智能营业厅机器人及其室内行走偏航自动校正方法
【专利摘要】本发明提供一种智能营业厅机器人及其室内行走偏航自动校正方法，机器人设有喇叭、麦克风、摄像头、触摸面板、开关、TFT屏、主动轮、角度传感器、超声波传感器、从动轮、电池、电机、单片机控制模块、避障巡航模块、人体感应模块、处理器模块、恒流板和显示屏；一种智能营业厅机器人通过超声波传感器和角度传感器的不断调整，对行走过程中出现的偏航进行调整的方法。本发明提供的机器人不仅能够对机器人行走的路线出现的偏航进行不断的校正，还能实现人机交互、人脸识别考勤、缓冲存储等功能，行走过程中边行走边校正线路，实现直线行走。
【专利说明】
智能营业厅机器人及其室内行走偏航自动校正方法
技术领域
[0001]本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种智能营业厅机器人及其室内行走偏航自动校正方法。
【背景技术】
[0002]信息技术的发展，信息技术被广泛的应用到人们的生活方式与工作方式中。如有更有效的利用现有的信息技术，人们一直没有停止探索。
[0003]机器人领域是集计算机、机械、传感技术、信息处理技术、图像处理与识别技术、语言识别与处理技术、控制技术和通信技术等于一体的系统。各个国家的技术人员都在致力于人机交互技术的研究，如何有效的使机器人服务于人们的生活方式与工作方式，均有自己的见解。一方面，现有的机器人的人机交互技术均通过wifi传输信号实现，通过控制板将远程接收的信号指令进行控制和实施。一旦出现wifi离线，机器人将处于无法正常工作状态，如何保证机器人正常工作，目前没有检索到相关的处理方式。另一方面，由于物理和现实原因，现有的机器人的行走方式不能保证绝对的直线行驶;现有机器人即使配备的相关检测避障装置，由于电机的运转速度等干扰，仍不能绝对的保证主动轮组的绝对平行，从而在机器人的行走路线上出现误差。
[0004]CN201511020279.0公开一种机器人交流装置，所述交流装置采用卡通人物的外观造型，包括安装于卡通人物身体内部的MCU单片机控制器、安卓控制板、舵机和电机;所述MCU单片机控制器与机器人的舵机和电机连接，用于编写机器人的舵机控制指令和电机控制指令;所述安卓控制板用于控制智能语音识别单元和图像识别单元;所述安卓控制板通过串口将控制指令下传至MCU单片机控制器。所述安卓控制板采用安卓系统，所述智能语音识别单元和图像识别单元均位于安卓系统内，所述智能语音识别单元使机器人交流装置具备单独与用户语音交流的能力，并根据特定语境，做出相应的动作和表情;所述图像识别单元用于鉴别目标用户的面部特征，识别并追踪用户位置，实现机器人交流装置盯着用户看的效果体验。所述交流装置包括摄像头和麦克风，所述摄像头安装于卡通人物的外观造型的头部;所述麦克风与所述安卓控制板连接。所述交流装置包括wifi模块和安卓液晶显示屏，所述液晶显示屏安装于卡通人物的外观造型的面部，用于显示机器人做出与用户响应的动画面部表情;所述wifi模块与安卓控制板连接，用于连接无线网络。该产品具有语音和视觉识别功能，具有远程视频语音请教交互功能，通过无线wifi进行连接，但是针对在没有wifi的环境下，进行相关的交流方式，没有提出解决方案。
[0005]CN200910192447.2公开一种非360°探测机器人的定目标导航方法，是首先通过机器人定位系统得到任意时刻机器人的位置;然后实时测量障碍物环境信息;再选择纯直线或纯转向行走方式;在实时测量障碍物环境信息时，是根据机器人上的测距传感器的测量数据，分析机器人前方特定区域内障碍物的有无和分布情况以及路径历史情况，是在机器人前方特定区域即测距传感器的探测范围内设置五个“虚拟触角”来探测周围环境障碍物分布特征，分别是位于前方的两个半圆环形触角Dscs与Dscb、左右两侧的狭长矩形触角Bar1与Barr、以及位于前方中间位置由矩形和半圆形组成的宽面积型触角Rng。该发明提供一种精度高、定位准确、可以在未知环境下定目标点避障导航的非360°探测机器人的定目标导航方法。该发明的触角能够测量到的障碍物或者在直线行走遇到障碍物边缘才开始停止直线行走，对于没有探测到的障碍物、如何有效的转向和在室内实现完全直线行走，并没有给出解决方案。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种智能营业厅机器人及其室内行走偏航自动校正方法，不仅能够对机器人行走的路线进行不断的校正，还能实现人机交互、人脸识别考勤、人体感知、缓冲存储等功能。
[0007]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种智能营业厅机器人，包括机器人头部、躯体和底座，所述头部与所述躯体活动连接，所述躯体与所述底座固定连接;所述头部设置有喇叭、TFT屏、麦克风和摄像头，所述躯体内部设置有处理器模块和恒流板;所述躯体外部设置有显示屏、触摸面板、避障巡航模块和人体感应模块;所述触摸面板粘贴在显示屏表面;所述显示屏与恒流板相连;所述TFT屏、恒流板、喇叭、麦克风、摄像头、显示屏、触摸面板、避障巡航模块和人体感应模块均与处理器模块相连;所述底座外部设置有主动轮、从动轮、开关、角度传感器和超声波传感器;所述底座内部设置有电池、电机和单片机控制模块;所述电机、超声波传感器和角度传感器均与单片机控制模块相连;所述处理器模块与单片机控制模块通过串口相连;所述电池与单片机控制模块相连。
[0008]所述处理器模块包括电源变换单元、wifi单元、存储单元、通用输入输出引脚和USB接口。
[0009]所述单片机控制模块包括电源变换单元、第一信号检测变换单元和电机驱动单
J L ο
[0010]所述避障巡航模块包括雷达探测器和第二信号检测变换单元。
[0011 ]所述人体感应模块包括红外热释电传感器和第三信号检测变换单元。
[0012]所述底座下部前端的左侧、中部和右侧分别设有超声波传感器。所述三个方向的超声波传感器能全面有效的校正机器人行进的路线。
[0013]所述主动轮、电机和从动轮均有两个，所述左侧主动轮与左侧电机连接，所述右侧主动轮与右侧电机连接，所述从动轮位于主动轮后侧。
[0014]所述机器人的头部、躯体和底座仿1.7米人的身高和比例设计。
[0015]所述底座还设置有wifi单元报警器、电量报警器和充电端口。
[0016]所述wifi单元警报器用于wifi消失的情况下报警;所述存储单元用于缓冲存储通过离线缓存技术预加载方式得到的数据和存储机器人内部预存储的信息。
[0017]所述麦克风用于语音输入;喇叭用于语音输出；处理器模块通过麦克风和喇叭用于与使用者进行交互确认，对麦克风获取的外部音频进行处理后与处理器模块系统内预定义指令比对、识别并通过喇叭根据场景进行对应简单的回复;所述处理器模块通过机器人的喇叭实现播报早已在存储单元中设定的欢迎词。上述过程实现人机交互。
[0018]所述TFT屏在人机交互过程中，适当给予表情回复，使得人机交互更具人性化。
[0019]所述触摸面板用于从使用者处接受触摸操作的输入。
[0020]所述恒流板用于点亮显示屏的背光。
[0021]所述摄像头进行人脸识别和拍照，在通过人机交互确认后，将识别的人脸图像传输到处理器模块;处理器模块用于调用存储单元中存储的人脸特征点的识别算法，同时对摄像头拍摄的人脸图像进行预处理操作，预处理后进行匹配与识别，确认是否属于已存储的信息;若该人脸图像非存储信息，人机交互后进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计。
[0022]进一步优选地，所述处理器模块调用人脸特征点的识别算法，同时对摄像头拍摄的人脸图像进行预处理操作，对人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化，提取人脸图像特征值，最后进行人脸图像的匹配与识别，确认是否属于已存储的信息;若该人脸图像非存储信息，人机交互进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计。
[0023]所述人体感应模块检测机器人在行走过程中遇到的人体/动物信息并通过第三信号检测变换单元传输给处理器模块。
[0024]所述机器人在行走过程中，人体感应模块中的红外热释电传感器检测到相关的人体信息并传输给处理器模块，处理器模块判断人体与机器人的距离是否与处理器模块内部设定存储的距离一致，判断人体是否已经到达机器人前;人体达到机器人前时，喇叭播报早已在处理器模块中设定的欢迎词，在人体点击操作触摸面板后并执行人机交互，同时喇叭提示即将进行摄像头拍摄，在人机交互确认后，摄像头进行拍摄，将拍摄的人脸与存储在存储单元中人脸的信息进行核对，将出现的时间和次数记录在存储单元中；若出现的人脸是陌生人，该信息存储单元不存在时，喇叭进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计;存储单元将记录的相关信息通过wifi单元进行传输至相关的电脑或手机客户端进行存储。上述过程实现营业厅机器人实行考勤的目的。
[0025]所述红外热释电传感器探测周边的人/动物，同时依靠雷达探测器探测周围人/动物的具体位置与形状大小，配合摄像头采集的照片完整的呈现人/动物的相关信息，机器人通过对周边的人/动物的感知，实现机器人具备有感知的功能。
[0026]所述电量报警器用于机器人电量不足时，提醒使用者及时充电，避免机器人由于电量不足而出现断电的情况;充电端口能实现给电源充电。
[0027]所述wif i单元警报器在出现wifi单元无法连接的情况下进行报警，同时处理器模块计算存储单元缓冲存储的数据，喇叭播报机器人断网后可能的工作时间，将相关记录存储在存储单元中；在“;^单元连接的情况下，将存储单元中的记录传输到电脑或手机客户端进行存储。
[0028]所述麦克风作为语音输入工具、喇叭作为语音输出工具是语音交互模块不可缺少的部分;通过麦克风获取外部音频，处理器模块根据音频数据中的静音时间设定前语音端点与后语音端点，分隔出一次音频数据，将数据上传至相关语音平台，得到转化后的文本数据;将得到的文本数据解析成字符串、过滤掉无用解析结果、与系统内预定义指令比对，将有用数据封装成特定数据格式，利用喇叭执行相应操作;处理器模块使用语音云快速识别并响应，快速关联应用场景，获取语义能力并建立个性化词条定制的语言模型，持续优化识别效果，提高用户的个性化词条识别准确率，根据处理器模块相关的分析，简单的给予对应的回复，有效的进行人机交互的情况。
[0029]所述摄像头用来进行人脸识别和拍照，将识别的人脸图像传输到处理器模块，通过处理器模块调用人脸特征点的识别算法，同时对图片进行预处理操作，对人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化等。在提取人脸图像特征值，其特征分量通常包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等。最后进行人脸图像的匹配与识别，将已有的人脸特征与已得到的人脸特征模板进行比较，根据相似程度对人脸的身份信息进行判断，有效的实现营业厅机器人的考勤功能。
[0030]所述wifi单元，有效的实现数据的传输和保存;wifi单元报警器能及时提醒使用者尽快完成相应的工作或进行保存;存储单元通过离线缓存技术、OPENCV视觉识别嵌入、语音指令控制、数据预加载等方式，保证机器人即使在断网后也能正常使用;通过对处理过程中的相关信息进行存储。处理器模块对信息和数据进行处理，对设备发送相关指令，处理设备与硬件之间的通信传输、数据存储和算法等。
[0031]所述避障巡航模块用于检测机器人行走过程中一定距离D范围内的障碍物;通过雷达检测器检测障碍物与机器人的距离D;第二信号检测变化单元，用于将检测的数据D转换输送到处理器模块。处理器模块将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块将信号传输给单片机控制模块，单片机控制模块的电机驱动单元驱动底座的电机带动主动轮转向避障。
[0032]所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走。底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线行走。
[0033]本发明所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线校正行走;底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行偏航校正，机器人边行走边校正线路，实现完全直线行走。
[0034]所述机器人在室内行走过程中，超声波传感器进行测距，将所测到机器人底座与室内墙面的距离数据进行分析，单片机控制模块判断机器人的行走路径是否为出现偏航；收到单片机控制模块的指示，角度传感器给单片机控制模块输出底座旋转角度，超声波传感器进行测距，单片机控制模块分析角度和超声波输出的距离数据，驱动电机带动主动轮调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走的自动校正，实现直线行走。
[0035]所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，所述机器人校正行走的具体步骤如下:
[0036]I)在机器人行走过程中，通过机器人雷达探测器移动获取机器人在室内一定距离D的障碍物，处理器模块将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块将信号传输给单片机控制模块，单片机控制模块的电机驱动单元驱动底座的电机带动主动轮转向避障；
[0037]2)在机器人行走过程中，机器人底部的超声波传感器进行测距，对机器人室内行走的路径的前方的左侧、中间和右侧进行测试，测定所述的行走方向是否为直线，单片机控制模块将超声波传感器所测到的距离数据进行分析，判断机器人的行走路径情况;若超声波传感器检测的三个方向的距离出现不一致时，单片机控制模块对数据进行分析，指示角度传感器将底座旋转的角度给单片机控制模块发送，单片机控制模块分析角度和超声波传感器输出的距离数据，驱动某侧的电机带动其对应一侧的主动轮调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走偏航路线进行自动校正，实现机器人在室内直线行走。
[0038]所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，所述步骤2)中超声波传感器将测到的信息输出给单片机控制模块，单片机控制模块将三个超声波传感器测到机器人底座与室内墙面的距离值进行比对，所述左边距离为dl、右边距离为d2和中间距离为d3;所述dl、d2和d3的平均值d，所述d与dl、d2和d3的差值分别为drl、dr2、dr3，所述差值与d的比值分别为al、a2和a3;当al、a2和a3均小于10%时，判断机器人行走为直线，保持电机继续运行，各个电机带动其对应一侧的主动轮运行，实现机器人直线行走；当al、a2和a3中有一个值大于10%时，判断机器人行走出现偏航，选择以下情况之一:情况I)出现al大于10%，表示仅机器人行走的左边出现偏差，单片机控制模块通过对角度和超声波传感器测到的信息分析并传输后，左侧的电机带动左侧主动轮进行一定角度的旋转，右侧的电机停止工作，实现机器人进行右转;情况2)出现a3大于10 %，表示仅机器人行走的右边出现偏差，单片机控制模块通过对角度和超声波传感器测到的信息分析并传输后，右侧的电机带动右侧的主动轮进行一定角度的旋转，左侧的电机停止工作，实现机器人进行左转。
[0039]所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走。底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线行走。
[0040]本发明的避障巡航模块中雷达探测器对周边的环境进行检测，合理规划行进路线;本发明底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走。[0041 ]本发明的有益效果:
[0042]本发明提供的智能营业厅机器人，其中，
[0043]本发明提供一种智能营业厅机器人，利用人体工程学理论合理布局喇叭、麦克风、TFT屏、摄像头，仿人身高尺寸，主动轮和从动轮驱动，轻易实现直行、转向和倒退等功能;所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块能够实现自动校正机器人的行进路线，对路线偏航进行校正;整体设计采用模块化结构，每个模块化结构独立完成相关的功能，允许机器人实现直角旋转，传感器灵敏度可自动独立调节，可适应环境和光照条件;wifi单元警报器能够及时报警提示wifi单元连接状态，在wifi单元断开的情况下能继续工作一段时间；人体感应模块检测到相关的人体信息并传输给处理器模块，机器人通过摄像头和处理器模块对使用者进行考勤登记;运用喇叭、麦克风和处理器模块实现人机的交互活动;所述处理器模块能有效的处理考勤和交互工作，单片机控制模块能有效处理机器人行走偏航和路线校正，使用两个不同模块的处理器，能够快速的实现相关功能，两个不同的处理器，散热分散快，提高处理数据的效率和延长使用寿命;电量报警器，可以提醒使用者及时充电；充电端口能实现给电源充电。本发明提供一种智能营业厅机器人室内行走偏航自动校正的方法，底座设置电机、主动轮和从动轮驱动，轻易实现直行、转向和倒退等功能;能够实现自动校正机器人的行进路线，整体设计采用模块化结构，每个模块化结构独立完成相关的功能，允许机器人实现直角旋转，传感器灵敏度可自动独立调节。
【附图说明】
[0044]图1为本发明的智能营业厅机器人的结构示意图；
[0045]图2为本发明的智能营业厅机器人内部连接的结构示意图；
[0046]图3为本发明的智能营业厅机器人的行走偏航自动校正工作原理的示意图；
[0047]图4为本发明的智能营业厅机器人实施例的室内行走偏航自动校正路线的简略示意图。
[0048]图中:
[0049]头部1、躯体2、底座3、喇叭4、麦克风5、摄像头6、触摸面板7、开关8、TFT屏
9、主动轮10、角度传感器11、超声波传感器12、从动轮13、电池14、电机15、单片机控制模块16、避障巡航模块17、人体感应模块18、处理器模块19、恒流板20和显示屏21;
[0050]机器人沿虚线进行行走或转弯；
[0051 ] 避障巡航模块检测的安全距离D、左边距离dl、右边距离d2、中间距离d3。
【具体实施方式】
[0052]下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
[0053]实施例1
[0054]参见图1?4，本发明提供一种智能营业厅机器人，包括机器人头部1、躯体2和底座3，所述头部I与所述躯体2活动连接，所述躯体2与所述底座3固定连接;所述头部I设置有喇口八4、TFT屏9、麦克风5和摄像头6，所述躯体2内部设置有处理器模块19和恒流板20;所述躯体2外部设置有显示屏21、触摸面板7、避障巡航模块17和人体感应模块18;所述触摸面板7粘贴在显示屏21表面;所述显示屏21与恒流板20相连;所述TFT屏9、恒流板20、喇叭4、麦克风5、摄像头6、显示屏9、触摸面板7、避障巡航模块17和人体感应模块18均与处理器模块19相连;所述底座3外部设置有主动轮10、从动轮13、开关8、角度传感器11和超声波传感器12;所述底座3内部设置有电池14、电机15和单片机控制模块16;所述电机15、超声波传感器12和角度传感器11均与单片机控制模块16相连;所述处理器模块19与单片机控制模块16通过串口相连;所述电池14与单片机控制模块16相连。
[0055]所述处理器模块19包括电源变换单元、wifi单元、存储单元、通用输入输出引脚和USB接口。
[0056]所述单片机控制模块16包括电源变换单元、第一信号检测变换单元和电机驱动单
J L ο
[0057]所述避障巡航模块17包括雷达探测器和第二信号检测变换单元。
[0058]所述人体感应模块18包括红外热释电传感器和第三信号检测变换单元。
[0059]所述底座3下部前端的左侧、中部和右侧分别设有超声波传感器12。所述三个方向的超声波传感器12能全面有效的校正机器人行进的路线。
[0060]所述主动轮10、电机15和从动轮13均有两个，所述左侧主动轮与左侧电机连接，所述右侧主动轮与右侧电机连接，所述从动轮13位于主动轮10后侧。
[0061 ]所述机器人的头部1、躯体2和底座3仿1.7米人的身高和比例设计。
[0062]所述底座3还设置有wifi单元报警器、电量报警器和充电端口。
[0063]所述wifi单元警报器用于wifi消失的情况下报警;所述存储单元用于缓冲存储通过离线缓存技术预加载方式得到的数据和存储机器人内部预存储的信息。
[0064]所述麦克风5用于语音输入;喇叭4用于语音输出；处理器模块19通过麦克风5和喇口八4用于与使用者进行交互确认，对麦克风5获取的外部音频进行处理后与处理器模块19系统内预定义指令比对、识别并通过喇叭4根据场景进行对应简单的回复;所述处理器模块19通过机器人的喇叭4实现播报早已在存储单元中设定的欢迎词。上述过程实现人机交互。
[0065]所述TFT屏9在人机交互过程中，适当给予表情回复，使得人机交互更具人性化。
[0066]所述触摸面板7用于从使用者处接受触摸操作的输入。
[0067]所述恒流板20用于点亮显示屏21的背光。
[0068]所述摄像头6进行人脸识别和拍照，在通过人机交互确认后，将识别的人脸图像传输到处理器模块19;处理器模块19用于调用存储单元中存储的人脸特征点的识别算法，同时对摄像头拍摄的人脸图像进行预处理操作，预处理后进行匹配与识别，确认是否属于已存储的信息;若该人脸图像非存储信息，人机交互后进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计。
[0069]进一步优选地，所述处理器模块19调用人脸特征点的识别算法，同时对摄像头6拍摄的人脸图像进行预处理操作，对人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化，提取人脸图像特征值，最后进行人脸图像的匹配与识别，确认是否属于已存储的信息;若该人脸图像非存储信息，人机交互进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计。
[0070]所述人体感应模块18检测机器人在行走过程中遇到的人体/动物信息并通过第三信号检测变换单元传输给处理器模块19。
[0071 ]所述机器人在行走过程中，人体感应模块15中的红外热释电传感器检测到相关的人体信息并传输给处理器模块19，处理器模块19判断人体与机器人的距离是否与处理器模块19内部设定存储的距离一致，判断人体是否已经到达机器人前;人体达到机器人前时，喇口八4播报早已在处理器模块19中设定的欢迎词，在人体点击操作触摸面板7后并执行人机交互，同时喇叭4提示即将进行摄像头6拍摄，在人机交互确认后，摄像头6进行拍摄，将拍摄的人脸与存储在存储单元中人脸的信息进行核对，将出现的时间和次数记录在存储单元中；若出现的人脸是陌生人，该信息存储单元不存在时，喇叭4进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计;存储单元将记录的相关信息通过wifi单元进行传输至相关的电脑或手机客户端进行存储。上述过程实现营业厅机器人实行考勤的目的。
[0072]所述红外热释电传感器探测周边的人/动物，同时依靠雷达探测器探测周围人/动物的具体位置与形状大小，配合摄像头6采集的照片完整的呈现人/动物的相关信息，机器人通过对周边的人/动物的感知，实现机器人具备有感知的功能。
[0073]所述电量报警器用于机器人电量不足时，提醒使用者及时充电，避免机器人由于电量不足而出现断电的情况;充电端口能实现给电源充电。
[0074]所述wif i单元警报器在出现wifi单元无法连接的情况下进行报警，同时处理器模块计算存储单元缓冲存储的数据，喇叭4播报机器人断网后可能的工作时间，将相关记录存储在存储单元中；在“;^单元连接的情况下，将存储单元中的记录传输到电脑或手机客户端进行存储。
[0075]所述麦克风5作为语音输入工具、喇叭4作为语音输出工具是语音交互模块不可缺少的部分;通过麦克风5获取外部音频，处理器模块19根据音频数据中的静音时间设定前语音端点与后语音端点，分隔出一次音频数据，将数据上传至相关语音平台，得到转化后的文本数据;将得到的文本数据解析成字符串、过滤掉无用解析结果、与系统内预定义指令比对，将有用数据封装成特定数据格式，利用喇叭4执行相应操作;处理器模块19使用语音云快速识别并响应，快速关联应用场景，获取语义能力并建立个性化词条定制的语言模型，持续优化识别效果，提高用户的个性化词条识别准确率，根据处理器模块19相关的分析，简单的给予对应的回复，有效的进行人机交互的情况。
[0076]所述摄像头6用来进行人脸识别和拍照，将识别的人脸图像传输到处理器模块19，通过处理器模块19调用人脸特征点的识别算法，同时对图片进行预处理操作，对人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化等。在提取人脸图像特征值，其特征分量通常包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等。最后进行人脸图像的匹配与识别，将已有的人脸特征与已得到的人脸特征模板进行比较，根据相似程度对人脸的身份信息进行判断，有效的实现营业厅机器人的考勤功能。
[0077]所述wifi单元，有效的实现数据的传输和保存;wifi单元报警器能及时提醒使用者尽快完成相应的工作或进行保存;存储单元通过离线缓存技术、OPENCV视觉识别嵌入、语音指令控制、数据预加载等方式，保证机器人即使在断网后也能正常使用;通过对处理过程中的相关信息进行存储。处理器模块19对信息和数据进行处理，对设备发送相关指令，处理设备与硬件之间的通信传输、数据存储和算法等。
[0078]所述避障巡航模块17用于检测机器人行走过程中一定距离D范围内的障碍物;通过雷达检测器检测障碍物与机器人的距离D;第二信号检测变化单元，用于将检测的数据D转换输送到处理器模块。处理器模块17将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块17将信号传输给单片机控制模块16，单片机控制模块16的电机驱动单元驱动底座的电机15带动主动轮10转向避障。
[0079]所述底座3上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走。底座上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11结合避障巡航模块17对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线行走。
[0080]本发明所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，所述底座3上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11结合避障巡航模块17对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线校正行走;底座3上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11对机器人的运动线路进行偏航校正，机器人边行走边校正线路，实现完全直线行走。
[0081 ]所述机器人在室内行走过程中，超声波传感器12进行测距，将所测到机器人底座与室内墙面的距离数据进行分析，单片机控制模块16判断机器人的行走路径情况;收到单片机控制模块16的指示，角度传感器11给单片机控制模块16输出底座3旋转角度，超声波传感器12进行测距，单片机控制模块16分析角度和超声波输出的距离数据，驱动电机15带动主动轮10调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走的自动校正，实现直线行走。
[0082]所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，所述机器人校正行走的具体步骤如下:
[0083]I)在机器人行走过程中，通过机器人雷达探测器移动获取机器人在室内一定距离D的障碍物，处理器模块19将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块19将信号传输给单片机控制模块16，单片机控制模块16的电机驱动单元驱动底座3的电机15带动主动轮10转向避障；
[0084]2)在机器人行走过程中，机器人底部的超声波传感器12进行测距，对机器人室内行走的路径的前方的左侧、中间和右侧进行测试，测定所述的行走方向是否为直线，单片机控制模块16将超声波传感器12所测到的距离数据进行分析，判断机器人的行走路径情况；若超声波传感器12检测的三个方向的距离出现不一致时，单片机控制模块16对数据进行分析，指示角度传感器11将底座3旋转的角度给单片机控制模块16发送，单片机控制模块16分析角度和超声波传感器12输出的距离数据，驱动某侧的电机带动其对应一侧的主动轮调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走偏航路线进行自动校正，实现机器人在室内直线行走。
[0085]所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，步骤2)中所述超声波传感器12将测到的信息输出给单片机控制模块16，单片机控制模块16将三个超声波传感器12测到机器人底座3与室内墙面的距离值进行比对，所述左边距离为dl、右边距离为d2和中间距离为d3;所述dl、d2和d3的平均值d，所述d与dl、d2和d3的差值分别为drl、dr2、dr3，所述差值与d的比值分别为al、a2和a3;当al、a2和a3均小于10%时，判断机器人行走为直线，保持电机15继续运行，各个电机带动其对应一侧的主动轮运行，实现机器人直线行走;当al、a2和a3中有一个值大于10%时，判断机器人行走出现偏航，选择以下情况之一:情况I)出现al大于10%，表示仅机器人行走的左边出现偏差，单片机控制模块16通过对角度和超声波传感器12测到的信息分析并传输后，左侧的电机带动左侧主动轮进行一定角度的旋转，右侧的电机停止工作，实现机器人进行右转;2)出现a3大于10%，表示仅机器人行走的右边出现偏差，单片机控制模块16通过对角度和超声波传感器12测到的信息分析并传输后，右侧的电机带动右侧的主动轮进行一定角度的旋转，左侧的电机停止工作，实现机器人进行左转。
[0086]所述底座上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走。底座上的单片机控制模块16、超声波传感器12和角度传感器11结合避障巡航模块17对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线行走。
[0087]在这一行走过程中，通过电机15带动主动轮10保证左、中、右三边的比值a值基本一致或维持a值小于10%，不断的校正机器人行走的方向，实现完全直线行走，行走过程中，若出现障碍物，通过壁障巡航模块17的检测结果进行转向。
[0088]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种智能营业厅机器人，其特征在于，包括机器人头部、躯体和底座，所述头部与所述躯体活动连接，所述躯体与所述底座固定连接;所述头部设置有喇叭、TFT屏、麦克风和摄像头，所述躯体内部设置有处理器模块和恒流板;所述躯体外部设置有显示屏、触摸面板、避障巡航模块和人体感应模块;所述触摸面板粘贴在显示屏表面;所述显示屏与恒流板相连;所述TFT屏、恒流板、喇叭、麦克风、摄像头、显示屏、触摸面板、避障巡航模块和人体感应模块均与处理器模块相连;所述底座外部设置有主动轮、从动轮、开关、角度传感器和超声波传感器;所述底座内部设置有电池、电机和单片机控制模块;所述电机、超声波传感器和角度传感器均与单片机控制模块相连;所述处理器模块与单片机控制模块通过串口相连；所述电池与单片机控制模块相连。2.根据权利要求1所述的一种智能营业厅机器人，其特征在于，所述处理器模块包括电源变换单元、wifi单元、存储单元、通用输入输出引脚和USB接口 ； 所述存储单元用于缓冲存储通过离线缓存技术预加载方式得到的数据和存储机器人内部预存储的信息； 所述wif i单元，用于有效的实现数据的传输和保存； 所述处理器模块用于对信息和数据进行处理，对设备发送相关指令，处理设备与硬件之间的通信传输、数据存储和算法； 所述单片机控制模块包括电源变换单元、第一信号检测变换单元和电机驱动单元。3.根据权利要求2所述的一种智能营业厅机器人，其特征在于，所述避障巡航模块包括雷达探测器和第二信号检测变换单元； 所述人体感应模块包括红外热释电传感器和第三信号检测变换单元； 所述人体感应模块检测机器人在行走过程中遇到的人体/动物信息并通过第三信号检测变换单元传输给处理器模块； 所述红外热释电传感器探测周边的人/动物，同时依靠雷达探测器探测周围人/动物的具体位置与形状大小，配合摄像头采集的照片完整的呈现人/动物的相关信息，机器人通过对周边的人/动物的感知，实现机器人具备有感知的功能； 所述机器人在行走过程中，人体感应模块中的红外热释电传感器检测到相关的人体信息并传输给处理器模块，处理器模块判断人体与机器人的距离是否与处理器模块内部设定存储的距离一致，判断人体是否已经到达机器人前;人体达到机器人前时，喇叭播报早已在处理器模块中设定的欢迎词，在人体点击操作触摸面板后并执行人机交互，同时喇叭提示即将进行摄像头拍摄，在人机交互确认后，摄像头进行拍摄，将拍摄的人脸与存储在存储单元中人脸的信息进行核对，将出现的时间和次数记录在存储单元中；若出现的人脸是陌生人，该信息存储单元不存在时，喇叭进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计；存储单元将记录的相关信息通过wifi单元进行传输至相关的电脑或手机客户端进行存储；所述避障巡航模块用于检测机器人行走过程中一定距离D范围内的障碍物;通过雷达检测器检测障碍物与机器人的距离D;第二信号检测变化单元，用于将检测的数据D转换输送到处理器模块;处理器模块将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块将信号传输给单片机控制模块，单片机控制模块的电机驱动单元驱动底座的电机带动主动轮转向避障。4.根据权利要求2所述的一种智能营业厅机器人，其特征在于，所述麦克风用于语音输入;喇叭用于语音输出；处理器模块通过麦克风和喇叭用于与使用者进行交互确认，对麦克风获取的外部音频进行处理后与处理器模块系统内预定义指令比对、识别并通过喇叭根据场景进行对应简单的回复;所述处理器模块通过机器人的喇叭实现播报早已在存储单元中设定的欢迎词； 所述TFT屏在人机交互过程中，适当给予表情回复，使得人机交互更具人性化； 所述摄像头进行人脸识别和拍照，在通过人机交互确认后，将识别的人脸图像传输到处理器模块;处理器模块用于调用存储单元中存储的人脸特征点的识别算法，同时对摄像头拍摄的人脸图像进行预处理操作，预处理后进行匹配与识别，确认是否属于已存储的信息;若该人脸图像非存储信息，人机交互后进行提示录入，并将其记录在存储单元中并进行统计。5.根据权利要求1所述的一种智能营业厅机器人，其特征在于，所述底座下部前端的左侦叭中部和右侧分别设有超声波传感器;所述主动轮、电机和从动轮均有两个，所述左侧主动轮与左侧电机连接，所述右侧主动轮与右侧电机连接，所述从动轮位于主动轮后侧； 所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行校正，具有自动校正机器人的行走偏航的功能，边行走边校正线路，实现完全直线行走;底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线行走。6.根据权利要求1所述的一种智能营业厅机器人，其特征在于，所述底座还设置有wifi单元报警器、电量报警器和充电端口； 所述wifi单元警报器用于wifi消失的情况下报警，wifi单元报警器能及时提醒使用者尽快完成相应的工作或进行保存;所述电量报警器用于机器人电量不足时，提醒使用者及时充电，避免机器人由于电量不足而出现断电的情况;充电端口能实现给电源充电。7.一种权利要求1?6任一项所述智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，其特征在于，所述底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器结合避障巡航模块对机器人的行进路线进行规划，实现机器人自动转角和直线校正行走;底座上的单片机控制模块、超声波传感器和角度传感器对机器人的运动线路进行偏航校正，机器人边行走边校正线路，实现完全直线行走； 所述机器人在室内行走过程中，超声波传感器进行测距，将所测到机器人底座与室内墙面的距离数据进行分析，单片机控制模块判断机器人的行走路径是否为出现偏航;收到单片机控制模块的指示，角度传感器给单片机控制模块输出底座旋转角度，超声波传感器进行测距，单片机控制模块分析角度和超声波输出的距离数据，驱动电机带动主动轮调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走的自动校正，实现直线行走。8.根据权利要求7所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，其特征在于，所述机器人校正行走的具体步骤如下: 步骤I)在机器人行走过程中，通过机器人雷达探测器移动获取机器人在室内一定距离D的障碍物，处理器模块将信号与存储单元预设定的距离值A进行比对:若D大于A，表示机器人可以继续行走;若D小于或等于A，处理器模块将信号传输给单片机控制模块，单片机控制模块的电机驱动单元驱动底座的电机带动主动轮转向避障； 步骤2)在机器人行走过程中，机器人底部的超声波传感器进行测距，对机器人室内行走的路径的前方的左侧、中间和右侧进行测试，测定所述的行走方向是否为直线，单片机控制模块将超声波传感器所测到的距离数据进行分析，判断机器人的行走路径情况;若超声波传感器检测的三个方向的距离出现不一致时，单片机控制模块对数据进行分析，指示角度传感器将底座旋转的角度给单片机控制模块发送，单片机控制模块分析角度和超声波传感器输出的距离数据，驱动某侧的电机带动其对应一侧的主动轮调整角度和线路，通过不断的调整角度和线路对机器人行走偏航路线进行自动校正，实现机器人在室内直线行走。9.根据权利要求8所述的一种智能营业厅机器人对室内行走偏航自动校正的方法，其特征在于，所述步骤2)中超声波传感器将测到的信息输出给单片机控制模块，单片机控制模块将三个超声波传感器测到机器人底座与室内墙面的距离值进行比对，所述左边距离为(11、右边距离为(12和中间距离为(13;所述(11、(12和(13的平均值(1，所述(1与(11、(12和(13的差值分别为drl、dr2、dr3，所述差值与d的比值分别为al、a2和a3 ；当al、a2和a3均小于10%时，判断机器人行走为直线，保持电机继续运行，各个电机带动其对应一侧的主动轮运行，实现机器人直线行走；当al、a2和a3中有一个值大于10%时，判断机器人行走出现偏航，选择以下情况之一:情况I)出现al大于10%，表示仅机器人行走的左边出现偏差，单片机控制模块通过对角度和超声波传感器测到的信息分析并传输后，左侧的电机带动左侧主动轮进行一定角度的旋转，右侧的电机停止工作，实现机器人进行右转;情况2)出现a3大于10%，表示仅机器人行走的右边出现偏差，单片机控制模块通过对角度和超声波传感器测到的信息分析并传输后，右侧的电机带动右侧的主动轮进行一定角度的旋转，左侧的电机停止工作，实现机器人进行左转。
【文档编号】G05D1/02GK106054895SQ201610541240
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】李景龙, 李朝晖
【申请人】湖南晖龙股份有限公司