一种具有情感识别功能的人机协同学习用教育机器人

本发明涉及教育机器人领域，尤其涉及一种具有情感识别功能的人机协同学习用教育机器人。

背景技术：

随着科技的进步，机器人技术在人类生活和工业生产制造中发挥着越来越重要的作用，同时互联网的出现及宽带的越来越廉价，人们的生活习惯已经发生了很大的变化。为了能够促进少儿学习，市面出现了不同的学习用机器人。

现有的教育机器人大多为学生自己参与，不便于家长对学生的学习情况的了解，而且现有的教育机器人功能生硬，不能对学生的情绪进行监测的功能，而学生的情绪会直接影响学生的学习进度和效果，无法根据学生的情绪进行智能调整，来配合和引导学生的情绪，会导致学习效率低，无法实现学习目标，且学习机器人的携带也不便，使用方式和地点有限。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的教育机器人不能识别学生学习情感的缺点，而提出的一种具有情感识别功能的人机协同学习用教育机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有情感识别功能的人机协同学习用教育机器人，包括主机体，所述主机体的底部安装有移动底座，所述移动底座的内部安装有驱动模块，驱动模块的输出端连接有移动轮，所述主机体的正面安装有显示屏，主机体的顶部转动连接有机头，所述机头的正面安装有摄像头、麦克风和喇叭，背面开设有环形充电槽，环形充电槽内卡装有附属手环，机头的内部安装有芯片，芯片内承载有学习系统，所述学习系统包括中心处理模块、学习资料库、登陆子系统、情绪识别子系统、监测子系统、通讯子系统，学习系统通过通讯子系统与附属手环相互通讯。

优选的，所述登陆子系统用于创建用户的专属账号，用于登陆学习系统以及学习情况的记录和查询。

优选的，所述学习资料库带有自动更新模块。

优选的，所述情绪识别子系统包括信息采集模块、情绪分析模块、情绪建模模块和判断模块所述信息采集模块的输入端与摄像头和麦克风的输出端相连，信息采集模块采集到的环境、语音和图像信息进过情绪分析判断模块分析和分类后，形成专属于用户的情绪模型，判断模块在每次学习时将用户的情绪输出端给中心处理模块。

优选的，所述监测子系统包括对天气、用户学习时间以及用于与显示屏之间距离的监测，监测子系统的输出端与中心处理模块的输入端相连。

优选的，所述中心处理模块的输出端与驱动模块、喇叭和显示屏的输入端相连，中心处理模块包括学习报告生成模块、图像信息抓取模块、学习计划制定和调整模块，

优选的，学习报告生成模块将用户每次的学习情况生产统计报告。

优选的，所述学习计划制定和调整模块根据用户的学习情况、学习情绪来调整和制定学习计划，以及对学习过程中的显示屏4亮度、发出的声音的调整。

优选的，所述图像信息抓取模块可在用户查询图片或文字题目时进行信息抓取，并将抓取的信息及答案通过语音和显示屏4展示。

优选的，所述附属手环8上安装有微型喇叭和微型触摸屏。

本发明的有益效果为：

1、本发明在用户学习的过程前，可设定一个适宜的学习距离，当用户与显示屏之间的距离超过的设定的距离后，中心处理模块发送信号给驱动模块，通过移动轮实现距离的调整，保护用户的视力。

2、本发明在用户的学习过程中更，可以通过用户的表情以及声音语气来综合判断用户的情绪，分析和构建一个专属于用户的情绪模型，便于后续学习时对用户学习情绪的判断，从而有助于中心控制模块对学习时间、语音和显示屏亮度的调整，有助于在用户情绪较差时，放慢学习进度，舒缓其心情，调整心态，尽可能的提高用户的学习效率。

3、本发明通过情绪识别、视觉和听觉上的协同配合来促进用户的学习效率，并在学习后自动生成学习报告，便于学生以及学生的家长清楚的记录和了解学习进度以及学习时的情绪，以及环境对学习的影响，便于学生以及学生。

4、本发明中的教育机器人分为主机体和附属手环，用户可将未完成的听读类学习任务通过通讯模块发送到附属手环上，任务完成后，附属手环会将用户的完成情况同步到中心处理模块处，附属手环8的设计便于携带，用户学习时间和地点更加灵活，一定程度上能够提高用户的学习积极性。

综上所述，本发明分为主机和附属手环，使用方式灵活，能够自动调整与用户的距离，保护视力，并在学习时，对学生的情感、视觉和听觉进行协同配合，提高学生学习效率，学习报告的生成便于学生和学生家长了解自己的学习情况，也便于后续学习计划的制定和薄弱科目的重点学习，保证学习质量。

附图说明

图1为本发明的学习系统的结构框图；

图2为本发明主机体的正面图；

图3为本发明主机体的背面图；

图4为本发明的情绪子系统的结构框图；

图5为本发明的中心处理模块的结构框图。

图中标号：1、主机体；2、移动底座；3、移动轮；4、机头；5、摄像头；6、麦克风；7、喇叭；8、附属手环；9、显示屏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1-3和5，一种具有情感识别功能的人机协同学习用教育机器人，包括主机体1，主机体1的底部安装有移动底座2，移动底座2的内部安装有驱动模块，驱动模块的输出端连接有移动轮3，主机体1的正面安装有显示屏9，主机体1的内部安装有蓄电池，背面安装有充电口，主机体1的顶部转动连接有机头4，机头4的正面安装有摄像头5、麦克风6和喇叭7，机头4的内部安装有芯片，芯片内承载有学习系统，学习系统包括中心处理模块、学习资料库、登陆子系统、情绪识别子系统、监测子系统、通讯子系统，登陆子系统用于创建用户的专属账号，用于登陆学习系统以及学习情况的记录和查询，学习资料库带有自动更新模块，监测子系统包括对天气、用户学习时间以及用于与显示屏9之间距离的监测，监测子系统的输出端与中心处理模块的输入端相连，中心处理模块的输出端与驱动模块、喇叭7和显示屏9的输入端相连，中心处理模块包括学习报告生成模块、图像信息抓取模块、学习计划制定和调整模块，学习报告生成模块将用户每次的学习情况生产统计报告；学习计划制定和调整模块根据用户的学习情况、学习情绪来调整和制定学习计划，以及对学习过程中的显示屏4亮度、发出的声音的调整；图像信息抓取模块可在用户查询图片或文字题目时进行信息抓取，并将抓取的信息及答案通过语音和显示屏4展示。

用户学习时，首先要建立自己的个人专属账号，并设定学习任务和目标，中心处理模块根据用户的实际情况和目标制定学习计划，学习的同时采集用户的表情、行为和语言，并通过监测子系统和情绪识别子系统判断用户的情感，从而调整显示屏9的亮度、输出音频的音色、音量和语速，以及学习计划，提高用户的使用舒适度，从而提高用户的学习效率，用户每次学习后，能够将学习情况生成学习报告，存储在用户的账号内，并通过通讯模块发给匹配过的移动设备，便于用户家长或老师了解学生的学习情况；

另外在学习的过程中，可设定一个适宜的学习距离，当用户与显示屏9之间的距离超过的设定的距离后，中心处理模块发送信号给驱动模块，通过移动轮3实现距离的调整，保护用户的视力。

实施例二

参照图1和4，情绪识别子系统包括信息采集模块、情绪分析模块、情绪建模模块和判断模块信息采集模块的输入端与摄像头5和麦克风6的输出端相连，信息采集模块采集到的环境、语音和图像信息进过情绪分析判断模块分析和分类后，形成专属于用户的情绪模型，判断模块在每次学习时将用户的情绪输出端给中心处理模块。

用户在创建账号后，采集用户每次学习时的语言、行为和声音信息，通过与人的常规情绪信息对比后，分析和构建一个专属于用户的情绪模型，便于后续学习时对用户学习的判断，同时后续的每次学习时用户的情绪仍旧记录，对用户的情绪模型进行调整，提高对用户下次时情绪判断的准确性。

实施例三

参照图2，机头4的背面开设有环形充电槽，环形充电槽内卡装有附属手环8，学习系统通过通讯子系统与附属手环8相互通讯，附属手环8上安装有微型喇叭和微型触摸屏。

教育机器人分为主机体1和附属手环8，用户可将未完成的听读类学习任务通过通讯模块发送到附属手环8上，任务完成后，附属手环8会将用户的完成情况同步到中心处理模块处，附属手环8的设计便于携带，用户学习时间和地点更加灵活，一定程度上能够提高用户的学习积极性，附属手环8卡回环形充电槽内可对其进行充电，充电方便不易丢失。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。