CN106020057A - 陪护机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明机器人技术领域，尤其涉及陪护机器人，包括：上位机，及与所述上位机通信连接的下位机，上位机包括：第一通信模块、主处理模块、云端模块、显示模块及语音模块；下位机包括：第二通信模块、电源模块、MCU主控模块、触摸模块、红外避障模块及LED提示模块，所述上位机根据接收到的指令指示所述下位机工作，所述下位机实时采集数据并根据采集结果生成对应的指令指示所述陪护机器人反馈对应动作和信息，所述上位机实时进行人机交互，具有更好的语义理解功能，仿生效果更好；本发明具有仿生效果较好、人机交互时、语言理解程度较高，及能根据用户触摸反馈对应的动作或表情等特点。

Description

陪护机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及陪护机器人。
背景技术
随着科学技术的不断进步和机器人技术的不断发展，智能机器人已逐渐走入千家万户，市场上也出现了不少智能机器人给人们的生活带来便利和乐趣，其中，陪护机器人作为智能机器人的一种，能够辅助老年人和小孩的生活和学习，给生活带来便利。
现有技术中，陪护机器人的仿生效果比较差，在人机交互时、语言理解能力比较差，另外，传统陪护机器人不能根据用户的触摸反馈相应地动作或表情，从而降低了用户的使用体验。
为此，急需提供陪护机器人来克服上述缺陷。
发明内容
本发明提供了陪护机器人，具有仿生效果较好、人机交互时、语言理解程度较高，及能根据用户触摸反馈对应的动作或表情等特点。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
陪护机器人，包括：上位机，及与所述上位机通信连接的下位机，所述上位机包括：
用于与所述下位机进行通信连接的第一通信模块；
用于根据接收到的所述第一通信模块传送的信息生成相应的指令、并将所述指令分别传送至所述下位机或指示所述陪护机器人执行相应地动作的主处理模块；
用于根据接收到的所述主处理模块传送的指令与云端交互、匹配获取反馈信息至用户的云端模块；
用于根据所述主处理模块传送的指令、显示所述反馈信息的显示模块；及
用于将获取的语音信息传送至所述主处理模块、并将所述云端显示模块传送的信息以语音的形式反馈至用户的语音模块；
所述下位机包括：
与所述第一通信模块连接的第二通信模块；
与所述第二通信模块连接、用于供电的电源模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的执行指令、指示所述陪护机器人执行对应的动作和/或反馈对应的表情的MCU主控模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于实时检测判断触摸信号、并将检查判断结果传送至所述MCU主控模块的触摸模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于实时检测判断是否有障碍物、并将检查判断结果传送至所述MCU主控模块的红外避障模块；及
与所述电源模块连接、用于根据接收到的所述MCU主控模块的指令后发出提示信息的LED提示模块。
优选地，所述MCU主控模块包括：
MCU单元，与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令；及
马达驱动模块，与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的所述MCU单元传送的指令、驱动所述陪护机器人行走和/或转向。
优选地，所述主处理模块包括：
与所述第一通信模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令的主处理单元；及
用于比对判断所述语音模块传送的语音信息是否与上一语音信息相同、并将比对判断结果传送至所述主处理单元的比对判断单元。
优选地，所述电源模块包括：
与所述第二通信模块连接、用于给所述上位机供电的供电源；
与所述供电源连接、用于给所述MCU主控模块、所述触摸模块和所述红外避障模块提供5V电压的DC-DC单元；及
用于将所述DC-DC单元的5V电压转换成3.3V输出至所述MCU主控模块的电压转换单元。
优选地，所述触摸模块上设置有TTP223芯片，所述TTP223芯片的输出端引脚连接由电阻R1、发光二极管D1和电阻R2组成的并联电路，所述电阻R1和所述发光二极管D1串联；所述发光二极管D1另一端分别连接接口P2、接口P3及通过肖特基二极管D2与接口P1连接。
优选地，所述红外避障模块包括：用于发射红外线并接收经障碍物反射回的红外线的红外发射接收单元；及
与所述第二通信模块连接、用于比较判断所述红外发射接收判断单元传送的信息从而生成高/低电平的比较单元。
优选地，所述比较单元包括LM358芯片；所述红外发射接收单元包括发光二极管D1串联电阻R1的发射通路，及由发光二极管D2和电阻R2组成的接收通路。
优选地，所述MCU单元包括STM32F103RBT6芯片。
优选地，所述通信连接通过USB协议连接。
本发明提供的陪护机器人，通过设置所述上位机和所述下位机，所述上位机通过所述语音模块将获取的用户信息传送至所述主处理器，所述主处理器处理所述语音信息后，将所述语音信息传送至所述云端模块，所述云端模块根据接收到的所述语音信息向云端获取对应的反馈信息，并将所述反馈信息反馈至所述语音模块，从而实现了本发明与用户语音交流的功能、语义理解能力较好，且当所述语音信息与上一语音信息相同时，所述云端模块获取与上一反馈信息不相同的另一反馈信息至所述语音模块，从而使得本发明具同一问题得到不同回答的功能。所述下位机通过各功能模块检测信号，并将检测结果传送至所述MCU主控模块和所述主处理单元，所述MCU主控模块和所述主处理模块分别生成对应的指令，指示所述陪护机器人执行对应的避障操作、行走操作或转向等操作。
附图说明
图1是本发明陪护机器人的模块框图。
图2是本发明电源模块的电路图。
图3是本发明第二通信模块的电路图。
图4是本发明MCU单元的电路图。
图5是本发明马达驱动单元的电路图。
图6是本发明触摸模块的电路图。
图7是本发明LED提示模块的电路图。
图8是本发明红外避障模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
请参考图1至图8，本发明陪护机器人，包括：上位机1及通过USB协议与所述上位机1通信连接的下位机2。
具体地，所述上位机1包括：第一通信模块11、主处理模块12、云端模块13、显示模块14和语音模块15，其中，所述第一通信模块11用于与所述下位机2进行通信连接，所述主处理模块12与所述第一通信模块11连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令，所述云端模块13用于根据所述主处理模块12传送的信息向云端匹配获取与所述语音信息相对应的反馈信息，所述显示模块14用于根据所述主处理模块12传送的指令、显示所述云端模块传送的对应信息，所述对应信息包括新闻、视频或图片等信息，所述语音模块15用于实时获取用户的语音信息，并将所述语音信息传送至所述主处理模块，及用于将所述云端模块13传送的信息以语音的形式反馈至用户、从而实现与用户聊天交流的功能，仿生程度较高。更具体地，所述主处理模块12包括：与所述第一通信模块11、所述显示模块14、所述云端模块13和所述语音模块15连接的主处理单元121，所述主处理单元121用于根据接收到的信息生成对应的指令，如当接收到移动终端传送的信息时、通过所述第一通信模块11向所述下位机2发送驱动马达的指令，所述主处理模块12还包括与所述语音模块15、所述主处理单元121和所述语音模块15连接的比对判断单元122，所述比对判断单元122用于比对判断所述语音模块15传送的语音信息是否与上一语音信息相同，并将比对判断结果传送至所述主处理单元121，所述主处理单元121再根据比对判断结果生成对应的指令，指示所述云端模块13向云端匹配获取与所述语音信息对应的反馈信息。更具体地，需要说明的是，当比对判断结果为是时，所述云端模块13向云端匹配获取与上一反馈信息不相同的另一反馈信息至所述语音模块15和/或所述显示模块14。
所述下位机2包括：第二通信模块21、电源模块22、MCU主控模块23、LED提示模块24、触摸模块25及红外避障模块26，其中，所述第二通信模块21用于与所述第一通信模块11进行通信连接，所述电源模块22用于给所述上位机1和所述下位机1提供电压，所述MCU主控模块23与所述第二通信模块21和所述电源模块22连接、用于根据接收到的信息生成对应的执行指令，所述LED提示模块23与电源模块22连接、用于根据接收到的所述MCU主控模块23传送的指令发出对应的提示信息，所述触摸模块25与所述第二通信模块21、所述电源模块22和所述MCU模块23连接、用于实时检测判断用户的触摸信息，并将所述触摸信息分别传送至所述MCU主控模块23和所述主处理模块12，所述红外避障模块26与所述电源模块22、所述第二通信模块21及所述MCU主控模块23连接、用于实时检测判断是否有障碍物、并将检查判断结果传送至所述MCU主控模块23及所述主处理模块12。具体地，所述MCU主处理模块23包括与所述第二通信模块21和所述电源模块22连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令的MCU单元231，及与所述第二通信模块21和所述电源模块22连接、用于根据接收到的所述MCU单元231传送的指令、驱动所述陪护机器人行走和/或转向的马达驱动模块232，所述MCU单元231包括STM32F103RBT6芯片。所述电源模块22包括与所述第二通信模块21连接、用于给所述上位机1供电的供电源221，与所述供电源221连接、用于给所述MCU模块23和所述红外避障模块26提供5V电压的DC-DC单元221，及用于将所述DC-DC单元221的5V电压转换成3.3V输出至所述MCU单元231的电压转换单元223，其中，所述DC-DC单元221上设置有FP6298芯片，所述电压转换单元223上设置有RT9193芯片。当所述MCU单元231接收到所述触摸模块25传送的触摸信息时，根据输入的触摸信息生成对应的指令，如当用户以一定的频率拍打所述陪护机器人时，所述触摸模块25将信息传送至所述MCU单元231，所述MCU单元231生成指令经所述第二通信模块21和所述第一通信模块11传送至所述主处理模块12，所述主处理模块12发送指令指示所述显示模块14显示对应的表情，同时，所述MCU单元231还生成指令指示所述马达驱动单元232驱动马达以控制所述陪护机器人作出对应的动作。所述触摸模块25上设置有TTP223芯片，所述TTP223芯片的输出端引脚连接由电阻R1、发光二极管D1和电阻R2组成的并联电路，所述电阻R1和所述发光二极管D1串联；所述发光二极管D1另一端分别连接接口P2、接口P3及通过肖特基二极管D2与接口P1连接。所述红外避障模块26包括用于发射红外线并接收经障碍物反射回的红外线的红外发射接收单元261，及与所述第二通信模块连接、用于比较判断所述红外发射接收判断单元传送的信息从而生成高/低电平的比较单元262，所述比较单元262包括LM358芯片，所述红外发射接收单元261包括发光二极管D1串联电阻R1的发射通路，及由发光二极管D2和电阻R2组成的接收通路。需要说明的是，所述第二通信模块21内设置有接口电路。
需要说明的是，所述下位机2上还设置有视频录取模块27，用户可通过所述视频录取模块27、结合所述第一通信模块11和所述第二通信模块21，使得本监护人可通过移动终端监视用户的实时情况。
本发明的工作过程是，用户通过移动终端经所述第一通信模块11向所述主处理模块12发送启动指令，所述主处理模块12通过所述第一通信模块11和所述第二通信模块12指示所述MCU主控模块23工作，所述MCU单元231指示所述驱动单元232工作，所述驱动单元232驱动所述陪护机器人内的马达工作、从而控制所述陪护机器人行走，同时，所述MCU单元231指示所述红外避障模块26实时检测判断行走前方是否有障碍物信息，并将检查判断结果发送至所述MCU单元231，所述MCU单元231根据接收到的信息生成对应的指令，指示所述陪护机器人执行对应的操作、从而实现避障的功能。所述MCU单元231在接收到所述主处理模块12传送的指令时，同时发送指令指示所述触摸模块25工作，用户可通过所述触摸模块25输入相应的信息，并将所述信息分别传送至所述主处理模块12和所述MCU单元231，所述MCU单元231及所述主处理模块12根据接收到的信息分别生成对应的指令，以控制所述陪护机器人的所述显示模块14显示对应的表情、和/或指示所述马达驱动单元232工作、以驱动马达执行相应的动作，从而实现了所述陪护机器人具有根据用户的触摸信息反馈对应表情或动作等功能。进一步地，所述主处理模块12在接收到启动指令后，同时发送指令指示所述语音模块15工作，所述语音模块15实时获取用户的语音信息，并将所述语音信息传送至所述比较判断单元122，所述比较判断单元122比较判断所述语音信息是否与上一语音信息相同，并将比对判断结果传送至所述主处理单元121，所述主处理单元121根据接收到的所述语音信息及所述比较判断结果、以多种方式获取所述语音信息的字句，并将获取结果传送至所述云端模块13，所述云端模块13根据接收到的所述获取结果及所述主处理单元1212传送的指令，向云端匹配获取对应的信息、筛选出最合适的反馈信息并将所述反馈信息相应地反馈至所述显示模块14和所述语音模块15，从而使得本发明的所述陪护机器人具有更好的语义理解功能，仿生效果更好。需要说明的是，用户可通过向移动终端向所述主处理模块12发送监考指令，所述主处理模块12发送指令指示所述MCU主控模块23驱动所述下位机2上录像模块实时监控被陪护人的状况，从而使得本发明还具有了远程监控的功能。
从以上描述可以看出，本发明陪护机器人，具有仿生效果较好、人机交互时、语言理解程度较高，及能根据用户触摸反馈对应的动作或表情等特点，另，本发明还具有远程监控的功能。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.陪护机器人，包括：上位机，及与所述上位机通信连接的下位机，其特征在于，所述上位机包括：
用于与所述下位机进行通信连接的第一通信模块；
用于根据接收到的所述第一通信模块传送的信息生成相应的指令、并将所述指令分别传送至所述下位机或指示所述陪护机器人执行相应地动作的主处理模块；
用于根据接收到的所述主处理模块传送的指令与云端交互、匹配获取反馈信息至用户的云端模块；
用于根据所述主处理模块传送的指令、显示所述反馈信息的显示模块；及
用于将获取的语音信息传送至所述主处理模块、并将所述云端显示模块传送的信息以语音的形式反馈至用户的语音模块；
所述下位机包括：
与所述第一通信模块连接的第二通信模块；
与所述第二通信模块连接、用于供电的电源模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的执行指令、指示所述陪护机器人执行对应的动作和/或反馈对应的表情的MCU主控模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于实时检测判断触摸信号、并将检查判断结果传送至所述MCU主控模块的触摸模块；
与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于实时检测判断是否有障碍物、并将检查判断结果传送至所述MCU主控模块的红外避障模块；及
与所述电源模块连接、用于根据接收到的所述MCU主控模块的指令后发出提示信息的LED提示模块。
2.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述MCU主控模块包括：
MCU单元，与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令；及
马达驱动模块，与所述第二通信模块和所述电源模块连接、用于根据接收到的所述MCU单元传送的指令、驱动所述陪护机器人行走和/或转向。
3.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述主处理模块包括：
与所述第一通信模块连接、用于根据接收到的信息生成对应的指令的主处理单元；及
用于比对判断所述语音模块传送的语音信息是否与上一语音信息相同、并将比对判断结果传送至所述主处理单元的比对判断单元。
4.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述电源模块包括：
与所述第二通信模块连接、用于给所述上位机供电的供电源；
与所述供电源连接、用于给所述MCU主控模块、所述触摸模块和所述红外避障模块提供5V电压的DC-DC单元；及
用于将所述DC-DC单元的5V电压转换成3.3V输出至所述MCU主控模块的电压转换单元。
5.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述触摸模块上设置有TTP223芯片，所述TTP223芯片的输出端引脚连接由电阻R1、发光二极管D1和电阻R2组成的并联电路，所述电阻R1和所述发光二极管D1串联；所述发光二极管D1另一端分别连接接口P2、接口P3及通过肖特基二极管D2与接口P1连接。
6.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述红外避障模块包括：
用于发射红外线并接收经障碍物反射回的红外线的红外发射接收单元；及
与所述第二通信模块连接、用于比较判断所述红外发射接收判断单元传送的信息从而生成高/低电平的比较单元。
7.如权利要求6所述的陪护机器人，其特征在于，所述比较单元包括LM358芯片；所述红外发射接收单元包括发光二极管D1串联电阻R1的发射通路，及由发光二极管D2和电阻R2组成的接收通路。
8.如权利要求2所述的陪护机器人，其特征在于，所述MCU单元包括STM32F103RBT6芯片。
9.如权利要求1所述的陪护机器人，其特征在于，所述通信连接通过USB协议连接。
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