一种基于人脸检测的互动机器人的制作方法

本实用新型涉及一种智能机器人，尤其涉及一种基于人脸检测的互动机器人。

背景技术：

随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化，机器人技术正从工业制造领域向医疗服务、娱乐教育、家庭服务等领域迅速扩展。

人脸识别系统的研究始于20世纪60年代，80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期。人工智能的发展推动了人脸识别向人脸追踪方向的发展，让智能用户体验更加顺畅。

人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。人脸追踪主要是基于人脸识别技术加上相关的机械结构来配合，进行人脸的智能追踪。

目前的人脸识别主要用于自动对焦等摄像头固有的功能，没有跟机器人头部运动等外部设备联动，在机器人与用户互动时，需要人不停的调整位置或者调整摄像机的状态进行识别，主要表现为使用起来不方便，无法做到实时追踪。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于人脸检测的互动机器人，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于人脸检测的互动机器人，使用人脸识别技术能够追踪人脸，根据用户前后左右移动位置实时调整机器人头部上下左右转动，使机器人头部正对用户进行问答交互。

本实用新型的基于人脸检测的互动机器人，包括

-摄像头，位于所述机器人头部正中间，用于采集含有人脸的图像或视频流；

-人脸识别模块，与摄像头连接，用于识别出图像或视频流中的人脸；

-距离传感器，用于检测用户相对机器人的距离；

-控制主机，连接所述人脸识别模块与距离传感器，根据所述距离传感器检测到用户相对机器人的距离，判断用户是否进入检测范围，并控制所述人脸识别模块是否进行人脸检测；

-人脸位置计算模块，与所述控制主机连接，根据人脸在图像中的位置，计算用户对摄像头是否偏移以及偏移位置；

-头部控制器，与所述人脸位置计算模块连接，并连接有电机转动角度计算模块，所述电机转动角度计算模块通过所述头部控制器根据所述人脸位置计算模块计算出的偏移数据换算出使机器人正对用户头部电机所要转动的角度；

-头部电机驱动器，与所述电机转动角度计算模块连接，根据电机转动角度计算模块计算出的角度驱动机器人头部电机转动相应的角度，使机器人的头部正对用户。

进一步的，还包括与所述控制主机连接的云计算平台和动作表情互动模块，所述云计算平台具有人脸数据库，所述控制主机根据所述人脸识别模块检测出的人脸查询所述人脸数据库并进行比对，根据比对结果控制所述动作表情互动模块是否做出相应的动作与表情。

进一步的，所述控制主机还连接有语音采集模块和语音输出模块；所述云计算平台还具有语音识别模块、语义解析模块和智能回答模块；所述控制主机根据所述语音采集模块采集的语音通过所述语音识别模块、语义解析模块和智能回答模块控制所述语音输出模块做出回答。

进一步的，所述云计算平台与所述控制主机无线连接。

进一步的，所述机器人通过以下方法与用户进行互动，所述方法包括步骤：

(1)判断用户是否在机器人的检测范围内，若在，唤醒处于休眠模式的机器人执行下一步，若不在，继续检测；

(2)通过人脸识别技术识别出人脸；

(3)根据人脸在整个图幅中的位置，确定用户对摄像头是否偏移以及偏移位置；

(4)若用户不在摄像头正中间，则调整头部的上下左右角度使摄像头正对用户；

(5)当不再捕获到人脸时，回正机器人头部。

进一步的，所述方法在进行人脸追踪过程中还可同时进行问询操作。

进一步的，所述方法在问询操作时，还可根据检测到的人脸通过对比人脸数据库，辨识用户分类，为不同类用户提供差异化服务。

借由上述方案，本实用新型通过人脸追逐，能实时调整头部角度，使头部正对用户，可以为后续进一步人脸识别提供更可靠的数据来源，此外也带来了更好的科技感和用户体验；同时通过对人脸的识别可以判断用户等级，进而为不同用户提供不同服务，提供了良好的支持。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的机器人的系统框架图；

图2是本实用新型的机器人的互动流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1，本实用新型一较佳实施例所述的一种基于人脸检测的互动机器人，包括

-摄像头，位于机器人头部正中间，用于采集含有人脸的图像或视频流；

-人脸识别模块，与摄像头连接，用于识别出图像或视频流中的人脸；

-距离传感器，用于检测用户相对机器人的距离；

-控制主机，连接人脸识别模块与距离传感器，根据距离传感器检测到用户相对机器人的距离，判断用户是否进入检测范围，并控制人脸识别模块是否进行人脸检测；

-人脸位置计算模块，与控制主机连接，根据人脸在图像中的位置，计算用户对摄像头是否偏移以及偏移位置；

-头部控制器，与人脸位置计算模块连接，并连接有电机转动角度计算模块，电机转动角度计算模块通过头部控制器根据人脸位置计算模块计算出的偏移数据换算出使机器人正对用户头部电机所要转动的角度；

-头部电机驱动器，与电机转动角度计算模块连接，根据电机转动角度计算模块计算出的角度驱动机器人头部电机转动相应的角度，使机器人的头部正对用户。

本实用新型通过人脸识别技术能够追踪人脸，根据用户前后左右移动位置实时调整机器人头部上下左右转动，使机器人头部正对用户，大大提高了用户体验；同时不需要人不停的调整机器人位置，即可使机器人自动追踪用户。

为提升交互效果，本实用新型还包括与控制主机连接的云计算平台和动作表情互动模块，云计算平台具有人脸数据库，控制主机根据人脸识别模块检测出的人脸查询人脸数据库并进行比对，根据比对结果控制动作表情互动模块是否做出相应的动作与表情；控制主机还连接有语音采集模块和语音输出模块；云计算平台还具有语音识别模块、语义解析模块和智能回答模块；控制主机根据语音采集模块采集的语音通过语音识别模块、语义解析模块和智能回答模块控制语音输出模块做出回答。

本实用新型将机器人与云计算平台相结合，使机器人可以自由流畅的与用户对话，机器人还可根据识别到的不同身份与其进行沟通交流或提供特定的优先级服务，并且具有丰富的表情动作，带来了更好的科技感和用户体验。

为使一台云计算平台能够服务于多个机器人，本实用新型中云计算平台与控制主机无线连接。即可使人脸数据库共享给多个机器人，使语音识别模块、语义解析模块和智能回答模块按照时序为多个机器人提供问询答案。

如图2所示，本实用新型的机器人通过以下方法与用户进行互动，互动方法包括步骤：

(1)判断用户是否在机器人的检测范围内，若在，唤醒处于休眠模式的机器人执行下一步，若不在，继续检测；

(2)通过人脸识别技术识别出人脸；

(3)根据人脸在整个图幅中的位置，确定用户对摄像头是否偏移以及偏移位置；

(4)若用户不在摄像头正中间，则调整头部的上下左右角度使摄像头正对用户；

(5)当不再捕获到人脸时，回正机器人头部。

当然，在进行人脸追踪过程中还可同时进行问询操作，在问询操作时，还可根据检测到的人脸通过对比人脸数据库，辨识用户分类，为不同类用户提供差异化服务。

本实用新型的工作原理如下：用户到达机器人面前，机器人通过人脸识别技术识别出人脸；根据人脸在整个图幅中的位置，确定用户对摄像头是否偏移以及偏移位置；若用户不再摄像头正中间，则调整头部的上下左右角度使机器人头部正对用户；通过不断的追踪人脸并实时地调整机器人头部，使机器人头部一直正对用户，与用户面对面交流；识别出人脸后，从人脸数据库中进行比对，从而辨识用户分类，为不同类用户提供差异化服务；当不再捕获到人脸时，回正机器人头部。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。