CN202153390U - 一种家庭安防机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种家庭安防机器人系统，该系统设置有跌倒监测器，跌倒监测器由跌倒监测模块和无线发射模块组成，使用时，该跌倒监测器佩戴于被监测人体，一旦跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒时，监测器即通过无线发射模块向机器人本体发出报警信号，再由机器人本体向用户发送报警信息。通过该家庭安防机器人系统，用户能实时对独居的老人进行看护，有效避免事故的发生。

Description

一种家庭安防机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别地是一种用以家庭安防的机器人系统。

背景技术

目前国内外市场上已经有很多针对家庭的安防监控系统，但需在家中安装多个固定的摄像头，用户隐私存在极大风险。一个带摄像头的移动机器人则既可以有效保护隐私，又可以在必要的时候接近出现问题的现场(如可能着火和发生入侵的区域)进行确认，减少误报警和漏报警的可能性，通过图像、视频信息的传输大大提高了安防的准确性和可靠性。

虽然国外已经出现了各类安防监控机器人，但价格昂贵，而且功能并不完善和实用，难以满足国内家庭用户的需求。另外，由于银发家庭日益增多，有必要在传统安防系统中加入老人看护的功能。因此，发明一种既具有传统安防报警系统功能，又有老人看护功能，同时能够自主和/或远程控制移动的家庭安防机器人系统迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种具有老人看护功能的家庭安防机器人系统。

为解决上述问题，本实用新型揭示了一种家庭安防机器人系统，包括机器人本体、与所述机器人本体连接的远程控制系统和安防监控系统，所述机器人本体包括头部、躯干、移动底盘，所述远程控制系统包括控制主板、与所述控制主板通过UART接口连接的电机驱动控制板、与所述控制主板或电机驱动控制板连接的功能模块，所述家庭安防机器人系统还包括跌倒监测器，所述跌倒监测器佩戴于被监测人体，所述跌倒监测器由跌倒监测模块和无线发射模块组成，当跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒时，监测器即通过无线发射模块向机器人本体发出报警信号，再由机器人本体向用户发送报警信息。

优选地，还包括与所述控制主板通过UART接口连接的GSM模块、与所述控制主板通过USB接口连接的WIFI模块、与所述控制主板通过CMOS数据线连接的摄像头模组、与所述控制主板通过UART接口连接的面部LED控制面板、与所述控制主板通过音频线连接的音频播放模块、与所述控制主板通过UART接口连接的USB转串口模块以及与所述控制主板通过GPIO端口连接的声音方位识别模块，所述LED控制面板可以通过控制显示时间来达到动态表情的效果，所述声音方位识别模块通过音频线连接有拾音器。

优选地，还包括与所述电机驱动控制板通过I2C总线连接的电源管理模块、与所述电机驱动控制板通过I2C总线连接的避障传感器、与所述电机驱动控制板通过AD采集单元连接的防跌落传感器、与所述电机驱动控制板通过电源线及码盘信号线连接的电机、与所述电机驱动控制板通过GPIO连接的红外接收模块以及与所述电机驱动控制板通过舵机控制接口连接的舵机。

优选地，所述安防监控系统包括防盗传感器、烟雾传感器和门磁传感器。

优选地，所述移动底盘包括至少两个主动轮和一个被动轮，所述两个主动轮分别单独控制且并排设置。

优选地，所述头部设置有舵机，所述头部在所述舵机的带动下，可相对于躯干实现俯仰和旋转。

优选地，所述移动底盘配置有可与插座连接的充电座，所述充电座由红外发射区、引导信号发生区、充电电极组成，所述引导信号发生区可设置于所述充电座上，也可以设置于外部使用环境中，所述引导信号发生区所发出的引导信号引导机器人本体向指定位置移动；所述红外发射区位于所述充电座横向中心位置处，发射出两束不同编码的红外光束，通过安装于机器人本体上的红外接收模块接收红外信号，判断机器人本体所处位置，并控制机器人本体沿着红外光束缓慢靠近所述充电座，直到机器人本体上的充电片与充电座的充电电极对接导通。

优选地，所述控制主板为基于ARM的嵌入式控制主板。

优选地，所述躯干内设置有音频播放模块、按键和避障传感器。

优选地，所述家庭安防机器人系统还配置有红外遥控器、无线一键布防撤防遥控器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：通过在被监测人体佩戴跌倒监测器，跌倒监测器由跌倒监测模块和无线发射模块组成，一旦跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒，监测器即通过无线发射模块向机器人本体发出报警信号，再由机器人本体向用户发送报警信息，以便用户能实时对独居的老人进行看护，有效避免事故的发生。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例中机器人本体的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中充电座的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例中跌倒监测器的结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例中机器人系统的线框图。

其中：1、控制主板；11、GSM模块；12、WIFI模块；13、摄像头模组；14、面部LED控制面板；15、音频播放模块；16、USB转串口模块；17、声音方位识别模块；2、电机驱动控制板；21、电源管理模块；22、避障传感器；23、防跌落传感器；24、电机；25、红外接收模块；26、AD采集单元；3、机器人本体；31、头部；312、拾音器；314、玻璃罩；316、舵机；32、躯干；322、按键；33、移动底盘；331、主动轮；332、被动轮；4、充电座；41、充电电极；42、红外发射区；43、引导信号发生区；5、跌倒监测器。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种家庭安防机器人系统，该系统设置有跌倒监测器，跌倒监测器由跌倒监测模块和无线发射模块组成，使用时，该跌倒监测器佩戴于被监测人体，一旦跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒时，监测器即通过无线发射模块向机器人本体发出报警信号，再由机器人本体向用户发送报警信息。通过该家庭安防机器人系统，用户能实时对独居的老人进行看护，有效避免事故的发生。

下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述。

请参阅图1和图4，本实用新型揭示了一种家庭安防机器人系统，包括机器人本体3、与机器人本体3连接的远程控制系统和安防监控系统。机器人本体3包括头部31、躯干32和移动底盘33；远程控制系统包括控制主板1、与控制主板1通过UART接口连接的电机驱动控制板2、与控制主板1或电机驱动控制板2连接的功能模块。在本实用新型优选实施例中，家庭安防机器人系统还包括跌倒监测器5(如图3所示)，跌倒监测器5由跌倒监测模块和无线发射模块组成。使用时，跌倒监测器5佩戴于被监测人体，当跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒时，监测器5即通过无线发射模块向机器人本体3发出报警信号，再由机器人本体3向用户发送报警信息。

在本实用新型优选实施例中，控制主板1选用基于ARM的嵌入式控制主板，其具有五个UART接口，其中UART0被固定用于生产测试，其余四个UART接口分别连接有：GSM模块11，实现短信和彩信的收发功能；面部LED控制面板14，实现机器人面部表情的控制；USB转串口模块16，转换成USB接口，作为用户的配置接口，用于设定机器人的工作参数；电机驱动控制板2，实现机器人的行走控制。另外，还通过USB接口连接有WIFI模块12，实现通过无线路由器接入互联网功能；通过CMOS数据线连接有摄像头模组13，摄像头模组13选用OV7725摄像头模组，作为机器人的视觉传感器，既有视频监控功能，实现视频的实时采集和压缩，又可通过摄像头检测引导信号发生区43(如图2所示)所发出的引导信号及环境中的其它特征目标，确定其在作业环境中的方位，从而引导机器人向指定位置移动，进一步地，摄像头模组13上方还设有一个高亮LED，为夜间拍摄提供光源；通过音频线连接有音频播放模块15，其包括音频功放、扬声器，实现机器人的音频播放功能，在用户撤防后，还可通过该音频功放电路播放机器人配备的存储卡里的音乐；控制主板1通过GPIO端口连接声音方位识别模块17，声音方位识别模块17通过音频线连接有拾音器312，拾音器312分为前后左右四路，拾音器312不但具有录制及传送所处环境的声音信息的功能，而且，声音方位识别模块17通过将拾音器312从四个方位采集到的声音信息进行比较分析，计算出声源相对机器人本体3的位置，通过设置可以实现通过外部声音控制机器人本体3的运动，实现人机对话。

LED控制面板14可以通过控制显示时间来达到动态表情的效果。在本实用新型优选实施例中，机器人可以有至少6种表情，而且可以通过控制显示时间来达到动态表情的效果，比如眨眼睛等。机器人在不同状态和模式下可以显示不同的表情。如：机器人在正常工作状态下是微笑的表情，当电量低需要充电时则显示严肃的表情，一旦机器人出现障碍则显示哭泣的表情。如果有安防传感器(比如烟雾传感器)通过学习的方式，成功添加到机器人系统，机器人会显示一个灿烂的微笑，以表示操作成功。这些丰富的表情既方便用户及时了解机器人状态，又使得机器人具备很好的表现力。进一步地，为了对LED控制面板14起到保护作用，在LED控制面板14的外部设置有深色有机玻璃罩314。

控制主板1通过UART接口连接有电机驱动控制板2，电机驱动控制板2处于伺服状态，除不断等待接收来自控制主板1的控制指令外，还通过I2C接口连接有电源管理模块21，电源管理模块21具体包括呼吸灯、一键开关电路、电源管理电路，呼吸灯、一键开关及电源管理电路通过PWM方式实现呼吸灯效果，可通过轻触式控纽一键开关通断整个系统的电源，并具有整个系统电源管理功能；通过I2C总线连接有避障传感器22；通过AD采集单元26连接有防跌落传感器23，防跌落传感器23为红外防跌落传感器，当检测到机器人本体3到达某个边缘时，电机驱动控制板2控制机器人本体3停止前进，机器人本体3停止前进的同时，将自身状态报告给控制主板1；通过电源线及码盘信号线连接有电机24；通过GPIO连接有红外接收模块25，红外接收模块25为一体式的红外接收头，当机器人本体3到达充电座4前方时，可以接收充电座4发出的红外信号，由驱动控制板2进行解码，从而实现机器人本体3与充电座4的精确对接；通过舵机控制接口连接有舵机316，机器人头部31在舵机316的带动下能相对于躯干32做俯仰和旋转运动，使机器人本体3有广泛的视角，能迅速的面朝所需位置拍摄图像。

优选地，本实用新型所揭示的家庭安防机器人系统所配置的安防监控系统包括防盗传感器、烟雾传感器和门磁传感器，这些传统的基于学习码的安防传感器能通过学习集成到本机器人系统。一旦使用环境(如家庭)中出现起火、煤气泄漏、歹徒闯入等突发状况时，系统将通过手机短信、邮件等方式及时向户主发出报警信息，必要时发出声光阻吓信号。此时户主可以及时采取报警等必要措施，同时用手机或电脑通过互联网登陆访问页面来获得家中的实时图像和声音信息。若机器人系统的摄像头13未对准事发区域，则可以通过页面中的按钮对机器人本体3进行远程操作，移动机器人本体3的位置和调整头部31的姿态，以获取到所需查看的现场画面。

优选地，机器人本体3的移动底盘33包括至少两个主动轮331和一个被动轮332，两个主动轮331并排设置，且分别由两台电机24单独控制，此处的两台电机24为两台减速电机，分别为左侧行走电机和右侧行走电机，通过分别控制两个主动轮331的转速和转向来实现机器人本体3的直行、后退、转弯。其中，被动轮332为万向轮。

优选地，移动底盘33配置有可与插座连接的充电座4，请参阅图2，充电座4由红外发射区42、引导信号发生区43、充电电极41组成，引导信号发生区43可设置于充电座4上，也可以设置于外部使用环境中，引导信号发生区43所发出的引导信号引导机器人本体3向指定位置移动；红外发射区42位于充电座4横向中心位置处，发射出两束不同编码的红外光束，通过安装于机器人本体3上的红外接收模块25接收红外信号，判断机器人本体3所处位置，并控制机器人本体3沿着红外光束缓慢靠近所述充电座4，直到机器人本体3上的充电片与充电座4的充电电极41对接导通。

机器人本体3的躯干32内设置有音频播放模块15和避障传感器22，躯干32的外壳上设置有按键322。避障传感器22用来识别前方障碍物，避免碰撞损坏其他物品及机器人；按键322用来进行模式设置。机器人有三种工作模式，分别是：无人值守、半值守、撤防。其中无人值守的情况下，所有安防传感器都处于工作状态；半值守情况下，机器人不响应室内的红外探测器、门磁等传感器，而仍然对烟雾、燃气泄露等传感器的报警信息进行处理。撤防状态下，机器人不处理任何报警信息，只进行人机交互，比如播放音乐等。

优选地，头部31设置有舵机316，头部31在舵机316的带动下，可相对于躯干32实现俯仰和旋转，使机器人本体3具有广泛的视角。

优选地，家庭安防机器人系统还配置有红外遥控器、无线一键布防撤防遥控器。其中红外遥控器可以近距离控制机器人前进后退、头部运动、音频播放控制等功能。无线一键布防撤防遥控器可以通过一个按键实现布防与撤防，方便使用者使用，避免误报警。

本实用新型所揭示的家庭安防机器人系统通过配置有由跌倒监测模块和无线发射模块组成的跌倒监测器，使用时，该跌倒监测器佩戴于被监测人体，一旦跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒，监测器即通过无线发射模块向机器人本体发出报警信号，再由机器人本体向用户发送报警信息。实现用户能实时对独居的老人进行看护，有效避免事故的发生。同时，该家庭安防机器人系统还配备有传统的学习码的安防传感器，为家庭安防提供了保障。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种家庭安防机器人系统，包括机器人本体(3)、与所述机器人本体(3)连接的远程控制系统和安防监控系统，所述机器人本体(3)包括头部(31)、躯干(32)、移动底盘(33)，所述远程控制系统包括控制主板(1)、与所述控制主板(1)通过UART接口连接的电机驱动控制板(2)、与所述控制主板(1)或电机驱动控制板(2)连接的功能模块，其特征在于：所述家庭安防机器人系统还包括跌倒监测器(5)，所述跌倒监测器(5)佩戴于被监测人体，所述跌倒监测器(5)由跌倒监测模块和无线发射模块组成，当跌倒监测模块监测到被监测人体跌倒时，监测器(5)即通过无线发射模块向机器人本体(3)发出报警信号，再由机器人本体(3)向用户发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：还包括与所述控制主板(1)通过UART接口连接的GSM模块(11)、与所述控制主板(1)通过USB接口连接的WIFI模块(12)、与所述控制主板(1)通过CMOS数据线连接的摄像头模组(13)、与所述控制主板(1)通过UART接口连接的面部LED控制面板(14)、与所述控制主板(1)通过音频线连接的音频播放模块(15)、与所述控制主板(1)通过UART接口连接的USB转串口模块(16)以及与所述控制主板(1)通过GPIO端口连接的声音方位识别模块(17)，所述LED控制面板(14)可以通过控制显示时间来达到动态表情的效果，所述声音方位识别模块(17)通过音频线连接有拾音器(312)。

3.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：还包括与所述电机驱动控制板(2)通过I2C总线连接的电源管理模块(21)、与所述电机驱动控制板(2)通过I2C总线连接的避障传感器(22)、与所述电机驱动控制板(2)通过AD采集单元(26)连接的防跌落传感器(23)、与所述电机驱动控制板(2)通过电源线及码盘信号线连接的电机(24)、与所述电机驱动控制板(2)通过GPIO连接的红外接收模块(25)以及与所述电机驱动控制板(2)通过舵机控制接口连接的舵机(316)。

4.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述安防监控系统包括防盗传感器、烟雾传感器和门磁传感器。

5.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述移动底盘(33)包括至少两个主动轮(331)和一个被动轮(332)，所述两个主动轮(331)分别单独控制且并排设置。

6.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述头部(31)设置有舵机(316)，所述头部(31)在所述舵机(316)的带动下，可相对于躯干(32)实现俯仰和旋转。

7.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述移动底盘(33)配置有可与插座连接的充电座(4)，所述充电座(4)由红外发射区(42)、引导信号发生区(43)、充电电极(41)组成，所述引导信号发生区(43)可设置于所述充电座(4)上，也可以设置于外部使用环境中，所述引导信号发生区(43)所发出的引导信号引导机器人本体(3)向指定位置移动；所述红外发射区(42)位于所述充电座(4)横向中心位置处，发射出两束不同编码的红外光束，通过安装于机器人本体(3)上的红外接收模块(25)接收红外信号，判断机器人本体(3)所处位置，并控制机器人本体(3)沿着红外光束缓慢靠近所述充电座(4)，直到机器人本体(3)上的充电片与充电座(4)的充电电极(41)对接导通。

8.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述控制主板(1)为基于ARM的嵌入式控制主板。

9.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述躯干(32)内设置有音频播放模块(15)、按键(322)和避障传感器(22)。

10.根据权利要求1所述的家庭安防机器人系统，其特征在于：所述家庭安防机器人系统还配置有红外遥控器、无线一键布防撤防遥控器。

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