本发明涉及行走辅助工具领域，特别涉及一种基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统。
背景技术：
我国的21世纪的是一个人口老龄化的时代，到2014年我国超过60岁的老人已经突破2亿，在未来的几十年老年人的人口比重将增长到30％以上，而大量的老人导致照看老人的人员不足，当老人需要外出时无人陪护无疑是非常危险的。
为了解决无人看护老人的问题，中国发明cn103914948b公开了一种基于智能移动终端的老人看护系统，系统由设置于智能移动终端上的重力传感器、加速度传感器、摄像头、听筒、全球定位系统gps、健康分析模块、安全分析模块、通信模块、扬声器组成。方法为：将重力传感器、加速度传感器、摄像头、听筒采集的信息，分别输入到健康分析模块和安全分析模块中，实现心率监测、运动量统计、紧急sos呼叫、室内监控、电器门窗安全提醒、厨房事件提醒、健康档案管理、出行行踪监控、智能导航回家十项功能。
其中，采集信息通过、摄像头、听筒和全球定位系统gps来采集被看护老人的运动和语音信息。当老人点击的出行监控按钮时，全球定位系统gps采集的老人当前位置经纬度坐标信息，并将其输入到安全分析模块中的出行监控单元，智能终端上显示老人的出行轨迹。安全分析模块中的语音求救单元拨通事先设定的人的电话；室内监控单元、智能导航回家单元，调用通信模块分别发送短信给事先设定的人；电器门窗安全提醒单元触发扬声器告警，提醒其关闭电器门窗；厨房事件提醒单元，计时结束，触发扬声器告警提示。达到使老人在生活起居中各方面得到全方位的看护的目的。
人由于身体各部分机能都衰老的原因，出行时经过楼梯时由于体力不支容易出现摔倒的事故，但是使用上述方案，对于老人出行的路径规划不细致，上述方案只是计算出了路径，但是老人可能不能安全的独自到达目的地，同时对老人出行需要的时间以及到达目的地的时间没有预计，老人可能出门后等到天黑还没到达目的地，而天黑对于视力衰退的老人来说也是容易导致老人摔倒的因素。因此使用上述方案辅助老人出行考虑的不够全面，因此需要一个功能更齐全的老人出行辅助系统。
技术实现要素：
本方案中的基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统，包括：处理模块、无线收发模块、gps定位模块、信息存储模块、每日更新地图信息的云端服务器和设置在户外引导型行走机器人上的外置子系统；
所述外置子系统包括行走模块、语音模块和可录音的摄像模块，行走模块用于驱动机器人行走，语音模块用于向老人发出声音提示信息，摄像模块用于采集图像信息和老人声音指令信息；
所述gps定位模块用于向处理模块发送机器人的当前位置信息，无线收发模块分别与处理模块和云端服务器信号连接，信息存储模块存储有识别字符，云端服务器用于通过无线收发模块向处理模块发送地图信息，处理模块向信息存储模块发送该地图信息，信息存储模块用于存储地图信息，所述地图信息中包括特殊障碍的信息；
所述处理模块分别与行走模块、语音模块和摄像模块信号连接，处理模块用于将通过摄像模块采集到的图像信息处理成一号行走信息并发送至行走模块使行走模块驱动机器人对老人进行跟随，处理模块用于计算驱动机器人在跟随老人时的速度并发送到信息存储模块；
处理模块用于读取信息存储模块中的识别字符，处理模块用于将老人声音指令信息转换成命令文字信息，处理模块还用于判断命令文字信息中是否包含识别字符，判断为是时，处理模块将命令文字信息中的识别字符之后的内容转换为终点信息，处理模块将gps定位模块发送的当前位置转换为起点信息，处理模块根据终点信息、起点信息、地图信息和特殊障碍的信息通过路径规划算法计算出最佳路径和路径总长度；
处理模块用于读取信息存储模块内存储的机器人在跟随老人时的速度，然后根据路径总长度和路径总长度除以老人行走速度后计算得到的时间信息转换为一号声音信息，然后处理模块将一号声音信息发送到语音模块；
所述语音模块收到一号声音信息后，向老人播放一号声音信息。
本发明所述的特殊障碍包括地下通道、人行天桥和阶梯。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明技术方案中，外置子系统用于使基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统与外界进行交互，包括行走模块、语音模块和可录音的摄像模块，处理器用于处理摄像模块发送的图像信息和老人声音指令信息，处理器将图像信息和老人声音指令信息处理后得到一号行走信息和一号声音信息，行走模块根据处理模块发送的一号行走信息驱动机器人行动，语言模块根据处理模块发送的一号声音信息驱动机器人向老人播放声音。
与现有技术相比，本发明提供的基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统通过包含在地图信息中的特殊障碍信息，使老人在使用本发明的机器人进行路径规划时，能够得到一条避开特殊障碍的路径，此处的特殊障碍包括地下通道、人行天桥、阶梯或者其他老人通过时有困难的地方，使老人能通过行走更加轻松的路径到达目的地；本发明还通过处理模块处理来自摄像模块的老人声音指令信息，使得老人通过向机器人说话即可控制机器人规划路线；本发明还通过记录机器人在跟随老人时的速度并结合路径总长度计算出老人到达目的地所需时间，使老人能更清晰的指定自己的出行计划；本发明通过语音模块接收处理模块处理后得到的一号声音信息，使老人不需要走近机器人即可听见最佳路径的具体内容以及路径总长度和走完此条路径所需时间。
进一步，所述云端服务器还用于每日更新天气信息，云端服务器还用于通过无线收发模块向信息存储模块发送天气信息，处理模块用于将天气信息转换为二号声音信息并将二号声音信息发送至语音模块。
这样设置后，老人能够根据外出时的天气决定是否带伞或者防寒措施，从而避免了老人在出行后由于没有准备对应天气的装备而被风吹雨淋。
进一步，当处理模块无法计算出最佳路径导致无法得到路径总长度时，将终点信息、起点信息和地图信息一起通过路径规划算法再次计算一次以得到规划结果。
这样设置后，避免出现老人在机器人无法计算出最佳路径时独自出行而导致老人走到半路出现意外。
进一步，处理模块还用于将特殊障碍的信息内包含的特殊障碍的种类和数量转换为三号声音信息，在语音模块播放一号声音后播放三号声音信息。
这样设置后，在老人决定利用不适合老人出行的规划结果出行时，能让老年人决定出行前做好需要穿过特殊障碍的准备。
进一步，所述三号声音包含的内容还包括错误提示。
当老人需要通过特殊障碍时，老人在路上花费的时间无法准确计算(通过多个特殊障碍存在相比不通过特殊障碍的体力损耗更大)，提醒老人预计时间为理论最快速度，并需要通过特殊障碍物。
进一步，所述云端服务器搭载有网络电话单元，处理模块用于将起点信息转换为网络电话语音信号，所述处理模块还用于通过图像信息对人体的姿态进行识别，识别到人体姿态为瘫倒状态后，处理模块10分钟后再次通过图像信息识别到人体瘫倒，处理模块发送求救信号和网络电话语音信号到云端服务器内的网络电话单元，网络电话单元接收到求救信号后拨通120呼叫急救车并在拨通后向电话接收方发送起点信息。
当老人不慎跌倒或者突然疾病发作导致瘫倒在地十分钟以上时，可以判断老人进入危机状态，此时呼叫120急救，避免了无人看管的老年人因未及时就医导致治疗难度增加的情况发生，利用处理模块对摄像模块收集到的图像信息进行识别，当老人处于危机状态时能通过网络电话通知他人。
进一步，所述云端服务器搭载有可供用户输入数据的输入单元，输入单元将输入的信号发送到信息存储模块并存储为家属电话信息，当处理模块发送求救信号到网络电话单元时，同时读取家属电话信息并将家属电话信息发送到网络电话单元，网络电话单元接收到家属电话信息后，将家属电话信息作为电话号码拨出并在拨通后向电话接收方发送起点信息。
当老人出现意外，不仅需要急救，也需要家人的陪伴，避免了120急救中心出现意外无法安排急救车导致延误急救时机的情况，利用输入单元将家属的电话存储到信息存储单元中，使老人发生危机情况后网络电话单元能够通知家人。
进一步，所述云端服务器搭载有时钟单元，时钟单元用于提供当前时间信息，处理模块用于计算出时间信息后读取当前时间信息，然后将时间信息的时间加上当前时间信息的时间，得到预计时间并转换为预计时间信息，处理模块还用于将当前时间信息和预计时间信息转换成四号声音信息发送到语音模块，语音模块接收到四号声音信息后向老人播放四号声音信息。
语音模块在播报走完最佳路径所需时间后，播报现在时间以及到达时间使得老人能够根据现在的时间以及到达的时间对出行的计划做出修改。
进一步，所述时钟单元包括年月日的日期信息，所述gps定位模块发送到处理模块的当前位置信息包括经纬度，处理模块用于根据经纬度、日期信息和天气信息计算出日落时间并转换五号声音信息发送到语音模块，在语音模块播放完一号声音模块后播放五号声音模块。
这样设置后，老人能根据机器人提示的日落时间判断到达目的地的时间是否天黑，如果天黑，老人可以出门前就决定是放弃出门还是带上电筒，避免了老人天黑在外面行走出现意外。
附图说明
图1为本发明基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统的实施例1的流程图；
图2为本发明基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统的实施例2的行走模块的装置的主视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例基本如附图1所示：
本实施例中基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统，包括处理模块、无线收发模块、gps定位模块、信息存储模块、每日更新地图信息和天气信息的云端服务器和设置在户外引导型行走机器人上的外置子系统，本实施例中使用的户外引导型行走机器人为阿特拉斯人形机器人。
所述外置子系统包括行走模块、语音模块和可录音的摄像模块，行走模块用于驱动机器人行走，语音模块用于向老人发出声音提示信息，摄像模块用于采集图像信息和老人声音指令信息，本实施例中基于贝叶斯调试法建立语者特定模型，利用建立好的语者特定模型在嘈杂环境中对老人的声音进行识别，又利用美尔导频谱系数和高斯混合模型对老人的声音信号进行识别从而将老人声音指令信息转换成命令文字信息。
所述gps定位模块用于向处理模块发送机器人的当前位置信息，无线收发模块分别与处理模块和云端服务器连接，信息存储模块用于存储云端服务器发送的信息，信息存储模块还用于存储识别字符，云端服务器用于通过无线收发模块向信息存储模块发送地图信息和天气信息，所述地图信息中包括特殊障碍的信息，本实施例中的特殊障碍的信息是人工添加的。
所述处理模块分别与行走模块、语音模块和摄像模块信号连接，处理模块用于将通过摄像模块采集到的图像信息处理成一号行走信息并发送至行走模块使行走模块驱动机器人对老人进行跟随，处理模块用于计算驱动机器人在跟随老人时的速度并发送到信息存储模块，本实施例中利用基于高斯过程回归模型得到的图形特征从图像信息中识别老人和获得老人的姿态。
所述云端服务器搭载有网络电话单元，处理模块用于将起点信息转换为网络电话语音信号，所述处理模块还用于通过图像信息对人体的姿态进行识别，识别到人体姿态为瘫倒状态后，处理模块10分钟后再次通过图像信息识别到人体瘫倒，处理模块发送求救信号和网络电话语音信号到云端服务器内的网络电话单元，网络电话单元接收到求救信号后拨通120呼叫急救车并在拨通后向电话接收方发送起点信息，本实施例中使用的网络电话单元为skype网络电话。
所述云端服务器搭载有可供用户输入数据的输入单元，输入单元将输入的信号发送到信息存储模块并存储为家属电话信息，当处理模块发送求救信号到网络电话单元时，同时读取家属电话信息并将家属电话信息发送到网络电话单元，网络电话单元接收到家属电话信息后，将家属电话信息作为电话号码拨出并在拨通后向电话接收方发送起点信息。
所述云端服务器搭载有时钟单元，时钟单元用于提供当前时间信息，处理模块用于计算出时间信息后读取当前时间信息，然后将时间信息的时间加上当前时间信息的时间，得到预计时间并转换为预计时间信息，处理模块还用于将当前时间信息和预计时间信息转换成四号声音信息发送到语音模块。
处理模块用于读取信息存储模块中的识别字符，处理模块用于将老人声音指令信息转换成命令文字信息，处理模块还用于判断命令文字信息中是否包含识别字符，判断为是时，处理模块将命令文字信息中的识别字符之后的内容转换为终点信息，处理模块将gps定位模块发送的当前位置转换为起点信息，处理模块根据终点信息、起点信息、地图信息和特殊障碍的信息通过路径规划算法计算出最佳路径和路径总长度，当处理模块无法计算出最佳路径导致无法得到路径总长度时，将终点信息、起点信息和地图信息一起通过路径规划算法再次计算一次以得到规划结果，本实施例中的路径规划算法为dijkstra算法，这种算法的运行速度相比bfs算法慢，但是能保证找到一条最短路径，从而保证了为老人选择的路径不会使老人消耗不必要的体力。
处理模块用于读取信息存储模块内存储的机器人在跟随老人时的速度，然后根据路径总长度和路径总长度除以老人行走速度后计算得到的时间信息转换为一号声音信息，然后处理模块将一号声音信息发送到语音模块，处理模块还用于将天气信息转换为二号声音信息并将二号声音信息发送至语音模块，处理模块还用于将特殊障碍的信息内包含的特殊障碍的种类和数量转换为三号声音信息，所述三号声音包含的内容还包括错误提示。
所述语音模块收到一号声音信息、二号声音信息、三号声音信息和四号声音信息后，依次向老人播放一号声音信息、二号声音信息、三号声音信息和四号声音信息。
本实施例的工作原理及有益效果为：
本实施例技术方案中，外置子系统用于使基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统与外界进行交互，包括行走模块、语音模块和可录音的摄像模块，处理器用于处理摄像模块发送的图像信息和老人声音指令信息，处理器将图像信息和老人声音指令信息处理后得到一号行走信息和一号声音信息，行走模块根据处理模块发送的一号行走信息驱动机器人行动，语言模块根据处理模块发送的一号声音信息驱动机器人向老人播放声音。
与现有技术相比，本实施例提供的基于户外引导型行走机器人的老人出行辅助系统通过包含在地图信息中的特殊障碍信息，使老人在使用本实施例的机器人进行路径规划时，能够得到一条避开特殊障碍的路径，此处的特殊障碍包括地下通道、人行天桥、阶梯或者其他老人通过时有困难的地方，使老人能通过行走更加轻松的路径到达目的地；
本实施例还通过处理模块处理来自摄像模块的老人声音指令信息，使得老人通过向机器人说话即可控制机器人规划路线；本实施例还通过记录机器人在跟随老人时的速度并结合路径总长度计算出老人到达目的地所需时间，使老人能更清晰的指定自己的出行计划；本实施例通过语音模块接收处理模块处理后得到的一号声音信息，使老人不需要走近机器人即可听见最佳路径的具体内容以及路径总长度和走完此条路径所需时间；
本实施例还通过在向老人播放最佳路径的具体内容以及路径总长度和走完此条路径所需时间后播放天气信息，使老人能够根据外出时的天气决定是否带伞或者防寒措施，从而避免了老人在出行后由于没有准备对应天气的装备而被风吹雨淋；
本实施例还通过处理器将关于特殊障碍的信息转换成三号声音信号，然后使处理器将三号声音信号发送到语音模块，使老人决定利用不适合老人出行的规划结果出行时，能让老年人决定出行前做好需要穿过特殊障碍的准备；同时，三号声音包含的内容还包括错误提示，这使得老人需要通过特殊障碍时，老人在路上花费的时间无法准确计算(通过多个特殊障碍存在相比不通过特殊障碍的体力损耗更大)，提醒老人预计时间为理论最快速度，并需要通过特殊障碍物；
在当处理模块无法计算出最佳路径导致无法得到路径总长度时，将终点信息、起点信息和地图信息一起通过路径规划算法再次计算一次，这样设置后，避免出现老人在机器人无法计算出最佳路径时独自出行而导致老人走到半路出现意外；
在云端服务器上搭载网络电话单元后，当老人不慎跌倒或者突然疾病发作导致瘫倒在地十分钟以上时，可以判断老人进入危机状态，此时呼叫120急救，避免了无人看管的老年人因未及时就医导致治疗难度增加的情况发生，利用处理模块对摄像模块收集到的图像信息进行识别，当老人处于危机状态时能通过网络电话通知他人；
在云端服务器上搭载可供用户输入数据的输入单元后，当老人出现意外，不仅需要急救，也需要家人的陪伴，避免了120急救中心出现意外无法安排急救车导致延误急救时机的情况，利用输入单元将家属的电话存储到信息存储单元中，使老人发生危机情况后网络电话单元能够通知家人；
在云端服务器上搭载时钟单元后，语音模块在播报走完最佳路径所需时间后，播报现在时间以及到达时间使得老人能够根据现在的时间以及到达的时间对出行的计划做出修改。
实施例2，本实施例的附图标记为轮胎1、叶子板2、连接杆3、弹簧4、测滑杆5、压敏传感器6、橡胶垫7、防滑块8。
如附图2所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述户外引导型行走机器人的行走模块的装置为轮胎1和叶子板2，叶子板2与机器人下方固定连接，轮胎1连接在叶子板2下方，轮胎1与叶子板2之间连有连杆，叶子板2的两侧设有防滑块8，其中防滑块8为梯形橡胶，叶子板2上设有一层橡胶垫7，轮胎1与叶子板2连接处设有缓冲用的弹簧4，叶子板2上还设有压敏传感器6、控制器和测滑杆5，压敏传感器6与控制器信号连接，控制器接收到压敏传感器6发送的压力突然变化信号后控制连杆向上抬起，使轮胎1压向叶子板2上的橡胶垫7。
这样设置后，利用测滑杆5在地面受到的摩擦力变小后给压敏传感器6带来的压力也会变小，因此在路滑的时候控制器会控制连杆向上抬起，使得连接在连杆上的轮胎1与叶子板2之间的距离减小，连杆一直向上抬起使得连接在连杆上的轮胎1也一直压在叶子板2底端的橡胶垫7，避免转动的轮胎1与叶子板2接触后带动整个机器人振动，轮胎1抬起后到防滑块8与地面接触，机器人的全部重量压在防滑块8上，达使轮胎1减速滑动的目的。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。