一种导游服务机器人的制作方法

本发明涉及一种服务机器人领域，具体涉及一种导游服务机器人。

背景技术：

服务机器人是机器人家族中一个年轻的成员，可以分为专业领域服务机器人和家庭(个人)服务机器人。目前的数据显示，世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务机器人的开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型共计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。近年来，随着社会生产力的发展和生活水平的提高，人们将越来越多的时间用于休闲和娱乐，从而极大的促进了旅游业的发展。传统的导游工作都是由人工引导和人工讲解来完成，随着人力成的增加以及高科技的发展，逐渐出现了导游机器人和自助导游系统。其中，导游机器人技术主要关注如何制作一个可以自主移动，并配置有扩音器等发声设备，以及可以自由对导游景区进行定位和导航的机器人，这类机器人主要负责将参观者引导到各种景点，在相应的景点，采用预先设置好的解说词，对其进行解说。相关的专利如下：

cn106406319a提出一种智能导游机器人，其基于gps定位地图的方式设置导游区域的路线，该机器人按照所述的路线进行导游服务。

cn104298240a提出一种导游机器人及其控制方法，其采用感应开关、微波感应开关和超声波开关种的一种，来判断人员的接近与离开；另外，该机器人根据地面铺设的不同颜色的色带进行循迹，为游览者提供游讲解服务。

cn201310715227.x提出一种基于视觉和wifi的智能导游机器人，其具有导航定位和语音交互功能，能够实现自主控制，在实时行走过程中通过机器视觉识别物品并对其进行讲解，同时通过语音交互单元接收并回答游览者提出的相关问题。

cn201510757602.6提出个性化机器人导游导览自主解说方法。(该方法可应用于一个部署完毕的大型景区或展览馆中，需要一次性的针对所有展点或景点本身进行简单的配置，就可以根据前来参观的用户的不同需求，自动生成不同的参观方案。包括相应的参观路线，以及路线所经过的景点或展点的针对性完整解说，并且在参观过程中，还可以根据导游过程中观众的反馈来自动调整参观方案，进一步针对性的进行服务，使得导游导览系统更加的通用，能统一的为各种不同需求的观众进行服务。

目前，人工导游和导游机器人存在的一些问题，如带队的人数较多，容易走散，需要导游实时统计游览者的人数。游览者的年龄分布区域较大，而游览的路线却都是一致的，不能根据具体的游览者提供其合适的路线。另外，由于游览的路线较长，机器人的充电问题不能及时得到解决。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种通过视觉传感器对当前人群的面部特征及身体形态进行提取，实时统计游览者的人数，召回失散游览者；并根据游览者年龄以及身体状况进行分类，针对不同类型的游览者提供相应合适的游览路线的导游服务机器人。

本发明的技术方案如下：

一种导游服务机器人，其特征在于：它包括头部、躯干和底盘，所述头部内设置摄像头、定位模块、信号处理模块、计算单元、通信单元、存储单元；所述摄像头采集的实时图像经过信号处理模块的滤波、放大、ad转换之后输入所述计算单元中，所述计算单元通过所述通信单元远程连接一主服务器；所述底盘包括红外传感器；其中，

路线规划方法包括以下步骤：s1、所述主服务器在游览开始前获取游览者注册信息，所述游览者注册信息包括面部图像、姓名、年龄、身高、健康参数、联系方式；s2、所述主服务器根据游览者注册信息为游览者规划适应其年龄及健康状况的游览路线；s3、所述计算单元从所述主服务器中获取游览者注册信息和游览路线，之后将游览者注册信息和游览路线输入所述存储单元中暂存；s4、所述计算单元依照游览路线，结合定位模块识别的当前位置，向底盘输出驱动信号；所述计算单元根据摄像头输入的实时图像，识别游览者当前身体状态，及时重新规划游览路线，将目的地变更为最近的休息地点；

人数统计方法包括以下步骤：s6、所述主服务器在游览路线上设置多个预定的聚集点、区域面积，当所述定位模块识别出服务机器人行进至所述聚集点时，令机器人在聚集点的区域面积内巡游；s7、在所述区域面积内，将摄像头拍摄的实时图像、红外传感器拍摄的红外图像分别输入所述计算单元中；s8、所述计算单元根据红外图像中的热辐射情况，逐帧从实时图像中剔除不符合人体体温的伪人体目标；s9、所述计算单元将处理过后的实时图像提取特征值，识别出人脸、头、肩部等人体特征信息；s10、所述计算单元采用分类器对所提取的人体特征信息进行分类学习，识别出游览者的信息与预先存入的游览者注册信息进行匹配，一旦匹配成功，将对匹配成功的人数进行统计。

所述躯干部设置音响设备和麦克风；所述麦克风接收游览者的语音信息，输入计算单元中提取问题和指令，之后通过所述音响设备将所述计算单元反馈的音频内容输出。

当所述定位模块识别的当前位置与景点的位置匹配成功，所述计算单元通过音响设备输出当前景点的语音介绍。

所述底盘还包括运动机构，所述红外传感器将行进中的路况信息反馈给计算单元，所述运动机构按照计算单元输出的运动控制信号驱动滚轮动作。

所述头部上还包括显示界面，用于显示所述定位模块实时获取导游服务机器人的当前位置。

所述步骤s3中，所述计算单元通过通信模块将游览路线通过短信或即时通讯的方式发送给游览者。

所述步骤9中，所述计算单元将处理过后的实时图像经帧差法、背景差法或光流法等方法进行检测，提取肤色特征、形态特征、热辐射特征、人脸特征、头肩特征等人体特征信息。

所述步骤s10中，分析单个人体的移动速度与方向，若单个人体的移动方向引导着聚集人群以一定的速度向一个方向移动，则实时调整在步骤s6中预设的区域面积。

所述人数统计方法还包括步骤s11，借助扫描该区域内的手机蓝牙数量的方法，对统计的人数进行修正；将没有采集到人体特征信息的游览者定义为失散人员。

所述人数统计方法还包括步骤s12，判断当前聚集点的人员聚集状态，对失散人员通过发送手机短信或即时信息的方式进行召唤。

本发明的技术效果如下：

本发明的一种导游服务机器人，其特征在于：它包括头部、躯干和底盘，头部内设置摄像头、定位模块、信号处理模块、计算单元、通信单元、存储单元；摄像头采集的实时图像经过信号处理模块的滤波、放大、ad转换之后输入计算单元中，计算单元通过通信单元远程连接一主服务器；底盘包括红外传感器；其中还包括路线规划方法、人数统计方法。

路线规划方法中主服务器能根据不同年龄段或者健康状态的游览者，规划适合的旅游路线；在行进过程中，针对路线上的具体情况，向游览者实时反馈。通过在摄像头输入的实时图像中识别游览者当前身体状态，重新规划游览路线，将目的地变更为最近的休息地点，对游览者因过度疲劳引起的身体不适反应进行有效预警。

人数统计方法通过视觉图像识别方式识别游览人员，并实时统计游览者的人数和聚集状态，采用语音或者短信对走失或者失散的游览者进行提醒，防止游览者掉队或者走失；机器人在一定区域内进行活动，最大范围内识别该区域内所有能够匹配成功的游览者，并统计在该区域内的人群聚集程度。并借助红外传感器输入的红外图像中的热辐射情况，逐帧从实时图像中剔除不符合人体体温的伪人体目标。

机器人的供电方式采用两台机器人，它们之间相互接触的方式进行充电，避免在游览路线区域设置多个固定电源进行充电，不仅可以灵活快速充电，还能够减少运营成本。

附图说明

图1是本发明的传感系统框图

图2是本发明的人数统计方法步骤示意图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明的导游服务机器人包括头部、躯干、底盘，其中头部设置摄像头1、定位模块4、信号处理模块5、计算单元6、通信单元7、存储单元10、显示界面12。摄像头1采集的实时图像经过信号处理模块5的滤波、放大、ad转换之后，输入至计算单元6中。计算单元6通过通信单元7远程连接主服务器11。通过定位模块4实时获取导游服务机器人的当前位置，并实时在显示界面12上显示，方便游览者知道已经游览的景点和将要游览的景点。

躯干部设置音响设备8和麦克风9，麦克风9用于接收游览者的语音信息，输入计算单元6中提取问题和指令，之后通过音响设备8将计算单元6反馈的音频内容输出给游览者，实现人机互动。当定位模块4识别的当前位置与景点的位置匹配成功，通过音响设备8输出当前景点的语音介绍。

底盘设置在导游服务机器人的底部，包括红外传感器2和运动机构3，红外传感器2将行进中的路况信息反馈给计算单元6，运动机构3按照计算单元6输出的运动控制信号驱动滚轮动作，实现整个导游服务机器人的移动。机器人上搭载有移动电源，可实时根据其电量情况，采取机器人之间接触的方式进行快速充电。避免在游览路线区域设置多个固定电源进行充电，不仅可以灵活快速充电，还能够减少运营成本。

本发明的路线规划方法包括以下步骤：

s1、主服务器11在游览开始前获取游览者注册信息，游览者注册信息包括面部图像、姓名、年龄、身高、健康参数、联系方式；

s2、主服务器11根据游览者注册信息为游览者规划适应其年龄及健康状况的游览路线；老年人、小孩或者残疾患者这类人群设置地面相对平坦、路线相对短的道路，行走速率较低的路线；其它的年轻健康人群，设置路面崎岖，路线相对较长，行走速度较快的游览路线；

s3、计算单元6通过通信单元7从主服务器11中获取游览者注册信息和游览路线，之后将游览者注册信息和游览路线输入存储单元10中暂存，同时通过通信模块7将游览路线通过短信或即时通讯的方式发送给游览者；

s4、计算单元6依照游览路线，结合定位模块4识别的当前位置，向底盘输出驱动信号；

s5、在行进过程中根据实际路况，通过音响设备8对游览者发出提醒信息。

在步骤s4中，计算单元6根据摄像头1输入的实时图像，识别游览者当前身体状态，如果游览者出现例如擦汗动作较频繁、步幅较缓慢、身体摇晃等不适特征，则及时重新规划游览路线，将目的地变更为最近的休息地点。若游览者的面部表情愉悦，视觉传感器检测出游览者的步伐轻快，听觉传感器检测出游览者的语言和笑声较多，及时发出提示游览者是否继续游览，并通过音响设备8采取音乐或者语音方式进行与游览者进行互动。

在步骤s5中，提醒信息包括如路面相对潮湿，附近的碎石较多，通知游览者放缓步速；实时告知游览者目前的天气情况，避雨的地点等。

如图2所示，本发明的人数统计方法包括以下步骤：

s6、主服务器11在游览路线上设置多个预定聚集点、区域面积，当定位模块4识别出服务机器人行进至预定聚集点时，令机器人在聚集点的区域面积内巡游；

s7、在预定的区域面积内，将摄像头1拍摄的实时图像、红外传感器2拍摄的红外图像分别输入计算单元6中；

s8、计算单元6中根据红外图像中的热辐射情况，逐帧从实时图像中剔除不符合人体体温的伪人体目标；

s9、将处理过后的实时图像帧经帧差法、背景差法或光流法等方法，进行人脸特征检测和包含肤色特征、形态特征、热辐射特征、头肩特征等特征值的人体形态检测，提取人脸、头、肩部等人体特征信息；

s10、计算单元6采用svm分类器对所提取的人体特征信息进行分类学习，识别出游览者的信息与预先存入的游览者注册信息进行匹配，一旦匹配成功，将对匹配成功的人数进行统计；

s11、借助手机信号扫描技术，如扫描该区域内的手机蓝牙数量，对统计的人数进行修正；将没有采集到人体特征信息的游览者定义为失散人员；

s12、实时调整机器人的位置，在预设区域内最大程度监测人脸或者人头肩部等特征；

s13、判断当前聚集点的人员聚集状态，对失散人员通过发送手机短信或即时信息的方式进行召唤，以防止游览者掉队或者走失。

在步骤10中，分析单个人体的移动速度与方向，若单个人体的移动方向引导着聚集人群以一定的速度向一个方向移动，则修正在步骤s6中预设的区域面积。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。