一种基于机器人的智能存取系统及其存取方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于机器人的智能存取系统及其存取方法。

背景技术：

在日常生活中，“忘记东西放在哪里”或“找不到东西”的现象，经常发生在人们的身上。这类问题往往给人们带来很大的困扰，尤其是找不到一些重要物品的时候（比如，关键证件、重要文件、应急用品等等）。

随着年老，人的记忆力会越来越差，老年人更容易忘记东西放在哪里东西，比如药物。并且多数老年人腿脚不便，行走困难，不愿意或不方便移动身体，导致他们在日常生活常常需要依赖人工或机器的帮助，比如，从一个房间到另一个房间取东西。

现有的家用机器人，无法全面而有效地实现取物和放物的功能，更不能帮助人们管理家庭物品，难以帮助用户解决“找不到东西”的问题，也无法对生活用品的进行管理。而且，现有的家用机器人不能感知生活用品是否快用完，也不能在适当的时候自动地为用户购买；更不具备自动为用户收取快递并放置已收快递的能力。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于机器人的智能存取系统及其存取方法，旨在解决现有技术中家用机器人无法全面而有效地实现取物和放物的功能，更不能帮助人们管理家庭物品，难以帮助用户解决“找不到东西”的问题，也无法对生活用品的进行管理的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于机器人的智能存取系统，其中，系统包括机器人和物品存放装置，所述物品存放装置用于存放物品，所述机器人用于根据取物指令取出所述物品存放装置中的物品或是根据存物指令将物品存入所述物品存储装置中，所述机器人与所述物品存放装置通过无线网络进行连接。

所述的基于机器人的智能存取系统，其中，所述机器人包括装载装置、数据处理装置和移动装置，所述装载装置用于对物品进行装载，所述移动装置用于移动到指定位置，所述数据处理装置用于识别物品类型，获取物品存取状态，所述数据处理装置分别与所述装载装置和所述移动装置有线或无线连接。

所述的基于机器人的智能存取系统，其中，所述物品存放装置包括第一处理器、信号发射器、第一通讯模块和若干个容器，所述容器用于存储物品，所述信号发射器用于发射信号便于定位，所述第一处理器用于获取容器的状态及控制所述信号发射器的信号发射，所述第一通讯模块用于与所述机器人的数据处理装置进行交互，所述第一处理器分别与所述信号发射器、所述第一通讯模块和所述容器连接。

所述的基于机器人的智能存取系统，其中，所述数据处理装置包括识别模块、传感器模块、第二处理器、第二通讯模块和显示模块，其中识别模块用于识别出存取的物品类型，所述传感器模块用于获取物品是否被取出，所述第二处理器用于自动执行物品存取指令或接收用户的指令后执行物品存取指令，所述显示模块用于显示物品的存取状态，所述第二通讯模块用于与所述装载装置、所述移动装置进行通讯；所述第二处理器分别与所述识别模块、所述第二通讯模块、所述传感器模块和所述显示模块连接。

所述的基于机器人的智能存取系统，其中，所述数据处理装置还包括麦克风，所述麦克风用于获取用户的语音指令，所述麦克风与所述第二处理器连接。

所述的基于机器人的智能存取系统，其中，所述系统还包括智能设备，所述智能设备用于接收用户指令通过无线通讯方式向机器人发送物品存取指令，所述智能设备与所述机器人无线连接。

一种根据所述的基于机器人的智能存取系统的存取方法，其中，方法包括步骤：

A、机器人开启后，获取存取指令，并判断当前的存取指令是存放物品或取出物品；

B、若检测到当前的存取指令为取出物品，机器人从物品存放装置中获取对应的物品及物品存储位置，机器人移动至物品存放装置，取出物品，机器人装载物品移动至用户所在位置；

C、若检测到当前的存取指令为存放物品，机器人移动至待存放的物品所在位置，机器人装载物品移动至物品存放装置，并将物品放置在物品存放装置中。

所述的基于机器人的智能存取系统的存取方法，其中，所述步骤B具体包括步骤：

B1、若检测到当前的存取指令为取出物品，机器人识别出物品的类型，并在物品存放装置的储物列表中进行搜索和匹配，获取物品在物品存放装置中的位置；

B2、机器人通过定位算法获取物品存放装置所在位置，并通过室内导航或是室内路径规划算法，移动至物品存放装置所在位置；

B3、机器人从物品存放装置中获取物品，并将物品装载后，通过定位算法获取用户所在位置，通过室内导航或是室内路径规划算法移动至用户所在位置。

所述的基于机器人的智能存取系统的存取方法，其中，所述步骤C具体包括步骤：

C1、若检测到当前的存取指令为存放物品，机器人通过定位算法获取物品所在位置，识别出物品的类型，装载物品；

C2、机器人通过定位算法获取物品存放装置所在位置，并通过室内导航或是室内路径规划算法，移动至物品存放装置所在位置；

C3、机器人获取物品存放装置的空闲位置，并将物品存放在物品存放装置中，并将物品存放装置与物品名称进行关联。

所述的基于机器人的智能存取系统的存取方法，其中，所述步骤C之后还包括步骤:

D、机器人检测到物品存放装置中的物品的数量小于一预定阈值时，机器人自动通过语音提醒或是向智能设备上推送提醒，或自动在网上购买物品。

本发明提供了一种基于机器人的智能存取系统及其存取方法，本发明中机器人能自主地与物品存放装置进行交互，存入或取出物品，使用时，用户只需将东西交给机器人，或告诉机器人需要什么东西，而不需要参与到移动、放置或取走物品的过程中，为老人存取物品提供了方便。

附图说明

图1为本发明的一种基于机器人的智能存取系统的较佳实施例的功能原理框图。

图2为本发明的一种基于机器人的智能存取系统的具体应用实施例的物品存放装置的功能原理框图。

图3为本发明的一种基于机器人的智能存取系统的具体应用实施例的数据处理装置的功能原理框图。

图4为本发明的一种基于机器人的智能存取系统的存取方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于机器人的智能存取系统较佳实施例的功能原理框图，如图1所示，系统包括机器人100，物品存放装置200，物品存放装置200用于存放物品，机器人100用于根据取物指令取出物品存放装置200中的物品或是根据存物指令将物品存入物品存储装置200中，机器人100与物品存放装置200通过无线网络进行连接。具体地，智能设备包括但不限于智能手机、电脑、家用自动门、智能电视、冰箱、洗衣机、空调以及各种传感器等等；机器人也与云端相连，可从云端获取数据，或将数据传输至云端。

系统的工作原理为机器人接收用户指令或是自动识别系统中的物品存放指令，移动至物品存放装置处取出或放入指定的物品。

其中进一步地，系统还包括智能设备，智能设备用于接收用户指令通过无线通讯方式向机器人发送物品存取指令，其中存取指令包括取物指令和存物指令，机器人与智能设备通过无线网络进行连接。用户可通过智能设备向机器人发送取物或存物指令。

进一步地，如图1中，机器人包括装载装置101、数据处理装置102和移动装置103，装载装置101用于对物品进行装载，移动装置103用于移动到指定位置，数据处理装置102用于识别物品类型，获取物品存取状态，数据处理装置102分别与装载装置101和移动装置103有线或无线连接。具体地，机器人由装载物品的装载装置、用于移动到指定位置的数据处理装置，以及分别对装载装置、移动装置进行控制的数据处理装置。装载装置有直线电机、处理器、无线/有线通讯模块；移动装置有电机、无线/有线通讯模块。

进一步的实施例，如图2所示，物品存放装置200包括第一处理器201、信号发射器202和第一通讯模块203、若干个容器，具体地，物品存放装置200中有容器1、容器2、.....容器N，N为大于2的自然数。容器用于存储物品，信号发射器202用于发射信号便于定位，第一处理器201用于获取容器的状态及控制信号发射器的信号发射，第一通讯模块203用于与机器人的数据处理装置进行交互，第一处理器201分别与信号发射器202和第一通讯模块203、容器连接。进一步地，物品存放装置还包括直线电机，用于将物品存放装置的中容器推出，方便机器人获取或放入物品。其中信号发射器为超声波、蓝牙、红外发射器中的一种，第一通讯模块为无线或有线通讯模块，其中无线通讯模块包括但不限于蓝牙、WIFI模块。机器人与物品存放装置通过无线通讯（例如，wifi或蓝牙）进行数据传输。用户的一切操作都在机器人上，而不需要对物品存放装置进行任何直接操作。物品存放装置的一个容器只装一个或一个种类的物品。

其中物品存放装置的容器以编号（比如数字、字母、字符串等等）的形式存在；每个容器都能被一个唯一的编号代表，且每个编号还对应着一系列的相关信息，比如，状态（例如，“空闲”或“已占用”）和所储物品（比如，物品名称或其他信息）；若一个容器的状态是“空闲”，则所储物品信息标注为“无”。

进一步的实施例中，如图3所示，数据处理装置102包括识别模块125、传感器模块122、第二处理器121、第二通讯模块123和显示模块124，其中识别模块125用于识别出存取的物品类型，传感器模块122用于获取物品是否被取出，第二处理器121用于自动执行物品存取指令或接收用户的指令后执行物品存取指令，显示模块124用于显示物品的存取状态，第二通讯模块123用于与装载装置、移动装置、智能设备进行通讯；第二处理器121分别与识别模块125、第二通讯模块123、传感器模块122和显示模块124连接。其中识别模块包括但不限于摄像头、扫码器、RFID阅读器、信号（超声波、蓝牙、红外）接收器等设备，传感器模块包括但不限于重量传感器、光感传感器、超声波传感器、红外传感器。第二通讯模块为无线或有线通讯模块，其中无线通讯模块包括但不限于蓝牙、WIFI模块。显示模块为显示屏，显示屏具体的也可作为触摸屏，用户可通过显示模块输入数据。

数据处理装置还包括麦克风126，麦克风126用于获取用户的语音指令，麦克风126与第二处理器121连接。数据处理装置还包括扬声器127，扬声器127用于获取用户的语音指令，麦克风127与第二处理器121连接。

机器人通过数据处理装置实现物品录入和录出的功能，这让用户能够通过机器人随时了解物品存放装置各个容器的储存状态。录入时，机器人可通过识别模块自动识别物品，也可通过麦克风和显示屏来让用户输入物品信息；而当机器人确认已从物品存放装置取走一样物品时，系统会录出这样物品。

本系统可采用多种充电方式，例如，普通插座式充电或触点式充电（即市面上普通扫地机器人的充电方式）。充电电源为AC 220V即可。

本发明还提供了一种的基于机器人的智能存取系统的存取方法的较佳实施例的流程图，如图4所示，其中，方法包括：

步骤S100、机器人开启后，获取存取指令，并判断当前的存取指令是存放物品或取出物品；

步骤S200、若检测到当前的存取指令为取出物品，机器人从物品存放装置中获取对应的物品及物品存储位置，机器人移动至物品存放装置，取出物品，机器人装载物品移动至用户所在位置；

步骤S300、若检测到当前的存取指令为存放物品，机器人移动至待存放的物品所在位置，机器人装载物品移动至物品存放装置，并将物品放置在物品存放装置中。

具体实施时，步骤S100中机器人可自动地或被动地生成和启动一次任务。在系统中，一项任务包含三个要素：任务类型、时间、物品名称。其中被动的是指接收用户发送的存取指令或是自动获取智能设备中的存取指令。

接收用户发送的存取指令时， 用户可直接命令机器人取或者放一样物品。用户可利用智能设备（比如，手机、电脑），通过无线通讯的方式（例如wifi、蓝牙），向机器人发出取东西或放东西的命令；用户也可通过语音告诉机器人一项任务（比如，告诉机器人“我要放一把雨伞”或者“把护照拿过来”），系统语义分析用户的语音指令，生成一项任务。举个例子，机器人被动生成的任务的三个要素为：“放物”、“立即”、“雨伞”，或“取物”、“立即”、“护照”。若任务的时间要素是“立即”，系统立即启动任务。

而自动识别的具体方法为：机器人与家庭环境中的其他设备和装置配合自动生成任务信息。举一个例子，在用户使用智能手机或者电脑进行通信的过程中，系统自动识别出有用信息（比如，利用语义识别技术），比如“我明天早上9点出门去面试”，系统获取信息后，检索物品存放装置的储物记录，发现用户的简历存放在物品存放装置的某个容器内；系统将自动生成任务：“取物”、“明早9：00”、“简历”。第二天早上，系统时钟为9：00时，任务将被触发启动任务。任务自动生成任务的过程可在本地设备的系统中进行，也可在云端进行。

步骤S200中如果任务类型是“取物”，系统会根据任务的物品名称要素，在物品存放装置的储物列表（即所有容器的所储物品信息）中进行搜索和匹配，找出相近或相同的物品名称，从而确定此次任务涉及到的具体容器。

步骤S300若任务类型是“放物”，系统会查看各个容器的状态，选择一个状态为“空闲”的容器；若物品存放装置目前没有“空闲”容器（即所有容器都是“已占有”状态），机器人自动取消此任务，并提醒用户物品存放装置已满（比如，通过语音或推送智能设备的方式）。

进一步地，步骤S200具体包括步骤：

步骤S201、若检测到当前的存取指令为取出物品，机器人识别出物品的类型，并在物品存放装置的储物列表中进行搜索和匹配，获取物品在物品存放装置中的位置；

步骤S202、机器人通过定位算法获取物品存放装置所在位置，并通过室内导航或是室内路径规划算法，移动至物品存放装置所在位置；

步骤S203、机器人从物品存放装置中获取物品，并将物品装载后，通过定位算法获取用户所在位置，通过室内导航或是室内路径规划算法移动至用户所在位置。

具体实施时，机器人通过室内导航/路径规划技术，能够移动至家庭环境中的任何位置。物品存放装置的定位可利用蓝牙定位、超声波定位或红外线定位等技术来实现。在移动过程中，机器人凭借超声波传感器和人体红外传感器避免障碍。

对于非工作状态下的机器人，有两种可行的设计：

（a）其装载部分包含一个“空闲”容器。

（b）其装载部分不包含容器。

在物品存放装置，每个放置容器的空间都配有信号发射器（比如，蓝牙、超声波或红外线）。当系统确认此次任务所涉及的容器后，物品存放装置在导航过程中只打开一个特定的信号发射器，而关闭其它所有的发射器；通过这种手段，机器人能被精确地引导至一个正确、合适的位置。当机器人移动到物品存放装置的放置特定容器的空间的正前方，且其装载部分与物品存放装置相对接时，停止移动。在此步骤中，对于（a）来说，机器人移动至物品存放装置，归还“空闲”容器，接着，移动至装有需求物品的容器处，从物品存放装置接收装有需求物品的容器。对于（b）来说，机器人直接移动至物品存放装置的装有需求物品的容器处，接收装有需求物品的容器。

当机器人要把一个容器放入物品存放装置时，它正处于一个可以和物品存放装置相对接的位置；处于机器人装载部分的容器沿着滑轨弹出，完全进入物品存放装置；此过程完全被大脑部分控制（比如，大脑部分控制直线电机，直线电机驱动推出容器）。当机器人从物品存放装置获取一个容器时，则是物品存放装置的处理器控制直线电机将容器沿轨道推入机器人的装载部分。

当机器人确认已从物品存放装置获得所需容器后（比如，可通过机器人承载部分的重量传感器或光感传感器来确认机器人是否收到容器：当容器放入装载部分时，以上两个传感器的读数会发生明显的变化；同样的，通过此原理，机器人也可判断是否已把容器放入物品存放装置），通过室内导航/路径规划技术移动至用户所在位置。机器人可通过用户智能手机的位置信息、家庭环境中的摄像头、RF传感器或者人体红外传感器，来确定用户位置。机器人可通过自带的红外传感器、RF传感器与摄像头来确定用户的精确位置，或者与用户保持适当的距离。抵达目的地（比如，距离用户50厘米的位置）后，机器人提醒用户（比如，扬声器功放“主人，请取出你要的东西”，或者向用户的智能设备推送提醒），提醒过程是间歇性重复的，比如，每30秒提醒一次。待用户确认收到提醒后（比如，在智能设备上确认收到提醒，或语音告知机器人“我知道了。”），机器人终止提醒，其装载部分自动打开，等待用户拿出物品。

对于（a）来说，当用户从机器人取走物品后（比如，可通过机器人承载部分的重量传感器或光感传感器来判断物品是否被取走：当物品离开容器时，以上两个传感器的读数会发生明显的变化），系统将此容器的状态从“已占有”标注成“空闲”；机器人又回到了任务开始前的状态（即非工作状态），此任务结束。

对于（b），来说，用户取走物品后，系统将此容器的状态从“已占有“标注为“空闲”，接着机器人自主移动至物品存放装置，归还此容器；机器人又回到了任务开始前的状态（即非工作状态），此任务结束。

具体实施时，步骤S300具体包括:

步骤S301、若检测到当前的存取指令为存放物品，机器人通过定位算法获取物品所在位置，识别出物品的类型，装载物品；

步骤S302、机器人通过定位算法获取物品存放装置所在位置，并通过室内导航或是室内路径规划算法，移动至物品存放装置所在位置；

步骤S303、机器人获取物品存放装置的空闲位置，并将物品存放在物品存放装置中，并将物品存放装置与物品名称进行关联。

具体实施时，对于（a）来说，机器人直接移动至用户所在位置，提醒用户，弹出容器，等待用户放入物品；用户放入物品时，机器人可利用识别模块自动识别和录入该物品，或者被动地通过用户的操作（比如，通过麦克风、触屏）来录入一样物品。对于（b）来说，机器人先自动移动至物品存放装置，获取一个“空闲”容器，再去用户处接收和录入要放入的物品。

用户放入物品后（比如，可通过机器人承载部分的重量传感器或光感传感器来判断物品是否被放入：当物品放入容器时，以上两个传感器的读数会发生明显的变化），机器人自主移动至物品存放装置，放置容器。

对于（a）来说，机器人将容器放入物品存放装置后，标注此容器为“已占有”，并将此容器与所放物品的名称进行关联；最后还需从物品存放装置获取一个“空闲”容器，以恢复到非工作状态，结束任务。

对于（b）来说，机器人存放完容器，标注此容器为“已占有”，并将此容器与所放物品的名称进行关联，恢复到非工作状态，结束任务。

本发明还提供了一种基于机器人的智能存取系统的存取方法的实施例，如下所示：

通过与智能设备的配合，机器人能够掌握快递抵达的时间（比如，用户手机上收到了快递员的短信或电话通知，系统会自动地触发机器人接收快递的任务）；或者机器人可直接获取用户在网购平台上的数据，跟踪物流的进程，以在合适的时候启动任务（比如，购物网站的物流跟踪显示快递员已出发配送用户的快件时，系统触发机器人启动任务）；或者，用户直接命令机器人（可通过语音、智能设备等等）启动收取快递的任务。

任务启动后，对于（a），机器人利用无线通讯装置打开自动门，移动至门外，关闭自动门，等候快递员（若快递员还未到用户的门口）或移动至快递员处（若快递员已在门外等候）。

对于（b），机器人先要去物品存放装置获取一个“空闲”的箱子，再出门。

机器人通过人体红外传感器/RF传感器和摄像头来确定快递员的身份和位置。机器人通过视觉识别，确定了快递员的身份后，机器人自动弹出容器，等待快递员放入快递。快递员放入物品后，如果需要真实用户签收，摄像头拍照实际物品后，容器门关闭，照片发给实际用户，以供用户电子签收。

快递收取完毕后，机器人进入家门，移动至物品存放装置，放置有快递的容器。

容器放入物品存放装置后，对于（b），机器人完成任务；对于（a），机器人还需领取一个“空闲”容器，才完成任务。

进一步的实施例中，步骤S300之后还包括：

步骤S400、机器人检测到物品存放装置中的物品的数量小于一预定阈值时，机器人自动通过语音提醒或是向智能设备上推送提醒，或自动在网上购买物品。

具体实施时，机器人具备录入/录出物品的功能，系统能随时掌握物品存放装置内物品的名称和数量。当物品存放装置的某种物品（比如，面巾、瓶装矿泉水）快要用完时，系统可自动地为用户在网上购买该样物品，或提醒用户购买（可通过语音或在智能设备上推送提醒）。

综上所述，本发明提供了一种基于机器人的智能存取系统及其存取方法，系统包括机器人和物品存放装置，所述物品存放装置用于存放物品，所述机器人用于根据取物指令取出所述物品存放装置中的物品或是根据存物指令将物品存入所述物品存储装置中，所述机器人与所述物品存放装置通过无线网络进行连接。本发明中机器人能自主地与物品存放装置进行交互，存入或取出物品，使用时，用户只需将东西交给机器人，或告诉机器人需要什么东西，而不需要参与到移动、放置或取走物品的过程中，为老人存取物品提供了方便。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。