CN107206601A - 客户服务机器人和相关***及方法 - Google Patents

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CN107206601A CN201580069534.2A CN201580069534A CN107206601A CN 107206601 A CN107206601 A CN 107206601A CN 201580069534 A CN201580069534 A CN 201580069534A CN 107206601 A CN107206601 A CN 107206601A
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马可·O·马斯科罗·梅迪纳
范正钦
他威都·拉纳通加
丹尼尔·T·巴里
乌特卡什·辛哈
西瓦普利亚·卡扎
瓦伦·克里希纳
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Abstract

用于在设施内提供客户服务的机器人包括移动平台、用于检测机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和与移动平台、上部传感器和下部传感器通信的机器人计算机。机器人计算机被配置为基于从上部传感器和下部传感器中的至少一个接收的信息来检测设施内的客户的存在,并且机器人计算机进一步被配置为访问存储与设施内的客户可用的产品相关联的信息的一个或多个数据库,并根据所访问的信息向客户提供客户服务。

Description

客户服务机器人和相关***及方法
技术领域
本公开大体涉及机器人装置,并且更特别地涉及客户服务机器人及其相关***和方法。
背景技术
正如过去改善客户服务的努力所证明的那样,创造高质量的个人客户服务不是一件容易的事情。几十年来,大多数零售店的客户体验在很大程度上处于相同的状态。当客户需要询问一些问题时,即使只是一个简单的产品位置问题,他们通常也不得不在商店周围寻找可能正在帮助另一个客户的商店代表,因此客户有时候会需要等待帮助。此外,这样的代表不能提供期望的帮助并不罕见,因为记住和跟踪商店中有时可能成千上万或更多不同的商品几乎是不可能的。部分由于在线或电子商务购物的流行,现在的客户希望能够随时掌握一切,立即可以使用,并且当前物理位置的购物体验状况未能达到这些期望。物理商店还以分散的方式分散在各处,并且尽管当组合起来时,他们或许比电子商务竞争对手拥有更多的人力,但他们在一天的不同时间并不统一并且利用非常不足。有许多类型的已知服务机器人;然而,这样的机器人不太适合于零售或客户服务,因此通常是低效的、没有收益的、没有吸引力的,并且在其他方面不太理想。
因此,迄今为止,行业中存在着解决上述缺陷和不足之处的需求。
发明内容
本公开的实施例提供了用于在设施内提供客户服务的机器人和机器人***。在一个实施例中,提供了用于在设施内提供客户服务的机器人。机器人包括移动平台、用于检测机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和机器人计算机。机器人计算机与移动平台、上部传感器和下部传感器通信,并且机器人计算机包括处理器和计算机可读存储器。机器人计算机被配置为基于从上部传感器和下部传感器中的至少一个接收的信息来检测设施内的客户的存在,并访问存储有与可用于设施内的客户的产品相关联的信息的一个或多个数据库,以及根据访问的信息向客户提供客户服务。
在另一个实施例中,提供了用于在设施内提供客户服务的机器人***,其包括机器人和支持站。机器人包括移动平台、用于检测机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和与移动平台、上部传感器和下部传感器通信的机器人计算机。机器人计算机包括处理器和计算机可读存储器。支持站位于机器人远处,并且包括支持站摄像机、支持站显示器和与支持站摄像机和支持站显示器通信的支持站计算机。支持站计算机包括处理器和计算机可读存储器。机器人被配置为通过促进在设施中与机器人交互的客户和位于远程位置的支持站处的运营商之间的双向通信来提供客户服务。
本发明的一个目的是通过定向广告和路线选择来提供改进的客户服务。
本发明的另一目的是提供映射、库存集成、产品定位和客户指导服务。
本发明的又一目的是在设施内提供改进的顾客互动。
本发明的又一目的是提供改进的库存控制。
本发明的另一目的是提供贸易市场监控。
本发明的另一目的是通过与支持运营商的通信来提供改进的客户服务。
在另一实施例中,本公开还可以被视为提供用机器人提供客户服务的方法。其中在这方面,这种方法的一个实施例可以通过以下步骤大致概括:在具有至少一个客户的设施内提供机器人,其中所述机器人具有移动平台、用于检测所述机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测所述机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和与移动平台、上部传感器和下部传感器通信的机器人计算机;基于从上部传感器和下部传感器中的至少一个接收的信息来检测设施内的至少一个客户的存在;并向所述至少一个客户提供客户服务。
附图说明
通过审查以下附图和详细描述,本公开的其它***、方法、特征和优点将对本领域技术人员而言变得显而易见。所有这些附加***、方法、特征和优点旨在包括在本说明书内、在本公开的范围内,并由所附权利要求书保护。
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制,而是将重点放在清楚地说明本公开的原理之上。此外,在附图中,在几个视图中,相同的附图标记表示相应的部分。
图1是根据本公开的第一示例性实施例的用于在设施内提供客户服务的机器人装置的示意图。
图2是根据本公开的第一示例性实施例的用于在图1的设施内提供客户服务的机器人装置的子***的框图。
图3是根据本公开的第一示例性实施例的用于使用图1的机器人装置在设施内提供客户服务的机器人***的示意图。
图4是根据本公开的第一示例性实施例的图1的机器人装置使用的主动路径规划的示意图。
图5是根据本公开的第一示例性实施例的与设施内的物品以及客户交互的机器人装置的示意图。
图6是根据本公开的第一示例性实施例的用于在图1的设施内提供客户服务的机器人装置使用的视觉算法的框图。
具体实施方式
在下面的描述中,参考形成其一部分的附图,并且通过说明的方式示出了本公开的各种实施例。应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以利用其他实施例并进行改变。
本发明的许多方面可以采用计算机可执行指令的形式,包括由可编程计算机执行的算法。相关领域的技术人员将理解,本发明也可以用其它计算机***配置来实现。本发明的某些方面可以体现在被具体地编程的专用计算机或数据处理器中,该专用计算机或数据处理器配置或构造成执行下面描述的一种或多种计算机可执行算法。因此,本文通常使用的术语“计算机”是指任何数据处理器,并且包括互联网设备、手持设备(包括掌上电脑、可穿戴计算机、蜂窝或移动电话、多处理器***、基于处理器的或可编程的消费电子产品、网络计算机、小型计算机)等。
本发明的一些方面也可以在分布式计算环境中实施,其中任务或模块由通过通信网络连接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中,程序模块或子程序可以位于本地和远程存储设备中。下面描述的本发明的方面可以存储或分布在计算机可读介质上,包括磁性和光学可读和可移动的计算机磁盘、固定磁盘、软盘驱动器、光盘驱动器、磁光盘驱动器、磁带、磁盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、紧凑型闪存或非易失性存储器、以及通过网络电子分发。特定于本发明方面的数据结构和数据的传输也包括在本发明的范围内。
图1是根据本公开的第一示例性实施例的用于在设施内提供客户服务的机器人装置1的示意图。用于提供客户服务的机器人装置1(其在本文中可以被称为客户服务机器人1)可以是机器人、远程机器人(telebot)或完全类似或部分类似的机器人装置中的任何类型,其能够自主地导航,感测或检测某些元素并与远程支持站进行通信。客户服务机器人1可以包括移动平台11、机器人头部23、无线通信设备13、机器人计算机14、下部3D传感器12、上部3D传感器15、多阵列麦克风16、扬声器18、触摸屏设备19和背面显示器20。此外,客户服务机器人1可以包括诸如将移动平台11连接到机器人头部23的框架的结构21。尽管在本文的示例性实施例中描述为“3D”传感器,相关领域的技术人员将容易地理解,上部传感器15和下部传感器12中的一个或两个可以是2D传感器,并且具有2D传感器作为上部传感器15和下部传感器12中的一个或两个的机器人的实施例被认为在本公开的范围内。
移动平台11允许机器人1移动。移动平台11可以具有例如两个或更多个车轮和脚轮30,允许机器人在任何方向上移动。机器人1可以包括任何类型的驱动***以使用移动平台11移动,诸如机电驱动马达。机器人1可以具有各种高度,但是优选地至少为5英尺高以便为客户提供最佳的便利。结构21的高度可以是可调节的,并且机器人头部23可以能够移动和倾斜或以其他方式移动,从而允许机器人1的高度和机器人头部23的角度改变以便提供任何期望的高度并从上部传感器15观察。
机器人计算机14可以是利用任何已知的操作***由各种硬件和软件部件构成的任何计算设备。在一个实施例中,机器人计算机14是使用Ubuntu操作***并包括单个12V电源的微型计算机。机器人计算机14可以具有足够的处理能力来运行各种软件,包括例如机器人操作***(ROS),具有OpenCV的视频处理等。本领域已知的任何计算组件可以与机器人计算机14一起使用。
可以在客户服务机器人1上设置多个传感器。传感器可以包括任何类型的传感器,包括三维(3D)传感器、二维(2D)传感器或本领域已知的任何其它传感器。由于3D传感器对于大多数用途可能是优选的,因此本公开将传感器描述为3D传感器。上部3D传感器15允许机器人1感知机器人1前面的人和物体,并且附加的上部传感器30、31和32(其可以是2D、3D或其他)允许机器人1感知分别位于机器人1的侧面和后面的人和物体。移动平台上的下部3D传感器12允许机器人1检测机器人前方的地面上的障碍物,并且附加的下部传感器34、35和36(其可以是2D、3D或其它)允许机器人1检测机器人1的侧面和后面的地面上的障碍物。机器人1还可以包括全景3D传感器17,其使得机器人1能够检测位于与机器人1成任意角度的物体。3D传感器12、15、17、30、31、32、34、35和36可以为任何类型的2D或3D摄像机、激光测距仪、2D或3D扫描仪、结构光扫描仪、立体相机、超声波、雷达、激光雷达或用于检测2D或3D静态和/或动态运动的任何其他感测或扫描设备。在一个实施例中,上部传感器是微软(Microsoft)Kinect设备;下部传感器是北阳(Hokuyo)激光雷达设备;以及全景3D传感器是威力登(Velodyne)激光雷达设备。
机器人1可以包括具有触摸屏显示器50、计算机51和眼睛跟踪设备29的触摸屏设备19。触摸屏显示器50可以包括向客户呈现信息并允许客户与触摸屏显示器50交互的任何类型的交互式图形用户界面(GUI)。计算机51包括足够的处理能力以运行各种触摸兼容软件,包括例如Windows 8操作***。背面显示器20可以连接到触摸屏设备计算机51,并且可以包括类似于触摸屏设备19的触摸屏特征。触摸屏设备19和背面显示器20的使用允许机器人1与来自多个方向的客户互动。例如,第一客户可以使用机器人1前方的触摸屏设备19与机器人1进行交互,而第二客户观看显示在背面显示器20上的信息。
多阵列麦克风16连接到触摸屏设备计算机51并且能够使机器人1进行声源定位和环境噪声抑制。使用麦克风16,机器人1能够同时了解多个人的讲话,并且从环境噪声中区分特定人的讲话。一个或多个扬声器18也包括在机器人1上,使得机器人1可以与客户用语音交流。扬声器18连接到计算机51,计算机51将通过麦克风16检测环境噪声,并确定扬声器18的正确的扬声器音量。机器人1交流用的语音可以包括任何语言。
机器人1还可以包括电力***22。电力***22可以包括电池24和充电***25。电池24可以是可再充电铅酸电池或任何其他类型的电池。充电***25可以包括允许机器人1电连接到对接站(未示出)用于充电的接口。电力***22可以包括配电电路和部件,包括调节器、散热装置、熔断器和/或断路器。此外,电力***22可以包括紧急切断电路,其可以在某些情况下自动或手动地切断来自机器人1的电力,例如,如果电池太热,电池低于某一最小阈值电荷,或者如果机器人移动到预定区域之外。根据用户移动机器人的程度,电池寿命可能会有很大的不同。优选地,电池类型、尺寸和容量允许两次充电之间使用八小时。
机器人1还可以包括嵌入式***26,其具有用于机器人1的控制和感测接口的一个或多个处理器27和相关联的电路28。处理器27可以是例如Arduino Mega微控制器,其允许与用于控制平台11的串行输出一起容易地开发,并且可以充当向机器人计算机14提供接口的串行(例如,通过USB)设备。处理器27可以是任何处理器、微处理器或微控制器,并且可以是PIC微控制器,其通常是强大的并且允许用于数据传输的高速USB和以太网连接。处理器27可以包括一些量的计算机可读存储器或与一些量的计算机可读存储器相关联。
机器人1还可以包括机器人位置检测器33。机器人位置检测器33可以利用多种已知位置检测技术中的任何一种用于检测机器人1的位置,包括全球定位***(GPS)、室内定位***(IPS)和惯性导航***(INS)。机器人位置检测器33还可以与任何数量的地图、平面布置图或使用机器人1的设施的布局的类似原理图协调工作。机器人1还可以包括能够接收和发送RFID信号到机器人1和/或从机器人1接收和发送RFID信号的至少一个RFID天线56。
附加的传感器可以包括在机器人1中。这些可以包括以下任何一种:红外摄像机37(例如,用于感测环境热源以及客户的个人血液流量分布);雷达传感器或多普勒雷达传感器38(用于运动检测和检测客户的个人呼吸和心率);其可以是可能对触摸、力和/或压力敏感的压阻传感器、压电传感器、电容传感器和/或电阻传感器;悬崖传感器40(用于感测“悬崖”或楼梯或其他地形特征的存在);碰撞传感器41,其可以是当机器人1碰撞到物体时用于感测的力传感器;湿度传感器42,其可以是用于感测环境空气中的湿度的湿度计;化学传感器43,其可以是用于感测环境的化学组分的电位传感器;振动传感器44,其可以是用于感测振动的压电传感器或加速度计;用于感测紫外线辐射的紫外线传感器45;超声波传感器46,其可以用于检测人、用于检测罐(例如,燃料箱等)中的液体的充满度、用于测量风速和方向,或用于任何其他已知用途;和/或用于感测环境温度和/或用于感测机器人计算机14或任何其它发热或敏感部件温度的温度传感器47。这些附加传感器中的每一个可以与机器人计算机14和触摸屏设备19进行通信。
可以使用任何上述传感器以及包括例如生物识别传感器52的其它传感器和/或感测技术来扩展机器人1的能力以感测观察到的客户的血流、呼吸和心率、视网膜图案,以及体液分布。例如,摄像机39可以检测人的***状扩张和视网膜图案。红外摄像机37或其他热成像设备可以感测人的血流和体液分布。例如,摄像机39可以感测到人的呼吸,并且可以基于人的胸部的可见的扩张和收缩,或者吸气和呼气时人的鼻孔的运动来确定人的呼吸模式。并且,例如,因为心率可以基于皮肤亮度的变化、血流的变化和/或使用电容耦合的位移电流来确定,可以基于由摄像机39、红外摄像机37或电位传感器感测的信息来感测和确定人的心率。这些参数有助于评估观察个体的“心理状态”。
图2是根据本公开的第一示例性实施例的用于在图1的设施内提供客户服务的机器人装置1的子***的框图。因此,图2的每个块/模块表示机器人1的子***。视频输入和输出201子***、音频输入和输出202子***、无线通信203子***,3D传感器204子***和其他输入和输出205子***都与计算、数据存储、命令和控制子***200通信。子***200与微控制器和I/O板210通信,微控制器和I/O板210控制移动平台211和伺服机、致动器和操纵器212,并且连接机电和光学传感器213。当各种子***一齐使用时,机器人1能够向设施内的客户提供客户服务并且以其他方式执行本文所述的各种功能。
图3是根据本公开的第一示例性实施例的用于使用图1的机器人装置1在设施内提供客户服务的机器人***10的示意图。相对于图1和图3,机器人1可以能够与机器人***10的其他部件通信以促进全面的功能。机器人1的无线通信设备13可以通过计算机网络3与计算中心4通信。网络3可以包括任何数量的网络可访问设备,例如第一网络101、服务器100、第二网络102、本地无线通信设备103(其可以是例如本地无线路由器)。计算机网络101和102可以是能够在设备之间进行通信的任何有线或无线计算机网络,包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网、无线LAN、Wi-Fi、移动设备网络、IEEE 802.11、GSM、GPRS、UMTS、3G和4G通信协议,或本领域普通技术人员已知的任何其他网络布置和/或协议。
计算中心4可以是任何一种云计算中心、数据中心、超级计算机和其他强大的计算资源。计算中心4可以包括促销数据库140,其包含诸如促销视频、图像、产品描述、促销优先、促销优惠、促销历史、品牌关系和其他信息的各种促销信息和产品材料。计算中心4还可以包括设施的数字库存数据库141,数字库存数据库141可以包含关于产品的三维的扫描的结构信息,并且计算中心4可以与机器人计算机14共享该库存数据库141,例如用于展示给消费者。计算中心4可以将该库存数据库141集成到设施的地图中,并且因此可以以如此高的精度来识别地图中产品的位置,使得在同一货架上的不同产品可以被充分地区分用于库存控制目的。计算中心4还可以包括客户数据库142,其包含客户的匿名信息,诸如购买历史、会员卡信息、机器人交互历史和客户行为模式分析等。
机器人1可以能够通过计算机网络3和操作员网络***5与支持站2进行通信。支持站2可以用于允许操作者80和与机器人1交互的客户70进行通信。支持站可以包括摄像机121、支持站计算机114、触摸屏显示器120、麦克风116、扬声器118和诸如键盘、鼠标或操纵杆的输入设备117。支持站2通常位于远离机器人1的位置,例如位于用于设施的远程客户服务中心。虽然仅示出了一个机器人1和一个支持站2,但是相关领域的普通技术人员将容易理解,***10可以包括多个机器人1和/或多个支持站2。
由支持站2的摄像机121拍摄的视频图像可以被发送到机器人1(例如,通过网络3),其中它们可以被显示在触摸屏显示器50上。音频信号也可以由支持站麦克风116拾取并发送到机器人1,在那里它们可以由扬声器18广播。类似地,视频信号和音频信号可以由机器人1拾取并被发送到支持站2。因此,在支持站2处的操作者80可以查看远处机器人环境的图像并听到远处机器人环境的音频。
因此,可以在支持站2处的操作者80和与机器人1通信的客户70之间执行具有音频连接的双向视频通信。例如,机器人1的摄像机39可以捕获在摄像机视野内的人的视频数据,并且麦克风16可以捕获来自人的音频信息。该信息被发送到支持站2,在那里它可以被输出到显示器120和/或扬声器118。同时,来自支持站2处的操作者80的视频信息和音频信息可以分别由摄像机121和麦克风116捕获,并且发送到机器人1,在那里它可以被输出到显示器50和/或扬声器18。本发明可以利用与平台无关的双向视频聊天协议,不需要公共IP地址,不需要特殊的隧道(tunneling)或防火墙配置,不需要远程信息技术协助,并且可以同时使用Wi-Fi和4G连接。
操作者80可以通过操作支持站2向机器人1发出命令以导航到位于远离支持站2的某个位置。可以用触摸屏显示器120或与支持站计算机114进行通信的输入设备117来实现机器人1的命令。命令可以由计算机114接收和解释,并且例如通过网络101、服务器100、网络103、无线通信设备103发送到机器人1、机器人计算机14然后到移动平台11。机器人1将响应于所接收的命令根据需要移动。
***10可以与***后端软件131一起操作,***后端软件131可以在任何可商购的计算机操作***(包括Windows,Mac OS,Linux,Android,iOS等)上安装和运行。设施管理者或代理人81可以在设施上的计算机和移动设备(例如智能电话和平板电脑)上安装和使用软件131。该软件可以允许管理者或代理人81定义机器人1的任务的顺序和优先级,并将诸如促销视频、图像、产品描述等的广告材料上传到计算中心4的促销数据库140。软件131可以自动处理由管理者或代理人81输入的信息,并将其转换为机器人1可以理解的格式。
操作示例:
机器人1可以例如使用其全景图、上部3D传感器和下部3D传感器自主地探索设施。可以利用由3D传感器捕获的可视数据以及可由诸如GPS、IPS、INS或其他此类技术的机器人位置检测器确定的对应的位置信息来生成设施的地图。设施的地图可以存储在机器人计算机14或计算机中心4中。机器人1可以使用上部3D传感器来扫描由客户带来的样品,并且在数字库存中找到与样品的结构信息匹配的结构信息,从而在设施中定位该产品。然后,机器人1可以通过在触摸屏设备19或背面显示器20上向客户显示关于产品的信息(例如其在设施内的位置、价格、促销信息等)或通过引导客户到设施内产品的位置来向客户提供进一步的服务。
机器人1可以例如通过使用其移动平台11或其机器人头部23进行小的动作来吸引客户的注意。机器人1还可以通过在触摸屏设备19或背面显示器20上显示静态图形或动态图形(其可以包括头像图形)来吸引客户的注意。机器人1可以通过使用扬声器18产生音频信号来进一步吸引客户的注意。机器人1可以通过监视客户的交流响应率、头部旋转、面部表情模式或以其他方式感测各种参数进一步检测客户70对其的兴趣以确定客户的“心理状态”,如前所述。当兴趣较低时,机器人将跳过此客户,并导航回到其在设施内的原始位置。机器人1的原始位置可以是设施管理者或代理人预先确定的充电站的位置或设施中的任何其他位置。在回到其原始位置的途中,机器人1可以基于捕获的数据选择可能具有更多客户密度的路线,并且使用其上部3D传感器来寻找需要服务的其他客户。机器人1可以通过分析客户的面部表情、行走模式、头部旋转、视觉方向等来确定需要服务的客户。如果机器人1找到可能需要帮助的客户,它将接近客户并使用语音和图形信息来询问客户是否需要帮助。一旦在机器人1和客户之间进行交互,机器人1也可以检测客户是否与其保持接洽。当机器人1发现客户不再参与交互时,它将终止当前任务并恢复返回其原始位置的任务。
计算中心4和计算机14可以各自运行可以使用多种语言包的语音引擎软件。正如相关领域技术人员将容易理解的那样,语音引擎软件可以是或包括任何已知的语音引擎、语音到文本或其他这样的技术。语音引擎软件使得机器人1能够以多种语言与客户在自然语音对话中接洽。机器人1在语音对话中将通过麦克风16接收口语信息。利用已知的信息处理技术,口语信息将被计算机14和计算中心4处理,以便提取关键信息并且了解客户的需要,例如购买兴趣、产品信息、位置查询、咨询请求,并且执行其他的客户服务行动。
客户70可以通过语音或通过操作触摸屏设备19与机器人1交流关于他/她的需求,并且如果设施内没有客户需要的产品,则机器人1可以为客户提供某些替代解决方案。例如,如果客户想要在零售商店购买谷物,机器人1可以通过访问存储在计算中心4中的产品库存来在触摸屏设备19上提供谷物产品的所有选项以及牛奶促销,因为购买谷物的人也很可能买牛奶。同时,机器人1提供了将客户70引导到谷物部分,例如通过说“我可以引导你到10号通道中的谷物部分吗?”如果客户70想要接受服务,他/她可以确认(例如,通过说“是的,请”),然后机器人1将引导客户70到商店的那个位置。如果商店已经卖完客户70想要的谷物产品,则机器人1可以提供在线订购谷物并将其运送到客户的地址(其可以存储在例如计算中心4中)。
机器人1可以在触摸屏设备19上提供与客户需求相关联的信息和建议,并且还可以提供将客户70引导到可能满足需要的设施的该部分。如果客户70接受指导,则机器人1将在室内地图上找到连接当前位置到所需部分的路径。从当前位置到设施的所需部分可以有多个路径选项。因此,机器人1可以利用路径优化算法来确定选择多个路径选项中的哪一个。例如,机器人可以基于例如显示促销中的产品并有效地到达目的地的考虑来选择最佳路径。机器人1通过访问促销数据库140可以“知道”哪些产品具有高促销优先级。
机器人1旨在以友好和直观的方式与客户和其他人一起工作。在图4中进一步描述,机器人1导航通过在室内设施或其他商业位置中存在的非常动态的环境中时,其也能够动态地与人讲话和交流。例如,机器人1可以在设施周围漫游试图询问随机客户是否需要任何帮助,而不是停在原始位置不动并等待交互。它不会反复询问客户,而只有一部分时间询问客户,以免令人恼火。当客户接近时,它会检测客户的脸部以便知道他们何时在场。机器人1可以通过声音表达自己,还可以通过动作和心情灯的颜色来表达自己,心情灯可以包括位于机器人1上的各种发光二极管(LEDs)。机器人1将在繁忙/拥挤的部分中较慢移动并且将改变其LED颜色以表示其所处的各种状态,例如拥挤、迷失、帮助某人、接洽、正常巡逻或其他状态。除了可听的和基于LED的通信之外,机器人1可以在迎接新客户时仅使用其底座来执行摆动动作以获得他们的注意和/或尝试与他们接洽。
当导航通过室内设施或引导客户通过室内设施时,机器人1可以表达其状态及其对环境的意识,以便看起来与客户相关。为此,当机器人1正在等待正在途中的人,或者经过靠近的人时,机器人将会说出一些礼貌的短语,例如“对不起(Excuse me)”,当机器人的传感器由于许多人在周围而不允许其非常自由地导航时,机器人将提醒它正在引导的客户它感到拥挤,并且当机器人1不能移动时,它会真诚地道歉,并且说它卡住了。当机器人1在目标位置附近并且障碍物阻挡其路线时,机器人1将通知客户、操作者或其他人物品就在前方,而不是改变路线到零售空间周围的非常长的路径。
图4是根据本公开的第一示例性实施例的图1的机器人装置1使用的主动路径规划的示意图。当设施大部分空闲时,为客户寻找设施内的路径通常可能是简单的映射过程。然而,许多设施可能有许多物体在建筑物内移动,这创造了机器人1必须在其中操作的动态环境。例如,在室内商业环境中有很多移动物体(从人到购物车、到移动托盘),机器人必须导航通过其中。在这些动态环境中,机器人1可以利用在设计路径时考虑移动障碍物的主动路径规划。
考虑客户在移动机器人1前面行走的示例。如图4所示,机器人1可以沿着典型路径164(例如,在检测障碍物166正在移动之前确定的路径)沿着第一方向160朝向目的地162移动。该典型路径164可以由典型的路径规划算法构成,该算法简单地设计朝向障碍物166的右侧的路径,因为在规划时,障碍物166位于机器人1的左侧。然而,当障碍物166开始沿方向168移动时,机器人1必须考虑到障碍物166朝向机器人1的右侧移动,并且因此移动到将与典型路径164截取的位置并引起机器人1和障碍物166碰撞。
为了防止机器人1与移动障碍物166之间的碰撞,机器人1可以创建第二路径或主动路径170,其以取决于障碍物166的移动的方式围绕障碍物166导航。例如,机器人1检测可以包括任何物体(例如,人、推车等)的移动障碍物166,并且跟踪移动障碍物166的移动。基于移动障碍物166的移动,机器人1确定导航通过移动障碍物166或围绕移动障碍物166导航的最佳路径。在如图4所示中,主动路径170可以围绕移动障碍物166的后部。机器人可以通过主动地制动机器人1来快速响应在其视野中突然出现的障碍物。该主动制动可以包括在与机器人的运动相反的方向上给出简短的速度命令。
图5是根据本公开的第一示例性实施例的与设施内的物品以及客户进行交互的图1的机器人装置1的示意图。机器人1可在其中操作的设施可以包括显示结构300,其可以是用于在设施中显示产品或服务的任何结构。常见的显示结构可以包括搁架、桌子、展台或展位。显示结构300可以包括在其上的任何数量的物品301,并且还可以包括一个或多个用于自动识别和数据捕获的无线发射机302。
相对于图1-2和图5,当机器人1引导或伴随客户70并靠近显示结构300移动时,其可以通过其3D传感器中的一个或多个来识别结构300和其上的物品301,并且在背面显示器20上显示与物品301相关的促销信息310。背面显示器20上的促销信息310可以包括物品301的一个或多个图像311、关于物品301的文本313、关于物品301的促销标题312和关于结构300的一般信息314。一般信息314可以包括结构特征、产品类别和子类别、位置等。例如,如果结构300是零售商店中的货架或桌子,当机器人1引导客户通过通道时,显示器20可以显示沿着通道的货架或桌子上的产品的广告。当显示产品的广告时,机器人1可以将促销状态记录在计算中心4的促销数据库中,该数据库可以监视和分析已经为库存中的每个品牌提供了多少促销。机器人1还可以将被引导到某个显示结构300的客户的数量记录到计算中心4的促销数据库中。
机器人1可以作为客户70的个人购物者,并且向客户70提供个性化的服务和建议。机器人1提供这种个性化服务的能力可以由在计算中心4上运行的人工引擎软件来提供支持。例如,当客户70正在寻找诸如衣服的特定物品时,机器人1可以观察客户的头发颜色、眼睛颜色、脸部形状、身高、身体形状等并提出时尚建议。可以包括服装、配饰或其他这样的物品与人的物理或其他特征之间的关联的时尚咨询信息可以存储在计算中心4中并被机器人1访问,以便给出个性化的时尚建议。对于太大或易于偷窃的产品,机器人1可以向客户70提议在收款处接收产品。客户70可以通过语音告知机器人1来选择接收产品,或者可以点击在触摸屏设备上的接收按钮。一旦客户70确认他/她想要在收款处接收产品,机器人1可以打印出一张收据以供客户70带到收款处。
当客户70查看显示结构300时,机器人1可以通过眼睛跟踪装置29跟踪客户的眼睛运动并通过其3D传感器拍摄图像来监视顾客的行为。机器人1可以将数据发送到计算中心4,计算中心4可以分析数据并提取关于客户70的信息,例如客户正在查看的产品、客户对产品的情感、客户花费在产品上的时间等等。
当机器人1在设施内可操作时,它可以通过其3D传感器在一段时间内位于一位置处拍摄客户的图片来监视客户流。例如,在零售商店中,机器人1可以在下午6点(6PM)到下午7点(7PM)之间拍摄走进和走出通道的客户照片,并将这些照片发送到计算中心4,计算中心4可以分析图片并计算出有多少人在这段时间内经过这个通道。计算中心4可以进一步分析和整合客户流数据,并且形成在整个设施中的客户移动图,其可以包括像客户花费大部分时间的部分以及客户最常使用哪条路径的信息。
机器人1可以通过其传感器(例如麦克风、3D传感器、触摸屏、生物识别传感器等)捕捉客户的特征,并将客户特征数据发送到计算中心4。计算中心4将处理该特征数据并找到特定客户70的某些模式(例如语音模式、面部特征、手势模式、生物识别模式等)并将其存储在计算中心4的客户数据库中。当客户70返回到设施中,机器人1可以例如通过访问存储在客户数据库中的信息客户特征数据将客户70识别为返回客户。当机器人1通过上述处理识别到返回客户时,其可以基于当前购买兴趣和该客户的过去购物历史在触摸屏设备19和后面显示器20上显示广告。机器人可以通过访问客户数据库142“知道”返回客户的购买兴趣和购物历史。
机器人1可以监视设施中的设备并报告设备的任何故障或需要清洁或维护。例如,机器人1可以监视零售店中的冰箱和冷冻箱,并且如果该设备存在故障,或者如果存在打开的门,或者如果存在泄漏或其它清理需要,则机器人1向***后端发送报告。机器人1可以进一步监视设施中的产品的价格,并且如果产品的显示价格与数字库存中的价格不匹配,则将向***后端发送报告。
客户70可以通过与机器人1对讲或通过操作触摸屏设备19来请求人类代表或操作者80登录到机器人1。机器人1将访问运营商网络***5,并请求运营商网络***将其连接到可用的操作者之一。运营商网络***5可以使用搜索引擎150来查找所有可用的操作者,并且使用拨号软件151同时拨号到所有可用的操作者。第一响应的操作者将连接到机器人1,并且连接的操作者80可以使用支持站2登录到机器人1。例如,如果客户70想要与绘画专家交谈,他/她可以告诉机器人“我想和绘画专家交谈”,或者点击触摸屏设备19上的绘画专家按钮,然后机器人1将访问运营商网络***5并连接到网络上的可用绘画专家之一。然后连接的绘画专家可以使用支持站上的计算机或智能手机登录机器人1。
当机器人1在结构300附近操作时,其可以通过利用其3D传感器拍摄在显示结构300上产品的图像来辅助设施的显示结构300上的库存。例如,当机器人1在零售商店内沿着通道移动时,其可以拍摄沿着该通道的货架上的产品的图像。机器人1还可以拍摄在篮子、购物车和客户手中的产品的图像。机器人1可以将所有这些图像发送到计算中心4,并且计算中心4可以处理这些图片、识别和区分产品,计算出显示结构300上留下的产品数量,报告不应该放置在结构300上的错位产品,并更新库存数据库中的所有这些信息。当存在错放产品时,或者当某个产品的数量低于库存数据库中预设的警告阈值时,机器人1可向***后端软件发送警告消息,以便设施管理者或代理人81可以进行安排以将错放的产品放回原处和/或将产品重新装入结构300上。
在另一实施例中,机器人1可以使用基于视觉的方法来确定显示结构300上的哪些物品缺货,以及哪些物品是潜在的低库存。在这种基于视觉的方法中,机器人1上的摄像***被优化以在正确的聚焦和照明水平下拍摄图像。通过收集RFID标签信息(如果在商业设施中部署任何这样的信息)则可以进一步扩大基于视觉的数据,以达到甚至更高的准确度。在计算机中心4和机器人计算机14上可以运行高级分析以跟踪、查看和分析数据。此外,基于视觉的方法可以预测库存在将来何时可能出现缺货,提供潜在地提前订购新库存的最佳时间的指示。
基于视觉的方法可以包括用于评估显示结构300上的库存的任何数量的步骤和过程。例如,在一天的特定时间段期间,例如在设施未被占用的清晨,机器人1可以激活并穿过设施。当机器人1通过每个显示结构300时,机器人1使用其摄像***及其任何2D或3D传感器为每个显示结构300拍摄高分辨率图像,注意在为设施生成的地图上的XY位置及其方向(角度)。可以使用高级计算机视觉算法在计算机中心4或在机器人计算机14上处理图像,识别显示结构300上的每个产品并识别哪些物品缺货。存货信息被转移到库存数据库141。
库存数据库141还可以从设施的库存***中获取设施数据。然后可以将机器人1的扫描数据与设施的库存***相关联,识别为人们注意准备的差异。然后,可以是设施中的工作人员的代理人81可以使用软件131查看需要注意的设施中的物品列表以及不需要注意的物品列表,并且在每天工作时处理每个情况。软件131还可以让设施管理者检查员工的工作,以及他们可能需要做的任何操作,例如订购额外的产品库存。软件131还可以让企业/总部工作人员监督设施的状况,并查看库存的分析。软件131可以进一步提出或预测哪些物品在不久的将来可能缺货,设施的管理者和公司人员都可以解决这些建议或预测。
可以使用各种技术和方法来提高机器人1的图像捕获能力的精度。例如,在室内零售空间中,图像捕获需求可以根据几个关键因素而变化,诸如视场和图像尺寸。这些因素可以由定位在通道内的机器人1和需要被识别的物体的物理尺寸确定。因此,可以由图像重叠要求来确定摄像机在机器人1平台上的放置,使得存在足够的重叠以补偿由于避障而引起的机器人路径的变化。重叠的图像提供了安全余量,可以避免由在捕获的集合中缺少数据点而造成的问题。
机器人1使用的另一技术是根据设施的环境来调节摄像机参数。例如,利用从导航数据导出的信息,机器人1有能力自动改变捕获图像的焦距。该能力可以通过知道通道宽度和机器人1在商店内的定位来确定。可以在高度动态的环境中启用自动对焦,其中整体图像清晰度是优先级。在另一实施例中,机器人1的摄像***可以被自动配置为设施内的合适的照明,使得在库存评估期间高清晰度图像可以适当地聚焦在显示结构300上的产品上。摄像机参数的这种调整包括自动使填补照明调整图像传感器灵敏度,这可以在存在阴影或低光的零售空间的区域中提供清晰和一致的成像。填补照明由特定图像捕获区域中的整体照明确定。照明在强度和扩散方面可以是可调节的,以便更好地适应环境需求。
此外,添加填补照明还允许更高的快门速度,使得平台的速度可以增加,从而减少库存管理过程完成所需的时间。为此,拍摄图像的速度对所需的快门速度和照明有直接的影响。更高的平台速度将减少数据组中图像捕获所需的时间,但需要额外的照明来保持图像质量和一致性。较低的平台速度将增加图像捕获时间并减少所需的额外照明量。机器人1可以根据位置要求自动调整平台速度。
图6是根据本公开的第一示例性实施例的用于在图1的设施内提供客户服务的机器人装置使用的视觉算法的框图400。应当注意,流程图中的任何流程描述或块应被理解为表示模块、段、代码部分或包括用于在该过程中实现特定逻辑功能的一个或多个指令的步骤,并且如本公开技术领域的技术人员将理解的,替代的实现被包括在本公开的范围内,其中功能可以从所示出的或讨论的顺序执行,包括基本上同时或以相反的顺序,取决于所涉及的功能。
机器人使用的视觉算法可以使用摄像***和传感器拍摄的图像来识别设施内的显示结构上的产品。在视觉算法的一个实施例中,机器人自主地导航通道并扫描产品的显示(框401)。导航通道和扫描产品的显示可以包括生成街道视图、3D数据或通道的全景视图(框402)。机器人扫描条形码和产品,并根据不存在的物品识别任何缺货物品(方框403)。基于来自机器人的数据捕获,机器人更新其内部数据库或关于外部计算环境的数据库(框404)。然后,设施工作人员可以在计算设备上的库存仪表板上查看物品,该计算设备携带在机器人上或机器人外部(框405)。然后,设施工作人员可以实际地处理显示差异的物品并在机器人的仪表板上标记相应的动作(方框406)。
视觉算法在进行产品的标签提取、产品的条形码检测和提取、确定物品是否缺货或有库存以及提供室内环境的街景方面可以特别有用。相对于标签提取,机器人可以利用颜色阈值和轮廓检测来确定包含标签信息的产品标签的位置。然后将提取的标签用于条形码检测。条形码检测可以利用水平和垂直方向的图像(标签)的梯度大小,其可以使用Scharr算子确定。可以确定具有高水平梯度和低垂直梯度的区域。可以从梯度图像中平滑高频噪声。模糊图像可能需要进行阈值处理,并且在阈值图像上应用形态运算符。使用轮廓检测提取来自标签的条形码区域,其允许识别物品信息、价格、物品的位置以及用于搜索图像中的物品的窗口尺寸。
为了确定哪些物品有库存或缺货(即显示结构上的物品的可用性),可以将形态运算符应用于结构背景。通常,零售商店的通道分为三种不同的类别:钉子(pegs)、货架和托盘。例如考虑钉子物品,如果一个物品缺货,可以检测通道背景中的圆圈。预定窗口大小内的圆圈密度有助于确定哪个物品是缺货的。为了减少搜索区域,窗口大小可以编码在通道上的条形码中。首先,可以使用不同的形态运算符来提取包含条形码标签的区域,其提供物品的描述、位置(通道和物品)、价格和窗口尺寸。在标签周围,然后可以确定所描述的窗口尺寸内的圆圈密度。如果圆圈密度较高,则可以确定该物品是缺货的。
应当注意,本文所描述的过程可以与编译在一起的多个图像一起使用,所谓的“图像拼接”。可以实现图像拼接以考虑靠近图像边界的图像的区域。需要注意的是,相对于室内街景,在扫描和处理之后,关于物品的可用性的图像和信息可以是可用的。使用图像拼接,还可以从数据中生成室内版本的街景视图,例如连续的图像缝合在一起以形成设施中通道的连续图像。
应当强调,本公开的上述实施例,特别是任何“优选”实施例仅仅是可能的示例实施方式,其仅仅是为了清楚地理解本公开的原理而提出的。在不脱离本公开的精神和原理的情况下,可以对本公开的上述实施例进行许多变化和修改。例如,机器人可以评估其传感器数据的可靠性,包括导航和视觉,以及其对该数据的解释。当机器人确定其不确定情况时,例如,基于协方差矩阵中的值,它可以修改其行为以保持其自身的安全性及其周围的安全性。当机器人不确定时也可以决定寻求帮助。例如,如果机器人不能确定特定物品是否缺货,则机器人可以发送或存储该地点的照片供人解读。类似地,如果机器人在商店移动时被卡住(物理上卡住或者仅仅迷失),则机器人可以要求人们通过远程接管以使其松开并回到其路上。
所有这些修改和变化旨在被包括在本公开的范围内并由所附权利要求保护。

Claims (15)

1.一种用于在设施内提供客户服务的机器人,包括:
移动平台;
上部传感器,其用于检测机器人的上部视野内的物体;
下部传感器,其用于检测机器人的下部视野内的物体;
显示器;和
机器人计算机,其与移动平台、上部传感器和下部传感器通信,计算机具有处理器和计算机可读存储器,其中机器人计算机被配置为基于从上部传感器和下部传感器中的至少一个接收到的信息来检测设施内客户的存在,并且其中机器人计算机还被配置为访问存储与所述设施内的客户可用的至少一个产品相关联的信息的至少一个数据库,并且基于访问的信息向客户提供客户服务。
2.根据权利要求1所述的机器人,其中所述机器人计算机进一步被配置为从远程位置的支持站处的操作员接收命令,并且基于所接收的命令进行操作,并且其中所述机器人计算机优选地进一步被配置为通过促进在设施中与机器人交互的客户和位于远程位置的支持站处的操作者之间的双向通信来提供客户服务。
3.根据权利要求1或2所述的机器人,其中所述至少一个数据库存储与以下至少一个有关的信息:促销视频、产品图像、产品描述;促销优先信息;促销优惠;促销历史;品牌关系;产品库存;和设施内的产品的位置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机器人,其中所述机器人计算机进一步被配置为访问存储与所述设施中的客户相关联的信息的客户数据库,并且其中与所述设施中的客户相关联的信息优选地包括以下中的至少一个:购买历史信息;会员卡信息;机器人交互历史;和客户行为模式分析。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的机器人,还包括用于检测机器人位置的机器人位置检测器,并且其中所述机器人计算机还被配置为基于从所述上部传感器、下部传感器和机器人位置检测器接收的信息来生成所述设施的地图。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的机器人,其中所述机器人计算机还被配置为当客户将产品呈现给所述上部传感器时,基于由所述上部传感器检测到的与产品相关的信息与存储在所述至少一个数据库中的产品信息的比较,在所述设施中定位所述产品。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的机器人,其中所述机器人计算机还被配置为一检测到客户的存在便通过执行以下至少一项来吸引客户的注意:使所述机器人移动;在显示屏上显示图形以引起注意;并向机器人扬声器提供音频信号以引起注意。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的机器人,其中所述机器人计算机还被配置成基于与所述客户的心理状态相关的感测参数来确定客户的兴趣水平和帮助需要。
9. 根据权利要求10所述的机器人,其特征在于以下特征中的一个或两个:
(a)其中机器人被配置为导航远离被确定为对接收帮助不感兴趣的客户,并且被配置为导航到被确定为有兴趣接受帮助的客户并向感兴趣的客户提供帮助;和
(b)进一步包括麦克风,其中所述机器人计算机还被配置为通过麦克风检测接收来自客户的口语信息并且配置为使用语音引擎来处理所述口语信息,并且基于所接收的口语信息来提供客户服务。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的机器人,其中所述机器人计算机还被配置为通过使所述机器人导航到所述产品来引导客户到所述设施内的客户希望定位的产品。
11. 根据权利要求10所述的机器人,其特征在于以下特征中的一个或两个:
(a)其中机器人沿着基于路径效率和促销产品的位置优化的路径导航到产品;和
(b)其中所述机器人计算机还被配置为在客户希望定位的产品在所述设施内不可用的情况下显示所述设施内的类似产品。
12.根据权利要求1-12中任一项所述的机器人,其特征还在于以下特征中的一个或多个:
(a)其中机器人被配置为评估其传感器数据的可靠性,包括导航和视觉及其对该数据的解释;
(b)其中机器人能够修改其行为以保持其自身的安全以及周围的人的安全;和
(c)其中机器人要求帮助,例如,如果不能确定特定物品是否缺货,或者如果它在移动时卡住或迷失。
13. 一种用于在设施内提供客户服务的机器人***,包括:
机器人,其具有移动平台、用于检测机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和与移动平台、上部传感器和下部传感器通信的机器人计算机,计算机具有处理器和计算机可读存储器;和
支持站,其位置远离机器人,支持站具有支持站摄像机、支持站显示器和与支持站摄像机和支持站显示器通信的支持站计算机,支持站计算机具有处理器和计算机可读存储器;
其中所述机器人被配置为通过促进在所述设施中与所述机器人交互的客户和位于远程位置的支持站处的操作者之间的双向通信来提供客户服务。
14.根据权利要求13所述的***,其中所述机器人计算机被配置为从所述支持站处的操作员接收命令,并且基于所接收的命令来操作所述机器人。
15.一种用机器人提供客户服务的方法,所述方法包括:
向设施内的机器人提供至少一个客户,其中所述机器人具有移动平台、用于检测所述机器人的上部视野内的物体的上部传感器、用于检测机器人的下部视野内的物体的下部传感器、显示器和与移动平台、上部传感器和下部传感器通信的机器人计算机;
基于从上部传感器和下部传感器中的至少一个接收的信息来检测设施内的至少一个客户的存在;和
向所述至少一个客户提供客户服务,以及
可选地进一步包括访问至少一个数据库,所述至少一个数据库存储与所述设施内的所述客户可用的至少一个产品相关联的信息,和/或
可选地进一步包括促进所述至少一个客户与位于远程位置的支持站处的操作者之间使用设施内的机器人的双向通信。
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