CN205201537U - 陪护机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陪护机器人，本机器人的头部壳体设于身体壳体顶面，点头电机和摇头电机驱动头部壳体作点头和摇头动作，移动电机驱动移动脚轮使身体壳体作直线运动和左右转动，中央处理模块与无线通讯模块双向连接，触摸传感器分布于头部壳体的额顶部和脸颊两侧以及身体壳体的肩部两侧，红外传感器、温度传感器、空气传感器、煤气传感器、喇叭、指示灯设于身体壳体内，光电传感器、摄像头、麦克风设于头部壳体的额顶部，显示屏设于头部壳体正面，中央处理模块接受各传感器检测信息，中央处理模块与显示屏连接。本机器人能识别交流对象和场景，在语音、表情、触摸、动作等方面实现与陪护对象进行高度拟人化交互，实现最佳陪护体验。

Description

陪护机器人

技术领域

本实用新型涉及一种陪护机器人。

背景技术

目前，国内的新生儿每年约为2000万左右，随着国家二胎政策的逐步放开，预计还会逐步增加；同时人口老龄化问题越趋严重并且备受社会关注。因此高质量的婴幼儿教育、监护，以及“空巢”老人的监护、陪伴等都是目前急需解决的社会问题。随着科学技术的进步，用于婴幼儿及老人陪护的机器人得到快速发展，但是目前市面上相关的陪护机器人产品普遍存在功能单一、交互能力差、拟人程度差的问题。因此急需一种能有效识别交流对象，交流场景，并根据交流对象和交流场景，在语音、表情、触摸、动作等方面实现高度拟人化交互的机器人，以全方位提高陪护体验。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种陪护机器人，其克服传统机器人的缺陷，让机器人能识别交流对象、交流场景；并依托云端服务器的帮助，在语音、表情、触摸、动作等方面实现与陪护对象进行高度拟人化的交互，实现最佳的陪护体验。

为解决上述技术问题，本实用新型陪护机器人包括头部壳体和身体壳体，所述头部壳体设于所述身体壳体顶面，还包括中央处理模块、无线通讯模块、触摸传感器、光电传感器、红外传感器、温度传感器、空气传感器、煤气传感器、显示屏、摄像头、麦克风、喇叭、指示灯、移动脚轮、点头电机、摇头电机和移动电机，所述点头电机设于所述头部壳体内并且驱动头部壳体作点头动作，所述摇头电机设于所述身体壳体内并且驱动头部壳体作摇头动作，所述移动脚轮设于所述身体壳体底面，所述移动电机设于所述身体壳体内并且驱动移动脚轮使身体壳体作直线运动和左右转动，所述中央处理模块与无线通讯模块双向连接并且设于所述身体壳体内，所述触摸传感器分布于所述头部壳体的额顶部和脸颊两侧、以及身体壳体的肩部两侧，所述红外传感器、温度传感器、空气传感器和煤气传感器分别设于所述身体壳体内，所述光电传感器、摄像头、麦克风分别设于所述头部壳体的额顶部，所述显示屏设于所述头部壳体的正面中央，所述喇叭设于所述身体壳体的两侧，所述指示灯设于所述身体壳体的中央，所述中央处理模块分别接受各传感器检测信息，所述中央处理模块显示信息输出端连接所述显示屏信号输入端。

进一步，所述无线通讯模块通过无线网络与移动终端和/或互联网云端服务器信息交互。

进一步，所述显示屏根据交流对象、交流环境的不同，显示各种拟人化的表情和各种实时的信息。

进一步，所述红外传感器通过红外遥控器向所述中央处理模块传输陪护机器人的控制指令。

进一步，所述头部壳体是卡通型壳体。

进一步，所述触摸传感器是电容式传感器。

由于本实用新型陪护机器人采用了上述技术方案，即本机器人的头部壳体设于身体壳体顶面，点头电机驱动头部壳体作点头动作，摇头电机驱动头部壳体作摇头动作，移动电机驱动设于身体壳体底面的移动脚轮使身体壳体作直线运动和左右转动，中央处理模块与无线通讯模块双向连接并且设于身体壳体内，触摸传感器分布于头部壳体的额顶部和脸颊两侧、以及身体壳体的肩部两侧，红外传感器、温度传感器、空气传感器和煤气传感器设于身体壳体内，光电传感器、摄像头、麦克风设于头部壳体的额顶部，显示屏设于头部壳体正面中央，喇叭设于身体壳体的两侧，指示灯设于身体壳体中央，中央处理模块接受各传感器检测信息，中央处理模块显示信息输出端连接显示屏信号输入端。本机器人能识别交流对象、交流场景；并依托云端服务器的帮助，在语音、表情、触摸、动作等方面实现与陪护对象进行高度拟人化的交互，实现最佳的陪护体验。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型陪护机器人的结构示意图；

图2为本实用新型陪护机器人的电气原理框图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本实用新型陪护机器人包括头部壳体1和身体壳体2，所述头部壳体1设于所述身体壳体2顶面，还包括中央处理模块3、无线通讯模块4、触摸传感器5、光电传感器6、红外传感器7、温度传感器8、空气传感器9、煤气传感器11、显示屏12、摄像头13、麦克风14、喇叭15、指示灯16、移动脚轮17、点头电机18、摇头电机19和移动电机20，所述点头电机18设于所述头部壳体1内并且驱动头部壳体1作点头动作，所述摇头电机19设于所述身体壳体2内并且驱动头部壳体1作摇头动作，所述移动脚轮17设于所述身体壳体2底面，所述移动电机20设于所述身体壳体2内并且驱动移动脚轮17使身体壳体2作直线运动和左右转动，所述中央处理模块3与无线通讯模块4双向连接并且设于所述身体壳体2内，所述触摸传感器5分布于所述头部壳体1的额顶部和脸颊两侧、以及身体壳体2的肩部两侧，所述红外传感器7、温度传感器8、空气传感器9和煤气传感器11分别设于所述身体壳体1内，所述光电传感器6、摄像头13、麦克风14分别设于所述头部壳体1的额顶部，所述显示屏12设于所述头部壳体1的正面中央，所述喇叭15设于所述身体壳体2的两侧，所述指示灯16设于所述身体壳体2的中央，所述中央处理模块3分别接受各传感器检测信息，所述中央处理模块3显示信息输出端连接所述显示屏12信号输入端。

优选的，所述无线通讯模块4通过无线网络与移动终端和/或互联网云端服务器信息交互。

优选的，所述显示屏根据交流对象、交流环境的不同，显示各种拟人化的表情和各种实时的信息。

优选的，所述红外传感器7通过红外遥控器向所述中央处理模块3传输陪护机器人的控制指令。

优选的，所述头部壳体1是卡通型壳体。卡通型壳体提高本陪护机器人的亲和程度，便于婴幼儿和老人接受。

优选的，所述触摸传感器5是电容式传感器。电容式传感器将位移、压力等转换为电容量的变化，从而获取触摸信息，提高触摸体感的灵敏度。

本机器人中各传感器用于感应人体动作、图像、语音以及环境变化；麦克风用于声纹识别而获取声音信息，采集声音数据，通过无线通讯模块传输给云端服务器进行声纹识别，有效识别交流对象以及交流对象的说话内容；摄像头用于为人脸识别而获取视频图像，视频图像通过无线通讯模块传输给云端服务器，用于人脸识别，有效识别交流对象，同时摄像头也可以获取机器人的周边图像并通过无线通讯模块传输给云端服务器和移动终端，用于交流场景的识别和安防监控；触摸传感器用于感应人体的触摸信息，当用户触摸这些部位时，机器人发出不同的信号反馈，如声音，身体以及头部动作，并显示不同的拟人化表情等；光电传感器用于感应环境光线的变化；红外传感器用于感应距离的变化，也可用于红外遥控器的控制信息接收；温度传感器用于感应环境温度的变化，当温度超高时，提醒用户防止中暑等，当温度超低时，提醒用户防寒保暖；空气传感器用于检测环境空气质量，尤其是空气的PM2.5指标，当空气污染指数过高，提醒用户注意防护；煤气传感器用于检测环境中煤气浓度，当达到煤气泄漏的警戒阈值时，发出煤气警报；指示灯用于机器人的工作指示和充电指示；各传感器信息提供显示屏显示，并且显示屏根据交流对象、交流环境的不同，显示各种拟人化的表情和各种实时的信息；通过各种传感器的数据采集，并上传云端服务器进行分析计算，可以有效识别交流场景。机器人根据交流对象和交流环境的不同，可通过喇叭发出不同的拟人化的声音。

本机器人通过与云端服务器无线通讯，利用云计算的技术，提高机器人语音识别、语义识别和人脸识别能力，并利用云端的庞大数据库对数据进行处理，使机器人产生各种高度拟人化的反应，增强机器人的人工智能。同时云端服务器储存有海量的教育资料，作为知识库，可用于儿童的教育，老年人的陪伴。

如图2所示，中央处理模块3为本机器人的核心，通过各种传感器采集相应的数据，经初步处理后通过无线通讯模块上传给云端服务器21、移动终端22。云端服务器21接收到中央处理模块3的数据，利用云端服务器21的大数据和云计算，迅速处理上传数据，并给出运算结果，通过无线通讯模块4将运算结果返回中央处理模块3，中央处理模块3根据运算结果，驱动执行部件产生机器人的各种高度拟人的响应。中央处理模块3与移动终端22的数据交互主要用于移动终端22通过中央处理模块3远程遥控机器人，获得机器人的摄像头13采集的数据，实现远程可移动的监控功能。

显示屏12安装在机器人头部，正常开机后显示机器人的面部图像，显示屏12通过MCU接口或MIPI接口连接中央处理模块3，接收中央处理模块3的视频信号，显示机器人的喜怒哀乐等各种拟人表情。

摄像头13安装在机器人头部上方，配合机器人底部的脚轮和头部上下左右的转轴，可实现360度的图像数据采集，摄像头13通过CCIR接口或MIPI接口连接中央处理模块3，将采集到的图像数据传送给中央处理模块3，中央处理模块3对图像数据进行压缩编码，通过无线通讯模块4上传到云端服务器21，云端服务器21通过对这些数据的处理，进行人脸识别算法，分辨交流对象的身份，进行环境分析算法，了解当时所处环境，并产生相应的执行结果，传递给中央处理模块3，控制机器人做出各种拟人的反应。中央处理模块3也可将处理过的图像数据传送到移动终端22，移动终端22采用相同的算法进行解压缩，在移动终端22还原图像，在移动终端22实现可移动的实时监控功能。

麦克风14放置在机器人头部，用于声音数据的采集。麦克风14通过音频接口将采集到的声音数据传递给中央处理模块3，中央处理模块3对该数据进行压缩编码，上传到云端服务器21，云端服务器21通过声纹识别算法对声音数据进行辨析，通过声纹的不同，有效识别交流对象的身份；云端服务器21通过语音语义识别算法进行语音识别，有效识别交流对象说话内容；并产生相应的执行结果，传递给中央处理模块3，控制机器人做出各种拟人的反应。

触摸传感器5位于机器人头及身体的各个部位，当有人接触这些传感器后，触摸传感器5产生触发信号上传中央处理模块3，根据不同位置的触摸传感器发出的信号，中央处理模块3控制显示屏12显示不同的拟人化的表情，并通过喇叭15发出不同的拟人化的声音。

光电传感器6、红外传感器7、煤气传感器11、空气传感器9、温度传感器8位于机器人的各个部位，通过I2C接口，中央处理模块3接收各种传感器的信号，并根据环境的变化做出相应的拟人化反应。比如光电传感器6检测到光线太暗时，可通过显示屏12显示不高兴的表情，并通过喇叭15发出提示语，要求打开照明灯；当空气传感器9检测到空气PM2.5指标偏高时，可通过显示屏12显示愤怒的表情，并发出告警提示语。

喇叭15安装在机器人身体的两侧，中央处理模块3将音频信号通过音频接口传递到喇叭15进行播放，喇叭15可根据各种不同的场景，发出各种不同的拟人化的声音；针对不同的人群，播放不同的内容。例如通过声纹识别和面部识别，辨析出交流人为儿童，就可以为他播放儿歌；如果是老年人，就可以为他播放京剧或相声等。

点头电机18和摇头电机19通过转台控制机器人的头部壳体上下左右移动，移动电机20通过脚轮控制机器人的前后左右的移动，中央处理模块3通过调整各电机的转速、转动方向实现机器人头部和脚部的移动速度和移动方向的变化，做出各种拟人化的动作，如前进，后退，转弯，转圈，点头，摇头灯等。

无线通讯模块4实现中央处理模块3与云端服务器21和移动终端22的通讯，无线通讯模块4实现的通讯方式可以有多种，包括WIFI、蓝牙、GSM、CDMA、WCDMA、TDSCDMA、LTE等多种方式。

Claims (6)

1.一种陪护机器人，包括头部壳体和身体壳体，所述头部壳体设于所述身体壳体顶面，其特征在于：还包括中央处理模块、无线通讯模块、触摸传感器、光电传感器、红外传感器、温度传感器、空气传感器、煤气传感器、显示屏、摄像头、麦克风、喇叭、指示灯、移动脚轮、点头电机、摇头电机和移动电机，所述点头电机设于所述头部壳体内并且驱动头部壳体作点头动作，所述摇头电机设于所述身体壳体内并且驱动头部壳体作摇头动作，所述移动脚轮设于所述身体壳体底面，所述移动电机设于所述身体壳体内并且驱动移动脚轮使身体壳体作直线运动和左右转动，所述中央处理模块与无线通讯模块双向连接并且设于所述身体壳体内，所述触摸传感器分布于所述头部壳体的额顶部和脸颊两侧、以及身体壳体的肩部两侧，所述红外传感器、温度传感器、空气传感器和煤气传感器分别设于所述身体壳体内，所述光电传感器、摄像头、麦克风分别设于所述头部壳体的额顶部，所述显示屏设于所述头部壳体的正面中央，所述喇叭设于所述身体壳体的两侧，所述指示灯设于所述身体壳体的中央，所述中央处理模块分别接受各传感器检测信息，所述中央处理模块显示信息输出端连接所述显示屏信号输入端。

2.根据权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于：所述无线通讯模块通过无线网络与移动终端和/或互联网云端服务器信息交互。

3.根据权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于：所述显示屏根据交流对象、交流环境的不同，显示各种拟人化的表情和各种实时的信息。

4.根据权利要求1、2或3所述的陪护机器人，其特征在于：所述红外传感器通过红外遥控器向所述中央处理模块传输陪护机器人的控制指令。

5.根据权利要求4所述的陪护机器人，其特征在于：所述头部壳体是卡通型壳体。

6.根据权利要求4所述的陪护机器人，其特征在于：所述触摸传感器是电容式传感器。