用于增强动物与人主动交流的微系统及其工作方法与流程

本发明涉及电子技术、动物行为学的研究领域，尤其涉及一种基于云计算的增强动物(如家庭宠物犬和警犬)与人交流互动的微型系统。

背景技术：

动物在人类的生活中扮演着重要角色，如家庭宠物犬，导盲犬，警犬已经成为人类家庭生活或社会安全中不可缺少的一员。例如：家庭宠物犬为孤独老人和儿童提供了玩伴，排解孤独与寂寞。在人和动物交流互动的过程中，多数情况下，需要人与动物主动交流，才能获得动物的响应。这一点在宠物犬，与人的陪伴交流中尤其突出。虽然动物具备理解的人的情感信息的能力，但是其主动观察人的情感并发起与人交流等方面存在不足。特别是宠物犬感知人的情绪或需求的能力不足，难以在人需要的时候表达关爱。这在一定程度上降低了关爱犬陪伴人的关爱效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适于促进动物与人主动交流的微系统及工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微系统，包括：

人体佩戴装置，佩戴于人体，且用于发送动物交互指令至云服务器；

动物佩戴装置，用于接收云服务器发送的动物交互指令，以刺激动物作出相应行为反应。

进一步，所述人体佩戴装置包括：主控制单元，以及与该主控制单元相连的脉搏监测单元、运动监测单元和主无线通信单元；其中

所述脉搏监测单元用于监测佩戴者的脉搏；

所述运动监测单元用于监测佩戴者的活动状态；

所述指令输入单元适于输入相应交互指令；以及

所述主控制单元适于根据佩戴者的脉搏、活动状态数据通过主无线通讯单元上传至云服务器，由云服务器判断佩戴者的身体状态和/或情绪，向动物佩戴装置发送动物交互指令。

进一步，所述主控制单元还与一指令输入单元相连；

佩戴者通过所述指令输入单元输入动物交互指令。

进一步，所述动物佩戴装置包括：从控制单元、与该从控制单元相连的从无线通信单元，以及电控触觉刺激单元和/或声音刺激单元；

所述从控制单元适于通过从无线通信单元获得相应动物交互指令，并通过电控触觉刺激单元发出编码振动信号，以从触觉刺激动物，和/或

通过声音刺激单元发出编码后声音信号给动物，以从听觉刺激动物。

进一步，所述动物佩戴装置还包括：与该从控制单元相连的图像采集单元、语音采集单元；其中

所述图像采集单元适于采集周围环境图像，以及佩戴者的人脸图像；

所述语音采集单元适于采集周围环境声音，以及佩戴者的人声；

所述从控制单元适于将人脸图像、人声数据上传至云服务器，且由云服务器判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置。

又一方面，本发明还提供了一种微系统的工作方法。

所述工作方法包括：

通过动物佩戴装置监测佩戴者的人脸图像和/或人声数据，并上传云服务器以判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置，以使其作出相应行为反应。

进一步，通过人体佩戴装置佩戴于人体，且用于发送动物交互指令。

进一步，所述人体佩戴装置包括：主控制单元，以及与该主控制单元相连的脉搏监测单元、运动监测单元和主无线通信单元；其中

所述脉搏监测单元用于监测佩戴者的脉搏；

所述运动监测单元用于监测佩戴者的活动状态；

所述指令输入单元适于输入相应交互指令；以及

所述主控制单元适于根据佩戴者的脉搏、活动状态数据通过主无线通讯单元上传至云服务器，由云服务器判断佩戴者的身体状态和/或情绪，向动物佩戴装置发送动物交互指令。

进一步，所述动物佩戴装置包括：从控制单元、与该从控制单元相连的从无线通信单元，以及电控触觉刺激单元和/或声音刺激单元；

所述从控制单元适于通过从无线通信单元获得相应动物交互指令，并通过电控触觉刺激单元发出编码振动信号，以触觉刺激动物，和/或

通过声音刺激单元发出编码后声音信号给动物，以听觉刺激动物。

进一步，所述动物佩戴装置还包括：与该从控制单元相连的图像采集单元、语音采集单元；其中

所述图像采集单元适于采集周围环境图像，以及佩戴者的人脸图像；

所述语音采集单元适于采集周围环境声音，以及佩戴者的人声；

所述从控制单元适于将人脸图像、人声数据上传至云服务器，且由云服务器判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置。

本发明的有益效果是，本发明的微系统及工作方法以编码触觉或编码声音等方式提示动物主动发起交流，能够让动物准确的通过感知人体做出相应反应；动物佩戴装置含有图像采集单元、语音采集单元，借助云服务器的智能信息处理能力，实现深入分析人的运动、语音和面部表情等，促进动物与人的深度交流，从而增强互动效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本微系统的佩戴示意图；

图2是本微系统的结构示意图。

图中：人体佩戴装置1、动物佩戴装置2、触觉刺激绑带201、云服务器3。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种微系统，包括：

人体佩戴装置1，佩戴于人体，且用于发送动物交互指令至云服务器；以及

动物佩戴装置2，用于接收云服务器发送的动物交互指令，以刺激动物作出相应行为反应。

具体的，所述人体佩戴装置包括：主控制单元，以及与该主控制单元相连的脉搏监测单元、运动监测单元和主无线通信单元；其中所述脉搏监测单元用于监测佩戴者的脉搏；所述运动监测单元用于监测佩戴者的活动状态；所述指令输入单元适于输入相应交互指令；以及所述主控制单元适于根据佩戴者的脉搏、活动状态数据通过主无线通讯单元上传至云服务器，由云服务器判断佩戴者的身体状态和/或情绪，向动物佩戴装置发送动物交互指令。

具体的，所述脉搏监测单元适于佩戴于人体手部、手臂。

所述脉搏监测单元具体为心电脉搏心率感应器生物模拟传感器；所述运动监测单元具体采用加速度传感器，例如risymmpu-6050三轴加速度计。

所述主控制单元还与一指令输入单元相连；佩戴者通过所述指令输入单元输入动物交互指令；所述指令输入单元例如但不限于采用触摸屏或者液晶显示屏与按键组合。

所述动物佩戴装置包括：从控制单元、与该从控制单元相连的从无线通信单元，以及电控触觉刺激单元和/或声音刺激单元；所述从控制单元适于通过从无线通信单元获得相应动物交互指令，并通过电控触觉刺激单元发出编码振动信号，以从触觉刺激动物，和/或通过声音刺激单元发出编码后声音信号给动物，以从听觉刺激动物。

所述电控触觉刺激单元适于采用触觉刺激绑带201，绑于宠物腿部，以产生相应编码振动信号，所述触觉刺激绑带例如但不限于采用脉冲方式或振动电机产生振动信号。

所述动物佩戴装置还包括：与该从控制单元相连的图像采集单元、语音采集单元；其中所述图像采集单元适于采集周围环境图像，以及佩戴者的人脸图像；所述语音采集单元适于采集周围环境声音，以及佩戴者的人声；所述从控制单元适于将人脸图像、人声数据上传至云服务器，且由云服务器判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置。

所述图像采集模块例如但不限于采用coms摄像头，以及语音采集单元例如但不限于采用麦克风。

所述主、从控制单元例如但不限于采用tms320f28069pzt，所述主、从无线通讯单元例如但不限于采用esp8266串口wifi无线收发模块。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种微系统的工作方法，包括：

通过动物佩戴装置监测佩戴者的人脸图像和/或人声数据，并上传云服务器以判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置，以使其作出相应行为反应。

通过人体佩戴装置佩戴于人体，且用于发送动物交互指令。

所述人体佩戴装置包括：主控制单元，以及与该主控制单元相连的脉搏监测单元、运动监测单元和主无线通信单元；其中所述脉搏监测单元用于监测佩戴者的脉搏；所述运动监测单元用于监测佩戴者的活动状态；所述指令输入单元适于输入相应交互指令；以及所述主控制单元适于根据佩戴者的脉搏、活动状态数据通过主无线通讯单元上传至云服务器，由云服务器判断佩戴者的身体状态和/或情绪，向动物佩戴装置发送动物交互指令。

所述动物佩戴装置包括：从控制单元、与该从控制单元相连的从无线通信单元，以及电控触觉刺激单元和/或声音刺激单元；所述从控制单元适于通过从无线通信单元获得相应动物交互指令，并通过电控触觉刺激单元发出编码振动信号，以从触觉刺激动物，和/或通过声音刺激单元发出编码后声音信号给动物，以从听觉刺激动物。

所述动物佩戴装置还包括：与该从控制单元相连的图像采集单元、语音采集单元；其中所述图像采集单元适于采集周围环境图像，以及佩戴者的人脸图像；所述语音采集单元适于采集周围环境声音，以及佩戴者的人声；所述从控制单元适于将人脸图像、人声数据上传至云服务器，且由云服务器判断人员的情绪和身体状况，并发送相应编码振动信号和编码声音信号给动物佩戴装置。

具体的，通过动物佩戴装置监测人的图像(尤其面部表情)和人声数据，并把此图像和声音通过无线方式传输给云服务器；人体佩戴装置监测人的健康状态和活动状态通过无线方式传输给云服务器；云服务器通过判断可以得出人员是否需要与动物进行互动；当人员需要与动物互动时，云服务器发出编码声音或触觉信号给动物，动物根据获得的相应编码声音或触觉信号做出相应动作反应，例如主动靠近人员，实现人与动物之间互动。

进一步，为了更加有效的增加动物与人员交流的主动性，人员也可以主动通过佩戴装置直接发送命令给动物；为了能使动物理解编码触觉信号和编码声音信号，人员通过佩戴装置直接发送命令给动物，当动物做出正确反应后，给予奖赏，以强化条件反射，达到训练动物的目的。

通过本微系统及其工作方法实现救援工作，例如，佩戴者出现心跳加速、血压升高的现象，云服务器根据采集的佩戴者的上述数据判断佩戴者可能出现紧急状况，则云服务器将相应交互指令发送至动物佩戴装置，动物通过电控触觉刺激单元的相应刺激做出例如嚎叫等反应，以吸引邻居的注意。

或者对于动物佩戴装置，将主人脸部痛苦表情，以及呻吟的声音数据上传至云服务器，且由云服务器判断主人是否需要帮助，并控制电控触觉刺激单元的相应刺激做出例如嚎叫等反应，以吸引邻居的注意。

并且云服务器可与手机或计算机交互，进行日程设置等。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。