CN112405561B - 一种用于家电智能化水平测试的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于家电智能化水平测试的测试系统，包括机器人本体和控制系统；其中机器人本体包括磁导航循迹移动平台、电动升降器和舵机转向器；控制系统包括上位机、下位机、语音交互装置、路线规划装置和数据采集存储装置；本测试过程呈现流水线式，测试方法严格统一、高度一致、测试工作高效，可工作时间更久，可以节省大量的人力劳动成本、减少经济投入；本测试机器人采用模块化集成的思想，在满足使用需求的前提下采用简单经济的现有资源，节约成本。选用磁导航循迹而非激光雷达建图的路线规划方式，实现简单方便、节约成本。将摄像机和测试机器人分离设置，有效保证了采集到的视频/音频的质量和类内一致。

Description

一种用于家电智能化水平测试的测试系统

技术领域

本发明涉及人工智能领域，具体涉及一种用于家电智能化水平测试的测试系统。

背景技术

近年来迅猛发展的智能家电领域中，诸如语音交互、体感交互等功能成为行业内重点研究和竞争的方向。然而在家电智能化研究如火如荼、智能家电应用日益广泛的同时，对于各类智能家电智能化水平的定量化测试，却缺少科学、高效的测试方案和测试工具。

目前各类智能家电的智能化功能主要体现在语音交互和视觉交互两个方面。其中智能语音交互是基于语音输入的新一代交互模式，即人和家电，两者之间通过说话的方式相互获取对方的反馈结果，其典型的应用就是例如SIRI、讯飞等各类语音助手。智能视觉交互则是基于视频或图像输入，即人和家电之间通过视觉观察的方式相互获取对方的动作信息，其典型代表例如百度的“小度在家”、天猫的“精灵火眼等。

虽然国内外都在对语音识别、视频/图像识别技术的研发投入了大量的人力物力，并取得了不小的发展和成果，但在语音识别/交互、视频识别/交互功能快速发展应用的时候，却鲜有人考虑对其最终实现效果的测试与检验方案进行研究，而适用于智能家电的智能化水平测试更是少之又少，致使语音/视觉交互测试方案与当前智能家电的技术发展及实际应用严重不匹配，以及专用于智能家电智商水平测试的高效工具严重缺失，用户普遍反映智能家电的智能化交互体验感差。

目前中国家电研究院以及各大家电厂商，对于智能家电的智能化水平测试仍然采用人工方式，即人工地和被测家电进行语音或视觉交互。然而人工方式存在以下缺陷：第一，由于人为主观性，将会带来例如语音播报内容不一致、语音响度(分贝量)不一致等问题，即缺乏标准化；第二，人工测试无法记录测试过程中的完整信息，后续无法进行测试效果的复检；第三，面对众多的家电种类和各式各样的家电型号，完成所有的测试工作将要投入大量的人力成本，同时还存在着劳动强度大和工作效率低的问题。因此，设计一种用于家电智能化水平自主测试的机器人将有效解决上述现存的问题，并能够推动家电智能化革新的进一步发展。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于家电智能化水平测试的测试系统。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种用于家电智能化水平测试的测试系统，包括机器人本体和控制系统；

其中所述机器人本体包括磁导航循迹移动平台、电动升降器和舵机转向器；所述磁导航循迹移动平台的内部安装有驱动电机，在所述磁导航循迹移动平台上安装有所述电动升降器且在所述电动升降器上安装有编码器，在所述电动升降器的上端安装有所述舵机转向器；

所述控制系统包括上位机、下位机、语音交互装置、路线规划装置和数据采集存储装置；

其中所述上位机包括一体式工控机，且所述一体式工控机通过支架安装在所述机器人本体上；

所述下位机包括单片机，所述单片机安装固定在所述磁导航循迹移动平台的内部；

所述语音交互装置包括语音播放器，所述语音播放器安装固定在所述舵机转向器的云台上；

所述路线规划装置包括磁导航传感器和移动地面，所述磁导航传感器安装固定在所述磁导航循迹移动平台的前端；在所述移动地面上铺设有磁条；

所述数据采集存储装置包括可录音免驱摄像机和PC机，所述可录音免驱摄像机和PC机为独立设置，且所述可录音免驱摄像机和PC机之间通过有线方式连接；

所述一体式工控机通过有线连接方式与单片机和语音播放器连接；所述一体式工控机通过无线局域网方式与PC机连接；所述磁导航循迹移动平台的驱动电机、电动升降器、编码器、舵机转向器和磁导航传感器通过有线方式连接至所述单片机的引脚。

本发明中，在所述磁导航循迹移动平台的底部安装有车轮，且车轮采用一对排布于所述磁导航循迹移动平台底部中间位置的差速驱动轮和两对排布于所述磁导航循迹移动平台底部四个对角的万向轮。

本发明中，所述舵机转向器的驱动采用180度标准舵机；所述舵机转向器为可拆卸式安装在所述电动升降器的上端。

本发明中，在所述可录音免驱摄像机的下方安装有支撑杆，且在支撑杆的下端安装有滚轮。

本发明中，所述可录音免驱摄像机和PC机之间通过USB连接。

本发明中，所述一体式工控机和语音播放器之间通过USB连接。

本发明中，所述磁导航循迹移动平台的台身采用铝合金框架。

综上所述，本申请的有益效果：

1.测试过程呈现流水线式，测试方法严格统一、高度一致、基本无人为主观性因素的干扰，测试工作高效、可工作时间更久，可以节省大量的人力劳动成本、减少经济投入；填补了家电智能化测试工作中有效测试工具的空白；

2.就本测试机器人自身而言，其设计合理、结构简单、易于实现，采用模块化集成的思想，在满足使用需求的前提下尽量采用简单经济的现有资源、尽量避免零部件的设计和定制。

3.选用磁导航循迹而非激光雷达建图的路线规划方式，实现简单方便、节约成本。

4.将摄像机和测试机器人分离设置，有效保证了采集到的视频/音频的质量和类内一致。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统框架示意图；

图2为本发明中控制系统框架示意图；

图3为本发明中机器人本体的机械结构示意图；

图4为本发明中一体式工控机的UI界面示意图。

图中标号：1.机器人本体、1.1.磁导航循迹移动平台、1.2.电动升降器、1.2.1.编码器、1.3.舵机转向器、2.1.一体式工控机、2.2.单片机、2.3.语音播放器、2.4.磁导航传感器、2.5.可录音免驱摄像机、2.6.PC机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种用于家电智能化水平测试的测试系统，包括机器人本体1和控制系统；

其中所述机器人本体1包括磁导航循迹移动平台1.1、电动升降器1.2和舵机转向器1.3；所述磁导航循迹移动平台1.1的内部安装有驱动电机，在所述磁导航循迹移动平台1.1上安装有所述电动升降器1.2且在所述电动升降器1.2上安装有编码器1.2.1，通过编码器1.2.1来实现对电动升降器1.2的升降杆精准的升降高度控制。升降杆在升降过程中平稳可靠，其内部利用限位开关限制其极限的升降高度，在到达预期的升降位置后可以自动锁紧，使得升降杆悬停在固定的空间高度位置。在所述电动升降器1.2的上端安装有所述舵机转向器1.3；所述舵机转向器1.3的驱动采用180度标准舵机；所述舵机转向器1.3为可拆卸式安装在所述电动升降器1.2的上端。所述舵机转向器1.3用于固定和支撑语音播放器2.3，满足语音播放器2.30度至180度的旋转需求，以此保证在家电智能化测试过程中语音播放器2.3始终朝向被测家电。

所述控制系统包括上位机、下位机、语音交互装置、路线规划装置和数据采集存储装置；

其中所述上位机包括一体式工控机2.1，且所述一体式工控机通过支架安装在所述机器人本体1上；

所述下位机包括单片机2.2，所述单片机2.2安装固定在所述磁导航循迹移动平台1.1的内部；

所述语音交互装置包括语音播放器2.3，所述语音播放器2.3安装固定在所述舵机转向器1.3的云台上；将语音播放器2.3直接连接并固定在舵机转向器1.3的云台上，通过USB接口将语音播放器2.3和一体式工控机2.1直接连接，在测试过程中语音播放器2.3接收来自一体式工控机2.1的控制指令和待播报的语音内容，然后完成相应的语音播放任务。

所述路线规划装置包括磁导航传感器2.4和移动地面，所述磁导航传感器2.4安装固定在所述磁导航循迹移动平台1.1的前端；在所述移动地面上铺设有磁条；对于移动平台的路线规划形式，采用地面铺设磁条和在磁导航循迹移动平台1.1前端安装一个磁导航传感器2.4的形式，即可满足室内测试环境下流水线式测试工作的使用需求。

所述数据采集存储装置包括可录音免驱摄像机2.5和PC机2.6，所述可录音免驱摄像机2.5和PC机2.6为独立设置，且所述可录音免驱摄像机2.5和PC机2.6之间通过有线方式连接；所述可录音免驱摄像机2.5一般设置在靠近待测家电的位置。

所述一体式工控机2.1通过有线连接方式与单片机2.2和语音播放器2.3连接；所述一体式工控机2.1通过无线局域网方式与PC机2.6连接；所述磁导航循迹移动平台1.1的驱动电机、电动升降器1.2、编码器1.2.1、舵机转向器1.3和磁导航传感器2.4通过有线方式连接至所述单片机2.2的引脚。

在所述磁导航循迹移动平台1.1的底部安装有车轮，且车轮采用一对排布于所述磁导航循迹移动平台1.1底部中间位置的差速驱动轮和两对排布于所述磁导航循迹移动平台1.1底部四个对角的万向轮。采用万向轮辅助一对差速驱动轮的形式即可实现移动平台原地九十度转弯。

在所述可录音免驱摄像机2.5的下方安装有支撑杆，且在支撑杆的下端安装有滚轮。可录音免驱摄像机2.5是采集被测家电反馈信息的主要工具，为了保证采集到的反馈信息的高质量，避免相机频繁移动带来的聚焦不准、音质模糊等问题，因此将摄像机和测试机器人分离开来，摄像机直接布置并固定在靠近被测家电的位置。增设支撑杆和滚轮便于对可录音免驱摄像机2.5进行移动。

本系统中，所述可录音免驱摄像机2.5和PC机2.6之间通过USB连接。

本系统中，所述一体式工控机2.1和语音播放器2.3之间通过USB连接。

本系统中，所述磁导航循迹移动平台1.1的台身采用铝合金框架；既能满足自身刚度需求又能有效降低自身重量的铝合金车身框架

实施例：在家电智能化测试过程中，机器人系统整体以一体工控机2.1作为控制核心，首先在一体式工控机2.1端设定该次测试任务，包括机器人的移动路线、准停位置、语音播放器2.3的高度和内容等。磁导航循迹移动平台1.1借助磁导航传感器2.4沿着预先铺设在地面的磁条进行循迹，到达某些设定位置时，由电动升降器1.2无极上升到预设定高度，然后由语音播放器2.3播报相应的语音内容，与此同时，为了保证语音播放器2.3始终朝向被测家电，由舵机转向器1.3实时地调整语音播放器2.3的朝向。为了保证采集到的家电反馈信息的高质量和一致度，将可录音免驱摄像机2.5直接布置在靠近被测家电的位置，并借助PC机2.6完成采集到的音频/视频的存储。PC机2.6和一体工控机2.1之间通过局域无线网进行双向的通信，一体式工控机2.1向PC机2.6发送启停信号，PC机2.6向一体式工控机2.1反馈当前的工作状态。通过上述功能介绍可知该测试机器人是由磁导航循迹移动平台1.1作为承载主体；以一体式工控机2.1作为控制核心(即上位机)，由一体式工控机2.1向单片机2.2、语音播放器2.3和可录音免驱摄像机2.5的PC机2.6直接发送控制指令；以单片机2.2作为下位机，由单片机2.2解析接收来自一体式工控机2.1的指令，再将解析指令直接发送给磁导航循迹移动平台1.1、电动升降器1.2以及舵机转向器1.3。

该测试机器人的磁导航循迹移动平台1.1是整个家电智能水平测试系统的执行部分，考虑到该系统应用于室内环境，对于磁导航循迹移动平台1.1的路线规划形式，采用地面铺设磁条和在磁导航循迹移动平台1.1的前端安装一个磁导航传感器2.4的形式，无需借助激光雷达等高昂设备即可满足室内测试环境下流水线式测试工作的使用需求。

如附图2所示的控制系统框架，一体式工控机2.1作为语音机器人平台的控制核心，即作为上位机，通过支架直接固定在机器人本体1上。一体式工控机2.1在满足使用需求的前提下，能够有效减少设备负重量和空间占用量。通过有线连接的方式将控制指令和待播报语音内容传送给语音播放器2.3；通过232接口将控制指令传送给作为下位机的单片机2.2，再由单片机2.2向各部分具体的执行单元发送控制信号；通过局域无线网的形式将一体式工控机2.1和PC机2.6连接起来实现无线通信，进而控制和监察可录音免驱摄像机2.5的工作。此外，测试工作进行前，需要将测试任务在一体式工控机2.1界面上手动输入，为此，设计了如图4所示的工控机UI界面，在此交互界面上，不仅可以进行测试参数的设置，还可以实时的获取到语音测试机器人的工作状态。

单片机2.2作为下位机，将其直接固定在磁导航循迹移动平台1.1的内部，并将磁导航循迹移动平台1.1的驱动电机、磁导航传感器2.4或其他传感器部件以及电动升降器1.2和控制其升降高度的编码器1.2.1连接在单片机2.2的既定引脚上，由单片机2.2向上述各个执行单元发送控制信号，完成所需的特定任务。

语音播放器2.3在家电智能化水平测试过程中主要用于语音交互任务，被测家电接收到语音播放器2.3播报的指令之后，会做出相应的反馈动作和播放对应的应答语音，对于这些信息，需要借助可录音免驱摄像机2.5等设备记录并保存下来，以便于后续语音和视频的自主识别任务的进行，可录音免驱摄像机2.5是采集被测家电反馈信息的主要工具。PC机2.6是汇总并存储被测家电反馈信息的主要部件，PC机2.6借助局域无线网的形式，通过TCP/IP协议与作为控制核心的一体式工控机2.1进行通讯，接收来自一体式工控机2.1的工作指令，并向一体式工控机2.1反馈当前PC机2.6和可录音免驱摄像机2.5的工作状态；PC机2.6向可录音免驱摄像机2.5发送启停信号并存储摄像机采集的视频和音频信息。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：包括机器人本体(1)和控制系统；

其中所述机器人本体(1)包括磁导航循迹移动平台(1.1)、电动升降器(1.2)和舵机转向器(1.3)；所述磁导航循迹移动平台(1.1)的内部安装有驱动电机，在所述磁导航循迹移动平台(1.1)上安装有所述电动升降器(1.2)且在所述电动升降器(1.2)上安装有编码器(1.2.1)，在所述电动升降器(1.2)的上端安装有所述舵机转向器(1.3)；

所述控制系统包括上位机、下位机、语音交互装置、路线规划装置和数据采集存储装置；

其中所述上位机包括一体式工控机(2.1)，且所述一体式工控机通过支架安装在所述机器人本体(1)上；

所述下位机包括单片机(2.2)，所述单片机(2.2)安装固定在所述磁导航循迹移动平台(1.1)的内部；

所述语音交互装置包括语音播放器(2.3)，所述语音播放器(2.3)安装固定在所述舵机转向器(1.3)的云台上；

所述路线规划装置包括磁导航传感器(2.4)和移动地面，所述磁导航传感器(2.4)安装固定在所述磁导航循迹移动平台(1.1)的前端；在所述移动地面上铺设有磁条；

所述数据采集存储装置包括可录音免驱摄像机(2.5)和PC机(2.6)，所述可录音免驱摄像机(2.5)和PC机(2.6)为独立设置，且所述可录音免驱摄像机(2.5)和PC机(2.6)之间通过有线方式连接；

所述一体式工控机(2.1)通过有线连接方式与单片机(2.2)和语音播放器(2.3)连接；所述一体式工控机(2.1)通过无线局域网方式与PC机(2.6)连接；所述磁导航循迹移动平台(1.1)的驱动电机、电动升降器(1.2)、编码器(1.2.1)、舵机转向器(1.3)和磁导航传感器(2.4)通过有线方式连接至所述单片机(2.2)的引脚。

2.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：在所述磁导航循迹移动平台(1.1)的底部安装有车轮，且车轮采用一对排布于所述磁导航循迹移动平台(1.1)底部中间位置的差速驱动轮和两对排布于所述磁导航循迹移动平台(1.1)底部四个对角的万向轮。

3.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：所述舵机转向器(1.3)的驱动采用180度标准舵机；所述舵机转向器(1.3)为可拆卸式安装在所述电动升降器(1.2)的上端。

4.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：在所述可录音免驱摄像机(2.5)的下方安装有支撑杆，且在支撑杆的下端安装有滚轮。

5.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：所述可录音免驱摄像机(2.5)和PC机(2.6)之间通过USB连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：所述一体式工控机(2.1)和语音播放器(2.3)之间通过USB连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于家电智能化水平测试的测试系统，其特征是：所述磁导航循迹移动平台(1.1)的台身采用铝合金框架。

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