基于分布式云互动的办公助手及操作方法与流程

本发明涉及一种自动化办公设备，尤其涉及基于分布式云互动的办公助手及操作方法。

背景技术：

我国在2000年初互联网行业得到蓬勃的发展，以此造就了网络技术的进一步飞跃，在移动互联网技术成熟的条件下，衍生出一批互联网巨头。在这些条件的推动下，国内首次提出了分布式办公的理念。而且阿里巴巴集团初次在网络技术部尝试这种分布式办公模式，他们通过计算机网络将所有员工联系起来，通过网络来完成大部分的办公工作，而且在web技术的支撑下，这种分布式的模式越来越受欢迎，企业的受益方面更多的得到体现。如今，国内主要的办公自动化产品基本都只是软件，例如钉钉、teambition等办公软件，这些软件目前能比较有效的辅助办公，提高办公效率，且也同时在研发一些智能设备（云考勤机）实现考勤等功能，但是在考虑人与办公系统、智能硬件之间的交互依然存在许多不足之处。

随着办公自动化（officeautomation）的普及以及分布式办公方式的流行，越来越多的上班族为了提高办公效率以及舒适的办公环境，选择在家或者选择离家较近的办公地点进行办公，然而这种办公方式也同样出现了不少新的问题，例如人员管理繁琐、任务下达困难、会议缺席、公司成员之间缺乏交流等。目前分布式办公问题的解决方案大多是以纯软件为主，缺乏智能主动性，从而使得人与办公系统交互体验不足，无法很好的提高办公效率。随着无线网络带宽的提升，以及大数据、云计算的发展，物联网（iot）将引发“下一次工业革命”。因此，将物联网与分布式办公相结合的办公助手机器人急需研发。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供基于分布式云互动的办公助手及操作方法，通过将指纹传感器和红外热释电传感器接入物联网系统，用户可以使用办公助手机器人实现上下班考勤和在岗时间统计；用户可以通过指纹验证方式登陆办公系统，完成任务分配，当有新的任务下达时，办公助手机器人可以通过语音等多媒体方式进行任务提醒，用户可以进入功能界面查看任务详情并提交任务。用户可以在功能界面进行视频会议安排，在视频会议即将开始时，办公助手机器人会有通过语音提醒你进入视频会议界面。办公助手机器人可以根据用户的在岗时间进行久坐提醒，在用户的休闲时间播放音乐。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：基于分布式云互动的办公助手，它包括机械主体和主控制系统，所述的机械主体包括头部结构、主体结构和底座；

所述主控制系统采用从主机体系，主机是基于arm的树莓派2b微型电脑主板，从机是基于atmega328芯片的arduinouno8位单片机，主控制系统安装在机器人主体结构的机身内部；

所述的树莓派2b微型电脑主板通过hdmi连接线与触摸显示屏相连，通过usb连接线与网络摄像头、麦克风相连，通过音频线与扬声器相连，同时通过usb转串口与arduinouno控制器相连，所述arduinouno控制器的数字信号端口与指纹识别传感器、红外热释电传感器、舵机相连，通过模拟信号端口与任务提示灯相连。

所述主控制系统中树莓派2b微型电脑主板搭载基于linux的raspbian操作系统，node.js服务器运行在raspbian系统上，用于处理办公助手机器人的所有逻辑任务，为交互界面提供web服务，并处理用户请求；所述树莓派2b通过usb串口与arduinouno控制器通信，并通过其接收指纹传感器和红外热释电传感器的数据，并控制舵机的转动和任务提示灯的颜色。

所述指纹传感器采用的是gt-511c3指纹传感器，其主要用于采集指纹数据并用于识别；其ttl接口与arduinouno控制器相连。

所述的红外热释电红外传感器是检测人发射的红外线而输出电信号的传感器，它的检测角度为110度，检测距离为7m以内，主要用于判断员工是否在岗。

所述的头部结构通过舵机连接盘连接在主体结构的舵机上，头部结构中的头部前壳和头部后壳通过个螺栓连接在一起，在头部结构两侧各装有一个扬声器，头部前壳上装有一个网络摄像头和两个led灯。

所述的主体结构主要由身体前壳和身体后壳连接而成，并通过螺栓连接固定在底座上，所述的指纹传感器、红外热释电红外传感器、任务提示灯、触摸显示屏、麦克风均安装在身体前壳上。

所述arduinouno控制器的pwm信号输出与舵机的信号线相连，使arduino控制器的数字信号转化为舵机需要的模拟信号，控制舵机的转角，进而控制机器人头部的转动，led灯的3根信号线分别连接在arduinouno控制器的模拟输出端口上，指纹传感器通过串口与arduino控制器通信，其信号线连在控制器虚拟的串口的端口上，红外热释电传感器连接在arduino控制器的数字输入端口。

采用任意一项办公助手的操作方法，其特征在于，它包括以下步骤：

第一步：使用前，开启机器人背后的电源开关，待系统启动后，点击触摸显示屏上的web浏览器访问url链接进入到机器人系统登陆界面；

第二步：在登陆界面，你可以选择账号密码验证或者指纹身份验证登陆到“首页”界面；

第三步：如果用户还没有注册账号，需要点击“注册”按钮进入注册界面，你需要填入姓名、手机号、部门和职位等个人基本信息，然后根据机器人的语音提示，进行指纹采集，采集成功后便自动跳转至“首页”界面；

第四步：在“首页”界面，你可以点击导航栏上功能按钮或者功能简介上方图标进入到对应的功能界面；

第五步：通过点击“指纹考勤”按钮，即可进入指纹考勤界面，用户可以点击开始签到按钮，然后根据语音提示，进行上下班签到，签到完成后，界面上便实时显示在岗时间；

第六步：通过点击“任务”按钮，系统会自动根据用户的职位跳转到“任务分配”或者“任务提醒”两个不同的界面，对于团队管理人员，会跳转至“任务分配”界面，用户可以在界面上新建任务，包括添加“任务内容”、“截止时间”、“参与者”，点击“创建”按钮后即完成任务创建。任务创建后，任务“参与者”的机器人便会通过语音提示有新的任务，并且任务提示灯便会变成绿色并不停的闪烁。对于公司普通员工，会跳转至“任务提醒”界面，在任务界面，用户可以看到上级给自己安排任务，点击任务对应“详情”按钮，便可以查看到任务截止时间等详情，用户可以在此界面可以上传文件并点“提交”按钮完成任务；

第七步：通过点击“视屏会议”按钮，即可进入视频会议界面，用户可以在界面上新建视频会议，包括添加“会议内容”、“开始时间”、“参与者”，点击创建即可完成视屏会议的创建，会议“参与者”的机器人便会通过语音提示有新的会议安排，用户在会议开始前可以点击“开始会议”按钮便可以进行视屏会议；

第八步：通过点击“娱乐功能”按钮，即可进入娱乐功能界面，用户可以在此界面设置自己喜欢的音乐风格，在界面上点击“播放音乐”按钮，即可开始音乐播放，机器人头部也会跟着音乐节奏转动；

第九步：机器人会在服务器端统计用户的在岗时间，当用户持续工作达到两个小时，机器人会通过语音提醒用户起身活动。

本发明有如下有益效果：

1、通过将办公自动化系统和机器人结合，打造一款基于分布式办公的办公辅助平台，机器人能够减轻公司人事管理部门的监督和管理工作，提高员工的办公效率。

2、通过将指纹传感器与红外热释电传感器巧妙的嵌入到机器人上，实现了员工考勤和实时在岗时间的统计，能够减轻分布式办公带来考勤的繁琐，并且通过在岗时间能够简单的实现久坐提醒功能，能有效预防办公疾病。

3、分布式办公机器人的语音提醒功能可以保证用户能够实时收到上级布置的任务，并且能不错过任何一场视频会议。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的办公助手机器人总体结构图。

图2为本发明的办公助手机器人机械结构整体结构示意图。

图3为本发明的办公助手机器人控制系统的连线示意图。

图4为本发明的办公助手机器人总体实物结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

一、系统设计目标和原则

基于分布式云互动的办公助手机器人及其系统的设计目标和原则主要体现在以下几个方面：

1.功能完整

办公助手机器人的设计目标就是解决分布式办公存在一些类似于员工管理繁琐、任务下达困难、会议缺席等问题，它的语音提醒、久坐提醒、语音交互、私密存储等功能，使得分布式办公人群的工作更轻松、更高效，成为他们工作中的好帮手，另外它的指纹考勤、在岗时间统计、任务分配以及视频会议功能也方便公司进行人员管理以及公司成员内部的相互交流。

2.界面清晰

办公助手机器人的人机交互界面是web浏览器。系统拥有一个简洁明了、易于操作的交互界面是系统设计中的一个重要环节，界面的简洁明了能有利于用户的操作和使用，并吸引更多的用户使用，这样办公助手机器人就更容易推广和使用。

3.安全性

系统必须保证网络、web浏览器、系统硬件等各方面的安全性，以及系统的数据安全，系统在注册时候必须进行指纹采集，在进入系统前必须进行账号密码验证或者指纹验证，只有授权用户才能使用。

4.成本低

在尽量降低硬件成本的情况下，不需要太多的设备。充分利用树莓派硬件和软件优势，比如利用树莓派的开源的raspbian系统搭建node.js服务器、利用npm包管理器安装包和库文件；利用web浏览器跨平台的特点，减少物联网系统的开发成本等。

5.可靠性

系统对于用户的操作和使用非常方便，通过系统相应的功能模块就能够进行相应的操作，尽可能的减少失误操作带来的不便。

6.可扩展性

由于系统采用web浏览器作为人机交互界面，因此本系统在主流的移动端设备操作系统上均可使用，具有良好的跨平台性，不会给不同移动端设备用户带来任何麻烦。

二、系统的总体结构

如图1，根据本系统的设计目标，办公助手机器人可能分布不同地方，为保证数据信息的一致性，所有办公助手机器人需要共用一个数据库。因此，将分布式办公系统划分为硬件层、核心层、服务层和应用程序层四个部分。

办公助手机器人的硬件层包括arduino控制器和由arduino直接控制的一系列传感器，以及与树莓派开发板连接的硬件（扬声器、麦克风等）。arduino作为树莓派的从机控制器，可以直接指纹传感器、红外热释电模块以及舵机，同时通过usb串口接受主机树莓派的控制信息；

其核心层是整个系统设计的关键部分，位于机器人上。由树莓派和触摸显示屏组成，其中，树莓派上配置有node.js服务器和mongodb数据库。当办公助手机器人工作时，部署在树莓派上的机器人服务器会在后台运行，并通过广域网与远端公用数据库服务器建立连接，用于获取和提交用户数据。办公助手机器人上的服务器基于node.js,用于处理机器人的所有逻辑任务，为交互界面提供web服务，并处理用户请求，通过usb串口与arduino交换数据。触摸显示屏则用于显示基于机器人服务器的webapp，作为人机交互终端界面。

其服务层部署在固定地点的服务器上，所有用户的信息和数据都统一保存在这里。服务层包括web服务器和数据库服务器，与办公助手机器人服务器一样，也是基于node.js和mongodb，为机器人和其他客户端提供数据库访问接口，同时为客户端提供web服务，确保用户在身边没有办公助手机器人的情况下也能随时随地访问数据。

应用程序层主要指用户的pc端和移动终端，直接由服务层的服务器提供服务。相比于机器人的终端，由于应用程序层与硬件层没有连接，因此只提供部分功能，比如任务提醒和签到情况浏览等。

三、机械结构

如图2、4，基于分布式云互动的办公助手机器人的整体结构示意图如图2所示，机器人的整体结构由机器人头部、机器人身体、机器人底座构成。机器人头部上装有摄像头和扬声器并通过舵盘连接在机器人身体的舵机上。在身体上装有任务提醒灯、麦克风、触摸显示屏、指纹识别模块、红外热释电模块以及身体内部的控制系统，机器人底座主要对机器人起到支撑作用。

进一步的，所述的头部结构通过舵机连接盘11连接在主体结构的舵机12上，头部结构中的头部前壳1和头部后壳3通过个螺栓连接在一起，在头部结构两侧各装有一个扬声器2，头部前壳1上装有一个网络摄像头3和两个led灯10。

进一步的，所述的主体结构主要由身体前壳6和身体后壳7连接而成，并通过螺栓连接固定在底座16上，所述的指纹传感器8、红外热释电红外传感器9、任务提示灯13、触摸显示屏14、麦克风15均安装在身体前壳6上。

办公助手机器人的整体机械结构依据人体工程学原理进行设计，采用solidworks进行零件三维曲面建模通过购买的电子元器件的原始尺寸以及各零件之间相互的装配关系，确定各零部件的结构及尺寸，以便于在前期发现设计中的不足及缺陷，及时地改正，避免实际加工后带来的损失，利用solidworks也可以一些较为复杂的曲面造型设计，比如机器人身体外壳就是通过放样基体等方法进行设计。同时，利用solidworks工程图插件，将三维实体模型直接生成可用于加工的二维工程图，这样就可以大大提高了开发效率，节约了时间成本。另外，建模生成的三维零件很容易生成stl格式的切片文件进行3d打印，极大缩减了项目开发时间。对于办公助手机器人身体内部的树莓派开发板以及其他电路板均通过铜柱固定在设计好的亚克力板上。

四、重要硬件介绍

1.树莓派3b

树莓派（raspberrypi）是英国的树莓派基金会开发的单板电脑，其最初目的是为了给学校的计算机教育提供廉价的设备，但是因为它便宜的价格，信用卡般的大小和强大的性能，迅速被创客们所看中，他们在其原有的基础上搭建了各种平台用来实现他们的创意以及物联网应用。树莓派目前已发展到第三代，而此次选用的是最新的树莓派3的b版作为机器人的主要硬件控制平台，通过云服务和人工智能技术，建立网络世界起和物理世界交互的桥梁。

树莓派3的cpu为1.2ghz的64位4核的armcortex-a53，相比于第一代树莓派性能提升了十倍，强大的处理器性能使得树莓派具有更强的数据处理能力，能够流畅地执行的多线程任务，从而满足用户的多种需求。树莓派提供100m网口和4个usb2.0接口，使其能够轻松地接入数据网络，而第三代树莓派更是集成了wi-fi芯片和蓝牙芯片，这更为树莓派接入无线网络，搭建物联网提供了便利。

在办公助手机器人的设计中，作为node.js服务器的载体，负责与arduino控制器的通信以及网络摄像头、麦克风和扬声器的接入，并通过wifi连接实现web浏览器与node.js服务器间的通信以及视频通话功能等。

2.arduino控制器

arduino是一个基于开放源代码的软硬件平台，由硬件arduinoboard和arduinoide构成，它是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，非常适合实现项目的快速开发，arduinoide是具有使用类似java的processing/wiring开发环境。在本机器人的设计中，负责控制led灯的颜色和舵机的转动角度以及接收指纹识别传感器和红外热释电传感器的数据。

3.gt-511c3指纹传感器

gt-511c3指纹传感器反应灵敏，识别精确，它有强大的指纹管理功能。可存储多达200多个传感器，可作为指纹库传导到其他设备中。可提取原始指纹，处理成标准对比模板。另外，这款指纹传感器体积微小，非常容易嵌入机器人的外壳上，且它的ttl接口能够与大部分单片机兼容。

4.红外热释电传感器

红外热释电红外传感器是一种能检测人身体发射的红外线而输出电信号的传感器，它的检测角度为110度，检测距离为7m以内，在机器人设计中，它主要用来判断办公人员是否在岗工作。

五、控制系统

办公助手机器人控制系统的连线示意图如图3所示。首先机器人内置的12v锂电池电压通过稳压板稳压成树莓派、arduino控制器和触摸显示屏5v的工作电压。树莓派与扬声器通过音频线连接，与触摸显示屏通过hdmi连接线连接，通过usb连接线与网络摄像头、麦克风和arduino连接，并通过usb连接线与arduino控制器进行相互通信。

进一步的，arduino控制器的pwm信号输出与舵机的信号线相连，使arduino控制器的数字信号转化为舵机需要的模拟信号，控制舵机的转角，进而控制机器人头部的转动。led灯的3根信号线分别连接在arduino控制器的模拟输出端口上，指纹传感器通过串口与arduino控制器通信，其信号线连在控制器虚拟的串口的端口上，红外热释电传感器连接在arduino控制器的数字输入端口。

六、基于分布式云互动的办公助手机器人的操作方法它包括以下步骤：

第一步：使用前，开启机器人背后的电源开关，待系统启动后，点击触摸显示屏上的web浏览器访问url链接进入到机器人系统登陆界面；

第二步：在登陆界面，你可以选择账号密码验证或者指纹身份验证登陆到“首页”界面；

第三步：如果用户还没有注册账号，需要点击“注册”按钮进入注册界面，你需要填入姓名、手机号、部门和职位等个人基本信息，然后根据机器人的语音提示，进行指纹采集，采集成功后便自动跳转至“首页”界面；

第四步：在“首页”界面，你可以点击导航栏上功能按钮或者功能简介上方图标进入到对应的功能界面；

第五步：通过点击“指纹考勤”按钮，即可进入指纹考勤界面，用户可以点击开始签到按钮，然后根据语音提示，进行上下班签到，签到完成后，界面上便实时显示在岗时间；

第六步：通过点击“任务”按钮，系统会自动根据用户的职位跳转到“任务分配”或者“任务提醒”两个不同的界面，对于团队管理人员，会跳转至“任务分配”界面，用户可以在界面上新建任务，包括添加“任务内容”、“截止时间”、“参与者”，点击“创建”按钮后即完成任务创建。任务创建后，任务“参与者”的机器人便会通过语音提示有新的任务，并且任务提示灯便会变成绿色并不停的闪烁。对于公司普通员工，会跳转至“任务提醒”界面，在任务界面，用户可以看到上级给自己安排任务，点击任务对应“详情”按钮，便可以查看到任务截止时间等详情，用户可以在此界面可以上传文件并点“提交”按钮完成任务；

第七步：通过点击“视屏会议”按钮，即可进入视频会议界面，用户可以在界面上新建视频会议，包括添加“会议内容”、“开始时间”、“参与者”，点击创建即可完成视屏会议的创建，会议“参与者”的机器人便会通过语音提示有新的会议安排，用户在会议开始前可以点击“开始会议”按钮便可以进行视屏会议；

第八步：通过点击“娱乐功能”按钮，即可进入娱乐功能界面，用户可以在此界面设置自己喜欢的音乐风格，在界面上点击“播放音乐”按钮，即可开始音乐播放，机器人头部也会跟着音乐节奏转动；

第九步：机器人会在服务器端统计用户的在岗时间，当用户持续工作达到两个小时，机器人会通过语音提醒用户起身活动。

通过上述的说明内容，本领域技术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都在本发明的保护范围之内，本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。