CN114310966A - 汽车智能座舱测试用仿真机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车智能座舱测试用仿真机器人，包括：头部结构、躯干结构和上肢结构；头部结构和上肢结构分别设置在躯干结构上；头部结构上设置有眼睛结构、嘴巴结构和耳朵结构；头部结构、躯干结构和上肢结构组成的机器人本体内部设置有控制装置和语音交互模块；控制装置用于与上位机通信，接收上位机发送的控制指令，并根据控制指令控制头部结构、躯干结构、眼睛结构、嘴巴结构、语音交互模块和上肢结构的工作状态。本发明的仿真机器人动作准确，且多次测试过程中，动作一致度高，使得本发明测试结果具有客观性，测试结果准确，其次，本发明的仿真机器人外形与真人相同，且能够进行各种测试动作，使得本发明测试功能丰富。

Description

汽车智能座舱测试用仿真机器人

技术领域

本发明涉及汽车智能座舱测试技术领域，具体涉及一种汽车智能座舱测试用仿真机器人。

背景技术

随着智能汽车技术的发展，汽车座舱从传统的机械按键和旋钮向数字化、智能化的方向发展，实现了汽车座舱的智能化。具体的，智能座舱采用触摸屏替代了传统座舱的机械按键与旋钮，并增加了语音和手势等人机交互功能。智能座舱研发过程，需要依次经过原型验证、样机测试、小批量试制到最终量产。对智能座舱的检测包括对触摸屏的点击、多点触摸、滑动触摸的灵敏度、延迟时间和准确率的检测，对语音识别功能的延迟时间和准确率的检测，对驾驶员动作识别的准确率和延迟时间的检测等，通过这些检测项目来这验证智能座舱的功能是否满足智能座舱的相关设计目标和标准要求。

目前，对于智能座舱的测试方案主要有两种：第一种方案是真人坐在汽车智能座舱中，操纵触摸屏，发出语音指令和/或发出手势指令，利用计时工具和传感器收集测试数据，根据测试数据评价智能座舱的各类人机交互功能。第二种方案是将智能座舱的屏幕和车机系统放置在专用测试台架上，通过机械臂模拟人手操作和播放录制的语音指令来测试座舱各项功能。

然而，第一种方案，真人操作触屏的持续时间和接触压力无法达到功能测试要求的精准度，并且动作的一致性不高，使得测试结果没有客观性依据。第二种方案，专用测试台架和真实车辆座舱状态有很大差别，语音交互声场环境无法复现，使得该方案无法还原真实的座舱环境，并且也无法覆盖手势交互、驾驶员监控等检测项目，使得测试效率低，测试功能有限。

发明内容

有鉴于此，提供一种汽车智能座舱测试用仿真机器人，以解决相关技术存在的无法同时提高测试结果的准确率和丰富测试功能的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种汽车智能座舱测试用仿真机器人，包括：头部结构、躯干结构和上肢结构；

所述头部结构和所述上肢结构分别设置在所述躯干结构上；

所述头部结构上设置有眼睛结构、嘴巴结构和耳朵结构；所述头部结构、所述躯干结构和所述上肢结构组成的机器人本体内部设置有控制装置和语音交互模块；

所述控制装置用于与上位机通信，接收所述上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构、所述语音交互模块和所述上肢结构的工作状态。

优选的，所述眼睛结构包括眼睑结构和眼球结构；

所述控制装置具体用于控制所述眼睑结构的开合状态和所述眼球结构的转动状态。

优选的，所述头部结构的外形与人体头部的外形相同。

优选的，所述控制装置包括运动控制器、控制主机和无线模块；

所述运动控制器和所述无线模块分别与所述控制主机连接；

所述无线模块用于支持所述控制主机与所述上位机无线通信；

所述运动控制器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

优选的，所述头部结构、所述眼睛结构、所述躯干结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构中均设置有柔性执行器；

所述柔性执行器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

优选的，所述机器人本体内还设置有供电系统；

所述供电系统与所述控制装置连接，用于为所述机器人本体供电。

优选的，所述机器人本体内还设置有成像式亮度计；

所述成像式亮度计与所述控制装置连接，用于采集汽车智能座舱的灯光提醒信息，并将所述灯光提醒信息发送给所述控制装置；

所述控制装置根据所述灯光提醒信息确定所述汽车智能座舱的灯光提醒功能。

优选的，所述上肢结构包括两个机械手臂；

所述机械手臂的手指采用导电材料制作而成。

优选的，所述语音交互模块包括扬声器、拾音器和语音识别装置。

优选的，所述手指上设置有压力传感器。

本发明采用以上技术方案，一种汽车智能座舱测试用仿真机器人，包括：头部结构、躯干结构和上肢结构；所述头部结构和所述上肢结构分别设置在所述躯干结构上；所述头部结构上设置有眼睛结构、嘴巴结构和耳朵结构；所述头部结构、所述躯干结构和所述上肢结构组成的机器人本体内部设置有控制装置和语音交互模块；所述控制装置用于与上位机通信，接收所述上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构、所述语音交互模块和所述上肢结构的工作状态。基于此，本发明的仿真机器人动作准确，且多次测试过程中，动作一致度高，使得本发明测试结果具有客观性，测试结果准确，其次，本发明的仿真机器人外形与真人相同，且能够进行各种测试动作，使得本发明测试功能丰富。

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是本发明实施例提供的一种汽车智能座舱测试用仿真机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一种汽车智能座舱测试用仿真机器人的结构示意图。如图1所示，本实施例的汽车智能座舱测试用仿真机器人，包括：头部结构11、躯干结构12和上肢结构13。

其中，所述头部结构11和所述上肢结构13分别设置在所述躯干结构12上；所述头部结构11上设置有眼睛结构111、嘴巴结构112和耳朵结构122；所述头部结构11所述躯干结构12和所述上肢结构13组成的机器人本体内部设置有控制装置和语音交互模块。具体的，语音交互模块设置在头部结构11中。

所述控制装置用于与上位机通信，接收所述上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述头部结构11、所述躯干结构12、所述眼睛结构111、所述嘴巴结构112、所述语音交互模块和所述上肢结构13的工作状态。

具体的，所述头部结构11的外形与人体头部的外形相同。所述眼睛结构111包括眼睑结构1111和眼球结构1112；所述控制装置具体用于控制所述眼睑结构1111睁开或闭合，以及用于控制所述眼球结构1112左右转动。此外，所述控制装置还用于控制嘴巴结构112进行张合运动。如此，使得机器人的面部特征符合真人面部特征，具备反映人的特征点，使得本实施例的仿真机器人支持检测汽车智能座舱的人脸识别功能。

头部结构11颈部位置设置有俯仰结构113和旋转结构114，控制装置通过俯仰结构113和旋转结构114控制头部结构11进行抬头、低头和左右转头的动作。

上肢结构包括两个机械手臂；每条机械手臂包括肩部运动结构115、肩关节运动结构116、大臂运动结构117、肘关节运动结构118、小臂运动结构119、手腕运动结构120和手指运动结构121。控制装置用于控制机械手臂做出不同的动作，例如控制两个机械手臂模拟驾驶员的触屏操作，控制两个机械手臂挥动，控制机械手臂的手抓取物品和或扶方向盘等。

其中，机械手臂的手指采用导电材料制作而成，使其能被各类电容或电阻式中控屏数字仪表接触识别。

控制装置包括运动控制器、控制主机和无线模块；所述运动控制器和所述无线模块分别与所述控制主机连接；所述无线模块用于支持所述控制主机与所述上位机无线通信；所述运动控制器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

所述头部结构、所述眼睛结构、所述躯干结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构中均设置有柔性执行器；所述柔性执行器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

所述机器人本体内还设置有供电系统；所述供电系统与所述控制装置连接，用于为所述机器人本体供电。

具体的，柔性执行器指将电机、驱动器、减速器和编码器集成为一个整体的伺服系统，是仿真机器人的运动关节，柔性执行器作为仿真机器人的运动关节安装在所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构中，运动控制器即现有技术的伺服控制器，与控制主机和供电系统安装在躯干结构中，供电系统包括蓄电池和220V交流转直流变压器，通过电源线与控制主机和运动控制器连接，控制主机向运动控制器输出控制指令，运动控制器将控制指令转化为柔性执行器的扭矩、速度和位置控制信号，进而控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构做出对应动作。

优选的，所述机器人本体内还设置有成像式亮度计；

所述成像式亮度计与所述控制装置连接，用于采集汽车智能座舱的灯光提醒信息，并将所述灯光提醒信息发送给所述控制装置；

所述控制装置根据所述灯光提醒信息确定所述汽车智能座舱的灯光提醒功能。

具体的，成像式亮度计具备亮度测量和视觉检测功能，能够在亮度、色度和对比度以及物体存在性、位置、尺寸、形状、距离方面提供绝对测量质量保证。成像式亮度计可以对智能座舱的屏幕亮度、均匀性、对比度、重影、杂散光、色度等光学图像性能进行检测。本实施例通过成像式亮度计采集智能座舱的触屏上的图像和灯光提醒图标，并将采集到的图像发送给控制装置，使得控制装置能够对屏幕的亮度、均匀性、对比度、重影、杂散光、色度等光学图像性能，以及灯光提醒图标在不同光线条件下的成像质量进行分析。

优选的，所述语音交互模块包括扬声器、拾音器和语音识别装置。所述扬声器安装在所述嘴巴结构112上，所述拾音器安装在所述耳朵结构122上。所述语音识别装置安装在所述头部结构11内。

在一个具体的例子中，控制装置控制扬声器播放语音指令，智能座舱的语音助手识别到语音指令后进行回复，拾音器采集智能座舱的语音助手回复的语音，语音识别装置判断回复的信息是否准确，并确定出智能座舱的语音助手的语音识别正确率。语音识别正确率是判断智能座舱语音算法优劣的关键指标。

在另一个具体的例子中，应用场景为连续对话场景，扬声器播放语音指令，智能座舱的语音助手识别到语音指令后进行回复，拾音器采集回复的语音，语音识别装置判断回复的信息是否准确，如果正确再执行下一步语音指令。如此，检测智能座舱的语音助手在连续对话场景中的语音识别性能。

通常的语音交互先要通过唤醒词唤醒智能座舱的语音助手，然后再进行下一步。例如，语音交互模块播放唤醒词后，智能座舱的语音助手发出被唤醒提醒，然后语音交互模块发出“打开天窗”的语音指令。

本实施例通过语音交互模块实现对智能座舱语音交互功能的分析评价，评价的项目包括：唤醒方式、自定义唤醒词、语音识别正确率、声源识别、连续对话、部分功能免唤醒词、语音覆盖度、语音导航测试以及常用指令测试。

优选的，机器人手指上安装有柔性压力传感器，柔性压力传感器与控制模块连接，用于向控制模块发送对应的压力数据，控制模块分析手指触摸的压力大小和持续时间，确认出机器人手指的单击、双击、长按、滑动、拖拽和旋扭操作，进而实现对汽车触屏功能的分析评价。

此外，控制装置还用于控制机械手臂进行食指顺、逆时针画圈，手掌向前、后方移动，手持香烟、手机、矿泉水瓶等手势操作，用于测试分析智能座舱人体摄像头的识别性能，实现对智能座舱手势识别的分析评价。

优选的，上位机可采用移动终端或者PC控制，可根据被测设备对仿真机器人动作和语音的反馈信号生成智能座舱的性能测评报告。

在一个具体的例子中，将仿真机器人固定在汽车的主驾驶座椅上，调整好仿真机器人位置，使仿真机器人和智能座舱连接上位机，上位机对仿真机器人发出指令，指令可以是打手势、点击触摸屏、抽烟、打电话、闭眼、打哈欠和/或左右转头，仿真机器人执行相应的动作，智能座舱接收到仿真机器人的动作后，将测试序列返回给上位机，上位机记录被测设备反应的延迟时间，并判断是否有误判定和漏判定，计算智能座舱的执行结果准确率，并进行统计。

本发明可支持用户进行多次的重复试验，收集足够数量的样本集后，对每次检测的数据进行汇总，得到对智能座舱各项功能的一个评价指标，生成评价报告。

本实施例采用上述方案，通过仿真机器人对汽车智能座舱内的中控触摸屏、仪表台、驾驶员监控、行车记录仪、导航软件等各类设备的功能性进行测试评价，机器人的控制装置能够能精准控制机器人的动作表情时间和力矩，机器人可存储多种语音，语音输出类型丰富，此外，仿真机器人的外形设计完全拟人，能被各类驾驶员监控摄像头的人脸算法识别，比视频测试效果更好。这使得本发明测试结果具有客观性，测试结果准确，和测试功能丰富。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，包括：头部结构、躯干结构和上肢结构；

所述头部结构和所述上肢结构分别设置在所述躯干结构上；

所述头部结构上设置有眼睛结构、嘴巴结构和耳朵结构；所述头部结构、所述躯干结构和所述上肢结构组成的机器人本体内部设置有控制装置和语音交互模块；

所述控制装置用于与上位机通信，接收所述上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构、所述语音交互模块和所述上肢结构的工作状态。

2.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述眼睛结构包括眼睑结构和眼球结构；

所述控制装置具体用于控制所述眼睑结构的开合状态和所述眼球结构的转动状态。

3.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述头部结构的外形与人体头部的外形相同。

4.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述控制装置包括运动控制器、控制主机和无线模块；

所述运动控制器和所述无线模块分别与所述控制主机连接；

所述无线模块用于支持所述控制主机与所述上位机无线通信；

所述运动控制器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

5.根据权利要求4所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述头部结构、所述眼睛结构、所述躯干结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构中均设置有柔性执行器；

所述柔性执行器用于支持所述控制主机控制所述头部结构、所述躯干结构、所述眼睛结构、所述嘴巴结构和所述上肢结构的工作状态。

6.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述机器人本体内还设置有供电系统；

所述供电系统与所述控制装置连接，用于为所述机器人本体供电。

7.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述机器人本体内还设置有成像式亮度计；

所述成像式亮度计与所述控制装置连接，用于采集汽车智能座舱的灯光提醒信息，并将所述灯光提醒信息发送给所述控制装置；

所述控制装置根据所述灯光提醒信息确定所述汽车智能座舱的灯光提醒功能。

8.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述上肢结构包括两个机械手臂；

所述机械手臂的手指采用导电材料制作而成。

9.根据权利要求1所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述语音交互模块包括扬声器、拾音器和语音识别装置。

10.根据权利要求8所述的汽车智能座舱测试用仿真机器人，其特征在于，所述手指上设置有压力传感器。

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