CN116000893A - 适用于老年人的互动情感机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于老年人的互动情感机器人，具体涉及互动情感机器人技术领域，包括机器人的头部、身部、手部和脚部，所述头部包括圆板，所述圆板前端嵌设有平板电脑、扬声器、麦克风、红外线摄像头和热成像摄像机，用于与老年人进行互动。本发明通过红外线摄像头拍摄老年人脸部，麦克风采集老年人的声音发送给处理组件处理后，通过扬声器与老年人进行交谈，同时两个机械手做出一些动作，并且老年人的家属可以使用手机通过网络与处理组件连接，操控机器人使用家乡话与老年人进行远程视频聊天，使不同沟通能力的老年人都能与家属进行情感互动，并且家属还可以通过平板电脑内的小游戏与老年人进行互动，增加老年人与家属交流时的情感氛围。

Description

适用于老年人的互动情感机器人

技术领域

本发明涉及互动情感机器人技术领域，更具体地说是适用于老年人的互动情感机器人。

背景技术

虽然现在已经有专业的情感陪护人员照顾老年人，但是，陪护人员作为外人，老年人和家属都存在警惕性，不能完全与情感陪护人员进行情感互动，并且专业的情感陪护人员的价格一般也很高昂，使得许多普通家庭承受不了，因此，亟需一种可以与老年人进行情感互动的机器人。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供适用于老年人的互动情感机器人，通过红外线摄像头拍摄老年人脸部，麦克风采集老年人的声音发送给处理组件处理后，通过扬声器与老年人进行交谈，同时两个机械手做出一些动作，并且老年人的家属可以使用手机通过网络与处理组件连接，操控机器人使用家乡话与老年人进行远程视频聊天，使不同沟通能力的老年人都能与家属进行情感互动，并且家属还可以通过平板电脑内的小游戏与老年人进行互动，增加老年人与家属交流时的情感氛围，以解决上述背景技术中出现的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：适用于老年人的互动情感机器人，包括机器人的头部、身部、手部和脚部，所述头部包括圆板，所述圆板前端嵌设有平板电脑、扬声器、麦克风、红外线摄像头和热成像摄像机，利用热成像摄像机实时监测老年人的体温特征，当检测老年人体温过高或过低时，可以播放语音提醒老年人注意身体，所述圆板后侧开设有储物槽，所述储物槽内安装有处理组件，所述身部包括圆筒，所述圆筒内部设有支撑柱，所述支撑柱顶部与圆板底部之间连接有调节组件，用于调节圆板的角度，所述圆筒外壁两侧均开设有凹槽，所述圆筒内壁表面嵌设有两个对称分布的升降组件，用于驱动支撑柱升降，所述手部包括两个机械手，两个机械手分别安装在两个凹槽内部，所述圆筒顶部设有装饰组件，用于老年人种植植物。

在一个优选地实施方式中，所述脚部包括底座，所述底座底端安装有四个电动轮，用于驱动本装置移动。

在一个优选地实施方式中，所述处理组件包括单片机、无线网卡、存储器和语音识别芯片，所述单片机与无线网卡和存储器的连接端连接，所述单片机与语音识别芯片、平板电脑、扬声器、麦克风、红外线摄像头、热成像摄像机、机械手和电动轮的输出端连接，用于本装置与老年人的互动。

在一个优选地实施方式中，所述圆筒后侧表面开设有电池仓，所述电池仓内部安装有蓄电池，用于整个设备的供电，所述蓄电池下方连接有充电线，所述电池仓内壁铰接有仓门，所述圆筒外壁表面嵌设有多个照明灯，所述照明灯与单片机的输出端连接，便于本机器人在夜晚为老年人提供光亮，保证老年人起夜时的安全。

在一个优选地实施方式中，所述圆筒前端开设有收纳槽，所述收纳槽内铰接有坐板，所述坐板内壁和收纳槽内壁表面均设有加热垫，所述坐板顶部开设有通孔，所述坐板上的加热垫与坐板插接，所述收纳槽上的加热垫与收纳槽固定连接，所述坐板底部固定设有卡块，所述收纳槽底部内壁开设有卡槽，所述卡块设在卡槽内并与卡槽卡接，提高坐板在收纳时的稳固性。

在一个优选地实施方式中，所述储物槽内部铰接有门板，所述门板内部开设有散热孔，所述支撑柱内部开设有储物腔，所述储物腔后侧开设有出口，所述出口内铰接有密封板，使用储物腔可以放置老年人家里的钥匙、水杯等经常使用的物品，便于老年人拿取，还可以防止老年人自己携带丢失。

在一个优选地实施方式中，所述调节组件包括两个竖板一，两个竖板一内部贯穿有同一个转轴，所述转轴两端通过轴承连接有竖板二，所述竖板二底端与支撑柱顶端固定，便于圆板的翻转。

在一个优选地实施方式中，位于支撑柱顶部一侧的竖板二内贯穿设有微型电机，所述微型电机输出轴一侧与转轴一侧固定，所述微型电机外侧套设有保护罩，所述保护罩与竖板二外壁固定，且保护罩一侧开设有多个通风孔，便于微型电机的散热。

在一个优选地实施方式中，每个升降组件均包括电动滑轨，所述圆筒内壁表面开设有两个安装槽，两个电动滑轨分别固定在两个安装槽内部，所述电动滑轨的滑块与支撑柱外壁固定，所述电动滑轨与单片机的输出端连接，使用电动滑轨方便调节圆板的高度，便于改变平板电脑的高度，适用于不同身高的老年人进行观看。

在一个优选地实施方式中，所述装饰组件包括多个种植盒，每个种植盒内部均储存有泥土，用于植物生长，所述圆筒顶部表面和每个种植盒底部均嵌设有磁铁，所述种植盒与圆筒之间通过两个磁铁磁性相吸，利用磁铁安装种植盒，老年人可以按照自己的想法，改变多个种植盒的位置种植植物。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过红外线摄像头拍摄老年人脸部，麦克风采集老年人的声音发送给处理组件处理后，通过扬声器与老年人进行交谈，同时两个机械手做出一些动作，并且老年人的家属可以使用手机通过网络与处理组件连接，操控机器人使用家乡话与老年人进行远程视频聊天，使不同沟通能力的老年人都能与家属进行情感互动，并且家属还可以通过平板电脑内的小游戏与老年人进行互动，增加老年人与家属交流时的情感氛围。

2、机器人可以通过扬声器播放歌曲、平板电脑显示不同表情、两个机械手做动作、头部晃动、身部旋转，为老年人表演舞蹈，同时老年人可以跟随机器人一起学习舞蹈动作，机器人一边跳舞一边语音播放动作要领帮助老年人学习，以此增加与老年人的情感互动氛围，并且使用平板电脑播放节目，使老年人的生活更加丰富。

3、通过单片机、无线网卡、存储器和语音识别芯片的配合使用，麦克风将采集的声音发送给语音识别芯片进行处理后，再发送给单片机，由单片机选择存储器内不同种类的语音包从扬声器播出，便于跟不同沟通能力的老年人进行情感交互，热成像摄像机可以实时监测老年人的体温特征，提高老年人的安全性，并且在平板电脑系统中设置闹钟，使得本机器人到点可以提醒老年人喝水吃药，同时扬声器询问老年人身体的感觉，老年人回复的话被记录在存储器内，便于家属定期了解老年人的健康状况。

4、家属可以控制底座上的四个电动轮调节机器人的位置，并且控制两个机械手摆出不同的动作，进一步提高与老年人之间的互动性，当老年人外出时，家属可以操控本装置跟随老年人，并且腿脚不便的老年人可以坐在坐板上，两个机械手抱紧老年人的腰部充当安全带，机器人作为轮椅带着老年人外出与其他老年人进行情感互动，愉悦老年人的心情，家属通过机器人实时查看老年人的状态，提高老年人外出时的安全性。

5、通过将圆板收缩到圆筒内，使红外线平板电脑和热成像摄像机漏出，以便实现监控老年人，热成像摄像机实时监测老年人的体温，以此探测老年人的生命体征，同时两个机械手自动缩到凹槽内，使整个装置呈圆柱状，避免机械手伸开，老年人在晚上看到受到惊吓，当老年人起夜时，热成像摄像机检测到老年人动作，先控制照明灯为老年人提供光亮，然后控制电动轮移动往老年人身旁移动，同时控制扬声器自动询问老年人需要做什么，并且机器人充当拐杖跟随老年人一起，既可以辅助老年人行走，又可以陪伴在老年人的身旁与老年人交谈，确保老年人的安全，当老年人上厕所时，可以拆开坐板上的加热垫坐在坐板上，坐板在通孔的设置下具有变成马桶坐板的功能，便于辅助老年人上厕所。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的圆板和机械臂收纳示意图；

图3为本发明的整体结构正视平面图；

图4为本发明的局部剖视图；

图5为本发明的整体结构后视图；

图6为本发明的圆筒剖视图；

图7为本发明的坐板后视图；

图8为本发明的储物槽后视平面图。

附图标记为：1、头部；2、身部；3、手部；4、脚部；5、储物槽；6、单片机；7、无线网卡；8、存储器；9、语音识别芯片；10、电池仓；11、仓门；12、照明灯；13、收纳槽；14、坐板；15、加热垫；16、卡块；17、卡槽；18、门板；19、储物腔；20、密封板；21、竖板一；22、转轴；23、竖板二；24、微型电机；25、电动滑轨；26、安装槽；27、装饰组件；

101、圆板；102、平板电脑；103、扬声器；104、麦克风；105、红外线摄像头；106、热成像摄像机；

201、圆筒；202、支撑柱；203、凹槽；

301、机械手；

401、底座；402、电动轮；

2701、种植盒；2702、磁铁。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，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。

参照说明书附图1、2、3、5、6和7，本发明提供适用于老年人的互动情感机器人，包括机器人的头部1、身部2、手部3和脚部4，所述头部1包括圆板101，所述圆板101前端嵌设有平板电脑102、扬声器103、麦克风104、红外线摄像头105和热成像摄像机106，具体的，平板电脑102是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备，红外线摄像头105是指那种可以日夜24小时监控的摄像机，热成像摄像机106是一种能够探测极微小温差的传感器，将温差转换成实时视频图像显示出来，利用热成像摄像机106实时监测老年人的体温特征，当检测老年人体温过高或过低时，可以播放语音提醒老年人注意身体，所述圆板101后侧开设有储物槽5，所述储物槽5内安装有处理组件；

具体的，所述身部2包括圆筒201，所述圆筒201内部设有支撑柱202，所述支撑柱202顶部与圆板101底部之间连接有调节组件，用于调节圆板101的角度，所述圆筒201外壁两侧均开设有凹槽203，所述圆筒201内壁表面嵌设有两个对称分布的升降组件，用于驱动支撑柱202升降，所述手部3包括两个机械手301，两个机械手301分别安装在两个凹槽203内部；

并且所述圆筒201前端开设有收纳槽13，所述收纳槽13内铰接有坐板14，所述坐板14内壁和收纳槽13内壁表面均设有加热垫15，所述坐板14底部固定设有卡块16，所述收纳槽13底部内壁开设有卡槽17，所述卡块16设在卡槽17内并与卡槽17卡接，提高坐板14在收纳时的稳固性。

本装置在使用时，老年人根据自己的需求，将坐板14翻转打开后，面向平板电脑102坐在坐板14上，圆板101上的红外线摄像头105拍摄老年人脸部，麦克风104采集老年人的声音并将声音发送给储物槽5内的处理组件，经过处理后，通过扬声器103对老年人的话进行回复，实现机器人的语音遥控功能，并且通过语音识别芯片9，使得机器人与老年人之间可以进行成语接龙、猜谜语等互动，机器人还可以通过扬声器103播放歌曲、平板电脑102显示不同表情、头部晃动、两个机械手301做动作、身部旋转，为老年人表演舞蹈，同时老年人可以跟随机器人一起学习舞蹈动作，机器人一边跳舞一边语音播放动作要领帮助老年人学习舞蹈，以此增加与老年人的情感互动氛围，使用平板电脑102播放老年人爱看的戏曲节目，使老年人的生活更加丰富，老年人的家属可以使用手机通过网络与本装置上的处理组件连接，对本装置进行远程操控，借助机器人和两个机械手301拥抱老人，并且控制加热垫15产生热量，使老人感到温暖，同时圆板101上的平板电脑102和红外线摄像头105还可以方便家属使用家乡话与老年人进行远程视频聊天，愉悦老年人的心情，使不同沟通能力的老年人都能与家属进行情感互动，并且家属还可以通过平板电脑102内的游戏，例如下棋、五子棋等与老年人进行互动。

参照说明书附图1、2和5，本发明提供适用于老年人的互动情感机器人，所述圆筒201顶部设有装饰组件27，用于老年人种植植物，具体的，所述装饰组件27包括多个种植盒2701，每个种植盒2701内部均储存有泥土，用于植物生长，所述圆筒201顶部表面和每个种植盒2701底部均嵌设有磁铁2702，所述种植盒2701与圆筒201之间通过两个磁铁2702磁性相吸，利用磁铁2702安装种植盒2701，老年人可以按照自己的想法，改变多个种植盒2701的位置种植植物。

通过在圆筒201顶部安装多个种植盒2701，老年人可以在多个种植盒2701内种上不同的植物，并且机器人通过扬声器103定期播放关于植物的语音，提醒老年人每天为植物进行浇水、施肥、修剪，既可以增加老年人生活的乐趣，使老年人不感到枯燥乏味，同时种植盒2701通过磁铁2702与圆筒201连接，便于老年人按照自己的想法改变种植盒2701的位置，利用植物装饰机器人，进一步提高老年人与机器人的情感互动。

参照说明书附图1、2、3、4、5、6、7和8，本发明提供适用于老年人的互动情感机器人，所述脚部4包括底座401，所述底座401底端安装有四个电动轮402，用于驱动本装置移动，具体的，所述处理组件包括单片机6、无线网卡7、存储器8和语音识别芯片9，所述单片机6与无线网卡7和存储器8的连接端连接，所述单片机6与语音识别芯片9、平板电脑102、扬声器103、麦克风104、红外线摄像头105、热成像摄像机106、机械手301和电动轮402的输出端连接，用于本机器人与老年人的情感互动；

具体的，单片机6是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器、随机存储器、只读存储器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，无线网卡7是终端无线网络的设备，是不通过有线连接，采用无线信号进行数据传输的终端，能够使设备连接到互联网上，存储器8是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备，语音识别芯片9能够语音识别，它能让机器听懂人类的语音，并且可以根据命令执行各种动作。

通过单片机6、无线网卡7、存储器8和语音识别芯片9的配合使用，麦克风104将采集的声音发送给语音识别芯片9进行处理后，再发送给单片机6，由单片机6选择存储器8内不同种类的语音包从扬声器103播出，便于跟不同沟通能力的老年人进行情感交互，红外线摄像头105不仅用于拍摄老年人的脸部，还可以起到监控作用，方便老年人家属通过手机实时查看老年人的状况，提高老年人生活时的安全性，并且圆板101上的热成像摄像机106可以实时监测老年人的体温特征，体温数据经过单片机6和无线网卡7传输到家属的手机上，便于家属查看，进一步提高安全性，并且在平板电脑102系统中设置闹钟，使得本机器人到点可以提醒老年人喝水吃药，同时扬声器103询问老年人身体的感觉，老年人回复的话被记录在存储器8内，便于家属定期了解老年人的健康状况，家属还可以控制底座401上的四个电动轮402调节机器人的位置，并且控制两个机械手301摆出不同的动作，进一步提高与老年人之间的互动性，当老年人外出时，家属可以操控本装置跟随老年人，并且腿脚不便的老年人可以坐在坐板14上，两个机械手301抱紧老年人的腰部充当安全带，机器人作为轮椅带着老年人外出与其他老年人进行情感互动，愉悦老年人的心情，家属通过机器人实时查看老年人的状态，提高老年人外出时的安全性。

参照说明书附图1、2、3、4、5和6，本发明提供适用于老年人的互动情感机器人，所述圆筒201后侧表面开设有电池仓10，所述电池仓10内部安装有蓄电池，用于整个设备的供电，所述蓄电池下方连接有充电线，所述电池仓10内壁铰接有仓门11，所述圆筒201外壁表面嵌设有多个照明灯12，所述照明灯12与单片机6的输出端连接，便于本机器人在夜晚为老年人提供光亮，保证老年人起夜时的安全；

并且所述坐板14顶部开设有通孔，所述坐板14上的加热垫15与坐板14插接，所述收纳槽13上的加热垫15与收纳槽13固定连接，所述储物槽5内部铰接有门板18，所述门板18内部开设有散热孔，所述支撑柱202内部开设有储物腔19，所述储物腔19后侧开设有出口，所述出口内铰接有密封板20，使用储物腔19可以放置老年人家里的钥匙、水杯等经常使用的物品，便于老年人拿取，还可以防止老年人自己携带丢失；

具体的，所述调节组件包括两个竖板一21，两个竖板一21内部贯穿有同一个转轴22，所述转轴22两端通过轴承连接有竖板二23，所述竖板二23底端与支撑柱202顶端固定，便于圆板101的翻转，位于支撑柱202顶部一侧的竖板二23内贯穿设有微型电机24，所述微型电机24输出轴一侧与转轴22一侧固定，所述微型电机24外侧套设有保护罩，所述保护罩与竖板二23外壁固定，且保护罩一侧开设有多个通风孔，便于微型电机24的散热；

而且每个升降组件均包括电动滑轨25，所述圆筒201内壁表面开设有两个安装槽26，两个电动滑轨25分别固定在两个安装槽26内部，所述电动滑轨25的滑块与支撑柱202外壁固定，所述电动滑轨25与单片机6的输出端连接，使用电动滑轨25方便调节圆板101的高度，便于改变平板电脑102的高度，适用于不同身高的老年人进行观看。

通过两个电动滑轨25驱动支撑柱202在圆筒201内上下移动，便于调节圆板101的高度，适用于不同身高的老年人，在不使用后，单片机6控制圆板101收缩到圆筒201内，但使红外线摄像头105和热成像摄像机106漏出，以便实现监控老年人，热成像摄像机106实时监测老年人的体温，以此探测老年人的生命体征，同时两个机械手301自动缩到凹槽203内，使整个装置呈圆柱状，避免机械手301伸开，老年人在晚上看到受到惊吓，电池仓10内的蓄电池可以为整个装置提供电能，支撑柱202内的储物腔19可以用来储存物品，当老年人起夜时，热成像摄像机106检测到老年人动作，先控制照明灯12为老年人提供光亮，然后控制电动轮402移动往老年人身旁移动，同时控制扬声器103自动询问老年人需要做什么，并且老年人在房内走动时，机器人充当拐杖跟随老年人一起，既可以辅助老年人行走，又可以陪伴在老年人的身旁与老年人交谈，确保老年人的安全，当老年人需要上厕所时，可以拆开坐板14上的加热垫15坐在坐板14上，使坐板14具有变成马桶坐板的功能，便于辅助老年人上厕所。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.适用于老年人的互动情感机器人，包括机器人的头部(1)、身部(2)、手部(3)和脚部(4)，其特征在于：

所述头部(1)包括圆板(101)，所述圆板(101)前端嵌设有平板电脑(102)、扬声器(103)、麦克风(104)、红外线摄像头(105)和热成像摄像机(106)，用于与老年人进行互动，所述圆板(101)后侧开设有储物槽(5)，所述储物槽(5)内安装有处理组件；

所述身部(2)包括圆筒(201)，所述圆筒(201)内部设有支撑柱(202)，所述支撑柱(202)顶部与圆板(101)底部之间连接有调节组件，用于调节圆板(101)的角度，所述圆筒(201)外壁两侧均开设有凹槽(203)，所述圆筒(201)内壁表面嵌设有两个对称分布的升降组件，用于驱动支撑柱(202)升降；

所述手部(3)包括两个机械手(301)，两个机械手(301)分别安装在两个凹槽(203)内部，所述圆筒(201)顶部设有装饰组件(27)，用于老年人种植植物。

2.根据权利要求1所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述脚部(4)包括底座(401)，所述底座(401)底端安装有四个电动轮(402)，用于驱动本装置移动。

3.根据权利要求2所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述处理组件包括单片机(6)、无线网卡(7)、存储器(8)和语音识别芯片(9)，所述单片机(6)与无线网卡(7)和存储器(8)的连接端连接，所述单片机(6)与语音识别芯片(9)、平板电脑(102)、扬声器(103)、麦克风(104)、红外线摄像头(105)、热成像摄像机(106)、机械手(301)和电动轮(402)的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述圆筒(201)后侧表面开设有电池仓(10)，所述电池仓(10)内部安装有蓄电池，用于整个设备的供电，所述蓄电池下方连接有充电线，所述电池仓(10)内壁铰接有仓门(11)，所述圆筒(201)外壁表面嵌设有多个照明灯(12)，所述照明灯(12)与单片机(6)的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述圆筒(201)前端开设有收纳槽(13)，所述收纳槽(13)内铰接有坐板(14)，所述坐板(14)内壁和收纳槽(13)内壁表面均设有加热垫(15)，所述坐板(14)顶部开设有通孔，所述坐板(14)上的加热垫(15)与坐板(14)插接，所述收纳槽(13)上的加热垫(15)与收纳槽(13)固定连接，所述坐板(14)底部固定设有卡块(16)，所述收纳槽(13)底部内壁开设有卡槽(17)，所述卡块(16)设在卡槽(17)内并与卡槽(17)卡接。

6.根据权利要求1所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述储物槽(5)内部铰接有门板(18)，所述门板(18)内部开设有散热孔，所述支撑柱(202)内部开设有储物腔(19)，所述储物腔(19)后侧开设有出口，所述出口内铰接有密封板(20)。

7.根据权利要求1所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述调节组件包括两个竖板一(21)，两个竖板一(21)内部贯穿有同一个转轴(22)，所述转轴(22)两端通过轴承连接有竖板二(23)，所述竖板二(23)底端与支撑柱(202)顶端固定。

8.根据权利要求3所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：位于支撑柱(202)顶部一侧的竖板二(23)内贯穿设有微型电机(24)，所述微型电机(24)输出轴一侧与转轴(22)一侧固定，所述微型电机(24)外侧套设有保护罩，所述保护罩与竖板二(23)外壁固定，且保护罩一侧开设有多个通风孔。

9.根据权利要求3所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：每个升降组件均包括电动滑轨(25)，所述圆筒(201)内壁表面开设有两个安装槽(26)，两个电动滑轨(25)分别固定在两个安装槽(26)内部，所述电动滑轨(25)的滑块与支撑柱(202)外壁固定，所述电动滑轨(25)与单片机(6)的输出端连接。

10.根据权利要求1所述的适用于老年人的互动情感机器人，其特征在于：所述装饰组件(27)包括多个种植盒(2701)，每个种植盒(2701)内部均储存有泥土，用于植物生长，所述圆筒(201)顶部表面和每个种植盒(2701)底部均嵌设有磁铁(2702)，所述种植盒(2701)与圆筒(201)之间通过两个磁铁(2702)磁性相吸。

Images