CN108214497A - 一种家庭助教智能机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭助教智能机器人系统，涉及智能机器人技术领域；包括云端平台和至少一个家庭助教机器人，且家庭助教机器人与云端平台通过网络实现数据的传输；所述家庭助教机器人包括外壳，所述外壳内部内置有中控模块、通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块以及供电模块，所述供电模块用于提供上述各模块工作的电能；所述通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块均电性连接至所述的中控模块；本发明的有益效果是：综合运用于多种场合，解决我们生活的实际需要，使用范围更广。

Description

一种家庭助教智能机器人系统

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，更具体的说，本发明涉及一种家庭助教智能机器人系统。

背景技术

随着机器人与人工智能的崛起，机器人已从传统工业机器人转变为智能机器人，从工厂走进我们的生活、走进我们的家庭。理想智能机器人是具有人的形态、具有人一样的视觉和感知能力、与人一样的思维模式、自主的学习能力、听懂语言、看懂文字、表露情感、发出与人一样的声音等。

目前市场称智能机器人的主要有以下一些：娱乐机器人：可以唱歌、跳舞、行走及简单的对话；陪护机器人：使用云语音，具有较大的聊天词汇量，部分机器人可行走，语音搜索，有些带有物联网元素，可实现对部分家电的控制以及安防监控功能等；送餐机器人：具有简单的对话、行走及环境识别功能；迎宾机器人：部分具有仿真人外形，可行礼、基本的交流、导行、人脸识别、二维码扫描、表情等；扫地机器人：具有自动行走、清洁地面、自动充电等功能，但非仿人型；助教机器人：具有语音识别、语音搜索、辅助学生学习的功能。

上述的智能机器人的技术范畴大致包括如下方向：1)智能机器人的结构与形式设计；2)环境识别与视觉等感觉的智能传感技术；3)语音识别与人机交互技术、智能人机接口；4)导航与定位、路径与任务规划、虚拟现实与仿真技术；5)自主导引与柔性运动智能控制技术；6)多机器人的协调作业与智能控制技术；7)针对作业过程的智能机器人控制技术；8)机器学习、优化决策等智能控制软计算方法；9)智能机器人系统集成与制造技术；10)机器人网络化与远程控制技术。上述各种机器人皆具有各自的一些功能特点，但对我们的实际生活应用还是比较局限。

发明内容

本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种家庭助教智能机器人系统，可实现直/录播及互动教学、智能家居、环境感知、家庭卫士、家庭影院、家庭医疗支撑、中央集控运维管理等功能，综合运用于多种场合，解决我们生活的实际需要，使用范围更广。

本发明的技术方案是这样实现的：包括云端平台和至少一个家庭助教机器人，且家庭助教机器人与云端平台通过网络实现数据的传输；所述家庭助教机器人包括外壳。

所述外壳内部内置有中控模块、通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块以及供电模块，所述供电模块用于提供上述各模块工作的电能；所述通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块均电性连接至所述的中控模块，中控模块用于家庭助教机器人集中管理和控制；

所述通讯模块用于与所述云端平台实现数据的传输；所述运动控制模块包括关节驱动装置、升降驱动装置以及行走驱动装置，所述关节驱动装置包括手臂驱动装置和头部转动驱动装置；所述人机交互模块包括多麦语音系统和触摸感应装置；所述物联网模块包括蓝牙模块、WIFI模块、红外接收发射模块、433兆通信模块以及315兆通信模块。

上述的结构中，所述通讯模块包括GSM模块、AP模块以及交换机。

上述的结构中，所述环境感知模块包括重力加速器、陀螺仪、红外测距装置、激光测距装置、超声波测距装置、烟雾检测装置、火焰检测装置、触摸装置、光照检测装置以及可燃气检测装置。

上述的结构中，所述外壳上还设置有显示屏，且显示屏电性连接在所述的中控模块。

综上所述，本发明的家庭助教智能机器人系统可实现直/录播及互动教学、智能家居、环境感知、家庭卫士、家庭影院、家庭医疗支撑、中央集控运维管理等功能，综合运用于多种场合，解决我们生活的实际需要，使用范围更广。

【附图说明】

图1为本发明的一种家庭助教智能机器人系统结构框图。

图2为本发明的家庭助教机器人的原理框图。

图3至图12为本发明家庭助教智能机器人系统的应用场景的实施例图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参照图1所示，本发明揭示的一种家庭助教智能机器人系统，包括云端平台和至少一个家庭助教机器人，且家庭助教机器人与云端平台通过网络实现数据的传输；所述家庭助教机器人包括外壳，家庭助教机器人的头部能够根据指令进行上下左右转动（类似真人的点头和摇头动作），也能够通过语音控制、人脸识别自动调节头部方向；机器人手臂、手指等关节能够自动或者人工调整，根据场合需求完成各种动作；家庭助教机器人有自动升降功能，可以根据场合需求完成自动升降（例如：家庭助教机器人见到主人能够弯腰鞠躬问好等动作；如果需要使用投影仪的时候，家庭助教机器人能够自动升降调整高度，使投影仪播放效果达到理性化）；另外，用户根据个人喜好可对家庭助教机器人头发、脸谱、五官、穿着等打扮和更换。

参照图2所示，为所述的家庭助教机器人的原理框图，所述外壳内部内置有中控模块、通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块以及供电模块，所述供电模块用于提供上述各模块工作的电能；所述通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块均电性连接至所述的中控模块，中控模块用于家庭助教机器人集中管理和控制。另外，所述外壳上还设置有显示屏，且显示屏电性连接在所述的中控模块。

所述通讯模块用于与所述云端平台实现数据的传输，主要实现本地与远程的信息交互传输功能，本实施例中，所述通讯模块包括GSM模块、AP模块以及交换机。所述运动控制模块包括关节驱动装置、升降驱动装置以及行走驱动装置，所述关节驱动装置包括手臂驱动装置和头部转动驱动装置，该模块主要功能是实现机器人行走、关节运动、升降等动作。所述人机交互模块包括多麦语音系统和触摸感应装置，主要通过语音控制、人脸识别、触摸屏和触摸传感器等多种方式实现人机互动；所述物联网模块包括蓝牙模块、WIFI模块、红外接收发射模块、433兆通信模块以及315兆通信模块，此模块通过无线连接外置的传感器和控制器，可实现家庭环境数据自动采集及监控功能；例如：温湿度监测、烟雾监测报警、灯光自动调节、空调温度自动调节、智能开关面板控制等功能。所述投影仪模块主要完成视频、图像投射到投影墙。所述摄像机模块，主要实现拍摄功能，机器人通过拍摄，可实现远程视频看家、门禁视频联动、智能视频抓拍以及人物识别等功能。所述音响模块能根据应用场景不同，自动选择对应的音效扩音模式，音效扩音模式包括真人发音、背景音乐以及混合音效。所述机顶盒模块，用户通过此模块，可实现在线直播听课、精品课件点播和影视资源观看等功能。

进一步的，在本实施例中，所述环境感知模块包括重力加速器、陀螺仪、红外测距装置、激光测距装置、超声波测距装置、烟雾检测装置、火焰检测装置、触摸装置、光照检测装置以及可燃气检测装置，主要通过激光传感器、超声传感器、红外测距传感器、触摸装置、重力加速器、陀螺仪和电子罗盘等，来实现环境感知及监测功能。

结合图3至图11所示，我们对本发明的家庭助教智能机器人系统的应用场景进行详细说明，如图3所示，为本发明的家庭助教智能机器人系统应用于直/录播课堂，此时，当用户（学生）需要加深课堂所学的内容时，通过家庭助教智能机器人内置的录播组件访问云端平台，根据自己的需要来选择学习内容或者授课老师,选取相应课件点播回放以及视频课件下载学习等功能。如图4所示，当用户（学生）行走不便等原因无法到学校上课时，通过家庭助教智能机器人内置了互动教学组件访问云端平台, 实现与前端云课堂教室进行互动教学，当具有多个家庭助教智能机器人，不同用户的家庭助教智能机器人之间也可实现互动教学，同时家庭助教智能机器人和云端平台远程连接，实现个人数据的中心存储以及网络备课、互动辅导功能。

如图5所示，家庭助教智能机器人内置了互动教学组件，用户通过家庭助教智能机器人访问云端平台, 实现家庭一对一结对帮护学习，另外机器人和云端平台远程连接，实现个人数据的中心存储以及网络备课、互动辅导功能；用户（学生）通过机器人一对一教学，足不出户就能实现零距离面对面互动学习。

如图6所示，家庭助教智能机器人内置了互动教学组件，用户通过机器人访问云端平台, 实现不同用户的家庭助教智能机器人之间互动学习，同时家庭助教智能机器人和云端平台远程连接，实现个人数据的中心存储以及网络备课、互动辅导功能。用户（学生）通过家庭助教智能机器人进行小组交流学习，不仅可以使师生之间、学生之间更有效地进行语言交际；而且还可以培养学生的合作意识、团队精神，进而促使学生相互学习，共同提高，有力地促进了学习效率的提高。

如图7所示，本发明的家庭助教智能机器人系统还具有智能应用功能，家庭助教智能机器人内置了物联中控模块，中控模块基于无线物联网的覆盖，实现设备智能感知与数据自动采集，这些数据通过云平台实时传输给用户终端(手机、平板和PC)，实现智能家居应用机器人的家居监控功能。

如图8所示，本发明的家庭助教智能机器人系统还具有环境感知监控功能，家庭助教智能机器人内置了多种环境传感器，包括如上述的重力加速器、陀螺仪、红外测距装置、激光测距装置、超声波测距装置、烟雾检测装置、火焰检测装置、触摸装置、光照检测装置以及可燃气检测装置等，通过内置的环境传感器自动监测家庭内部的环境数据，当达到预警临界值时，自动语音提醒用户，或将预警数据通过云端平台实时传输给用户终端(手机、平板和PC)。

如图9所示，家庭助教智能机器人内置了安防监控组件，安防监控组件通过无线或有线的网络，与外置的摄像机、探测器、报警器相连，自动采集视音频数据和防盗报警数据存储在本地和云端平台，同时上述数据通过云端平台实时传输给用户终端(手机、平板和PC)，从而实现家庭远程看家及安全防范等功能。

如图10所示，家庭助教智能机器人内置了高保真音频处理组件和多媒体音箱，为用户提供高品质音乐听赏与全高清视觉观赏功能。

如图11所示，本发明的家庭助教智能机器人系统还具有家庭医生功能，家庭助教智能机器人通过网络与云端平台连接，实时同步云端中心的医疗支撑数据，为用户提供健康咨询数据、健康在线评估、专家健康讲堂、营养方案、运动方案等服务功能，同时机器人自带空气清新、自制氧气等功能，为家庭成员提供保健服务功能。

如图12所示，家庭助教智能机器人内置中控模块，具有集中管理和控制的功能，家庭助教智能机器人通过网络实时与云端平台连接，云端平台能对家庭助教智能机器人进行远程运维集控化管理，同时云端平台以图表方式动态展示家庭机器人的运行情况，通过后台与云端平台的连接，进行后台管理（电脑、平板电脑、手机等），实现远程运维集控化管理。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种家庭助教智能机器人系统，其特征在于：包括云端平台和至少一个家庭助教机器人，且家庭助教机器人与云端平台通过网络实现数据的传输；所述家庭助教机器人包括外壳；

所述外壳内部内置有中控模块、通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块以及供电模块，所述供电模块用于提供上述各模块工作的电能；所述通讯模块、环境感知模块、摄像机模块、机顶盒模块、医疗保健模块、人机交互模块、物联网模块、运动控制模块、投影仪模块、音箱模块均电性连接至所述的中控模块，中控模块用于家庭助教机器人集中管理和控制；

所述通讯模块用于与所述云端平台实现数据的传输；所述运动控制模块包括关节驱动装置、升降驱动装置以及行走驱动装置，所述关节驱动装置包括手臂驱动装置和头部转动驱动装置；所述人机交互模块包括多麦语音系统和触摸感应装置；所述物联网模块包括蓝牙模块、WIFI模块、红外接收发射模块、433兆通信模块以及315兆通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种家庭助教智能机器人系统，其特征在于：所述通讯模块包括GSM模块、AP模块以及交换机。

3.根据权利要求1所述的一种家庭助教智能机器人系统，其特征在于：所述环境感知模块包括重力加速器、陀螺仪、红外测距装置、激光测距装置、超声波测距装置、烟雾检测装置、火焰检测装置、触摸装置、光照检测装置以及可燃气检测装置。

4.根据权利要求1所述，一种家庭助教智能机器人系统，其特征在于：所述外壳上还设置有显示屏，且显示屏电性连接在所述的中控模块。