CN113641119A - 一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，包括硬件系统和若干工作模块，所述硬件系统包括：线控小车底盘、雷达、摄像头、带无线网卡的控制器、惯性传感器和报警器，所述工作模块包括定位及自动驾驶模块，远程遥控和监控模块，婴儿睡眠看护模块和老人跌倒检测模块。与现有技术相比，本发明集成了可视化远程控制、自主巡逻、婴儿看护、跌倒检测等多种功能，把无人驾驶技术、远程遥控视频技术、深度学习技术集成到一台家庭服务型小车上，功能更全面，家庭需求性更好；特别能满足家中老人独自照看孩子时的监控需求，填补了市场空白，应用前景十分广阔。

Description

一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种多功能集成的、用于家庭服务的智能网联小车。

背景技术

目前，智能网联汽车相关技术已经应用于无人驾驶乘用车、农用车、客车以及功能型物流车等，但在家庭室内应用的方面，相关产品较少。现有技术中，常见的家用型智能小车无非就是扫地车和一些简单功能的远程控制车。

如一篇公开号为CN206959854U的中国实用新型专利公开一种基于惯性测量和激光雷达室内导航的小车，包括车身及设置在车身上的单片机、激光雷达扫描仪、惯性测量传感器、可充电锂电池和显示器，单片机分别与激光雷达扫描仪和惯性测量传感器连接，可充电锂电池分别与显示器和车身的驱动电机连接，车身底部设置三个主动驱动轮和一个辅助换向轮。

又如一篇公开号为CN206489678U的中国实用新型专利公开一种看家防盗机器人，包括监控探头、摄像头、人体红外传感器、照明灯、转轴、机体、扬声器、遥控器、移动终端、控制器、无线收发模块、智能家庭管理模块、入侵报警模块、数据存储模块、转动马达、行走马达、蓄电池、红外探头、路由器、云平台、家庭安防系统、无线门磁、门窗红外探头以及电源管理器。本实用新型看家机器人能够在室内自由行走巡逻，用户可通过手机远程查看室内情况，并且将家庭安防系统与机器人相互连接，使得机器人能够接受到来自门窗探头的监测信息；人体红外传感器能够感知人体信息，当判定为外人入侵时，可联动摄像头进行拍照，记录入侵人员的相貌特征，并将照片信息传输至用户手机，便于用户及时处理。

再如一篇公开号为CN107038844A的中国发明专利申请公开一种看护机器人，包括机器人本体，还包括装设于机器人本体眼睛部位的红外摄像头、装设于机器人本体耳部位置的语音输入装置、装设于机器人本体嘴部位置的语音输出装置、装设于机器人内部的主控装置、装设于机器人本体内部的电池装置、装设于机器人本体内部的语音识别装置、装设于机器人本体内部的报警装置、装设于机器人本体内部的无线网络装置、装设于机器人本体内部的存储装置、装设于机器人本体的传感器装置、装设于机器人本体脚部位置的移动装置。本发明中的看护机器人，一方面对老人进行看护；另一方面，与老年人互动，陪伴老年人，排遣老年人的情绪，避免老年人因为孤独情绪而影响身体健康。

然而，现有的这些专利公开的小车虽然适合室内复杂环境，但功能相对单一，不能满足家庭对无人驾驶小车多功能方面的需求。尤其是对于一些老人照看孩子的家庭而言，没有一款现有的产品能够满足使用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于适用于家中只有老人和小孩时使用、多功能集成的家庭服务型智能网联小车。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，包括硬件系统和若干工作模块，所述硬件系统包括：线控小车底盘、雷达、摄像头、带无线网卡的控制器、惯性传感器和报警器，所述线控小车底盘用来接收所述控制器的指令进行纵向速度和转向速度的控制，实现直线运动、转向、制动、倒车动作；所述工作模块包括定位及自动驾驶模块，所述雷达与所述控制器、所述惯性传感器、所述和线控小车底盘组成定位及自动驾驶模块，能够用所述雷达的扫描数据建立点云地图，并能够按照规划好的轨迹进行巡航行驶；其特征在于，所述工作模块还包括：远程遥控和监控模块，所述摄像头与所述控制器、所述线控小车底盘、云端及远程终端组成远程遥控和监控模块；工作时，通过远程终端遥控所述线控小车底盘运动，并实施远程查看、监控视频图像；婴儿睡眠看护模块，所述摄像头与所述控制器、所述蜂鸣器、所述线控小车底盘组成婴儿睡眠看护模块；工作时，自动、定时或远程操控查看婴儿睡眠情况，当婴儿从睡眠转到活动状态时，婴儿睡眠看护模块自动识别并通过所述蜂鸣器发出报警声，从而提醒用户；老人跌倒检测模块，所述摄像头与所述控制器、所述线控小车底盘、云端及远程终端组成老人跌倒检测模块；工作时，自动、定时或远程操控查看老人活动状态，当家中老人跌倒时，老人跌倒检测模块自动识别并给远程终端发出提醒信号。

更为优选的是，所述定位及自动驾驶模块是由所述线控小车底盘里面的轮速传感器计算出的里程计信号、所述惯性传感器测出的方位角信号、与所述雷达一起构成即时定位与地图构建系统，再结合路径跟踪算法，实现小车在规定路线上的自动巡逻；当行驶的路线上有障碍物时，所述线控小车底盘能够根据雷达信号识别到障碍物，从而控制所述线控小车底盘停止行驶。

更为优选的是，所述所述雷达为激光雷达和/或超声波雷达，优选为两种雷达同时设置。

更为优选的是，所述远程遥控和监控模块通过云端服务器与远程终端连接，远程终端发送遥控指令到云端服务器，再通过云端服务器转发到控制器上，控制器接收遥控指令，再把遥控指令转换成对线控小车底盘的控制指令控制线控小车底盘行走；随着线控小车底盘的行走，摄像头采集视频信息，以文件的形式存储在控制器上，控制器通过无线网卡连网，再以网络通讯的方式通过云端服务器转发，移动终端接收云端服务器转发的视频信息，实现远程监控的功能。

更为优选的是，所述远程终端为手机、平板电脑、台式电脑中的一种或几种。

更为优选的是，摄像头采集视频信息保存在云端服务器中，用户能通过远程终端查阅以前的视频信息。

更为优选的是，老人跌倒检测模块中，老人跌倒的状态判断是通过控制器内植入的第一深度学习算法程序来实现的；摄像头实时采集老人活动图像发给控制器，控制器通过调用第一深度学习算法程序来判断老人是否跌倒。

更为优选的是，婴儿看护系统模块中，婴儿从睡眠转到活动状态的判断是通过控制器内植入的第二深度学习算法程序来实现的；摄像头实时采集婴儿睡眠时的图像发给控制器，控制器通过调用第二深度学习算法程序来判断婴儿的睡眠和活动状态。

更为优选的是，判断婴儿是否处于活动状态时，通过连续多次判断来确定婴儿是否处于活动状态。

更为优选的是，所述控制器为工控机等现有已知的或将来能够实现的各种控制装置。

本发明的有益效果是：很多家庭都是老人在家照看孩子，孩子睡眠到睡醒时，老人由于自身的原因很难及时发现；并且老人自身也可能遇到跌倒的情况，很难及时通知家人；并且，当家庭没有人或仅有老人、小孩时，用户也有需求远程查看一下家庭实时或者历史情况。而本发明提供的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车集成了可视化远程控制、自主巡逻、婴儿看护、跌倒检测等多种功能，把无人驾驶技术、远程遥控视频技术、深度学习技术集成到一台家庭服务型小车上，功能更全面，家庭需求性更好；特别能满足家中老人独自照看孩子时的监控需求，填补了市场空白，应用前景十分广阔。

附图说明

图1所示为本发明提供的智能网联小车的整体组成框图。

图2所示为定位及自动驾驶模块的组成框图。

图3所示为远程遥控和监控模块的组成框图。

图4所示为婴儿睡眠看护模块的组成框图。

图5所示为老人跌倒检测模块的组成框图。

具体实施方式

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

本发明的主要设计构思为：考虑到现代家庭中，中年人一般都要上班比较忙碌，家里经常出现仅留下老人和小孩的情形。而小孩尤其是婴幼儿睡眠到睡醒时，老人由于自身的原因很难及时发现；并且老人自身也可能遇到跌倒的情况，很难及时通知家人。有鉴于此，在现有的一些行走小车硬件上集成远程监控及控制系统、基于深度学习的跌倒检测报警系统、自主导航巡逻系统、婴幼儿睡眠看护系统，能使该小车具有了可视化远程控制、自主巡逻、婴儿看护、跌倒检测等功能；进而满足现代家庭的实际使用需求。

实施例。

一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，包括硬件系统和若干工作模块。

其中，如图1所示，所述硬件系统包括：线控小车底盘、激光雷达、超声波雷达、摄像头、带无线网卡的工控机、惯性传感器和蜂鸣器等。所述线控小车底盘用来接收所述控制器的指令进行纵向速度和转向速度的控制，实现直线运动、转向、制动、倒车动作。所述激光雷达和所超声波雷达用来进行扫描建立地图、以及判断障碍物。所述摄像头用来采集线控小车底盘行进过程中的图像视频信息，所述惯性传感器用来测量方位角信号，所述蜂鸣器用来发出报警提示。

显然，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以采用其他现有已知的或将来能够实现的各种控制器来代替工控机，激光雷达和超声波雷达也可以只用其中一种，蜂鸣器可以采用其他类型的报警器、如声光报警器代替；不限于本实施例。

结合图2所示，所述工作模块包括定位及自动驾驶模块，所述激光雷达、超声波雷达与所述工控机、惯性传感器和线控小车底盘组成定位及自动驾驶模块，能够用所述雷达的扫描数据建立点云地图，并能够按照规划好的轨迹进行巡航行驶。

具体地，定位及自动驾驶模块是由所述线控小车底盘里面的轮速传感器计算出的里程计信号、所述惯性传感器测出的方位角信号、与所述激光雷达、超声波雷达一起构成即时定位与地图构建系统，再结合路径跟踪算法，实现小车在规定路线上的自动巡逻；当行驶的路线上有障碍物时，所述线控小车底盘能够根据雷达信号识别到障碍物，从而控制所述线控小车底盘停止行驶。

结合图3所示，所述工作模块还包括远程遥控和监控模块，所述摄像头与所述工控机、所述线控小车底盘、云服务器及远程终端组成远程遥控和监控模块。

工作时，通过远程终端遥控所述线控小车底盘运动，线控小车底盘可以自动按照轨迹，在家庭自动巡逻，并把视频信息保存在云服务器上。用户可以查询家庭的历史视频信息，也可以远程遥控车辆实现人工巡逻，实时查看家庭的情况；还可以远程操控把线控小车底盘布置到需要的地方。

结合图4所示，所述工作模块还包括婴儿睡眠看护模块，所述摄像头与所述工控机、所述蜂鸣器、所述线控小车底盘组成婴儿睡眠看护模块。工作时，自动、定时或远程操控查看婴儿睡眠情况；当婴儿从睡眠转到活动状态时，婴儿睡眠看护模块自动识别并通过所述蜂鸣器发出报警声，从而提醒用户。

具体地，当婴儿睡眠时，可以把线控小车底盘部署到照看婴儿的地方，当婴儿从睡眠状态变成活动状态时，并经过系统多次识别确认，确定婴儿睡醒时，通过蜂鸣器提醒监护人。

本实施例中，婴儿从睡眠转到活动状态的判断是通过控制器内植入的深度学习算法程序来实现的；摄像头实时采集婴儿睡眠时的图像发给控制器，控制器通过调用深度学习算法程序来判断婴儿的睡眠和活动状态。至于具体的深度学习算法程序是本领域技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再赘述。

结合图5所示，所述工作模块还包括老人跌倒检测模块，所述摄像头与所述工控机、所述线控小车底盘、云端服务器及远程终端组成老人跌倒检测模块；工作时，自动跟踪或定时查看老人活动状态，当家中老人跌倒时，老人跌倒检测模块自动识别并给远程终端发出提醒信号。

具体地，还可以手动查看老人的跌倒状态，如通过智能终端远程控制线控小车底盘部署在能够监控到老人的地方查看老人是否跌倒。

本实施例中，老人跌倒的状态判断是通过控制器内植入的深度学习算法程序来实现的；摄像头实时采集老人活动图像发给控制器，控制器通过调用深度学习算法程序来判断老人是否跌倒。至于具体的深度学习算法程序是本领域技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再赘述。

需要说明的是，所述远程终端可以为手机、平板电脑、台式电脑中的一种或几种。本实施例中，优选所述远程终端为手机。

另外需要说明的是，工控机、激光雷达、超声波雷达、摄像头、无线网卡、惯性传感器、蜂鸣器、轮速传感器等电子元器件的型号选择、以及它们之间的连接电路设计均为本领域技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再详细赘述。

与现有技术相比，本发明提供的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车集成了可视化远程控制、自主巡逻、婴儿看护、跌倒检测等多种功能，把无人驾驶技术、远程遥控视频技术、深度学习技术集成到一台家庭服务型小车上，功能更全面，家庭需求性更好；特别能满足家中老人独自照看孩子时的监控需求，填补了市场空白，应用前景十分广阔。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (10)

1.一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，包括硬件系统和若干工作模块，所述硬件系统包括：线控小车底盘、雷达、摄像头、带无线网卡的控制器、惯性传感器和报警器，所述线控小车底盘用来接收所述控制器的指令进行纵向速度和转向速度的控制，实现直线运动、转向、制动、倒车动作；所述工作模块包括定位及自动驾驶模块，所述雷达与所述控制器、所述惯性传感器、所述和线控小车底盘组成定位及自动驾驶模块，能够用所述雷达的扫描数据建立点云地图，并能够按照规划好的轨迹进行巡航行驶；其特征在于，所述工作模块还包括：

远程遥控和监控模块，所述摄像头与所述控制器、所述线控小车底盘、云端及远程终端组成远程遥控和监控模块；工作时，通过远程终端遥控所述线控小车底盘运动，并实施远程查看、监控视频图像；

婴儿睡眠看护模块，所述摄像头与所述控制器、所述蜂鸣器、所述线控小车底盘组成婴儿睡眠看护模块；工作时，自动、定时或远程操控查看婴儿睡眠情况，当婴儿从睡眠转到活动状态时，婴儿睡眠看护模块自动识别并通过所述蜂鸣器发出报警声，从而提醒用户；

老人跌倒检测模块，所述摄像头与所述控制器、所述线控小车底盘、云端及远程终端组成老人跌倒检测模块；工作时，自动、定时或远程操控查看老人活动状态，当家中老人跌倒时，老人跌倒检测模块自动识别并给远程终端发出提醒信号。

2.如权利要求1所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，所述定位及自动驾驶模块是由所述线控小车底盘里面的轮速传感器计算出的里程计信号、所述惯性传感器测出的方位角信号、与所述雷达一起构成即时定位与地图构建系统，再结合路径跟踪算法，实现小车在规定路线上的自动巡逻；当行驶的路线上有障碍物时，所述线控小车底盘能够根据雷达信号识别到障碍物，从而控制所述线控小车底盘停止行驶。

3.如权利要求1或2所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，所述雷达为激光雷达和/或超声波雷达。

4.如权利要求1所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，所述远程遥控和监控模块通过云端服务器与远程终端连接，远程终端发送遥控指令到云端服务器，再通过云端服务器转发到控制器上，控制器接收遥控指令，再把遥控指令转换成对线控小车底盘的控制指令控制线控小车底盘行走；随着线控小车底盘的行走，摄像头采集视频信息，以文件的形式存储在控制器上，控制器通过无线网卡连网，再以网络通讯的方式通过云端服务器转发，移动终端接收云端服务器转发的视频信息，实现远程监控的功能。

5.如权利要求1或4所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，所述远程终端为手机、平板电脑、台式电脑中的一种或几种。

6.如权利要求4所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，摄像头采集视频信息保存在云端服务器中，用户能通过远程终端查阅以前的视频信息。

7.如权利要求1所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，老人跌倒检测模块中，老人跌倒的状态判断是通过控制器内植入的第一深度学习算法程序来实现的；

摄像头实时采集老人活动图像发给控制器，控制器通过调用第一深度学习算法程序来判断老人是否跌倒。

8.如权利要求1所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，婴儿看护系统模块中，婴儿从睡眠转到活动状态的判断是通过控制器内植入的第二深度学习算法程序来实现的；

摄像头实时采集婴儿睡眠时的图像发给控制器，控制器通过调用第二深度学习算法程序来判断婴儿的睡眠和活动状态。

9.如权利要求1或8所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，判断婴儿是否处于活动状态时，通过连续多次判断来确定婴儿是否处于活动状态。

10.如权利要求1所述的一种多功能集成的家庭服务型智能网联小车，其特征在于，所述控制器为工控机。

Images