CN113903142A - 一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统 - Google Patents

一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统，所述智能陪伴机器人上设置有雷达传感器，所述户外状态监测方法包括：通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。所述户外状态监测系统包括与所述检测方法的步骤对应的模块。

Description

一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统
技术领域
本发明一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统，属于运动检测技术领域。
背景技术
随着现在科技的不断发展，对于青少年儿童也逐步产生用于进行青少年儿童的陪伴机器人，然而，现在大部分陪伴机器人多为室内陪伴机器人，无法对儿童用户所在的室外环境是否安全等信息进行监控，所以常导致儿童用户在户外运动过程中出现车祸，与行人或障碍物碰撞或者跌入坑洼地段等情况发生，使儿童用户受伤。
发明内容
本发明提供了一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统，用以解决现有智能运动监控设备在用户户外运动过程中，对户外运动环境安全性监控力度较低的问题：
本发明提出的一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法，所述智能陪伴机器人包括核心处理器、信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置；所述信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置均与所述核心处理器进行电连接；所述智能陪伴机器人上设置有雷达传感器，所述户外状态监测方法包括：
通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；
通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
进一步地，通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息，包括：
通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息。
进一步地，通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，包括：
通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
进一步地，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，包括：
实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。其中，第三距离阈值的设置范围为1.0-1.5m。
进一步地，当用户与车辆和行人之间的运行状态为非对向运动时，所述第一距离阈值和第二距离阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000021
其中，S1表示第一距离阈值，vc表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时的车辆行驶速度；vr表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时，用户的运动速度；T1表示车辆以第一次危险预警时的行驶速度到达预判的车辆与用户碰撞的碰撞位置所用时长；h1表示第一次危险预警时，用户与预判的车辆与用户碰撞的碰撞位置之间的距离；
Figure BDA0003277253450000031
其中，S2表示第二距离阈值，vx表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时的行人移动速度；vr表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时，用户的运动速度；T2表示行人以第一次危险预警时的移动速度到达预判的与用户碰撞的碰撞位置所用时长；h2表示第一次危险预警时，用户与预判的行人与用户碰撞的碰撞位置之间的距离。
进一步地，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，还包括：
在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段，包括：
实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线，并且，所述安全角度阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000032
其中，α表示安全角度阈值，G表示用户身高，L表示第二次危险警告时，用户所在位置与预设切线的切点之间的直线距离。
一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测系统，所述智能陪伴机器人包括核心处理器、信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置；所述信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置均与所述核心处理器进行电连接；所述户外状态监测系统包括：
信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；
安全判断模块，用于通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
进一步地，所述信息采集模块包括：
用户信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
环境信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息；
其中，所述环境信息采集模块包括：
车辆信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
行人信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
障碍物信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
进一步地，所述安全判断模块包括：
车辆判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
行人判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
障碍物判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。其中，第三距离阈值的设置范围为1.0-1.5m。
进一步地，所述安全判断模块还包括：坑洼判断模块，用于在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段；其中，所述坑判断模块包括：
用户运动监控模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
坑洼地段判断模块，用于继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线，并且，所述安全角度阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000051
其中，α表示安全角度阈值，G表示用户身高，L表示第二次危险警告时，用户所在位置与预设切线的切点之间的直线距离。
本发明有益效果：
本发明提出的一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法和系统，通过雷达传感器实时监控用户运动或户外行走过程中的外界情况(其中，所述用户是指通过智能陪伴机器人进行陪伴的二通或青少年用户)，并在存在危险的时候及时进行提醒，能够有效提高用户在进行户外运动或行走等户外活动过程中的活动安全性，避免车祸、碰撞等危险发生，进而有效降低用户受伤机率。同时，通过阈值设置方式能够有效提高危险预警的及时性和准确性，进而有效提高用户避让危险的成功率，进一步提高了用户户外活动的安全性。
附图说明
图1为本发明所述智能陪伴机器人的系统框图；
图2为本发明所述方法的流程图；
图3为本发明所述系统的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出的一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法，其中，所述智能陪伴机器人可以佩戴在用户脖子上位于胸前，也可以背带在手腕上；如图1所示，所述智能陪伴机器人包括核心处理器、信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置；所述信息输入模块、雷达传感器、振动装置和语音交互装置均与所述核心处理器进行电连接；如图2所示，所述户外状态监测方法包括：
S1、通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；
S2、通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
其中，通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息，包括：
S101、通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
S102、通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息。
其中，通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，包括：
S1021、通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
S1022、通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
S1023、通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
上述技术方案的工作原理为：首先，通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；其中，所述雷达传感器可以采用毫秒波雷达传感器。然后，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
其中，通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息，包括：
首先，通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；然后，通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息。具体的：通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
上述技术方案的效果为：通过雷达传感器实时监控用户运动或户外行走过程中的外界情况，并在存在危险的时候及时进行提醒，能够有效提高用户在进行户外运动或行走等户外活动过程中的活动安全性，避免车祸、碰撞等危险发生，进而有效降低用户受伤机率。同时，通过阈值设置方式能够有效提高危险预警的及时性和准确性，进而有效提高用户避让危险的成功率，进一步提高了用户户外活动的安全性。
本发明的一个实施例，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，包括：
S201、实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
S202、实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
S203、实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。其中，第三距离阈值的设置范围为1.0-1.5m。
其中，当用户与车辆和行人之间的运行状态为非对向运动时，所述第一距离阈值和第二距离阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000081
其中，S1表示第一距离阈值，vc表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时的车辆行驶速度；vr表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时，用户的运动速度；T1表示车辆以第一次危险预警时的行驶速度到达预判的车辆与用户碰撞的碰撞位置所用时长；h1表示第一次危险预警时，用户与预判的车辆与用户碰撞的碰撞位置之间的距离；
Figure BDA0003277253450000082
其中，S2表示第二距离阈值，vx表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时的行人移动速度；vr表示智能陪伴机器人进行第一次危险预警时，用户的运动速度；T2表示行人以第一次危险预警时的移动速度到达预判的与用户碰撞的碰撞位置所用时长；h2表示第一次危险预警时，用户与预判的行人与用户碰撞的碰撞位置之间的距离。
上述技术方案的工作原理为：首先，实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；然后，实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；最后，实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。其中，第三距离阈值的设置范围为1.0-1.5m。
上述技术方案的效果为：通过上述方式分别针对用户进行户外活动过程中出现的车辆碰撞、行人碰撞以及静态障碍物碰撞等情况进行提前碰撞预警的方式，能够有效降低用户在户外与人、车和物发生碰撞的机率，进而降低了用户户外活动受伤率。有效提高用户户外活动的安全性。
同时，通过上述公式获取的第一距离阈值和第二距离阈值，能够有效提高用户与行驶车辆和行人之间的安全预警准确率和及时性，有效提高用户的户外安全性，极大程度上提高用户户外安全避让的避让成功率。同时，通过上述公式获取的针对行驶车辆和行人的距离阈值，能够将当前用户运动特点与行驶车辆及行人的运动特点相结合，使获取的距离阈值具备完全的安全性性能，不会出现因为距离阈值过小而导致安全提醒后用户来不及避让的问题发生。同时，也提高了距离阈值与行驶车辆和行人之间的运动实际情况之间的匹配度，即通过上述公式获取的距离阈值，能够有效防止因距离阈值设置过小导致的行驶车辆和行人无法接到提醒时无法避让，并且避免智能陪伴机器人声音和闪光提示因距离阈值过短而对行驶车辆和行人产生过大影响，而影响车辆正常行驶和行人正常行走的问题发生。同时，也有效防止因阈值距离过大而导致得信息无法有效传达至行驶车辆和行人，使行人和行驶车辆无法及时有效获得提示信息进行避让的情况发生，进而在保证不影响行驶车辆和行人的正常运行和活动的情况下，有效提高对行人和行驶车辆的提示效率和成功率。
本发明的一个实施例，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，还包括：
S204、在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段，包括：
S2041、实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
S2042、继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线，并且，所述安全角度阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000101
其中，α表示安全角度阈值，G表示用户身高，L表示第二次危险警告时，用户所在位置与预设切线的切点之间的直线距离。
上述技术方案的工作原理为：在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段，包括：首先，实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；然后，继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告。
上述技术方案的效果为：通过上述方法和公式能够有效提高用户在夜晚或能见度不足情况下对坑洼地段的避让率，降低用户跌入坑洼内的机率，进一步提高用户在户外活动过程中对于路面不安全的情况下的运动安全性。同时，通过上述公式获取的角度阈值，能够有效提高用户对于坑洼地段的避让率，同时，由于坑洼地段长出现路面平整度较低，道路不好走的情况，因此，通过上述公式获取的角度阈值能够有效避免用户在坑洼地段附近跌倒，以及虽然避让了坑洼地段，但是由于在坑洼地段跌倒而跌入坑洼内的情况发生。进而有效提高用户户外活动的安全性，以及避让提醒的准确性和可靠性。
本发明实施例提出了一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测系统，如图3所述，所述智能陪伴机器人上设置有雷达传感器，所述户外状态监测系统包括：
信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；所述雷达传感器可采用毫秒波雷达传感器；
安全判断模块，用于通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
其中，所述信息采集模块包括：
用户信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
环境信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息；
其中，所述环境信息采集模块包括：
车辆信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
行人信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
障碍物信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
所述安全判断模块包括：
车辆判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
行人判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
障碍物判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。其中，第三距离阈值的设置范围为1.0-1.5m。
所述安全判断模块还包括：坑洼判断模块，用于在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段；其中，所述坑判断模块包括：
用户运动监控模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
坑洼地段判断模块，用于继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线，并且，所述安全角度阈值通过如下公式获取：
Figure BDA0003277253450000121
其中，α表示安全角度阈值，G表示用户身高，L表示第二次危险警告时，用户所在位置与预设切线的切点之间的直线距离。
上述技术方案的效果为：通过雷达传感器实时监控用户运动或户外行走过程中的外界情况，并在存在危险的时候及时进行提醒，能够有效提高用户在进行户外运动或行走等户外活动过程中的活动安全性，避免车祸、碰撞等危险发生，进而有效降低用户受伤机率。同时，通过阈值设置方式能够有效提高危险预警的及时性和准确性，进而有效提高用户避让危险的成功率，进一步提高了用户户外活动的安全性。
同时，能够有效提高用户在夜晚或能见度不足情况下对坑洼地段的避让率，降低用户跌入坑洼内的机率，进一步提高用户在户外活动过程中对于路面不安全的情况下的运动安全性。同时，通过上述公式获取的角度阈值，能够有效提高用户对于坑洼地段的避让率，同时，由于坑洼地段长出现路面平整度较低，道路不好走的情况，因此，通过上述公式获取的角度阈值能够有效避免用户在坑洼地段附近跌倒，以及虽然避让了坑洼地段，但是由于在坑洼地段跌倒而跌入坑洼内的情况发生。进而有效提高用户户外活动的安全性，以及避让提醒的准确性和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测方法，其特征在于，所述智能陪伴机器人上设置有雷达传感器，所述户外状态监测方法包括：
通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；
通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息，包括：
通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，包括：
通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，包括：
实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全，还包括：
在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段，包括：
实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线。
6.一种用于智能陪伴机器人的儿童户外状态监测系统，其特征在于，所述智能陪伴机器人上设置有雷达传感器，所述户外状态监测系统包括：
信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户的运动状态信息和环境信息；
安全判断模块，用于通过实时获取用户的运动状态信息和环境信息确定用户的当前运动状态是否安全。
7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述信息采集模块包括：
用户信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中的运动速度信息和运动方向信息，其中，所述动速度信息和运动方向信息即为运动状态信息；
环境信息采集模块，用于通过雷达传感器实时采集用户运动过程中，用户周围的车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息，其中，所述车辆信息，行人信息以及底面障碍物信息即为环境信息。
8.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述环境信息采集模块包括：
车辆信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的车辆行驶速度，车辆与用户的相距距离和车辆运行方向信息；
行人信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户周围的行人移动速度，行人与用户的相距距离和行人移动方向信息；
障碍物信息采集模块，用于通过雷达传感器实时检测用户运动周围的静态环形中出现的障碍物的位置和距离信息，以及地面出现的坑洼地段的位置和距离信息。
9.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述安全判断模块包括：
车辆判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现运行车辆时，通过车辆行驶方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行驶车辆是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行驶车辆会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行驶的车辆与用户之间的直线距离小于预设的第一距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，并控制智能陪伴机器人的闪光灯进行闪烁提示行驶车辆注意运动中的用户；
行人判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当在雷达传感器可检测距离范围内出现行人时，通过行人运动方向、速度和用户运动方向、速度来判断用户与行人是否会发生碰撞，如果判断结果为用户与行人会发生碰撞，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警；当行人与用户之间的直线距离小于预设的第二距离阈值时，通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告，同时通过鸣响和语音提示方式提示行驶车辆注意运动中的用户；
障碍物判断模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现静态障碍物时，实时检测用户运动角度是否发生变化，当所述静态障碍物与用户之间的直线距离小于第三距离阈值当用户的运动角度仍没有变化时，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出危险提示。
10.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述安全判断模块还包括：坑洼判断模块，用于在用户运动路线上出现坑洼路段时，判断用户的运动是否安全避让坑洼地段；其中，所述坑判断模块包括：
用户运动监控模块，用于实时监测用户的运动速度和运动方向，当雷达传感器检测到用户运行前方出现坑洼地段时，判断用户的运动方向的直线延长线是否经过坑洼范围，如果用户运动方向的直线延长线经过坑洼范围，则对通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第一次危险预警，提示用户改变运动轨迹进行避让；
坑洼地段判断模块，用于继续实时监测用户运动方向的直线延长线与坑洼范围之间的距离，并在用户距离坑洼地段范围的与用户垂直距离最近的边缘线距用户2.5m距离时，判断用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度是否大于安全角度阈值，如果用户运动方向的直线延长线与预设切线之间的角度小于安全角度阈值，则通过智能陪伴机器人振动和语音提示向用户发出第二次危险警告；其中，所述预设切线是指以用户当前位置为起点，以与用户运动方向的直线延长线的垂直距离最短的坑洼范围边缘的一点为切点形成的切线。
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