用于拍摄活动空间区域的场景视频画面，视频识别模块用于提取识别视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断人体目标的行为、非人体目标的状态是否符合监控规则，警示模块用于对人体目标的行为、非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示。通过可移动式智能识别机器人对社区儿童活动空间的秩序维护和保护儿童安全，在非儿童活动的高峰时段时，则将机器人撤回至仓库，实现对在活动空间内的儿童进行全方位监控和培养儿童独立自主能力、还对活动空间内的活动设施进行监控，避免发生事故，以及增加活动空间使用率。

Description

一种基于智能识别机器人的社区儿童服务系统

技术领域

本发明涉及社区儿童服务技术领域，特别涉及一基于智能识别机器人的社区儿童服务系统以及方法。

背景技术

社区是儿童开展体育锻炼、休闲游戏等活动最主要的场所之一，其在儿童健康、快乐成长过程中发挥的积极作用丝毫不亚于少年宫、校园等场所。现有的，很多社区都在其室内或室外的公共空间当中开辟了儿童活动空间，为儿童提供了一定的体育和游戏设施，例如滑梯、攀爬架、沙坑、跷跷板、迷你球场等。

目前社区的儿童活动空间以及设施仍然存在不少问题：一是空间的封闭性没有得到可靠保障，各类人员、宠物、童车等杂物、自行车乃至机动车都可以介入该空间，对于儿童特别是低龄儿童来说存在一定的安全隐患；但从社区实际出发，把空间用栅栏封闭起来也不现实，因为这些空间在非儿童活动时段还有其它用途，物理封闭不利于增加空间的利用率；

二是活动设施的安全性也存在不足，比如儿童活动设施由于高度、承重等因素的制约，普遍都具有适用的不同年龄段，但是在实际投入使用后没有监管和提示，加之检修不及时，导致容易出现事故；

三是儿童，特别是低龄儿童的活动过程需要成人全程陪伴，由于以上空间和设施安全性不足方面的原因，以及儿童自我保护的意识和能力弱，导致一个儿童周围往往陪伴着至少一个成年人，这样一方面成人挤占了本来就不充裕的属于儿童的空间，另一方面对培养儿童独立自主的能力和性格不利。

发明内容

(一)发明目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，通过可移动式智能识别机器人对社区儿童活动空间的秩序维护和保护儿童安全，在非儿童活动的高峰时段时，则将机器人撤回至仓库，实现对在活动空间内的儿童进行全方位监控和培养儿童独立自主能力、还对活动空间内的活动设施进行监控，避免发生事故，以及增加活动空间使用率，本发明公开了以下技术方案。

(二)技术方案

作为本发明的第一方面，本发明公开了一种智能识别的社区儿童服务设施系统，包括：

机器人、后台服务器与用户移动终端，所述后台服务器包括物联网通信单元，所述机器人包括摄像头、视频识别模块、警示模块与物联网通信模块；

所述摄像头与所述视频识别模块连接，所述摄像头用于拍摄活动空间区域的场景视频画面；

所述视频识别模块用于提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态是否符合监控规则；

所述警示模块与所述视频识别模块连接，所述警示模块用于对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示；

所述机器人通过所述物联网通信模块与所述后台服务器连接，所述机器人将所述视频画面、警示信息上传至所述后台服务器；

所述后台服务器通过所述物联网通信单元与所述用户移动终端连接。

在一种可能的实施方式中，所述警示模块包括扬声器和闪烁灯，所述扬声器固设于所述机器人上，用于进行语音播报提示，所述闪烁灯固设于所述机器人上部。

在一种可能的实施方式中，所述机器人还包括显示器，显示器上显示有所述机器人ID号的二维码，所述用户移动终端通过扫描所述二维码将注册信息与所述机器人ID号上传至后台服务器。

在一种可能的实施方式中，所述后台服务器包括人脸识别分析单元、用户管理单元、视频转发单元；

所述人脸识别分析单元用于识别视频画面中的儿童面部头像，分析儿童面部特征，并将儿童面部特征与机器人ID号关联；

所述用户管理单元用于将用户移动终端与儿童面部特征关联；

所述视频转发单元用于将儿童面部特征的视频画面发送至儿童面部特征关联的用户移动终端。

作为本发明的第二方面，本发明还公开了一种智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，包括以下步骤：

拍摄活动空间区域的场景视频画面；

提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态是否符合监控规则；

对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示；

将所述视频画面、警示信息上传至后台服务器。

在一种可能的实施方式中，所述提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，包括：

提取所述视频画面中的人体目标，识别所述人体目标是否为成人或儿童；

提取所述视频画面中所述非人体目标，识别所述非人体目标是否为活动设施或其他非人体目标。

在一种可能的实施方式中，所述识别所述人体目标是否为成人或儿童，包括：

利用人脸特征和/或身高特征进行成人、儿童的区分识别，以及根据人脸特征和/或身高特征实现对儿童体重、年龄因素的预判。

在一种可能的实施方式中，对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示，包括：

监控所述活动空间边缘地带的所述其他非人体目标，对所述其他非人体目标的主人进行警示；

监控进入所述活动空间内的成人，对驻留超过预定时长的所述成人进行警示；

监控所述儿童使用所述活动设施的情况，对违规使用所述儿童进行警示，同时进行监护人警示；

监控所述儿童在所述活动空间内的行为，对异常行为进行警示，同时进行监护人警示。

在一种可能的实施方式中，所述智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

通过扫描二维码将注册信息与机器人ID号上传至所述后台服务器。

在一种可能的实施方式中，所述智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

所述视频画面中儿童面部特征与所述注册信息关联，并将所述视频画面与警示信息发送至用户移动终端。

(三)有益效果

本发明公开的一种基于智能识别机器人的社区儿童服务系统，具有如下有益效果：

1、提供可移动式智能识别机器人，在儿童活动的高峰时段时，通过对社区儿童活动空间内布置若干机器人，进行活动空间的秩序维护和保护儿童安全等，在非儿童活动的高峰时段时，则将机器人撤回至仓库，社区儿童活动空间可以用于其他用途，还对活动空间内的活动设施进行监控，避免发生事故，以及增加活动空间使用率。

2、通过在社区活动空间区域内布置若干个移动式智能识别机器人，实现对在活动空间内的儿童进行全方位监控和培养儿童独立自主能力和性格不利。

3、监护人可以通过后台服务器发送的视频画面和警示信息，随时监控和查看儿童在活动区域内的活动情况。

4、机器人自身位置以及拍摄方向可自调节，保证拍摄范围覆盖整个活动空间区域。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明公开的一种智能识别的社区儿童服务设施系统中机器人的结构示意图；

图2是本发明公开的后台服务器结构示意图；

图3是本发明公开的一种智能识别的社区儿童服务设施系统的方法的流程图；

图4是本发明公开的提取识别视频画面中的人体目标与非人体目标方式的示意图；

图5是本发明公开的对人体目标的行为、非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示方式的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面参考图1-图2详细描述本发明公开的一种智能识别的社区儿童服务设施系统的第一实施例。本实施例主要应用于社区儿童服务，通过可移动式智能识别机器人对社区儿童活动空间的秩序维护和保护儿童安全，在非儿童活动的高峰时段时，则将机器人撤回至仓库，实现对在活动空间内的儿童进行全方位监控和培养儿童独立自主能力、还对活动空间内的活动设施进行监控，避免发生事故，以及增加活动空间使用率。

如图1所示，本实施例主要包括：机器人、后台服务器与用户移动终端。机器人包括摄像头110、视频识别模块120、警示模块与物联网通信模块130，其中摄像头110与视频识别模块120连接，摄像头110用于拍摄活动空间区域的场景视频画面，视频识别模块120用于提取识别视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断人体目标的行为、非人体目标的状态是否符合监控规则，警示模块与视频识别模块120连接，警示模块用于对人体目标的行为、非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示。

后台服务器包括物联网通信单元，后台服务器通过物联网通信单元与用户移动终端连接，机器人通过物联网通信模块130与后台服务器连接，机器人将视频画面、警示信息上传至后台服务器。

进一步的，机器人优选为可移动式智能识别机器人。

可移动式智能识别机器人通过摄像头110拍摄社区活动空间区域的场景视频画面，视频识别模块120对视频画面中的人体目标与非人体目标进行提取和识别，并判断该人体目标的行为与非人体目标的状态是否符合监控规则。通过摄像头110对人体目标的行为与非人体目标的状态进行实时监控，当视频识别模块120判断人体目标的行为与非人体目标的状态不符合监控规则时，警示模块将对其人体目标和非人体目标的主人或使用者进行警示。

机器人通过物联网通信模块130将警示信息与摄像头110拍摄的视频画面上传至后台服务器，后台服务器通过物联网通信单元将其视频画面与警示信息上传至用户移动终端。

通过在活动空间区域内布设若干可移动式智能识别机器人，每台可移动式智能识别机器人按照分配方案负责活动空间区域内一部分空间区域，从而代替监护人监护在活动空间区域内的儿童，避免儿童的活动空间减少，以及培养儿童的独立自主能力和性格不利。

在一种实施方式中，警示模块包括扬声器140和闪烁灯150，扬声器140固设于机器人上，用于进行语音播报提示，闪烁灯150固设于机器人上部。

机器人的警示模块包括控制器，控制器与扬声器140、闪烁灯150连接，当视频识别模块120判断人体目标的行为与非人体目标的状态不符合监控规则时，控制器控制扬声器140对人体目标或非人体目标的主人或使用者进行语音播报警示，同时开启闪烁灯150，对人体目标或非人体目标的主人或使用者进行闪烁提示。

机器人还包括驱动万向轮160和驱动控制器，驱动万向轮160设置于机器人下部，驱动控制器控制驱动万向轮160移动，实现机器人多方位移动。

进一步的，摄像头110通过云台以及伸缩机构固设在机器人机身上，伸缩机构的伸缩杆端与云台固接，摄像头110固设于云台上，云台带动摄像头110实现多方位角度调节，伸缩机构调节摄像头110高度，通过位置调整和拍摄方向调整，保证拍摄范围覆盖到整个空间区域。

在一种实施方式中，机器人还包括显示器170，显示器170上显示有机器人ID号的二维码，用户移动终端通过扫描二维码将注册信息与机器人ID号上传至后台服务器。

进一步的，用户移动终端可以是手机也可以是平板电脑等装置。

进一步的，每个机器人都设置有属于本机器人独自的ID号。

手机上安装有本系统的APP,机器人的显示器170上显示有具有本机器人ID号的二维码，监护人使用手机上的APP对二维码进行扫描，将注册信息以及本机器人的ID号都上传给后台服务器。

如图2所示，在一种实施方式中，后台服务器包括人脸识别分析单元210、用户管理单元220、视频转发单元230；人脸识别分析单元用于识别视频画面中的儿童面部头像，分析儿童面部特征，并将儿童面部特征与机器人ID号关联；用户管理单元220用于将用户移动终端与儿童面部特征关联；视频转发单元230用于将儿童面部特征的视频画面发送至儿童面部特征关联的用户移动终端。

具体的，后台服务器还包括消息收发单元240，消息收发单元240接收注册信息与机器人ID号，并将用户移动终端与机器人关联，机器人摄像头110拍摄视频画面，并将视频画面上传至人脸识别分析单元，人脸识别分析单元识别视频画面中的儿童面部头像，分析儿童面部特征，并将儿童面部特征与机器人ID号关联，从而用户管理单元220通过儿童面部特征与机器人ID号关联和注册信息与机器人ID号，将用户移动终端与儿童面部特征关联，视频转发单元230将儿童面部特征的视频画面、警示信息发送至儿童面部特征关联的用户移动终端，从而实现监护人可以利用用户移动终端观看自家儿童视频画面，保持观察自己儿童。

下面参考图3-图5详细描述本发明公开的一种智能识别的社区儿童服务设施系统的方法的第一实施例。本实施例主要应用于社区儿童服务，通过可移动式智能识别机器人对社区儿童活动空间的秩序维护和保护儿童安全，在非儿童活动的高峰时段时，则将机器人撤回至仓库，实现对在活动空间内的儿童进行全方位监控和培养儿童独立自主能力、还对活动空间内的活动设施进行监控，避免发生事故，以及增加活动空间使用率。

如图3所示，本实施例是基于上述系统的方法，主要包括以下步骤：

300、拍摄活动空间区域的场景视频画面；

400、提取识别视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断人体目标的行为、非人体目标的状态是否符合监控规则；

500、对人体目标的行为、非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示；

600、将视频画面、警示信息上传至后台服务器。

如图4所示，在一种实施方式中，在步骤400中，提取识别视频画面中的人体目标与非人体目标，包括以下至少一种方式：

410、提取视频画面中的人体目标，识别人体目标是否为成人或儿童；

420、提取视频画面中非人体目标，识别非人体目标是否为活动设施或其他非人体目标。

进一步的，活动施设包括滑梯、攀爬架、沙坑、跷跷板、迷你球场、电动游艺机。

进一步的，其他非人体目标包括宠物、自行车、机动车、童车。

在一种实施方式中，识别人体目标是否为成人或儿童，包括：

利用人脸特征和/或身高特征进行成人、儿童的区分识别，以及根据人脸特征和/或身高特征实现对儿童体重、年龄因素的预判。

如图5所示，在一种实施方式中，在步骤500中，对人体目标的行为、非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示，包括以下方式中的至少一种：

510、监控活动空间边缘地带的其他非人体目标，对其他非人体目标的主人进行警示；

520、监控进入活动空间内的成人，对驻留超过预定时长的成人进行警示；

530、监控儿童使用活动设施的情况，对违规使用儿童进行警示，同时进行监护人警示；

540、监控儿童在活动空间内的行为，对异常行为进行警示，同时进行监护人警示。

进一步的，监控儿童使用活动设施的情况，通过数据库获取活动设施的使用年龄、体重与检修状况。其中检修状况为正常、故障暂停使用与超期未检修暂停使用。

进一步的，儿童异常行为为倒地、跌落、碰撞以及离开活动空间区域。

在一种实施方式中，智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

通过扫描二维码将注册信息与机器人ID号上传至后台服务器。

在一种实施方式中，智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

视频画面中儿童面部特征与注册信息关联，并将视频画面与警示信息发送至用户移动终端。

具体的，每台可移动式智能机器人按照分配方案，负责活动空间的一部分空间区域，可移动式智能机器人的摄像头拍摄活动空间区域的场景视频画面以及监控活动空间区域内的人体目标与非人体目标，视频识别模块对视频画面进行以下智能提取识别与判断：提取人体目标，识别识别其中的成人和儿童，利用人脸特征、身高特征进行成人、儿童的区分识别，以及根据人脸特征、身高特征实现对儿童体重、年龄等因素的预判；提取活动设施，识别活动设施的适用年龄、体重与检修状况，根据预判的儿童体重、年龄等因素，比对活动设施的设施参数，判断活动设施的使用情况；提取其他非人体目标，识别其他非人体目标的类型，判断其他非人体目标的状态。

警示模块在视频识别模块判别为不符合监控规则时，进行警示，监控规则为一下其中一种方式：对于进入儿童活动空间的边缘地带的其他非人体目标，进行语音播报警示、闪烁提示，以促使其他非人体目标的主人驾驶或者携带该目标离开活动空间的边缘地带；对于进入儿童活动空间内并且驻留超过预定时长的成人，其中包括儿童监护人和途经的成人，进行语音播报提示、闪烁提示，以便提示该成人退出到儿童活动空间的边缘地带；对儿童使用活动设施的过程进行全程监管和警示，根据预判的儿童体重、年龄等因素，比对儿童活动设施的设施参数，发现出现不符合年龄要求、不符合体重要求、不符合暂停使用要求的情况，则对儿童进行语音播报提示、闪烁提示，同时进行监护人警示；队当儿童活动过程中出现异常行为，例如倒地、跌落、碰撞、离开儿童活动区域，则进行语音播报提示、闪烁提示，同时进行监护人警示。

监护人使用手机扫码机器人显示屏上的二维码，把监护人的注册信息以及本机器人的ID号上传至后台服务器，机器人摄像头拍摄儿童视频画面，并上传至后台服务器，后台服务器将儿童视频画面与注册信息关联，后台服务器识别分析儿童视频画面中的儿童面部特征，并将儿童面部特征与注册信息关联，从而将儿童面部特征的视频画面发送至儿童面部特征关联的手机上，当机器人对儿童发生警示时，机器人将警示信息上传至后台服务器，后台服务器将儿童的警示信息发送至儿童面部特征关联的手机上。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能识别的社区儿童服务设施系统，其特征在于，包括：机器人、后台服务器与用户移动终端，所述后台服务器包括物联网通信单元，所述机器人包括摄像头、视频识别模块、警示模块与物联网通信模块；

所述摄像头与所述视频识别模块连接，所述摄像头用于拍摄活动空间区域的场景视频画面；

所述摄像头还用于监控使用活动设施的情况，通过数据库获取活动设施的使用年龄、体重与检修状况；

所述视频识别模块用于提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态是否符合监控规则；

所述视频识别模块还用于利用人脸特征和/或身高特征进行成人、儿童的区分识别，以及根据人脸特征和/或身高特征实现对儿童体重、年龄因素的预判；

所述视频识别模块提取活动设施，识别活动设施的适用年龄、体重与检修状况，根据预判的儿童体重、年龄因素，比对活动设施的设施参数，判断活动设施的使用情况；

所述警示模块与所述视频识别模块连接，所述警示模块用于对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示；

所述机器人通过所述物联网通信模块与所述后台服务器连接，所述机器人将所述视频画面、警示信息上传至所述后台服务器；

所述后台服务器通过所述物联网通信单元与所述用户移动终端连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述警示模块包括扬声器和闪烁灯，所述扬声器固设于所述机器人上，用于进行语音播报提示，所述闪烁灯固设于所述机器人上部。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机器人还包括显示器，显示器上显示有所述机器人ID号的二维码，所述用户移动终端通过扫描所述二维码将注册信息与所述机器人ID号上传至后台服务器。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述后台服务器包括人脸识别分析单元、用户管理单元、视频转发单元；

所述人脸识别分析单元用于识别视频画面中的儿童面部头像，分析儿童面部特征，并将儿童面部特征与机器人ID号关联；

所述用户管理单元用于将用户移动终端与儿童面部特征关联；

所述视频转发单元用于将儿童面部特征的视频画面发送至儿童面部特征关联的用户移动终端。

5.一种智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

拍摄活动空间区域的场景视频画面；

提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，并判断所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态是否符合监控规则；

所述识别所述人体目标是否为成人或儿童，包括：

利用人脸特征和/或身高特征进行成人、儿童的区分识别，以及根据人脸特征和/或身高特征实现对儿童体重、年龄因素的预判；

提取活动设施，识别活动设施的适用年龄、体重与检修状况，根据预判的儿童体重、年龄等因素，比对活动设施的设施参数，判断活动设施的使用情况；

对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示；

将所述视频画面、警示信息上传至后台服务器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述提取识别所述视频画面中的人体目标与非人体目标，包括：

提取所述视频画面中的人体目标，识别所述人体目标是否为成人或儿童；

提取所述视频画面中所述非人体目标，识别所述非人体目标是否为活动设施或其他非人体目标。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述人体目标的行为、所述非人体目标的状态不符合监控规则时，进行警示，包括：

监控所述活动空间边缘地带的所述其他非人体目标，对所述其他非人体目标的主人进行警示；

监控进入所述活动空间内的成人，对驻留超过预定时长的所述成人进行警示；

监控所述儿童使用所述活动设施的情况，对违规使用所述儿童进行警示，同时进行监护人警示；

监控所述儿童在所述活动空间内的行为，对异常行为进行警示，同时进行监护人警示。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

通过扫描二维码将注册信息与机器人ID号上传至所述后台服务器。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述智能识别的社区儿童服务设施系统的方法，还包括：

所述视频画面中儿童面部特征与所述注册信息关联，并将所述视频画面与警示信息发送至用户移动终端。

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