一种用于智能机器人的动作对比方法以及机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于智能机器人的动作对比方法以及机器人，本发明的方法包括以下步骤：采集交互对象的当前动作行为；获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为；对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据；根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。根据本发明的方法，可以使用智能机器人完成动作对比从而指导用户完成动作行为的学习和模仿，其不仅大大提高了动作行为的学习和模仿的执行效率并降低了执行成本，而且扩展了智能机器人的应用范围，提高了智能机器人的用户体验。
【专利说明】
一种用于智能机器人的动作对比方法以及机器人
技术领域
[0001]本发明涉及机器人领域，具体说涉及一种用于智能机器人的动作对比方法以及机器人。
【背景技术】
[0002]在人类生产生活过程中，经常会遇到需要进行动作行为学习和模仿的场合，尤其是幼儿成长过程中，动作行为的学习和模仿过程更是必不可少。但是在人们学习和模仿动作的时候，如果没有专业老师的指导，往往不知道是否动作做的是否标准，比如文艺类如跳舞，体育类如高尔夫球的击球动作，在学习和模仿动作的时候，如果没有监督，往往也容易懈怠。这就使得在学习和模仿动作的过程中，老师的作用尤为突出。
[0003]随着机器人技术的不断发展，智能机器人的拟人化程度不断提高，智能机器人在家用领域的应用也不断扩展。因此，为了提高动作行为的学习和模仿的效率、减少学习成本，并进一步扩展智能机器人的应用范围，需要一种用于智能机器人的动作比对方法。
【发明内容】
[0004]为了提高动作行为的学习和模仿的效率、减少学习成本，并进一步扩展智能机器人的应用范围，本发明提供了一种用于智能机器人的动作对比方法，所述方法包括以下步骤:
[0005]采集交互对象的当前动作行为；
[0006]获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为；
[0007]对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据；
[0008]根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。
[0009]在一实施例中，获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为，其中，从预置的标准动作库中调出与所述当前动作行为对应的所述标准动作行为，所述标准动作库配置为存储多种不同的标准动作行为。
[0010]在一实施例中，对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据，其中，所述偏差数据包含所述当前动作行为与所述标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量。
[0011]在一实施例中，所述方法还包括:
[0012]确定当前的动作对比场景；
[0013]获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为，其中，获取与所述动作对比场景匹配的标准动作行为；
[0014]根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示，其中，生成并输出与所述动作对比场景匹配的动作调整指示。
[0015]在一实施例中，所述方法还包括:
[0016]获取当前的交互需求并基于所述交互需求确定当前的动作对比场景；
[0017]或
[0018]采集所述交互对象的当前动作行为并基于所述当前动作行为确定当前的动作对比场景。
[0019]本发明还提出了一种可进行动作对比的智能机器人，所述机器人包括:
[0020]动作采集装置，其配置为采集交互对象的当前动作行为；
[0021]标准行为获取模块，其配置为获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为；
[0022]动作对比模块，其配置为对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据；
[0023]动作指示模块，其配置为根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。
[0024]在一实施例中，所述标准行为获取模块包括:
[0025]标准动作库，其配置为存储多种不同的标准动作行为；
[0026]标准动作调用单元，其配置为从所述标准动作库中调出与所述当前动作行为对应的所述标准动作行为。
[0027]在一实施例中，所述动作对比模块还配置为获取所述当前动作行为与所述标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量。
[0028]在一实施例中:
[0029]所述机器人还包括对比场景获取模块，所述对比场景获取模块其配置为确定当前的动作对比场景；
[0030]所述标准行为获取模块配置为获取与所述动作对比场景匹配的标准动作行为；
[0031]所述动作指示模块配置为生成并输出与所述动作对比场景匹配的动作调整指示。
[0032]在一实施例中，所述对比场景获取模块配置为:
[0033]获取当前的交互需求并基于所述交互需求确定当前的动作对比场景；
[0034]或
[0035]基于所述当前动作行为确定当前的动作对比场景。
[0036]根据本发明的方法，可以使用智能机器人完成动作对比从而指导用户完成动作行为的学习和模仿，其不仅大大提高了动作行为的学习和模仿的执行效率并降低了执行成本，而且扩展了智能机器人的应用范围，提高了智能机器人的用户体验。
[0037]本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。
【附图说明】
[0038]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0039]图1是根据本发明一实施例的方法流程图；
[0040]图2-图5是根据本发明不同实施例的部分方法流程图；
[0041 ]图6是根据本发明一实施例的机器人结构框图。
【具体实施方式】
[0042]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0043]为了提高动作行为的学习和模仿的效率、减少学习成本，并进一步扩展智能机器人的应用范围，本发明提出了一种用于智能机器人的动作比对方法。
[0044]在本发明的方法中，首先采集交互对象的当前动作行为并获取与当前动作行为对应的标准动作行为;然后对比当前动作行为与标准动作行为以获取偏差数据;最后根据偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。
[0045]基于本发明的方法，不需要依靠第三方，机器人自身就可以完成对人的动作指导，从而在降低学习成本的同时提高用户动作行为的学习和模仿的效率。尤其是针对幼儿，不仅可以纠正幼儿的不标准动作，辅助家长指导幼儿的动作学习，而且可以避免幼儿执行危险动作，在家长不在的时候实现看护功能。
[0046]根据本发明的方法，可以使用智能机器人完成动作对比从而指导用户完成动作行为的学习和模仿，其不仅大大提高了动作行为的学习和模仿的执行效率并降低了执行成本，而且扩展了智能机器人的应用范围，提高了智能机器人的用户体验。
[0047]接下来基于附图详细描述根据本发明一实施例的具体执行流程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0048]在本发明一实施例中，如图1所示，首先采集用户当前动作行为(步骤S110)，然后获取标准动作行为(步骤SI 10)。
[0049]在这里，标准动作行为是用来与用户当前动作行为做对比的，简单的说，标准动作行为就是一个正确的范本。在本发明一实施例中，一套标准动作行为是用于详细描述一整套(一个)动作的执行过程的，其包含在执行动作行为过程中肢体在每个时间节点的具体位置(位置范围)。例如一套标准的舞蹈动作行为，其包含每个时间节点手、脚、腰部等肢体部位的具体位置。通过对比标准动作行为与用户当前的动作行为，就可以了解用户当前的动作行为和正确范本之间的差别。
[0050]在本发明另一实施例中，标准动作行为也可以是用户肢体的正确(安全)位移范围。通过对比标准动作行为与用户当前的动作行为，就可以了解用户当前的动作行为是否超出了安全范围。
[0051]在本发明另一实施例中，标准动作行为是预先保存好的。具体的，如图2所示，首先构造用于保存标准动作行为的标准动作库(步骤S210)，在获取标准动作行为的过程中(步骤SI20)，从标准动作库中调用标准动作行为(步骤S220)。
[0052]不难理解，用户具有众多不同的动作行为。针对不同的动作行为，其对应的标准动作行为也是不同的。因此，在步骤S210中构造的标准动作库中包含多个不同的标准动作行为，在步骤S220中，从标准动作库中的多个标准动作行为中调用与用户当前的动作行为对应的(用于和用户当前的动作行为做对比的)标准动作行为。具体的，如图1以及图2所示，在本发明一实施例中，在步骤S120之前还要执行步骤S160，获取动作对比场景，然后基于当前的动作对比场景获取适用的标准动作行为。即，从标准动作库中搜索与当前动作对比场景最匹配的标准动作行为。
[0053]进一步的，在本发明一实施例中，机器人通过获取并分析当前的交互需求来确定动作对比场景。如图3所示，机器人获取当前交互需求(S310)，然后对当前交互需求进行分析(S320)，根据分析结果获取动作对比场景(S160)。在一实施例中，机器人可以通过获取直接交互指令(S311)来获取当前交互需求，也可以先采集外部交互输入信息(S312)，然后通过分析外部交互输入信息(S313)来获取当前交互需求。
[0054]以具体应用场景为例，用户可以直接向机器人输入包含高尔夫指导的交互指令，机器人通过包含高尔夫指导的交互指令确定当前的交互需求为指导高尔夫动作，然后进一步获取动作对比场景为对比用户高尔夫动作与标准高尔夫动作。
[0055]同时，机器人也可以采集外部交互输入信息(当前位置:高尔夫球场；当前话题:高尔夫学习等)，通过对外部输入信息的分析确定当前的交互需求是指导高尔夫。
[0056]进一步的，在本发明一实施例中，机器人通过获取并分析用户当前的动作行为来确定动作对比场景。如图4所示，机器人采集用户当前动作行为(S410)，然后对当前动作行为进行分析(S420)，根据分析结果获取动作对比场景(S160)。在一实施例中，在执行步骤S420之前，机器人还执行步骤S411，采集外部交互环境数据(例如位置、环境、话题等)，这样在步骤S420时利用外部交互环境数据辅助分析用户当前动作行为。
[0057]进一步的，在本发明一实施例中，机器人不通过动作对比场景来确定标准动作行为，而是直接分析用户当前的动作行为，从标准动作库中搜索与用户当前的动作行为最匹配的标准动作行为。
[0058]获取到用于对比的标准动作行为后就可以对比用户当前动作行为和标准动作行为，如图1所示，在步骤SI 10以及步骤S120之后执行步骤S130，从而进一步执行步骤S140，获取用户当前的动作行为和标准动作行为间的偏差数据。获取到偏差数据后，机器人即可以根据偏差数据生成并输出动作调整指示(S150)。
[0059]在步骤S140中，偏差数据即为描述用户当前的动作行为和标准动作行为间的区另O。机器人根据偏差数据指示用户调整自己的动作行为，使得用户的动作行为不断接近标准的动作行为(不断缩小用户的动作行为和标准动作行为间的区别)，从而达到动作指导教学的目的。
[0060]进一步的，在指导用户动作行为的过程中，针对不同的交互需求，机器人需要做出不同类型的动作调整指示。相应的，在对比用户当前的动作行为和标准动作行为的过程中，基于不同的动作调整指示需求，所要获取的偏差数据数据类型也就不同。
[0061]具体的，当机器人需要详细指导用户的动作行为，使得用户的动作不断接近标准的动作姿势以及动作流程时(例如机器人指导用户严格按照标准姿势击打高尔夫球)，机器人需要获取可以详细描述用户当前的动作行为和标准动作行为间的区别的偏差数据。
[0062]因此，在本发明一实施例中，偏差数据包含当前动作行为与标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量。即，用户肢体运动时其位移轨迹偏差(特定时间节点上肢体位置的偏差)、位移速度偏差(从一个特定位置位移到另一个特定位置的时耗偏差)。机器人根据上述详细的偏差数据，从细节上分析用户的动作行为与标准动作行为之间的差距并作出相应的动作调整指示。
[0063]另一方面，当机器人并不需要详细的指导用户的动作行为(例如在机器人看护幼儿的过程中，只需要将幼儿的动作行为限定在一个特定的动作范围内，或是在初级动作教学中，并不严格要求用户完美的遵循标准动作)，此时，机器人并不需要获取描述用户当前的动作行为和标准动作行为间的区别的详细数据，只需要一个大致的参数。
[0064]进一步的，结合上述分析，机器人在获取偏差数据以及生成相应的动作调整指示时，需要参考当前的动作对比场景。即机器人配置为生成并输出与动作对比场景匹配的(适合交互需求)动作调整指示。
[0065]在本发明一实施例中，如图5所示，在机器人中构造有动作调整指示规则库(S510)。在动作调整指示规则库中存储有多种不同的动作调整指示规则(例如舞蹈教学指示规则、高尔夫教学指示规则等)。具体的，动作调整指示规则包括动作调整指示需求(需要指导用户到一个什么样的程度，初学者或是高等级学员、精确指示或是大致粗略指示等)、相关动作调整指示术语(不同的交互需求对应不同的指示术语，例如舞蹈教学和高尔夫教学的术语就不相同)等规则设定。
[0066]机器人获取动作对比场景(S160)后，基于动作对比场景调用匹配的动作调整指示规则(S520)。接下来，基于动作调整指示规则执行步骤S130、S140以及S150，最终生成并输出符合动作调整指示规则的动作调整指示。
[0067]以及初学者的高尔夫教学为例，机器人首先确定当前的动作对比场景(交互需求)为高尔夫教学，然后从标准动作库中调出标准的高尔夫动作姿势，并且从动作调整指示库中调用高尔夫初学者教学规则。采集用户的高尔夫动作姿势并将用户的高尔夫动作姿势与标准的高尔夫动作姿势做对比，获取满足高尔夫初学者教学规则的偏差数据，根据偏差数据生成适合高尔夫初学者教学规则的动作调整指示。
[0068]进一步的，在本发明一实施例中，动作调整指示是多模态的，其包含语音、视频、机器人动作演示等多种不同的输出类型。具体的，以高尔夫教学为例，机器人可以以语音的方式指出用户动作行为中不符合标准高尔夫动作行为的部分并以视频输出的方式在机器人的显示装置上显示标准动作行为(标准姿势)(以及用户姿势和标准姿势的对比区别)。另夕卜，机器人还可以利用自身肢体示范标准姿势以及模仿用户的姿势，从而使得教学更加形象，提尚教学效率。
[0069]综上，根据本发明的方法，可以使用智能机器人完成动作对比从而指导用户完成动作行为的学习和模仿，其不仅大大提高了动作行为的学习和模仿的执行效率并降低了执行成本，而且扩展了智能机器人的应用范围，提高了智能机器人的用户体验。
[0070]基于本发明的方法，本发明还提出了一种可进行动作对比的智能机器人。在一实施例中，如图6所示，机器人包括动作采集装置610、标准行为获取模块620、动作对比模块630以及动作指示模块640。其中:
[0071]动作采集装置610配置为采集交互对象的当前动作行为；
[0072]标准行为获取模块620配置为获取与当前动作行为对应的标准动作行为；
[0073]动作对比模块630配置为对比当前动作行为与标准动作行为以获取偏差数据；
[0074]动作指示模块640配置为根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。
[0075]进一步的，在本实施例中，标准行为获取模块620包括标准动作库621以及标准动作调用单元622。标准动作库621配置为存储多种不同的标准动作行为;标准动作调用单元622配置为从标准动作库中调出与当前动作行为对应的标准动作行为。
[0076]在本实施例中，机器人还包括对比场景获取模块650。对比场景获取模块650配置为确定当前的动作对比场景。具体的，在本实施例中，对比场景获取模块650基于用户输入的动作对比指令确定当前的动作对比场景。在本发明其他实施例中，对比场景获取模块还可以根据当前的交互需求或是对当前用户的动作行为进行分析来确定动作对比场景。
[0077]在本实施例中，标准动作调用单元622配置为基于当前的动作对比场景从标准动作库621中调用匹配的标准动作行为。在本发明其他实施例中，标准动作调用单元可以基于对当前用户动作行为的分析，直接从标准动作库中调用匹配用户当前动作行为的标准动作行为。
[0078]在本实施例中，动作对比模块630配置为获取当前动作行为与标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量(偏差数据)。进一步的，动作对比模块630配置为根据不同的动作对比场景调整生成的偏差数据(空间参量和/或时间参量)的具体类型以及精确程度。相应的，动作指示模块640配置为根据不同的动作对比场景生成满足动作对比场景要求的动作调整指示。
[0079]本发明的智能机器人可以实现动作对比从而指导用户完成动作行为的学习和模仿，其不仅大大提高了动作行为的学习和模仿的执行效率并降低了执行成本。相较于现有技术的机器人，本发明的智能机器人具有更广泛的应用范围以及更优的用户体验。
[0080]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0081]虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种用于智能机器人的动作对比方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 采集交互对象的当前动作行为； 获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为； 对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据； 根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为，其中，从预置的标准动作库中调出与所述当前动作行为对应的所述标准动作行为，所述标准动作库配置为存储多种不同的标准动作行为。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据，其中，所述偏差数据包含所述当前动作行为与所述标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 确定当前的动作对比场景； 获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为，其中，获取与所述动作对比场景匹配的标准动作行为； 根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示，其中，生成并输出与所述动作对比场景匹配的动作调整指示。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 获取当前的交互需求并基于所述交互需求确定当前的动作对比场景； 或 采集所述交互对象的当前动作行为并基于所述当前动作行为确定当前的动作对比场景。6.一种可进行动作对比的智能机器人，所述机器人包括: 动作采集装置，其配置为采集交互对象的当前动作行为； 标准行为获取模块，其配置为获取与所述当前动作行为对应的标准动作行为； 动作对比模块，其配置为对比所述当前动作行为与所述标准动作行为以获取偏差数据； 动作指示模块，其配置为根据所述偏差数据生成并输出多模态的动作调整指示。7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述标准行为获取模块包括: 标准动作库，其配置为存储多种不同的标准动作行为； 标准动作调用单元，其配置为从所述标准动作库中调出与所述当前动作行为对应的所述标准动作行为。8.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述动作对比模块还配置为获取所述当前动作行为与所述标准动作行为相差的空间参量和/或时间参量。9.根据权利要求6-8中任一项所述的机器人，其特征在于: 所述机器人还包括对比场景获取模块，所述对比场景获取模块其配置为确定当前的动作对比场景； 所述标准行为获取模块配置为获取与所述动作对比场景匹配的标准动作行为； 所述动作指示模块配置为生成并输出与所述动作对比场景匹配的动作调整指示。10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述对比场景获取模块配置为:获取当前的交互需求并基于所述交互需求确定当前的动作对比场景；或基于所述当前动作行为确定当前的动作对比场景。
【文档编号】G06K9/00GK106022305SQ201610397485
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】郭家, 俞志晨
【申请人】北京光年无限科技有限公司