CN211045028U

CN211045028U - 一种智慧实验室机器人系统

Info

Publication number: CN211045028U
Application number: CN201921673370.6U
Authority: CN
Inventors: 袁野; 廖薇; 徐兆红; 徐震
Original assignee: Shanghai University of Engineering Science
Current assignee: Shanghai University of Engineering Science
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种智慧实验室机器人系统，采用人工智能技术，集成离线口令识别和云端在线识别，结合云端上的教师知识库和知识图谱，实现实时的语义解析与语音交互，使用人脸识别技术实现机器人的唤醒，能从前方2米左右的距离感知客户的靠近，并且在靠近距离为一米时，能够唤醒机器人，触发机器人显示欢迎界面并主动与人打招呼，智能化程度得到提高，麦克风阵列的设置用于获取声源发出的语音信号，解决了远距离识别的问题，保证真实场景下的语音识别，融合智能教师线上管理，线下学生做科研的实验室管理模式，提高教师管理效率，使得学生更便捷的融入到教师科研体系。

Description

一种智慧实验室机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种智慧实验室机器人系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步和机器人技术的不断发展，人机交互的要求与形式也不断提高与完善，目前，语音识别技术已经广泛地运用于各种领域，在智能机器人领域中，语音识别技术的运用很好地促进了人机交互之间的关系,是未来人机交互领域的主要发展方向，现有的交互机器人通常以自然语言处理和语义理解为核心，整合语音识别等技术来实现人机交互，但这种机器人通常需要预先设定好交互场景，根据特定的场景开发交互功能，具有单一性及局限性；

随着互联网的发展，基于互联网技术的交互机器人被开发出来，能够实现语音与互联网的实时交互，但是现有交互机器人还存在不足之处，具体表现为：交互方式单一，如只有语音、触碰等；机器人交互理解能力差，机器人正确识别语音内容的概率低，且机器人接受语音信息的能力也很差，使得人机交互体验差；交互场景局限，目前高校实验室，还处于较传统的管理模式，教师管理效率差，学生无法便捷的融入到教师科研体系。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智慧实验室机器人系统，具备的优点，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智慧实验室机器人系统，包括底部滚轮和机器人本体，底部滚轮设置四个，四个底部滚轮通过轴活动安装在机器人本体的底部，机器人本体包括机器人、摄像头、音箱、麦克风阵列和机器人操作系统，机器人设置为中空结构，机器人的顶部固定安装摄像头，音箱固定安装在机器人的两侧，机器人的外壁固定安装麦克风阵列，机器人操作系统的实质为基于安卓系统的平板电脑，平板电脑固定嵌装在机器人的前侧外壁上。

优选的，所述摄像头、音箱和麦克风阵列分别通过不同的USB接口与机器人操作系统相接。

优选的，所述机器人操作系统包括显示及处理模块、人脸识别模块、语音输入模块、语音输出模块和云计算平台。

优选的，所述显示及处理模块与平板电脑的显示屏和主机相接。

优选的，所述人脸识别模块通过USB接口与摄像头相接。

优选的，所述语音输入模块通过USB接口与麦克风阵列相接。

优选的，所述语音输出模块通过USB接口与音箱相接。

优选的，所述云计算平台通过无线网络接口或4G网络与机器人本体相接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本智慧实验室机器人系统，采用人工智能技术，集成离线口令识别和云端在线识别，结合云端上的教师知识库和知识图谱，实现实时的语义解析与语音交互，使用人脸识别技术实现机器人的唤醒，能从前方2米左右的距离感知客户的靠近，并且在靠近距离为一米时，能够唤醒机器人，触发机器人显示欢迎界面并主动与人打招呼，智能化程度得到提高，麦麦克风阵列的设置用于获取声源发出的语音信号，解决了远距离识别的问题，保证真实场景下的语音识别，融合智能教师线上管理，线下学生做科研的实验室管理模式，提高教师管理效率，使得学生更便捷的融入到教师科研体系。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构主视示意图；

图2为本实用新型的机器人操作系统原理框架示意图。

图中：1、底部滚轮；2、机器人本体；21、机器人；22、摄像头；23、音箱；24、麦克风阵列；25、机器人操作系统；251、显示及处理模块；252、人脸识别模块；253、语音输入模块；254、语音输出模块；255、云计算平台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种智慧实验室机器人系统，包括底部滚轮1和机器人本体2，底部滚轮1设置四个，四个底部滚轮1通过轴活动安装在机器人本体2的底部，机器人本体2包括机器人21、摄像头22、音箱23、麦克风阵列24和机器人操作系统25，机器人21设置为中空结构，机器人21的顶部固定安装摄像头22，音箱23固定安装在机器人21的两侧，机器人21的外壁固定安装麦克风阵列24，机器人操作系统25的实质为基于安卓系统的平板电脑，平板电脑固定嵌装在机器人21的前侧外壁上，平板电脑上设有显示屏、WIFI无线连接器、蓝牙无线连接器以及4G电信卡插槽，摄像头22通过人脸识别技术进行人体感知以及机器人的唤醒，能从前方2米左右的距离感知用户的靠近，并且在靠近距离为一米时，能够唤醒机器人，触发机器人显示欢迎界面并主动与人打招呼，引导用户与机器人双向交互；机器人操作系统25用于与用户进行图文信息交互，摄像头22、音箱23和麦克风阵列24分别通过不同的USB接口与机器人操作系统25相接，机器人操作系统25包括显示及处理模块251、人脸识别模块252、语音输入模块253、语音输出模块254和云计算平台255，显示及处理模块251与平板电脑的显示屏和主机相接，人脸识别模块252通过USB接口与摄像头22相接，语音输入模块253通过USB接口与麦克风阵列24相接，麦克风阵列24将采集到的声音传输至机器人操作系统25内，机器人操作系统25将其提交到云计算平台255，并接收云计算平台255的处理结果，语音输出模块254通过USB接口与音箱23相接，将机器人操作系统25从云计算平台255接收到的语音信息播报出来，云计算平台255通过无线网络接口或4G网络与机器人本体2相接，云计算平台255在云端服务器执行，云端服务器可以是一台服务器或者是多台服务器组成的集群，可以由互联网公司架设云端服务器或者获取网络提供商提供的服务接口，云计算平台255包含云端语音识别和云端语义解析，云端处理是根据获取的语音信息，进行相应的处理，本申请的语义解析即教师知识库和知识图谱，基于NLP进行构建。

工作原理：采用两种方式将将器人唤醒，一种是采用语音信号来唤醒机器人，机器人内的麦克风阵列24接收到语音信号，将其发送给机器人操作系统25，平板电脑则显示相应界面，唤醒成功；另一种是通过人脸识别唤醒，摄像头22一直处于工作状态，当用户靠近机器人一米左右时，即可采集图像并进行人脸识别，若识别出人脸则进行唤醒动作，平板电脑转入相应界面。机器人唤醒成功后，即可与用户进行语音交互，例如对机器人说“老师的课题方向有哪些”，麦克风阵列24接收用户发出的语音信息并发送至机器人操作系统25，再由机器人操作系统25发送至云计算平台255进行语音识别和语义解析，机器人操作系统25将云计算平台255返回的语义解析数据（老师的课题方向有信号处理、图像处理、机器学习等）发送至音箱23，由音箱23进行语音播报，达到人机交互，本专利融合了智能教师线上管理，线下学生做科研的实验室管理模式，属于指挥实验室新模式，基于人工智能技术，提高教师管理效率，使得学生更便捷的融入到教师科研体系。

综上所述：本智慧实验室机器人系统，采用人工智能技术，集成离线口令识别和云端在线识别，结合云端上的教师知识库和知识图谱，实现实时的语义解析与语音交互，使用人脸识别技术实现机器人的唤醒，能从前方2米左右的距离感知客户的靠近，并且在靠近距离为一米时，能够唤醒机器人，触发机器人显示欢迎界面并主动与人打招呼，智能化程度得到提高，麦麦克风阵列24的设置用于获取声源发出的语音信号，解决了远距离识别的问题，保证真实场景下的语音识别，融合智能教师线上管理，线下学生做科研的实验室管理模式，提高教师管理效率，使得学生更便捷的融入到教师科研体系。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种智慧实验室机器人系统，包括底部滚轮（1）和机器人本体（2），底部滚轮（1）设置四个，四个底部滚轮（1）通过轴活动安装在机器人本体（2）的底部，其特征在于：所述机器人本体（2）包括机器人（21）、摄像头（22）、音箱（23）、麦克风阵列（24）和机器人操作系统（25），所述机器人（21）设置为中空结构，所述机器人（21）的顶部固定安装摄像头（22），所述音箱（23）固定安装在机器人（21）的两侧，所述机器人（21）的外壁固定安装麦克风阵列（24），所述机器人操作系统（25）的实质为基于安卓系统的平板电脑，平板电脑固定嵌装在机器人（21）的前侧外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述摄像头（22）、音箱（23）和麦克风阵列（24）分别通过不同的USB接口与机器人操作系统（25）相接。

3.根据权利要求1所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述机器人操作系统（25）包括显示及处理模块（251）、人脸识别模块（252）、语音输入模块（253）、语音输出模块（254）和云计算平台（255）。

4.根据权利要求3所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述显示及处理模块（251）与平板电脑的显示屏和主机相接。

5.根据权利要求3所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述人脸识别模块（252）通过USB接口与摄像头（22）相接。

6.根据权利要求3所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述语音输入模块（253）通过USB接口与麦克风阵列（24）相接。

7.根据权利要求3所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述语音输出模块（254）通过USB接口与音箱（23）相接。

8.根据权利要求3所述的一种智慧实验室机器人系统，其特征在于：所述云计算平台（255）通过无线网络接口或4G网络与机器人本体（2）相接。