一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法及系统与流程

本发明涉及工业自动化信息及人机交互技术领域，具体为一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法及系统。

背景技术：

近年来，随着通信技术、智能技术、移动互联网技术的发展，智能家居已成为今后家居和住宅发展的必然方向，同时家庭服务型机器人将成为其中重要的设备。但现有的家庭服务型机器人大多不具备控制家居环境的功能，即使具备也只是简单的机械式控制，缺乏自主性与智能性。另外，智能家居的设备往往分散在房间的不同空间，需要布线和施工，且有些设备虽可通过无线传输和传感技术实现无线遥控，但这些设备并不兼容，设备与设备之间无法实现协调工作。

尽管人与家庭服务型机器人之间的交互技术已经取得较好的成果，且对家居环境的控制技术也在飞速地发展，但在智能家居环境控制方面却没有考虑到用户的不同情感状态和行为动作对家居环境的需求，智能化程度低，目前仍不能满足人们对数字化、智能化的需求，导致用户体验的满意度和信任度降低。因此，设计一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法及系统是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法及系统，以解决现有技术所存在的智能家居控制系统没有考虑到用户的不同动作状态对家居环境的需求、设备与设备之间无法实现协调工作，导致智能化程度、用户体验的满意度和信任度低的问题，同时也没有解决家庭服务机器人不能安全性不高，不能有效防止他人随意操控的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制系统，包括家庭服务机器人、智能家居环境设备和家庭网关，所述家庭服务机器人通过家庭网关与智能家居环境设备信号连接。

根据上述技术方案，所述家庭服务机器人由安全验证模块、显示和输入模块、协同控制中心模块、数据采集模块、通信模块和移动模块组成，所述协同控制中心模块通过can总线分别与移动模块和数据采集模块相连接，获取机器人自身运动状态，感知外部环境信息、控制移动模块的运动。

根据上述技术方案，所述安全验证模块包括指纹采集单元、数据处理单元、数据存储单元和比对验证单元，所述数据处理单元包括模数转换器和微处理器，所述数据存储单元包括存储器，所述存储器中包含指纹白名单数据，所述指纹采集单元的输出与模数转换器的输入连接，所述模数转换器的输出与微处理器连接，所述微处理器通过总线与存储器连接，所述存储器与比对验证单元连接。

根据上述技术方案，所述数据采集模块包含一对双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与协同控制中心模块相连，所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取使用者的手部动作。

根据上述技术方案，所述显示和输入模块包括显示屏和控制板，所述显示屏用来显示信息，所述控制板用来输入信息。

根据上述技术方案，所述移动模块包括底盘、传动模块、主动轮、从动轮和避障传感器。

根据上述技术方案，所述家庭网关包括wifi模块、zigbee模块和万能遥控器。

根据上述技术方案，所述智能家居环境设备包括环境数据采集模块和智能家电设备。

根据上述技术方案，所述环境数据采集模块包括温湿度传感器、光传感器、烟雾探测器、门窗传感器、空气质量检测器、无线可燃气泄露探测器和视频检测器。

根据上述技术方案，所述智能家电设备包括空调、电视、智能照明灯、空气净化器、加湿器、电动窗帘、电动开窗器、电动开门器和音响。

一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法，包括如下步骤：

1)获取智能家居环境和用户的动作状态数据；

2)对获取的智能夹具环境数据和用户动作状态数据进行集中整合，并分析；

3)根据分析的结果生成控制指令，并根据控制指令启动相应的智能家电设备；

4)智能家电设备工作，改变室内环境或状态。

根据上述技术方案，所述获取智能家居环境数据包括通过环境数据采集模块采集室内各项智能家居环境数据，所述环境数据采集模块的工作模式包括：正常工作模式、半睡眠工作模式和睡眠工作模式，所述环境数据采集模块的工作模式不同，环境数据采集模块的检测频率不同。

根据上述技术方案，所述环境数据采集模块工作在半睡眠工作模式或睡眠工作模式时，根据采集到的各项智能家居环境数据对智能家居环境进行分析调节，使智能家居环境的各个指标保持在基准值，并将各项智能家居环境数据和智能家电设备的状态输出至显示屏显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置的安全验证模块，安全验证模块包括指纹采集单元、数据处理单元、数据存储单元和比对验证单元，只有当使用者的指纹信息与数据存储单元内的指纹通过比对验证单元验证无误后才可以操控家庭服务机器人，有效提升了该系统的安全性能，可以有效防止无关人员随意操控设备，提升设备的实用性和安全性；通过获取智能家居环境和用户的动作状态数据，并对对获取的智能夹具环境数据和用户动作状态数据进行集中整合，并分析，根据分析的结果生成控制指令，并根据控制指令启动相应的智能家电设备，之后，获取智能家居环境和用户的动作状态数据，从而得到数据的反馈，如此循环反复，这样，本发明能够自主地根据用户的情感状态和智能家居环境数据对智能家居环境实现协同控制，有效解决了智能化程度低、用户体验的满意度和信任度低的问题。

附图说明

图1是本发明的智能家居系统和机器人系统的协同控制方法的方法流程图；

图2是本发明的家庭服务机器人组成结构模块示意图；

图3是本发明的智能家居环境设备组成结构模块示意图；

图4是本发明的智能家居系统和机器人系统的协同控制方法的系统流程图；

图中标号：1、家庭服务机器人；2、安全验证模块；3、显示和输入模块；4、协同控制中心模块；5、数据采集模块；6、通信模块；7、移动模块；8、智能家居环境设备；9、环境数据采集模块；10、智能家电设备；11、家庭网关。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制系统，包括家庭服务机器人1、智能家居环境设备8和家庭网关11，家庭服务机器人1通过家庭网关11与智能家居环境设备8信号连接。

根据上述技术方案，家庭服务机器人1由安全验证模块2、显示和输入模块3、协同控制中心模块4、数据采集模块5、通信模块6和移动模块7组成，协同控制中心模块4通过can总线分别与移动模块7和数据采集模块5相连接，获取机器人自身运动状态，感知外部环境信息、控制移动模块7的运动。

根据上述技术方案，安全验证模块2包括指纹采集单元、数据处理单元、数据存储单元和比对验证单元，数据处理单元包括模数转换器和微处理器，数据存储单元包括存储器，存储器中包含指纹白名单数据，指纹采集单元的输出与模数转换器的输入连接，模数转换器的输出与微处理器连接，微处理器通过总线与存储器连接，存储器与比对验证单元连接。

根据上述技术方案，数据采集模块5包含一对双目摄像头和红外灯珠，双目摄像头前设有一片红外滤镜，双目摄像头与协同控制中心模块4相连，红外灯珠被点亮用来发射红外光，双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取使用者的手部动作。

根据上述技术方案，显示和输入模块3包括显示屏和控制板，显示屏用来显示信息，控制板用来输入信息。

根据上述技术方案，移动模块7包括底盘、传动模块、主动轮、从动轮和避障传感器。

根据上述技术方案，家庭网关11包括wifi模块、zigbee模块和万能遥控器。

根据上述技术方案，智能家居环境设备8包括环境数据采集模块9和智能家电设备10。

根据上述技术方案，环境数据采集模块9包括温湿度传感器、光传感器、烟雾探测器、门窗传感器、空气质量检测器、无线可燃气泄露探测器和视频检测器。

根据上述技术方案，智能家电设备10包括空调、电视、智能照明灯、空气净化器、加湿器、电动窗帘、电动开窗器、电动开门器和音响。

一种基于智能家居系统和机器人系统的协同控制方法，包括如下步骤：

1)获取智能家居环境和用户的动作状态数据；

2)对获取的智能夹具环境数据和用户动作状态数据进行集中整合，并分析；

3)根据分析的结果生成控制指令，并根据控制指令启动相应的智能家电设备；

4)智能家电设备工作，改变室内环境或状态。

根据上述技术方案，获取智能家居环境数据包括通过环境数据采集模块采集室内各项智能家居环境数据，环境数据采集模块的工作模式包括：正常工作模式、半睡眠工作模式和睡眠工作模式，环境数据采集模块的工作模式不同，环境数据采集模块的检测频率不同。

根据上述技术方案，环境数据采集模块工作在半睡眠工作模式或睡眠工作模式时，根据采集到的各项智能家居环境数据对智能家居环境进行分析调节，使智能家居环境的各个指标保持在基准值，并将各项智能家居环境数据和智能家电设备的状态输出至显示屏显示。

基于上述，本发明的优点在于，本发明通过设置的安全验证模块2，安全验证模块2包括指纹采集单元、数据处理单元、数据存储单元和比对验证单元，只有当使用者的指纹信息与数据存储单元内的指纹通过比对验证单元验证无误后才可以操控家庭服务机器人1，有效提升了该系统的安全性能，可以有效防止无关人员随意操控设备，提升设备的实用性和安全性；通过获取智能家居环境和用户的动作状态数据，并对对获取的智能夹具环境数据和用户动作状态数据进行集中整合，并分析，根据分析的结果生成控制指令，并根据控制指令启动相应的智能家电设备，之后，获取智能家居环境和用户的动作状态数据，从而得到数据的反馈，如此循环反复，这样，本发明能够自主地根据用户的情感状态和智能家居环境数据对智能家居环境实现协同控制，有效解决了智能化程度低、用户体验的满意度和信任度低的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。