智能机器人系统的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种智能机器人系统。

背景技术：

目前中国老龄化程度越来越高，空巢老人、孤独老人日趋增多，对于老人的关注已经成为一个社会问题。空巢老人身体健康出现问题不能及时得到救助，这就需要一种实时监测和跟随系统，在老人身体出现问题时可以及时的联系到子女或者医疗机构。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种智能机器人系统，采用自动跟随技术，可对用户的生理数据进行实时监控，以便于用户实时了解自身的身体状况；同时，还可以将生理数据传输至云服务器，方便家人、监护人或医院医护人员对其进行监护管理。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种智能机器人系统，包括：智能机器人、可穿戴式生理数据采集装置和云服务器，所述可穿戴式生理数据采集装置通过无线通信与所述智能机器人连接，所述智能机器人通过无线通信与所述云服务器连接；其中，所述智能机器人包括：控制处理器、存储单元、图像采集单元和显示单元；所述存储单元、图像采集单元和显示单元分别与所述控制处理器电性连接；所述可穿戴式生理数据采集装置采集人体生理数据后，将该人体生理数据通过无线通信传输到存储单元，所述控制处理器读取采集后的人体生理数据以及预设在所述存储单元内的标准人体生理数据，进行比对，将比对后的人体生理数据发送给云服务器和显示单元；所述图像采集单元获取人脸图像并发送 给控制处理器，所述控制处理器通过所述存储单元读取预存人脸图像，并将采集的人脸图像与预存人脸图像进行比对，根据比对结果驱动智能机器人，将比对后的人体生理数据与其所有人关联；所述图像采集单元获取肢体动作图像，并发送给控制处理器，所述控制处理器读取所述存储单元中多个动作指令模板，并将获取的动作指令与每一个动作指令模板进行比较，根据相似度最高的动作指令控制智能机器人做出该动作指令相对应的开启或关闭动作；所述图像采集单元获取目标人体的深度图像和彩色图像并发送给控制处理器，所述控制处理器对深度图像和彩色图像进行处理后，得到目标人体的空间位置数据，该控制处理器根据该空间位置数据驱动智能机器人向目标人体靠近。

更好地，所述可穿戴式生理数据采集装置为体温采集装置、血压采集装置、心率采集装置或血氧采集装置其中一种或几种组合。

更好地，所述智能机器人还包括：驱动单元和行走单元，所述行走单元包括：驱动轮和从动轮，所述控制处理器驱动驱动单元控制驱动轮行走，所述从动轮位于两个驱动轮之间的对称轴上。

更好地，所述从动轮为万向轮。

更好地，其特征在于，所述无线信号包括：红外、蓝牙、wlan、3g和4g。

本发明还提供一种智能机器人系统，包括：智能机器人、可穿戴式生理数据采集装置和云服务器，所述可穿戴式生理数据采集装置通过无线通信与所述智能机器人连接，所述智能机器人通过无线通信与所述云服务器连接；其中，

所述智能机器人包括：控制处理器、存储单元、图像采集单元、显示单元和麦克风；所述存储单元、图像采集单元、显示单元和麦克风分别与所述控制处理器电性连接；

所述可穿戴式生理数据采集装置采集人体生理数据后，将该人体生理数据通过无线通信传输到存储单元，所述控制处理器读取采集后的人体生理数据以及预设在所述存储单元内的标准人体生理数据，进行比对，将比对后的人体生理数据发送给云服务器和显示单元；

所述图像采集单元获取人脸图像并发送给控制处理器，所述控制 处理器通过所述存储单元读取预存人脸图像，并将采集的人脸图像与预存人脸图像进行比对，根据比对结果驱动智能机器人，将比对后的人体生理数据与其所有人关联；

所述控制处理器通过麦克风获取用户发出的语音指令后，读取所述存储单元中多个语音指令模板，并将获取的语音指令与每一个语音指令模板进行比对，根据相似度最高的语音指令控制智能机器人做出该语音指令相对应的动作；

所述图像采集单元获取目标人体的深度图像和彩色图像并发送给控制处理器，所述控制处理器对深度图像和彩色图像进行处理后，得到目标人体的空间位置数据，该控制处理器根据该空间位置数据驱动智能机器人向目标人体靠近。

更好地，所述可穿戴式生理数据采集装置为体温采集装置、血压采集装置、心率采集装置或血氧采集装置其中一种或几种组合。

更好地，所述智能机器人还包括：驱动单元和行走单元，所述行走单元包括：驱动轮和从动轮，所述控制处理器驱动驱动单元控制驱动轮行走，所述从动轮位于两个驱动轮之间的对称轴上。

更好地，所述从动轮为万向轮。

更好地，所述无线信号包括：红外、蓝牙、wlan、3g和4g。

本发明的智能机器人系统，采用自动跟随技术，可对用户的生理数据进行实时监控，以便于用户实时了解自身的身体状况；同时，还可以将生理数据传输至云服务器，方便家人、监护人或医院医护人员对其进行监护管理。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明智能机器人系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一智能机器人系统逻辑结构框图；

图3为本发明实施例二智能机器人系统逻辑结构框图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明智能机器人系统的整体结构示意图，图2为本发明实施例一智能机器人系统逻辑结构框图，如图1并参考图2所示，本发明提供一种智能机器人系统，包括：智能机器人1、可穿戴式生理数据采集装置3和云服务器2，所述可穿戴式生理数据采集装置3通过无线通信与所述智能机器人1连接，所述智能机器人1通过无线通信与所述云服务器2连接；其中，所述无线信号包括：红外、蓝牙、wlan、3g和4g。

所述智能机器人1包括：控制处理器11、存储单元12、图像采集单元13和显示单元15；所述存储单元12和图像采集单元13分别与所述控制处理器11电性连接；所述可穿戴式生理数据采集装置3采集人体生理数据后，将该人体生理数据通过无线通信传输到存储单元12，所述控制处理器11读取采集后的人体生理数据以及预设在所述存储单元12内的标准人体生理数据，进行比对，将比对后的数据发送给云服务器2和显示单元15，如此，比对后的生理数据除了可以便于用户实时了解自身的身体情况外，还可以方便家人、监护人或医院的医护人员对其进行监护管理，根据健康状态对用户的病情进行分析及提出合理的治疗建议。所述可穿戴式生理数据采集装置3为体温采集装置、血压采集装置、心率采集装置或血液采集装置其中一种或几种组合。所述智能机器人1还包括：驱动单元16和行走单元17，所述行走单元17包括：驱动轮(图中未示出)和从动轮(图中未示出)，其中从动轮为万向轮，所述控制处理器11驱动驱动单元17控制驱动轮行走，所述从动轮位于两个驱动轮之间的对称轴上。

由于家庭包括了多个家庭成员，智能机器人服务于多个用户，在智能机器人工作过程中，为了更好地实现智能机器人更精确的跟随目标人体并且将比对后的人体生理数据与其所有人关联，所述图像采集单元13获取人脸图像并发送给控制处理器11，所述控制处理器11通过所述存储单元12读取预存人脸图像，并将采集的人脸图像与预存人脸图像进行比对，根据比对结果驱动智能机器人1，将比对后的人体生 理数据与其所有人进行关联，以方便家庭中多个人使用；具体地说，在人脸识别的过程中，首先，控制处理器11根据获取的人脸图像进行处理，处理成有独特特征的黑白方块数据，结合肤色以后可以将跟随对象的面部生成一个唯一的数据图像；而后，对该数据图像进行预处理，消除图像中复杂背景的干扰；而后，将采集的人脸信息进行pca处理(principalcomponentanalysis，pca，主成分分析，是一种统计方法。通过正交变换将一组可能存在相关性的变量转换为一组线性不相关的变量，转换后的这组变量叫主成分)，即将三维图像投影到二维数据空间，提取其中有特点的信息，然后进行lda处理，(lineardiscriminantanalysis，lda，线性判别分析，是在分类确定的条件下，根据某一研究对象的各种特征值判别其类型归属问题的一种多变量统计分析方法。其基本原理是按照一定的判别准则，建立一个或多个判别函数，用研究对象的大量资料确定判别函数中的待定系数，并计算判别指标。据此即可确定某一样本属于何类)通过模糊处理最终确定人脸特征；而后，通过控制处理器11的识别，将实时采集的人脸信息和存储在存储器12中的人脸样本进行比较，锁定与样本最接近的人脸信息，并调出当前用户的资料(生理数据)。

进一步地，所述图像采集单元13获取肢体动作图像(或者人体骨骼点图像)，并发送给控制处理器11，所述控制处理器11读取所述存储单元12中多个动作指令模板，并将获取的动作指令与每一个动作指令模板进行比较，根据相似度最高的动作指令控制智能机器人1做出该动作指令相对应的开启或关闭动作；在智能机器人1跟随的过程中，所述图像采集单元13获取目标人体的深度图像和彩色图像并发送给控制处理器11，所述控制处理器11对深度图像和彩色图像进行处理后，得到目标人体的空间位置数据，该控制处理器11根据该空间位置数据驱动智能机器人1向目标人体靠近；具体地说，控制处理器11基于一种融合深度信息、色彩信息和预测信息的人体目标跟踪(计算机)算法，该算法利用色彩信息和深度信息将连续自适应均值漂移算法拓展到三维立体空间中，然后在三维空间中融合人体目标的深度信息，同时利用卡尔曼(kalman)滤波器预测目标的位置信息，消除图像中复 杂背景的干扰，最后在对应的深度图像中计算人体的质心位置。为了使智能机器人1更精准快速的跟随目标人体，控制处理11采用pid控制并结合m/t测速算法达到精准快速的跟随目标人体，具体地说：pid控制(比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative))：使用pid调节对控制信号进行修正，消除稳态误差。其中p是比例环节，起放大作用；i是积分环节，可以消除稳态误差；d是导数环节，可以加快系统的反应；加入pid控制，可以让系统在执行动作时更加精准、快速；m/t测速算法：该算法通过预置电机转速大致输出时间间隔来实现测量的实时性，通过光电编码器脉冲计数的动态自适应调整来保证测量精度。

为了使智能机器人在运动的过程中减少碰撞，智能机器人1还包括超声波传感器(图中未示出)或红外线传感器(图中未示出)，所述超声波传感器或红外线传感器发出感知信号，当遇到障碍物时会反馈感知信号，超声波传感器或红外线传感器将该反馈回来的感知信号发送到控制处理器11中，控制器处理器11发出信号到驱动单元16，在不偏离目标追踪方向的前提下进行驱动路径的改变，待超声波或红外线传感器的反馈感知信号消失后，控制器处理器11发出信号到驱动单元16，使智能机器人1回复到追踪目标的最佳驱动路径。

另外，智能机器人1还可以通过另外一种方式避障，智能机器人1还包括激光扫描器(图中未示出)，通过激光扫描器，使智能机器人实现自动环境地图构建、路径规划功能的技术，简单地说，就是在智能机器人1行走过程中，通过激光扫描器对所处环境(一定范围的固定环境，比如家庭内)进行扫描，扫描反馈信号输入到控制处理器11中，经过一种综合的计算法方法形成环境地图(环境地图算法已是公知技术)，同时控制处理器11自动记录智能机器人1基于环境地图坐标的经过路线，记忆在环境地图中的识别点(需要人为控制机器人行走到特定目标位置并输入目标信息，例如：驱动到饮水机前，并让机器人识别记忆此位置为“饮水机”)，在智能机器人学习基础上，即可实现智能机器人对特定目标(或给出的指令目标)进行跟随路径规划和优化。

实施例二

图3为本发明实施例二智能机器人系统逻辑结构框图，如图3并参考图1所示，本发明提供一种智能机器人，本实施例中的智能机器人结构与实施例一中的智能机器人结构基本一致，不同之处在于，在本实施例中，智能机器人1还包括：麦克风14，所述麦克风14与控制处理器11连接，所述控制处理器11通过麦克风14获取用户发出的语音指令后，读取所述存储单元12中多个语音指令模板，并将获取的语音指令与每一个语音指令模板进行比对，根据相似度最高的语音指令控制智能机器人1做出该语音相对应的开启、关闭、媒体播放、到达指定地点或取物等动作。