CN108037832B - 一种智能型操作***以及应用其的人工智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工智能技术领域，尤其是涉及一种智能型操作***。该智能型操作***包括执行机构和控制机构；所述控制机构用于控制所述执行机构进行动作，所述控制机构包括：控制器、身份识别***和脑电波检测***；本发明运用了人脸识别技术和脑电波技术，在对执行机构进行控制时，通过人脸识别技术对使用者进行身份识别，只有通过身份识别的使用者才能操作，在身份识别时能够实时动态显示出人脸彩色图像，给用户带来良好的体验感，而且还能根据实际位置进行灵活调节图像采集单元的位置，以达到最佳采集位置。同时，使用者利用脑电波来控制执行机构进行动作，整个过程更为智能简便，易操作，无需专业人员来完成，使用范围广泛，使用非常方便。

Description

一种智能型操作***以及应用其的人工智能设备

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其是涉及一种智能型操作***以及应用其的人工智能设备。

背景技术

目前，生物特征识别和图像获取技术是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，对生物特征进行取样，提取其唯一的特征通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合将其转化成数字代码，利用人体固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的鉴定。目前，相关技术中，在利用脑电波技术对执行元件进行控制时，在身份识别上是一个空白。一旦没有身份识别的话，这些执行元件就可通过任何人来进行操作，缺少针对性，尤其是将来若要一定成规模后，其身份识别更是尤为重要，是保证安全性的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能型操作***以及应用其的人工智能设备，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种智能型操作***，包括：

执行机构；

控制机构，用于控制所述执行机构进行动作，其中，所述控制机构包括：控制器、身份识别***和脑电波检测***；

其中，所述身份识别***包括：三维活动支架、图像采集单元、人脸识别处理单元、图像引导单元和显示单元；所述三维活动支架设置于所述执行机构上，用于带动所述图像采集单元进行自由移动；所述图像采集单元包括集成于一体的主摄像装置和副摄像装置，所述主摄像装置用于采集人脸黑白图像，所述副摄像装置用于采集人脸彩色图像；所述人脸识别处理单元与所述主摄像装置连接，用于对所述主摄像装置采集的人脸黑白图像信息进行判别并反馈给控制器；所述显示单元与所述副摄像装置连接，用于显示所述副摄像装置所采集的人脸彩色图像；所述图像引导单元与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成人脸识别定位框，所述人脸识别定位框用于引导被采集者来调节所述三维活动支架；

其中，所述脑电波检测***包括：脑电波激发模块、脑电波检测模块、频谱图案生成模块、频率分析模块、脑电波存储模块和动作存储模块；所述脑电波激发模块用于辅助人脑激发出不同波段的脑电波；所述脑电波检测模块用于检测脑电波信号；所述频谱图案生成模块用于根据所述脑电波检测模块的检测信号生成脑电波频谱图案；所述频率分析模块用于对所生成的脑电波频谱图案与所述脑电波存储模块内预存的脑电波频谱图案进行对比分析，并将分析结果反馈给控制器，所述控制器对应读取动作存储模块的动作指令数据，并根据动作指令数据向执行机构发送动作指令。

进一步的，所述三维活动支架包括：相互垂直的X轴移动臂、Y轴移动臂和Z轴移动臂；所述X轴移动臂可拆地地设置于所述执行机构上，所述Y轴移动臂可滑动地安装于所述X轴移动臂上，用于沿X轴移动臂的长度方向移动；所述Z轴移动臂可滑动地安装于所述Y轴移动臂上，用于沿所述Y轴移动臂的长度方向移动，所述图像采集单元可滑动地安装于所述Z轴移动臂，用于沿Z轴移动臂的长度方向移动。

进一步的，所述主摄像装置和副摄像装置通过连接座一体连接，所述连接座通过磁性部件可拆卸地设置于所述三维活动支架上。

进一步的，所述主摄像装置包括：主摄像头和红外透射滤光装置；所述红外透射滤光装置设置于所述主摄像头的前面，用于滤除可见光以使所述主摄像头采集人脸黑白图像，所述主摄像头与所述人脸识别处理单元连接；

所述副摄像装置包括：副摄像头和红外截止滤光装置；所述红外截止滤光装置设置于所述副摄像头的前面，用于滤除红外光以使所述副摄像头采集人脸彩色图像，所述副摄像头与所述显示单元连接；

所述主摄像头与副摄像头的后面还设置有增强光源，所述增强光源由多个红外发光二极管构成。

进一步的，所述图像引导单元包括：定位框生成模块、图像侦测模块和控制模块；所述定位框生成模块与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成一矩形的人脸识别定位框，并存储人脸识别定位框的坐标数据；所述图像侦测模块与所述显示单元连接，用于侦测所述显示单元上显示的人脸彩色图像以生成人脸侦测锁定框，并存储人脸侦锁定框的坐标数据；所述控制模块与所述定位框生成模块、所述图像侦测模块连接，用于比对人脸识别定位框和人脸侦测锁定框的坐标数据；

所述图像引导单元还包括：语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块连接。

进一步的，所述执行机构包括机械手臂，所述机械手臂上设置有可拆卸地固定套，所述固定套包括：透明固定件、双弧形连接件和磁性调节环；

所述透明固定件与所述机械手臂一体连接，所述透明固定件设置有容纳腔，所述透明固定件上设置有多个固定孔和透气孔；

所述双弧形连接件包括：第一弧形带、第二弧形带、左连接基部和右连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带的第一端均连接于左连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带的第二端均连接于右连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带分别通过透明固定件安装于所述透明固定件的固定孔上，所述第一弧形带和第二弧形带间隔设置，且两者之间通过中间连接带固定，所述第一弧形带和第二弧形带的中部圆弧均具有向所述机械手腕结构的方向延伸的趋势；

所述磁性调节环两侧的耳部分别与左连接基部、右连接基部相互铰接，所述磁性调节环的一端设置有金属带，所述磁性调节环的另一端设置有用于锁紧所述金属带的磁性扣，所述金属带上设置有多个插接孔，所述磁性扣能够***至所述插接孔。

进一步的，所述透明固定件的相对表面上各自安装有一风扇单元，两个风扇单元能在所述透明固定件的内部形成对流；

所述透明固定件的表面分布有荧光线状涂层。

进一步的，所述磁性调节环的内侧还可以设置有亲肤涂层，该亲肤涂层包括：第一结构层、增强层和第二结构层，第一结构层、增强层和第二结构层由内向外依次层叠设置，其中，所述增强层为螺旋型线状结构体。

本发明提供了一种人工智能设备，其包括所述的智能型操作***。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明运用了人脸识别技术和脑电波技术，在对执行机构进行控制时，通过人脸识别技术对使用者进行身份识别，只有通过身份识别的使用者才能操作，在身份识别时能够实时动态显示出人脸彩色图像，给用户带来良好的体验感，而且还能根据实际位置进行灵活调节图像采集单元的位置，以达到最佳采集位置。同时，使用者利用脑电波来控制执行机构进行动作，整个过程更为智能简便，易操作，无需专业人员来完成，使用范围广泛，使用非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的智能型操作***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的固定套的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的人脸识别技术的原理图。

图标：1-手指单元总成；3-手腕单元；4-小臂单元；5-固定套；6-第一弧形带；7-透明固定件；8-第二弧形带；9-透气部；10-磁性调节环；11-耳部；12-右连接基部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

本实施例一提供了一种智能型操作***，包括：

执行机构，包括：各种机械手臂或者其他动作执行元件；

控制机构，用于控制所述执行机构进行动作，其中，所述控制机构包括：控制器(控制器可以设置在执行机构上，也可设置在其他穿戴结构上)、身份识别***(身份识别***可设置在执行机构上)和脑电波检测***(可以为独立的穿戴设备，其与控制器信号连接)；

其中，所述身份识别***包括：三维活动支架、图像采集单元、人脸识别处理单元、图像引导单元和显示单元；所述三维活动支架设置于所述执行机构上，用于带动所述图像采集单元进行自由移动；所述图像采集单元包括集成于一体的主摄像装置和副摄像装置，所述主摄像装置用于采集人脸黑白图像，所述副摄像装置用于采集人脸彩色图像；所述人脸识别处理单元与所述主摄像装置连接，用于对所述主摄像装置采集的人脸黑白图像信息进行判别并反馈给控制器；所述显示单元与所述副摄像装置连接，用于显示所述副摄像装置所采集的人脸彩色图像；所述图像引导单元与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成人脸识别定位框，所述人脸识别定位框用于引导被采集者来调节所述三维活动支架；可见，本实施例运用了人脸识别技术，能实时动态显示出人脸彩色图像，给用户带来良好的体验感，而且还能根据实际位置进行灵活调节图像采集单元的位置，以达到最佳采集位置。

此外，该身份识别***还包括：指纹识别***，指纹识别***与人脸识别一起使用，例如：指纹识别***包括指纹模模块和防雾化模块，纹模模块与控制器连接，防雾化模块用于对手指进行吹风，以消除手指上的汗液。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述三维活动支架包括：相互垂直的X轴移动臂、Y轴移动臂和Z轴移动臂；所述X轴移动臂可设置于执行机构上，所述Y轴移动臂可滑动地安装于所述X轴移动臂上，用于沿X轴移动臂的长度方向移动；所述Z轴移动臂可滑动地安装于所述Y轴移动臂上，用于沿所述Y轴移动臂的长度方向移动，所述图像采集单元可滑动地安装于所述Z轴移动臂，用于沿Z轴移动臂的长度方向移动。当然，这种三维活动支架的形式有很多，可以采用电机和丝杠传动装置驱动，也可以手动。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述三维活动支架包括：纵向伸缩杆、旋转套、横向伸缩杆和铰接座；所述纵向伸缩杆能够沿其自身长度方向进行伸缩，当然，该纵向伸缩杆设置于执行机构上；所述旋转套安装于所述纵向伸缩杆的外部，能够沿水平方向进行转动；所述横向伸缩杆垂直安装于所述旋转套上，所述横向伸缩杆能够沿其自身长度方向进行伸缩，所述铰接座安转于所述横向伸缩杆上，能够沿竖直方向进行转动。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述主摄像装置和副摄像装置通过连接座一体连接，所述连接座通过磁性部件可拆卸地设置于所述三维活动支架上，方便拆卸，例如：磁性部件可以磁铁凸起，在三维活动支架上设置有凹槽，在凹槽的内部涂有铁涂层。

此外，在连接座上还可以设置有防静电装置，例如：金属拉丝结构。此外，在连接座上还可以设置有扬声器，该扬声器可与后面的语音提示模块连接。此外，也可以在连接座上添加一个负离子发生装置，用于释放负离子。此外，在连接座上还可以一个指南针等等。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述主摄像装置包括：主摄像头和红外透射滤光装置；所述红外透射滤光装置设置于所述主摄像头的前面，用于滤除可见光以使所述主摄像头采集人脸黑白图像，所述主摄像头与所述人脸识别处理单元连接。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述副摄像装置包括：副摄像头和红外截止滤光装置；所述红外截止滤光装置设置于所述副摄像头的前面，用于滤除红外光以使所述副摄像头采集人脸彩色图像，所述副摄像头与所述显示单元连接。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述主摄像头与副摄像头的后面还设置有增强光源，所述增强光源由多个红外发光二极管构成。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述图像引导单元包括：定位框生成模块、图像侦测模块和控制模块；所述定位框生成模块与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成一矩形的人脸识别定位框，并存储人脸识别定位框的坐标数据；所述图像侦测模块与所述显示单元连接，用于侦测所述显示单元上显示的人脸彩色图像以生成人脸侦测锁定框，并存储人脸侦锁定框的坐标数据；所述控制模块与所述定位框生成模块、所述图像侦测模块连接，用于比对人脸识别定位框和人脸侦测锁定框的坐标数据。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述图像引导单元还包括：语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块连接。

本实施例中，在执行机构启动之前，增加了身份识别***，从而保证了设备的安全性；当控制器识别到正确的身份之后，控制器得以正常使用，才能与下面的脑电波检测***进行通讯连接(即，通过身份识别之后，控制器控制脑电波的那部分自动启动，此时，才能与脑电波检测***建立信号控制)。

本实施例中，所述脑电波检测***包括：脑电波激发模块、脑电波检测模块、频谱图案生成模块、频率分析模块、脑电波存储模块和动作存储模块；所述脑电波激发模块用于辅助人脑激发出不同波段的脑电波；所述脑电波检测模块用于检测脑电波信号；所述频谱图案生成模块用于根据所述脑电波检测模块的检测信号生成脑电波频谱图案；所述频率分析模块用于对所生成的脑电波频谱图案与所述脑电波存储模块内预存的脑电波频谱图案进行对比分析，并将分析结果反馈给控制器(当然，已经通过身份识别之后，控制器能够接受所述频率分析模块的分析结果)，所述控制器对应读取动作存储模块的动作指令数据，并根据动作指令数据向执行机构发送动作指令。

可见，本发明运用了人脸识别技术和脑电波技术，在对执行机构进行控制时，通过人脸识别技术对使用者进行身份识别，只有通过身份识别的使用者才能操作，在身份识别时能够实时动态显示出人脸彩色图像，给用户带来良好的体验感，而且还能根据实际位置进行灵活调节图像采集单元的位置，以达到最佳采集位置。同时，使用者利用脑电波来控制执行机构进行动作，整个过程更为智能简便，易操作，无需专业人员来完成，使用范围广泛，使用非常方便。

优选的，本实施例中，对于脑电波激发模块而言，该脑电波激发模块包括：视觉模块、声音模块、振动模块和温感模块的其中一者或者任意几种组合。其中，上述各个模块可以对应设置在智能型操作***上，也可以单独设置在其他部件上。

优选的，视觉模块可以与控制器连接，视觉模块连接有多个以不同频率闪烁的闪烁灯珠，通过灯珠闪烁频率的变化以刺激大脑产生相应波段的脑电波。例如：控制器提示与设备的操作菜单有关的视觉刺激；在视觉刺激的提示后，测量多个事件关联电位，根据分别在用户的脸部装载的多个电极和在用户的耳周边部装载的至少一个基准电极之间的电位差，测量以提示视觉刺激的定时为起点的多个事件关联电位；从测量出的多个事件关联电位分别提取4-6Hz以下且包含预定的时间区间的脑电波数据，并组合提取出的脑电波数据而作为脑电波特征数据；比较预先准备的判别是否要选择操作菜单用的基准数据和脑电波特征数据；以及根据上述比较结果，来执行与设备的操作菜单对应的操作。此外，声音模块与控制器连接，声音模块预存有不同波谱频率的音频文件。优选的，振动模块与控制器连接，振动模块通过振动作用以大脑产生相应波段的脑电波。温感模块与控制器连接，温感模块通过温度变化刺激大脑产生相应波段的脑电波。

本实施例中，脑电波检测模块可以使用目前的脑电波采集设备，也可以使用其他特定的采集设备，以如下其中一种脑电波采集设备举例说明。所述可穿戴的脑电测量装置包括若干脑电测量干电极、一放大滤波模块、一模数转换模块和一蓝牙串口模块；若干所述脑电测量干电极通过导线将测量到的脑电模拟信号传输至所述放大滤波模块，经放大滤波后的脑电模拟信号传输至所述模数转换模块，并转换为待传输的脑电数字信号，脑电数字信号可以输出至控制器中；该控制器也可经所述蓝牙串口模块传输至所述移动网络终端。所述移动网络终端采用手机、平板电脑和笔记本电脑中的一种。

实施例二

本实施例提供一种具体的机械手臂，该机械手臂在上述实施例二的基础之上进一步的优化。当然，实施例一和实施二相同的部分不再赘述，以下介绍两者不同之处。

其中，所述执行机构包括机械手臂。所述机械手臂上设置有可拆卸地固定套5，所述固定套5包括：透明固定件7、双弧形连接件和磁性调节环10；

所述透明固定件7与所述机械手臂一体连接，所述透明固定件7设置有容纳腔，所述透明固定件7上设置有多个固定孔和透气孔；

所述双弧形连接件包括：第一弧形带6、第二弧形带8、左连接基部和右连接基部12，所述第一弧形带6和第二弧形带8的第一端均连接于左连接基部，所述第一弧形带6和第二弧形带8的第二端均连接于右连接基部12，所述第一弧形带6和第二弧形带8分别通过透明固定件7安装于所述透明固定件7的固定孔上(当然，在所述透明固定件7上还可以设置有透气部9)，所述第一弧形带6和第二弧形带8间隔设置，且两者之间通过中间连接带固定，所述第一弧形带6和第二弧形带8的中部圆弧均具有向所述机械手腕结构的方向延伸的趋势；

所述磁性调节环10两侧的耳部11分别与左连接基部、右连接基部12相互铰接，所述磁性调节环10的一端设置有金属带，所述磁性调节环10的另一端设置有用于锁紧所述金属带的磁性扣，所述金属带上设置有多个插接孔，所述磁性扣能够***至所述插接孔。

进一步的，所述透明固定件7的相对表面上各自安装有一风扇单元，两个风扇单元能在所述透明固定件的内部形成对流；所述透明固定件的表面分布有荧光线状涂层。

进一步的，所述磁性调节环10的内侧还可以设置有不伤皮肤的亲肤涂层，该亲肤涂层包括：第一结构层、增强层和第二结构层，第一结构层、增强层和第二结构层由内向外依次层叠设置，其中，所述增强层为螺旋型线状结构体。

本实施例以一种具体的结构举例说明。

该机械手臂包括：小臂单元4、手腕单元3、手掌单元以及手指单元总成1。具体而言，小臂单元4与手腕单元3转动连接，手腕单元3对应连接有一手腕驱动单元，手腕驱动单元通过手腕联动件带动手腕单元3进行回转，用于模拟人手手腕的左右转动动作；手掌单元与手腕单元3转动连接，手掌单元对应连接有一手掌驱动单元，手掌驱动单元通过手掌联动件带动手掌单元进行翻转，用于模拟人手手掌的上下翻转动作；手指单元总成1包括依次排列在手掌单元上的五个手指单元(包括依次排列设置在所述手掌单元上的大拇指单元、食指单元、中指单元、无名指单元及小拇指单元)，每个手指单元对应连接有一个手指驱动单元，手指驱动单元通过手指联动件带动对应的手指单元进行伸展和弯曲；值得说明的是，上述各个驱动单元包括但不局限于舵机、微型电机等等驱动装置。

身份识别***包括：三维活动支架、图像采集单元、人脸识别处理单元、图像引导单元和显示单元；所述三维活动支架设置于小臂单元4上，用于带动所述图像采集单元进行自由移动；所述图像采集单元包括集成于一体的主摄像装置和副摄像装置，所述主摄像装置用于采集人脸黑白图像，所述副摄像装置用于采集人脸彩色图像；所述人脸识别处理单元与所述主摄像装置连接，用于对所述主摄像装置采集的人脸黑白图像信息进行判别并反馈给控制器；所述显示单元与所述副摄像装置连接，用于显示所述副摄像装置所采集的人脸彩色图像；所述图像引导单元与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成人脸识别定位框，所述人脸识别定位框用于引导被采集者来调节所述三维活动支架；

脑电波检测***包括：分别与控制器电连接的脑电波检测模块、频谱图案生成模块、频率分析模块和脑电波激发模块；脑电波激发模块用于辅助人脑激发出不同波段的脑电波；脑电波检测模块用于检测脑电波信号；频谱图案生成模块用于根据脑电波检测模块的检测信号生成脑电波频谱图案；频率分析模块用于对所生成的脑电波频谱图案与预存的脑电波频谱图案进行对比分析，并将分析结果反馈给控制器；控制器根据频率分析模块的反馈结果分别向手腕驱动单元、手掌驱动单元和手指驱动单元发送动作指令；手腕驱动单元、手掌驱动单元和手指驱动单元根据控制器发送的动作指令进行相应的动作。进一步的，该脑电波检测***还包括：预存有多种脑电波频谱图案的脑电波存储模块和预存有多种动作指令数据的动作存储模块，其中每一种预存的脑电波频谱图案与一种动作指令数据一一对应；频率分析模块用于对所生成的脑电波频谱图案与脑电波存储模块内预存的脑电波频谱图案进行对比分析，并将分析结果反馈给控制器，控制器对应读取动作存储模块的动作指令数据，并根据动作指令数据发送动作指令。

该传感器检测装置包括：分别与控制器电连接的九轴传感器、视觉传感器、测距传感器、触觉传感器和虚拟指尖力传感器；九轴传感器分别设置于每个手指单元的关节部位，九轴传感器用于将所检测的三维加速度、三维角速度和三维磁矢量反馈给控制器，所谓九轴传感器，其实是三种三轴传感器的组合：三轴加速传感器、三轴陀螺仪和三轴电子罗盘。例如：一般的组合形式有：三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁计的组合；六轴加速度传感器、三轴陀螺仪组合。六轴陀螺仪、三轴加速度计组合。视觉传感器设置于手掌单元的掌心部位，视觉传感器利用红外线通过非接触的方式检测物体的视觉特征信息并反馈给控制器。视觉传感器可以比喻成机械手的眼睛，它可以利用红外线通过非接触的方式检测到物体的一些视觉上的特征信息反馈给机器，比如按物品的颜色进行分类挑拣的智能型操作***就是用了视觉传感器；测距传感器、触觉传感器和虚拟指尖力传感器均设置于手指单元的指尖部位；测距传感器用于将检测物体的距离信息并反馈给控制器，其可以检测物体距离机器有多远，是否到达工作区域，当检测到物体到达时将检测信号送往控制器控制智能型操作***进行操作；触觉传感器用于检测指尖部位表面的压力值并反馈给控制器，触觉传感器可以检测机械手抓取时承载力的大小，特别是三维力传感器，该传感器为电阻应变式力传感器，可以同时检测X、Y、Z三个方向上的力，可以有效地调整手指、手臂的位置，以合适的力度抓起物体；虚拟指尖力传感器用于检测指尖部位与物体之间的摩擦力类型并反馈给控制器，虚拟指尖力传感器可以通过检测智能型操作***与物体间是否有滑动来判断是否抓取成功。检测这个滑动可以通过检测机械手与物体间的摩擦力是静摩擦还是动摩擦来判断，当由滑动变为不滑动时，该传感器在摩擦的方向检测到的力有一个大的变化，而且当手指进一步增加压力时，力传感器在摩擦力方向上检测到的力不会发生变化。抓取易碎的物品时还可以以抓取力小幅度等量递增的方式完成，不会对物体造成损伤。值得说明的是，上述各个传感器特征可根据实际需要进行增减，此处不作限制。

下面，针对上述结构描述一下其工作原理。

例如：脑电波激发模块辅助使用者激发出不同波段的脑电波(可划分为四个波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)，以α波段为例。当脑电波检测模块检测到使用者出现α波段的脑电波时，频谱图案生成模块根据脑电波检测模块的检测信号生成脑电波频谱图案(α波段的脑电波)；频率分析模块对所生成的脑电波频谱图案与预存的脑电波频谱图案(当然，每种预存的频谱图案对应一种特定的动作指令)进行对比分析，当检测的频谱图案与其中预存的频谱图案一致时，那么控制器会根据该特定频谱图案所对应的动作指令控制手腕驱动单元、手掌驱动单元和手指驱动单元，例如：抓取的动作。在智能型操作***进行抓取动作时，可以通过各个传感器对智能型操作***的姿态进行信号反馈，以便能够更好的了解智能型操作***的动作情况。当然，如果出现传感器检测的信息与智能型操作***的预定动作不一致时，此时，可以一键复位重新开始。当然，也可以按照传感器检测的信息，通过控制器进行矫正。

本实施例中，对于机械部分的各个结构并不局限，实施过程可根据实际需要进行灵活设置，以如下几种具体的实施例进行说明。

第一种，机械部分中各个联动件采用牵引绳，即，各个驱动单元通过牵引绳带动各个执行元件进行动作。

具体的，食指单元和中指单元均由四个小部分(指尖、第一指肚、第二指肚、第三指肚)组成，在各个关节部位相互铰接，且在关节部位的绕线处穿设有牵引绳，牵引绳由对应的驱动单元进行控制，从而使得各个部分进行弯曲和伸直；大拇指单元、无名指单元和小拇指单元均由五个小部分(指尖、第一指肚、第二指肚、第三指肚、指根)组成，同理，在各个关节部位也相互铰接，且在关节部位的绕线处穿设有牵引绳，牵引绳由对应的驱动单元进行控制，从而使得各个部分进行弯曲和伸直；手掌单元可由手掌主体和掌背护板组成，其目的是为了美观；手腕单元3可以旋转(由两个小部分组成)，手腕部分中间有穿线细孔等等。这种带有牵引绳的智能型操作***的工作原理为：手臂中的控制器中写有程序，操控各个驱动单元(例如：舵机)工作，每个舵机控制两根(长且细的、有耐性的)牵引绳，这两根牵引绳沿每个关节的绕线处穿过和固定，控制专属的一根手指的弯曲和伸直。

第二种，机械部分中各个联动件还可以采用齿轮组件以及与齿轮组件相配合的传动杆，其具体形式并不局限。

具体的，手指单元包括：第一指节、第二指节及第三指节；其中，第一指节通过第一指节连接结构与第二指节转动连接；第二指节通过第二指节连接结构与第三指节转动连接；第三指节通过指根连接结构与所述手掌结构转动连接，其中，手指驱动单元通过齿轮组件(冠齿轮)与指根连接结构连接，在手指驱动单元的带动下带动第三指节相对于手掌单元进行转动。本实施例中，冠齿轮转动以带动第三指节相对于手掌单元转动；第三指节动作，带动第二指节连接结构动作，从而带动第二指节相对于第三指节转动；第二指节动作，带动第一指节连接结构动作，从而带动第一指节相对于第二指节转动；由此，实现手指单元的弯曲和伸展动作；各个指节联动，传动效率高、弯曲动作灵敏。当然，除此之外，手指单元的各个关节部位还可以分别对应连接一个手指驱动单元，实现每个指节独立控制。本领域技术人员可根据实际需要灵活设计。

本实施例中的机械部分可通过3D打印设备采用柔性材料制成的一体式成型结构。采用3D打印技术制作的机械手，无需后续的连接装配过程，不但能够实现人体手部的仿生运动，而且通过采用柔性材料，实现了环保功能。

对于柔性材料而言，可以有多种选择，以其中的一种材料举例说明：所述柔性材料为树脂材料，所述树脂材料的拉伸强度和弯曲模量均为30-40MPa。优选的，所述树脂材料包括以下重量份数的成分：25-30份的ABS、20-30份的PLA、20-40份的橡胶及20-40份的硅胶。优选的，所述树脂材料由以下重量份数的成分组成：25份的ABS、25份的PLA、25份的橡胶及25份的硅胶。上述成分组成的树脂材料混合后，其拉伸强度和弯曲模量均在35MPa的条件下通过3D打印设备打印形成的机械手触感能够模仿人体手部。

为了实现手指内部的指肚及指背具有不同的柔软度，本技术方案中进一步的限定了手指单元内靠近指肚处填充的柔性材料的密度小于手指单元内靠近指背处填充的柔性材料的密度。该结构的限定实现了手指单元的指肚与指背的柔软度的差别的仿生结构。指肚处填充的柔性材料和指被处填充的柔性材料的形状和密度不同，致使其通过3D打印制作后所形成的指肚的实体结构比指背部分的相应结构柔软，因此可以达到模拟人手的仿生效果。

通过3D打印制作完成的机械手，可以实现指背相对较硬、指肚相对较软且富有弹性的仿生效果，从而改善手指和物体接触时的接触特性。经过大量实验证明，单位体积受载变形量为0.15-2mm的指肚部位的柔软性大于单位体积受载变形量小于0.15mm的指被部位，因此，手指指肚部分与指背部分的柔软度不同，可以达到模拟人手的仿生效果。

此外，本实施例中，该机械部分还包括：仿生皮肤层；仿生皮肤层采用柔性基底材料层，柔性基底材料层的表面涂覆有防静电涂层，柔性基底材料层上分布有若干个弹性应变传感器，弹性应变传感器分别通过网状输出线路与控制器连接；仿生皮肤层分为手掌触感层和多个手指触感层，手掌触感层包覆于手掌单元上，手指触感层包覆于手指单元总成1上。

优选的，所述手掌触感层与手指触感层之间的连接位置设置有镂空区域或者褶纹状的可弯曲部，所述手指触感层自身具有多个指套部，各个所述指套部之间的连接位置设置有镂空区域或者褶纹状的可弯曲部。

当然，对于仿生皮肤层而言，其并局限于上述结构，还可以根据实际需要灵活设置。例如：可以在柔性基底材料层上叠加有如下的任意一种或几个组合，例如：金属拉丝层、荧光涂层、石墨烯层、碳纳米管层、防紫外线胶粘层、防腐层、阻燃层。

值得说明的是，上述各个部件与皮肤直接接触的部件还可以进一步的增加亲肤涂层，例如：磁性调节环的内侧还可以设置有不伤皮肤的涂层，包括：第一结构层(内层)、增强层(中间层)和第二结构层(外层)，第一结构层、增强层和第二结构层由内向外依次层叠设置。通过这样的结构，能够设定磁性调节环的弯折程度的期望特性。优选的，作为第一结构层、第二结构层的构成材料，能够使用聚酰胺类树脂、聚酯类聚酰胺类树脂、聚醚类聚酰胺树脂、聚氨酯、ABS树脂、聚酯弹性体树脂、聚氨酯弹性体树脂、氟类树脂(PFA、PTFE、ETFE等)中的任意一种。特别是通过将ABS树脂、或者尼龙用作第一结构层、第二结构层的构成材料，从而能够赋予适当的强度。优选的，该增强层可以为预埋的金属网。优选的，构成金属网的网眼形状未被特别限定，能够将其做成例如圆形、近似长方形、近似椭圆形。此外，该增强层也可以为螺旋型线状结构体，根据螺旋状的圈数很容易调整导管的强度。

作为一种进一步的技术方案，手掌单元的掌心部位设置有加热装置。例如：所述手掌单元的掌心部位涂覆有石墨烯加热层，所述石墨烯加热层与所述控制器连接。或者，在手掌单元的掌心部位设置有超声波加热装置，同样能够进行加热使用。

此外，本实施例中，还可以进一步的进行改进和拓展。例如：所述小臂单元4上连接有肌肉电感应贴片，所述肌肉电感应贴片与所述控制器连接。例如：所述小臂单元4上设置有照明装置和太阳能发电装置，所述太阳能发电装置与所述控制器连接，所述控制器与所述照明装置连接。当然，还可以增加诸如：脉搏检测模块、指南针模块、报警模块等等，此处不再一一举例。

实施例三

本实施例还提供了一种人工智能设备，其包括所述的智能型操作***。该智能型操作***已在上面实施例一、实施例二中详细描述，此处不再赘述。当然，该人工智能设备包括但不限于机械手臂。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种智能型操作***，其特征在于，包括：

执行机构；

控制机构，用于控制所述执行机构进行动作，其中，所述控制机构包括：控制器、身份识别***和脑电波检测***；

其中，所述身份识别***包括：三维活动支架、图像采集单元、人脸识别处理单元、图像引导单元和显示单元；所述三维活动支架设置于所述执行机构上，用于带动所述图像采集单元进行自由移动；所述图像采集单元包括集成于一体的主摄像装置和副摄像装置，所述主摄像装置用于采集人脸黑白图像，所述副摄像装置用于采集人脸彩色图像；所述人脸识别处理单元与所述主摄像装置连接，用于对所述主摄像装置采集的人脸黑白图像信息进行判别并反馈给控制器；所述显示单元与所述副摄像装置连接，用于显示所述副摄像装置所采集的人脸彩色图像；所述图像引导单元与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成人脸识别定位框，所述人脸识别定位框用于引导被采集者来调节所述三维活动支架；

其中，所述脑电波检测***包括：脑电波激发模块、脑电波检测模块、频谱图案生成模块、频率分析模块、脑电波存储模块和动作存储模块；所述脑电波激发模块用于辅助人脑激发出不同波段的脑电波；所述脑电波检测模块用于检测脑电波信号；所述频谱图案生成模块用于根据所述脑电波检测模块的检测信号生成脑电波频谱图案；所述频率分析模块用于对所生成的脑电波频谱图案与所述脑电波存储模块内预存的脑电波频谱图案进行对比分析，并将分析结果反馈给控制器，所述控制器对应读取动作存储模块的动作指令数据，并根据动作指令数据向所述执行机构发送动作指令。

2.根据权利要求1所述的智能型操作***，其特征在于，

所述三维活动支架包括：相互垂直的X轴移动臂、Y轴移动臂和Z轴移动臂；所述X轴移动臂可拆地地设置于所述执行机构上，所述Y轴移动臂可滑动地安装于所述X轴移动臂上，用于沿X轴移动臂的长度方向移动；所述Z轴移动臂可滑动地安装于所述Y轴移动臂上，用于沿所述Y轴移动臂的长度方向移动，所述图像采集单元可滑动地安装于所述Z轴移动臂，用于沿Z轴移动臂的长度方向移动。

3.根据权利要求1所述的智能型操作***，其特征在于，

所述主摄像装置和副摄像装置通过连接座一体连接，所述连接座通过磁性部件可拆卸地设置于所述三维活动支架上。

4.根据权利要求3所述的智能型操作***，其特征在于，

所述主摄像装置包括：主摄像头和红外透射滤光装置；所述红外透射滤光装置设置于所述主摄像头的前面，用于滤除可见光以使所述主摄像头采集人脸黑白图像，所述主摄像头与所述人脸识别处理单元连接；

所述副摄像装置包括：副摄像头和红外截止滤光装置；所述红外截止滤光装置设置于所述副摄像头的前面，用于滤除红外光以使所述副摄像头采集人脸彩色图像，所述副摄像头与所述显示单元连接；

所述主摄像头与副摄像头的后面还设置有增强光源，所述增强光源由多个红外发光二极管构成。

5.根据权利要求1所述的智能型操作***，其特征在于，

所述图像引导单元包括：定位框生成模块、图像侦测模块和控制模块；所述定位框生成模块与所述显示单元连接，用于在所述显示单元上生成一矩形的人脸识别定位框，并存储人脸识别定位框的坐标数据；所述图像侦测模块与所述显示单元连接，用于侦测所述显示单元上显示的人脸彩色图像以生成人脸侦测锁定框，并存储人脸侦锁定框的坐标数据；所述控制模块与所述定位框生成模块、所述图像侦测模块连接，用于比对人脸识别定位框和人脸侦测锁定框的坐标数据；

所述图像引导单元还包括：语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的智能型操作***，其特征在于，

所述执行机构包括机械手臂，所述机械手臂上设置有可拆卸地固定套，所述固定套包括：透明固定件、双弧形连接件和磁性调节环；

所述透明固定件与所述机械手臂一体连接，所述透明固定件设置有容纳腔，所述透明固定件上设置有多个固定孔和透气孔；

所述双弧形连接件包括：第一弧形带、第二弧形带、左连接基部和右连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带的第一端均连接于左连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带的第二端均连接于右连接基部，所述第一弧形带和第二弧形带分别通过透明固定件安装于所述透明固定件的固定孔上，所述第一弧形带和第二弧形带间隔设置，且两者之间通过中间连接带固定，所述第一弧形带和第二弧形带的中部圆弧均具有向机械手腕结构的方向延伸的趋势；

所述磁性调节环两侧的耳部分别与左连接基部、右连接基部相互铰接，所述磁性调节环的一端设置有金属带，所述磁性调节环的另一端设置有用于锁紧所述金属带的磁性扣，所述金属带上设置有多个插接孔，所述磁性扣能够***至所述插接孔。

7.根据权利要求6所述的智能型操作***，其特征在于，

所述透明固定件的相对表面上各自安装有一风扇单元，两个风扇单元能在所述透明固定件的内部形成对流；

所述透明固定件的表面分布有荧光线状涂层。

8.根据权利要求6所述的智能型操作***，其特征在于，

所述磁性调节环的内侧还可以设置有亲肤涂层，该亲肤涂层包括：第一结构层、增强层和第二结构层，第一结构层、增强层和第二结构层由内向外依次层叠设置，其中，所述增强层为螺旋型线状结构体。

9.一种人工智能设备，其特征在于，包括如根据权利要求1-8中任一项所述的智能型操作***。

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