幼儿看护机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种幼儿看护机器人，尤其适用一种家庭使用的幼儿看护机器人。
【背景技术】
[0002]幼儿看护机器人是一类以看护幼儿为目标的服务机器人。幼儿看护机器人要求能对周围环境进行实时监控，并能识别出场景中的运动目标，得到运动目标比较精确的位置和特征。
[0003]本设计跟踪的运动目标是幼儿，由于幼儿在室内的行走速度较快，而且其运动无目的性，所以在视频监控系统的识别速度和精度上有较高的要求。
[0004]目前尚没有针对幼儿的看护机器人，现有的针对成人或老人的看护机器人一般高度较高，体积较大，行动缓慢，采用笔记本或台式机为主控制器，具体由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成，而且各部分采用有线电气连接。并且机器人里面都嵌入一个容量较大的电池，才能保证机器人长时间持续工作。
【发明内容】
[0005]本幼儿看护机器人是解决上述问题，其结构简单，小巧轻便，主控制器和功能模块采用蓝牙连接的幼儿看护机器人。
[0006]为实现上述技术目的，本实用新型的幼儿看护机器人，包括移动车体和设在移动车体上的机器人机身，移动车体上设有车轮和驱动电机，其特征在于:所述机身上设有上位机，移动车体上设有下位机，所述上位机与下位机通过蓝牙无线连接，所述上位机包括视频监控系统和与视频监控系统相连接的人机交互模系统，所述下位机包括运动控制系统；所述视频监控系统包括相互连接的视频采集模块和图像处理模块；所述人机交互系统包括交互CPU，交互CPU分别连接触摸屏、语音模块和蓝牙无线通信模块，所述交互CPU与图像处理丰旲块相连接，所述语音t旲块包括语音控制单兀，语音控制t旲块分别连接有麦克风和扬声器，蓝牙无线通信模块通过无线信号与运动控制系统相连接；所述运动控制系统包括壳体，壳体内设有运动控制单片机，运动控制单片机分别连接有红外无线测距模块、按键及液晶显示模块，电机模块，蓝牙无线通信模块，所述液晶显示屏、设定按键和红外无线收发器设在壳体上，所述电机模块通过线路与驱动电机相连接。
[0007]所述的上位机的视频监控系统还设有无线网络发射器，将图像处理模块处理过的视频信息发送到网络中去；所述的运动控制单片机型号为STM32F103RBT6 ;所述的红外无线测距模块为GP2D12 ;所述的电机模块型号为L298N ;所述的蓝牙无线通信模块型号为BlueCore4_Ext0
[0008]有益效果:本幼儿看护机器人由上位机和下位机两部分组成，上位机包括视频监控系统和与视频监控系统相连接的人机交互模系统，，下位机是由单片机、红外测距传感器及两台带驱动的直流电动机组成运动控制系统。上位机通过设置的摄像头、无线网卡和麦克风、扬声器及蓝牙模块组成视频监控系统和人机交互系统；下位机由单片机通过蓝牙模块实现和上位机的通信，并根据上位机图像采集的处理结果结合红外测距模块采集数据实现对看护对象的固定距离跟随，其结构简单，使用方便，具有广泛的实用性。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的系统结构框图；
[0010]图2本实用新型的运动控制系统框图；
[0011]图3是本实用新型的运动控制系统微控制器电路图；
[0012]图4是本实用新型的运动控制系统电机模块电路图；
[0013]图5是本实用新型的人机交互系统软件流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本运动控制系统的实施做进一步的描述:
[0015]如图1所示，本实用新型的幼儿看护机器人，包括移动车体和设在移动车体上的机器人机身，移动车体上设有车轮和驱动电机，所述机身上设有上位机，移动车体上设有下位机，所述上位机与下位机通过蓝牙无线连接，所述上位机包括视频监控系统和与视频监控系统相连接的人机交互模系统，所述下位机包括运动控制系统；所述视频监控系统包括相互连接的视频采集模块和图像处理模块，所述的视频监控系统还设有无线网络发射器，将图像处理模块处理过的视频信息发送到网络中去，；所述人机交互系统包括交互CPU，交互CPU分别连接触摸屏、语音模块和蓝牙无线通信模块，所述交互CPU与图像处理模块相连接，所述语音模块包括语音控制单元，语音控制模块分别连接有麦克风和扬声器，蓝牙无线通信模块通过无线信号与运动控制系统相连接；所述运动控制系统包括壳体，壳体内设有运动控制单片机，运动控制单片机分别连接有红外无线测距模块、按键及液晶显示模块，电机模块，蓝牙无线通信模块，所述液晶显示屏、设定按键和红外无线收发器设在壳体上，所述电机模块通过线路与驱动电机相连接。
[0016]所述的运动控制单片机型号为STM32F103RBT6/VCT6 ;所述交互CPU为X86系列芯片或者ARM15系列芯片；所述的红外无线测距模块为GP2D12 ;所述的电机模块型号为L298N ;所述的蓝牙无线通信模块型号为BlueCore4-Ext ;所述的电源模块型号为AMSl117和 AM2596。
[0017]通过设在上位机上的视频采集模块对周围场景进行视频采集，并将采集到的视频图像发送到图像处理模块，图像处理后通过无线网络发送到交互CPU中，上述流程中的软件为现有技术，不属于本实用新型保护的范围。
[0018]如图2图3所示，下位机的运动控制单片机型号为，还包括晶振电路，复位电路，JTAG调试电路，启动模式选择电路。
[0019](I)复位电路
[0020]当单片机上电时，一般要进行上电复位，其具体方式通常是给单片机RST引脚加上高电平信号，高电平信号的持续时间一般保持在两个机器周期以上。当按键Si按下时，电容放电，NRST电平变为低。当按键松开时，电容通过1K电阻充电，电平变为高，单片机能够复位。
[0021](2)晶振电路
[0022]STM32F103VCT~内部有8M晶振，如果外部电路没有接8M的晶振，将会默认使用内部晶振；如果接了外部晶振，将会在上电后单片机自动切换成外部晶振，并通过锁相环的方式倍频到72M。另一个晶振是32768Hz，主要为单片机内部RTC时钟提供标准的信号。
[0023](3) JTAG 调试电路
[0024]JTAG是一种标准的测试协议，这种协议是世界通用的，并且和IEEE1149.1兼容。JTAG接口包括TMS，TCK，TDI和TDO，可以通过JTAGE接口下载或者调试程序。另外STM32还有SWD接口，SWD只需最少两根线，就可以调试代码，而且SWD和JTAG是共用的，只需要接上就可以使用SWD模式，方便快捷。
[0025](4)启动选择电路
[0026]STM32F103有多种启动方式，不同的启动方式有不同的应用，不同的启动方式，通过BOOTO，选择两个端口 BOOTl。它有三种启动方式，分别是:第一，从主要的闪存。第二，从系统存储器。第三，从内置的SRAM。
[0027]如图4所述，所述电机模块，四个输入端IN1，IN2，IN3，IN4分别作为两路直流电机的输入，通过调节每路电机输入端的极性，可以改变电机的正反转。PWM，PWMB端分别是电机输入可以调节电机转速。
[0028]如图5所示，本幼儿机器人自动跟随儿童的工作流程:系统启动后上位机和下位机通过蓝牙相匹配连接，之后通过上位机的视频监控系统采集周围图像，并将采集到的图像通过图像处理模块处理，图像处理模块检查拍摄的图像信息，当出现预设的靶标信息时，对靶标进行锁定，开启麦克风等待语音输入，根据麦克风输入的命令控制下位机的运动控制控制车体系统进行前进、后退或者暂停，或者根据触摸屏上的指令进行相应的活动，直至收到终止命令；当视频监控系统在预设的时间周期内检测不到靶标信息，则控制下位机的运动控制系统进行原地旋转或者随机运动，直至寻找到靶标。
[0029]此外通过设置无线网卡，将采集视频数据实时传送到网络，利用客户端软件实现幼儿的视频监控。
[0030]上述步骤使用的软件流程均为现有技术，不属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.一种幼儿看护机器人，包括移动车体和设在移动车体上的机器人机身，移动车体上设有车轮和驱动电机，其特征在于:所述机身上设有上位机，移动车体上设有下位机，所述上位机与下位机通过蓝牙无线连接，所述上位机包括视频监控系统和与视频监控系统相连接的人机交互模系统，所述下位机包括运动控制系统；所述视频监控系统包括相互连接的视频采集模块和图像处理模块；所述人机交互系统包括交互CPU，交互CPU分别连接触摸屏、语音模块和蓝牙无线通信模块，所述交互CPU与图像处理模块相连接，所述语音模块包括语音控制单元，语音控制模块分别连接有麦克风和扬声器，蓝牙无线通信模块通过无线信号与运动控制系统相连接；所述运动控制系统包括壳体，壳体内设有运动控制单片机，运动控制单片机分别连接有红外无线测距模块、按键及液晶显示模块，电机模块，蓝牙无线通信模块，所述液晶显示屏、设定按键和红外无线收发器设在壳体上，所述电机模块通过线路与驱动电机相连接。
2.根据权利要求1所述的幼儿看护机器人，其特征在于:所述的上位机的视频监控系统还设有无线网络发射器，将图像处理模块处理过的视频信息发送到网络中去。
3.根据权利要求1所述的幼儿看护机器人，其特征在于:所述的运动控制单片机型号为 STM32F103VCT6。
4.根据权利要求1所述的幼儿看护机器人，其特征在于:所述的红外无线测距模块为GP2D12。
5.根据权利要求1所述的幼儿看护机器人，其特征在于:所述的电机模块型号为L298N。
6.根据权利要求1所述的幼儿看护机器人，其特征在于:所述的蓝牙无线通信模块型号为 BlueCore4_Ext。
【专利摘要】一种幼儿看护机器人，适用于家庭使用，包括移动车体和设在移动车体上的机器人机身，移动车体上设有车轮和驱动电机，所述机身上设有上位机，移动车体上设有下位机，所述上位机与下位机通过蓝牙无线连接，所述上位机包括视频监控系统和与视频监控系统相连接的人机交互模系统，所述下位机包括运动控制系统；其结构简单，小巧轻便，主控制器和功能模块采用蓝牙连接，上位机图像采集的处理结果结合红外测距模块采集数据实现控制下位机控制移动车体对看护对象的固定距离跟随。
【IPC分类】G05B19-042, G05D1-02
【公开号】CN204515399
【申请号】CN201520001580
【发明人】金鑫, 刘海宽, 高莉, 秦海鹏
【申请人】江苏师范大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月4日