一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理系统的制作方法

本发明涉及一种机器人权限管理系统，属于智能设备技术领域；具体涉及一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理系统。

背景技术：

智能家居机器人是为人们提供服务的特种机器人，主要从事家庭服务、维护、保养、修理、运输、监护、儿童教育等工作。智能家居机器人之所以被称为智能家居机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的的安排动作。

智能家居机器人具有灵活的多关节手臂，依靠各种传感器，不仅能够听懂人的命令，还能够识别三维物体。智能家居机器人能够理解人类语言，用人类语言同操作者对话，在它自身的“意识”中单独形成了一种使它得以“生存”的外界环境，它能分析出现的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟定所希望的动作，并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。

现有智能家居机器人的日益普及和技术飞速发展，使得智能家居机器人的功能也日趋强大和完善，现如今的智能家居机器人功能主要有：1、智能家居机器人可以作为“管家”的角色。通过语音识别、图像识别等相关技术，将智能家居机器人与智能主机网关联动起来，用户通过语音对智能家居机器人下达命令，通过联动作用，从而控制家中各种设备。以智能家居机器人为平台，装置安防、空调、影音设备、灯光、窗帘、智能家具、厨房设备等智能家居产品综合控制的管理系统，用简单易操作的方式实现家庭设备互联，达到“物与物”、“人与物”之间的信息交互，进而实现家庭设备控制智能化。2、帮助父母完成亲子教育。智能家居机器人不仅能够让幼儿获取科学知识，激发幼儿科学智趣和探究欲望，培养科学探索能力，还会通过环境创设模拟和互动游戏，为幼儿提供适应的环境和刺激，让幼儿发现问题，独立探究，帮助孩子在生活中随时随地研究他们所关心的自然事物和现象，适当引导，贴身解答，随时科学解释孩子遇到的疑问，让孩子养成爱观察、爱提问、爱思考、爱探究的好习惯。3、看护老人或孩子。智能家居机器人可以实时查看家中情况，针对老人或孩子可在任何时间、任何地点检查其在家中的状态，进行安全看护。更可作为家人远距离沟通工具，在任何时间面对面联系，在被看护老人或孩子发生意外或紧急情况下，第一时间发出警报。4、居家安防功能。智能家居机器人系统具备强大的全方位立体安全、防盗功能。气体、烟雾监测系统发现相关数值超标将自动发出警报。非法开门进入将自动锁死并报警，翻窗窗户会自动关闭并报警，室内有红外监测报警，多重防护让用户白天上班放心、晚上睡觉安心。

智能家居机器人的功能日益增多，但操作不当，可能造成事故，如(失忆症、痴呆等)老人或孩子的误操作，可能误开启一些设备如厨房用具(燃气灶、热水器、电烤箱)、暖气、电动窗户、水龙头、防盗门等，极易造成危险事故发生，导致屋内失火、积水、设备损坏、老人或孩子越窗或走失等，因此，我们需要设计一种可根据用户类型设置相应权限，以限制部分用户使用部分功能的机器人权限管理系统。

技术实现要素：

基于以上技术问题，本发明提供了一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理系统，从而解决了以往智能家居机器人因没有权限限制，极易因误操作而造成事故的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理系统,包括机器人本体，机器人本体的头部顶端活动连接有平顶帽，平顶帽顶部设置有指纹扫描仪、密码输入器及显示屏，所述机器人本体的头部的两个眼球内分别设置有人脸识别摄像头和虹膜传感器，所述机器人本体的头部的鼻孔内设置有拾音器，所述机器人本体的头部的嘴部内设置有语音播放器，所述机器人本体的头部内部还设置有机器人权限管理模组，机器人权限管理模组通过连线机构与机器人本体的控制系统信号连接，所述指纹扫描仪、密码输入器、显示屏、人脸识别摄像头、虹膜传感器、拾音器及语音播放器均与所述机器人权限管理模组信号连接。

更优的，所述机器人权限管理模组包括主处理器及与主处理器信号连接的用户信息存储模块、特征数据库模块、无线模块、信号转换模块、权限配置模块、唤醒模块、验证模块及设备调用模块；

无线模块，用于接收远程命令至唤醒模块并发送主处理器的相应命令执行结果；

信号转换模块，用于接收本地命令并将信号转换成电信号至唤醒模块；

唤醒模块，用于接受远程命令或本地命令以唤醒主处理器；

验证模块，用于验证远程命令或本地命令的用户信息和生物特征；

设备调用模块，用于调用指纹扫描仪、密码输入器、显示屏、人脸识别摄像头、虹膜传感器、拾音器及语音播放器以执行生物识别操作或语音提示操作；

权限配置模块，用于用户权限分配和设置；

用户信息存储模块，用于存储不同的用户信息；

特征数据库模块，用于存储不同用户信息的不同生物特征；

主处理器，用于执行远程命令或本地命令进行数据处理，并与机器人本体的控制系统信号连接以开启机器人本体的相应操作。

更优的，所述验证模块包括声音对比模块、指纹对比模块、人脸对比模块及密码对比模块。

更优的，所述机器人权限管理模组还包括与与主处理器信号连接的权限再确认模块，权限再确认模块用于再次确认用户信息。

更优的，所述机器人权限管理模组还包括与与主处理器信号连接的报警模块，报警模块用于用户信息多次验证失败后报警。

更优的，所述唤醒模块包括语音唤醒模块、触摸唤醒模块、手势唤醒模块或网络唤醒模块。

更优的，所述连线机构包括设置于机器人本体的头部和颈部之间的内部，该连线机构包括设置于机器人本体的颈部顶端的圆形凹槽，圆形凹槽内设置有母连接插头，母连接插头连接有与机器人本体的控制系统连接的数据线，所述机器人本体的颈部顶端位于圆形凹槽外侧还对称设置有两个电动推杆，两个电动推杆的推杆均连接有水平定位板，水平定位板下端位于两个电动推杆之间设置有与圆形凹槽配对的导向圆柱，导向圆柱下端面中部位置设置有可与母连接插头配对插接的公连接插头，所述公连接插头、两个电动推杆均通过信号线与主处理器信号连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过设置机器人权限管理模组，可以根据不同用户的生物特征开启不同的权限，避免部分人群如老人、小孩等开启一些可能会造成事故的设备，从而提高了智能家居机器人的使用安全性，并且还可保证机器人权限管理模组内没有存储的用户无法使用，避免其他人违规使用造成危害。

同时，本发明基于以上智能家居机器人权限管理系统，还提供了一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理方法,该方法包括以下步骤：

s1用户通过远程用户端发出远程开启命令至无线模块，或通过现场发出本地命令，无线模块或唤醒模块接收命令并唤醒主处理器；

s2主处理器唤醒后发送用户验证指令至显示屏和语音播放器，用于显示或播放用户验证指令，或通过无线模块发送至远程用户端；

s3用户接收用户验证指令后选择登陆用户信息和登陆方式，并发送确认信息回执给无线模块或主处理器，主处理器接收到确认信息后开启设备调用模块，并发送输入信息至显示屏和语音播放器，或通过无线模块发送至远程用户端，提示用户执行相应登陆方式；

s4用户根据设备调用模块开启的设备输入相应的登陆信息，并发送登陆信息回执给无线模块或主处理器，主处理器接收到登陆信息后开启验证模块、用户信息存储模块和特征数据库模块，验证模块调取用户信息存储模块和特征数据库模块内存储的用户数据及用户信息对应的特征数据，并与用户当前输入的登陆信息进行对比验证，并根据对比验证结果执行以下结果：

若对比验证结果为当前输入的登陆信息与用户信息存储模块和特征数据库模块内存储数据不一致，则发送登陆不成功信息至主处理器，主处理器通过显示屏和语音播放器进行登陆不成功提示，并开启权限再确认模块要求用户重新输入，或通过无线模块发送至远程用户端提示并要求用户重新输入，当用户连续输入三次均登陆不成功时，则关闭主处理器和唤醒模块，至少30min以后方可重复步骤s1-s4进行再次登陆；

若对比验证结果为当前输入的登陆信息与用户信息存储模块和特征数据库模块内存储数据一致，则发送登陆成功信息至主处理器，主处理器通过显示屏和语音播放器进行登陆成功提示，或通过无线模块发送登陆成功信息至远程用户端，并开启当前用户的所有权限；

s5主处理器根据用户权限控制机器人本体的控制系统开启相应的权限操作指令，用户即可根据自身权限下达操作指令控制机器人本体。

基于该方法，所述步骤s4中，所述用户信息存储模块中存储有至少一个管理员用户信息和至少一个普通用户信息，当用户登陆成功且该用户为管理员用户时，主控制器同步开启权限配置模块，并通过显示屏、语音播放器或远程用户端显示或提示，以便用户进行普通用户的权限分配。

基于该方法，所述步骤s4中，当同一用户在重复步骤s1-s4两次后依然登陆不成功时，主处理器同步发送报警信息至显示屏、语音播放器及报警模块，进行报警，或通过无线模块将报警信息发送至远程用户端远程报警。

本发明通过以上智能家居机器人权限管理方法，可以针对不同用户权限进行分类和配置，并可根据不同用户信息开启不同的权限，从而可以避免部分用户可能造成的误操作而导致事故发生，极高的提高了智能家居机器人使用的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明平顶帽的俯视图；

图3本发明机器人权限管理模组的结构示意图；

图4是本发明连线机构的结构示意图；

图中的标记分别是：1、平顶帽；2-1、人脸识别摄像头；2-2、虹膜传感器；3、拾音器；4、语音播放器；5、机器人本体；6、报警模块；7、显示屏；8、指纹扫描仪；9、密码输入器；10、电动推杆；11、圆形凹槽；12、水平定位板；13、导向圆柱；14、公连接插头；15、母连接插头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“两端”、“之间”、“中部”、“下部”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本实施例的结构示意图；图2是本实施例平顶帽的俯视图；

如图1、图2所示，该基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理系统,至少包括机器人本体5，机器人本体5为现有技术，其基本包括一个身体部分、一个或两个支撑移动部分(腿部或滚动部)、两个操作臂及一个头部，机器人本体内部设置有机器人的动作执行机构和控制系统，动作执行机构用于执行部分动作如移动、转动、操作臂和头部运动等，控制系统则用于控制执行机构及远程控制区域内智能设备的工作状态。

为实现权限分类管理，在本发明中，机器人本体5的头部顶端活动连接(螺纹连接、卡接、扣接)有平顶帽1，平顶帽1顶部设置有指纹扫描仪8、密码输入器9及显示屏7，其中的指纹扫描仪8用于扫描用户指纹，以确认用户指纹信息；密码输入器9则用于输入密码，不同的用户可对应相同或不同的密码；显示屏7则用于显示用户信息和权限功能，在机器人本体5的头部的两个眼球内则分别设置有人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2，人脸识别摄像头2-1用于人脸识别，可通过人脸识别摄像头2-1识别用户脸部特征，从而读取用户信息，并可通过虹膜传感器2-2提高识别精度，在机器人本体的头部的鼻孔内则设置有拾音器3，拾音器3用于采集用户声音信息，机器人本体的头部的嘴部内则设置有语音播放器4，语音播放器4可以播放相应语音信息，如用户信息提示、机器人当前状态、播放音乐、儿歌等，必要的，在机器人本体5的头部内部还设置有机器人权限管理模组，机器人权限管理模组通过连线机构与机器人本体5的控制系统信号连接，所述指纹扫描仪8、密码输入器9、显示屏7、人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2、拾音器3及语音播放器4均与所述机器人权限管理模组信号连接，机器人权限管理模组用于机器人权限管理，可通过采集的用户信息开启相应的权限，并通过机器人本体5的控制系统信号执行权限内操作，控制系统还可通过显示屏7和语音播放器4播放相应视频或音频，从而可以将机器人的部分信息展示给用户。在一些实施例中，机器人身体部分前端还可设置触摸显示屏，以控制机器人操作、显示机器人状态、播放相应视频、与机器人互动等，增加其实用性。

本实施例通过设置机器人权限管理模组可以对用户信息进行分类管理和配置相应权限，并可根据生物识别设备(指纹扫描仪8、人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2及拾音器4)采集用户信息并开启相应操作权限，从而可以根据用户需要设置不同用户的不同权限，保证特定用户的权限范围受限，极高的保证了智能家居机器人使用过程中的安全性和可靠性。

本实施例通过设置的人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2及拾音器3，还可通过拾音器3拾取用户声音，进而可通过机器人权限管理模组发出定位信号至机器人本体5内的控制系统，控制系统即可控制动作执行机构联动，驱使机器人运动至声源处，达到寻声找人的效果，以方便通过人脸识别摄像头2-1和虹膜传感器2-2进行识别，在识别时由于人脸识别会因用户脸部的特征(如妆容、胡须、伤口等)影响，因此，可先调用虹膜传感器2-2进行用户识别，通过看眼识人的方式提交精度和识别准确性，并提高识别速率，当无法识别时再使用其它模式进行识别。

图3是本实施例机器人权限管理模组的结构示意图。

如图3所示，为本发明更好的实施，本发明还提供了机器人权限管理模组的具体结构，该机器人权限管理模组至少包括主处理器及与主处理器信号连接的用户信息存储模块、特征数据库模块、无线模块、信号转换模块、权限配置模块、唤醒模块、验证模块及设备调用模块；

其中，无线模块，用于接收远程用户端的远程命令至唤醒模块并发送主处理器的相应命令执行结果，主要用于远程操控机器人；

信号转换模块，用于接收本地命令并将信号转换成电信号至唤醒模块；本地命令包括声音、手势、触摸及网络信号等。网络信号至少包括蓝牙信号、wifi无线信号、4g/5g数据信号等。

唤醒模块，用于接受远程命令或本地命令以唤醒主处理器；唤醒模块至少包括语音唤醒模块、触摸唤醒模块、手势唤醒模块或网络唤醒模块。

验证模块，用于验证远程命令或本地命令的用户信息和生物特征；验证模块至少包括声音对比模块、指纹对比模块、人脸对比模块及密码对比模块。

设备调用模块，用于调用指纹扫描仪8、密码输入器9、显示屏7、人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2、拾音器3及语音播放器4以执行生物识别操作或信息提示操作；

权限配置模块，用于用户权限分配和设置；

用户信息存储模块，用于存储不同的用户信息；用户信息至少包括一个管理员用户信息和至少一个普通用户信息，管理员用户可以开启所有权限，普通用户可以开启全部权限或部分权限。

特征数据库模块，用于存储不同用户信息的不同生物特征；不同用户信息与其配对的生物特征对应，即用户信息和生物特征需同时配对。

主处理器，用于执行远程命令或本地命令进行数据处理，并与机器人本体的控制系统信号连接以开启机器人本体的相应操作。

机器人权限管理模组可以采集用户信息和生物特征，从而根据当前用户信息开启对应的操作权限。

本系统中，机器人权限管理模组还包括与主处理器信号连接的权限再确认模块，权限再确认模块用于再次确认用户信息。当用户信息有误时，权限再确认模块则发出再确认请求和信息，提示用户再次输入用户信息。

本系统中，机器人权限管理模组还包括与主处理器信号连接的报警模块6，报警模块6用于用户信息多次验证失败后报警。报警模块6至少包括一设置于平顶帽顶部的声光鸣报警器，或与主处理器信号连接的拨号模块，拨号模块可以拨号至相应用户手机端进行报警提醒。

图4是连线机构的结构示意图。

如图4所示，本系统中，连线机构设置于机器人本体的头部和颈部之间的内部，该连线机构包括设置于机器人本体5的颈部顶端的圆形凹槽11，圆形凹槽11内设置有母连接插头15，母连接插头15连接有与机器人本体5的控制系统连接的数据线，所述机器人本体5的颈部顶端位于圆形凹槽11外侧还对称设置有两个电动推杆10，两个电动推杆10的推杆均连接有水平定位板12，水平定位板12下端位于两个电动推杆10之间设置有与圆形凹槽11配对的导向圆柱13，导向圆柱13下端面中部位置设置有可与母连接插头15配对插接的公连接插头14，所述公连接插头14、两个电动推杆10均通过信号线与主处理器信号连接。当需要长期使用一个用户的模式运行机器人，或为了避免孩子玩耍而使得指纹扫描仪8、密码输入器9、人脸识别摄像头2-1、虹膜传感器2-2及拾音器3长久使用或损坏，同时为了避免机器人权限管理模组长期处于工作状态，本系统连线机构可以主动切断机器人权限管理模组和控制系统的连接，并在切断后只能通过唤醒模块唤醒主处理器方可再次连接，具体的，两个电动推杆10的推杆自动升降，带动水平定位板12升降，水平定位板12升降过程中，导向圆柱13和圆形凹槽11配对实现导向，升降过程中即可实现公连接插头14和母连接插头15的分离或插接，完成后停止电动推杆10，即完成机器人权限管理模组和控制系统连接或分离，连接后则可使用机器人机器人权限管理系统，分离后则无法使用机器人机器人权限管理系统，电动推杆10升降过程中，可通过主处理器控制其升降。在一些实施例中，电动推杆10可设置行程开关以控制其升降高度。

为本发明更好的实施，下面本实施例基于以上系统，公开一种基于生物识别认证的智能家居机器人权限管理方法,该方法包括以下步骤：

s1用户通过远程用户端发出远程开启命令至无线模块，或通过现场发出本地命令，无线模块或唤醒模块接收命令并唤醒主处理器；远程用户端可以是手机、平板或电脑，当使用远程用户端时，需开启相应功能以调用摄像头功能、指纹识别功能及录音机功能，当不存在以上功能模块时，至少需要包括一个字符输入模块。

s2主处理器唤醒后发送用户验证指令至显示屏和语音播放器，用于显示或播放用户验证指令，或通过无线模块发送至远程用户端；用户验证指令至少包括一个用户信息输入指令和用户登录方式选择指令。

s3用户接收用户验证指令后选择登陆用户信息和登陆方式，并发送确认信息回执给无线模块或主处理器，主处理器接收到确认信息后开启设备调用模块，并发送输入信息至显示屏和语音播放器，或通过无线模块发送至远程用户端，提示用户执行相应登陆方式；当用户采用远程用户端登陆时，设备调用模块发送调用信息并通过无线模块发送至远程用户端，请求启用相应设备，用户可在远程用户端开启相应设备后使用。

s4用户根据设备调用模块开启的设备输入相应的登陆信息，并发送登陆信息回执给无线模块或主处理器，主处理器接收到登陆信息后开启验证模块、用户信息存储模块和特征数据库模块，验证模块调取用户信息存储模块和特征数据库模块内存储的用户数据及用户信息对应的特征数据，并与用户当前输入的登陆信息进行对比验证，并根据对比验证结果执行以下结果：

若对比验证结果为当前输入的登陆信息与用户信息存储模块和特征数据库模块内存储数据均不一致，则发送登陆不成功信息至主处理器，主处理器通过显示屏和语音播放器进行登陆不成功提示，并开启权限再确认模块要求用户重新输入，或通过无线模块发送至远程用户端提示并要求用户重新输入，当用户连续输入三次均登陆不成功时，则关闭主处理器和唤醒模块，至少30min以后方可重复步骤s1-s4进行再次登陆；

若对比验证结果为当前输入的登陆信息与用户信息存储模块和特征数据库模块内存储数据一致，则发送登陆成功信息至主处理器，主处理器通过显示屏和语音播放器进行登陆成功提示，或通过无线模块发送登陆成功信息至远程用户端，并开启当前用户的所有权限；

设备调用模块开启的设备可以根据用户选择调用，至少包括指纹扫描仪、密码输入器、人脸识别摄像头、拾音器中的一种；当用户为远程用户端时，远程用户端至少包括一个字符输入模块。

s5主处理器根据用户权限控制机器人本体的控制系统开启相应的权限操作指令，用户即可根据自身权限下达操作指令控制机器人本体。

本方法通过预先管理不同用户的不同权限，使得不同用户在使用时仅能对应用户信息存储模块中的权限进行机器人操作，从而实现了机器人操作用户的权限分类管理，避免部分用户使用权限外的部分功能而可能引发危险事故，提高了机器人使用的安全性和可靠性。

作为本方法的补充，所述步骤s4中，所述用户信息存储模块中存储有至少一个管理员用户信息和至少一个普通用户信息，当用户登陆成功且该用户为管理员用户时，主控制器同步开启权限配置模块，并通过显示屏、语音播放器或远程用户端显示或提示，以便用户进行普通用户的权限分配。管理员用户信息用于对所有用户信息进行管理和权限分配，以针对不同用户实现不同权限分配。

作为本方法的补充，所述步骤s4中，当同一用户在重复步骤s1-s4步骤两次后依然登陆不成功时，主处理器同步发送报警信息至显示屏、语音播放器及报警模块，进行报警，或通过无线模块将报警信息发送至远程用户端远程报警。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。