CN108341049A - 家庭智能无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种家庭智能无人机，包括：路线侦察模块，响应于侦察指令，而根据预设飞行路线在房屋区域进行巡视；特征识别模块，识别家庭成员对象，并识别家庭成员对象针对无人机的不同表现特征，而生成并记录不同对象的指令集，根据指令集中的指令重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号；控制模块，根据外部侦察控制信号而生成侦察指令，在设定时间段内，控制路线侦察模块执行巡视，并控制特征识别模块识别异常对象特征，出现异常时生成警报信号；根据外部停巡控制信号或在特征识别模块识别出家庭成员对象时，中断路线侦察模块的巡视，响应或等待响应特征识别模块的行为控制信号。本发明的家庭智能无人机家庭成员化，可实现监控等功能。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及的是一种家庭智能无人机。
背景技术
目前的无人机的用途有限，通常应用在一些专业领域，如森林防火、电线巡查、农业植保、城市航拍领域等。当然还可以提供飞行控制体验、进行自拍用等。但是无人机的应用局限在这些领域，没有专门面向大众消费级市场的产品，而且和社会智能化发展趋势结合不够。
在生活水平逐渐提高的情况下，越来越多的家庭会聘用管家或保姆，来监管房屋，看管、陪伴孩子等，由于人工成本逐渐增加，而且人工管家具有主观因素、身体因素等，无法做到长时间的监管，因而对于智能化的家庭管家或家庭成员的需求越来越大，而目前并没有面向家庭管家化或家庭成员化的无人机解决方案。
此外，现有的无人机中，虽然对螺旋桨的部位设有保护架，但是对于用于家庭使用的家庭管家化或家庭成员化无人机来说，在房屋区域频繁穿梭，仍然可能造成无人机本身、或者物品、或者人员的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种家庭智能无人机，家庭成员化，可实现监控等功能。
为解决上述问题，本发明提出一种家庭智能无人机，包括：
路线侦察模块，响应于侦察指令，而根据预设飞行路线在房屋区域进行巡视；
特征识别模块，用以识别家庭成员对象，并识别家庭成员对象针对无人机的不同表现特征，而生成并记录不同对象的指令集，根据指令集中的指令重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号；
控制模块，根据外部侦察控制信号而生成侦察指令，在设定时间段内，控制所述路线侦察模块执行巡视，并控制所述特征识别模块识别异常对象特征，出现异常时生成警报信号；根据外部停巡控制信号或在所述特征识别模块识别出家庭成员对象时，中断路线侦察模块的巡视，响应或等待响应所述特征识别模块的行为控制信号。
根据本发明的一个实施例，还包括视觉三维扫描模块，在巡视的飞行状态下拍摄房屋图像并传输至所述控制模块；所述控制模块用以根据房屋图像中的飞行方向障碍情况而修正所述路线侦察模块的预设飞行路线，并调整飞行航向；所述控制模块还用以比对相同位置下的不同时间点拍摄的房屋图像，在存有区别特征时提取区别特征并从区别特征库中查询区别特征，查询到时生成警报信号。
根据本发明的一个实施例，还包括远程通信模块，用以响应于所述控制模块的警报信号而呼叫远程终端，等待响应后建立通信链路，以实现远程操控。
根据本发明的一个实施例，所述特征识别模块包括：
特征存储模块，用以存储特征库；
人脸识别模块，用以识别家庭成员对象的人脸，并查询特征存储模块的人脸特征库，若不存在则建立该家庭成员对象的人脸特征记录；
语音识别模块，用以在识别出家庭成员对象的人脸的状态下，识别家庭成员对象的语音，并查询特征存储模块的语音特征库，根据语音特征得到语音指令，生成并记录该对象的语音指令集，计算语音指令集中的同一语音指令的重复频次，根据重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号。
根据本发明的一个实施例，所述特征识别模块还包括生命体识别模块，用以在所述路线侦察模块执行巡视状态下，识别异常生命体对象特征，并生成异常信号传输至所述控制模块。
根据本发明的一个实施例，还包括警报装置，响应于所述控制模块的警报信号而发出警报。
根据本发明的一个实施例，还包括充电管理模块，检测无人机内充电模块的电量，并在电量过低时生成低电量返充信号传输至所述控制模块；所述控制模块响应于所述低电量返充信号而控制无人机根据预设飞行路线返回充电装置进行充电。
根据本发明的一个实施例，无人机的螺旋桨外侧设置有全方位保护罩，所述全方位保护罩上设有多个通风孔，且所述全方位保护罩内具有容纳所述螺旋桨自由旋转的空间。
根据本发明的一个实施例，所述全方位保护罩包括可拆卸连接的上保护罩和下保护罩，所述上保护罩和下保护罩将无人机的机身、机臂和螺旋桨均包围其中。
根据本发明的一个实施例，所述全方位保护罩的中间部位作为所述无人机的机身壳体的一部分；所述全方位保护罩的中间部位上设有用于无人机的起落架伸出或回缩的收容部。
根据本发明的一个实施例，所述全方位保护罩的整体、或非中间部位、或边缘部位采用软胶材料制成。
根据本发明的一个实施例，还包括持物装置，设置在所述无人机上，且持物部位伸出所述无人机的机身壳体之外；所述持物装置响应于所述控制模块的持物指令而持取或释放物件，其中，所述持物指令为所述控制模块响应于外部持物控制信号而生成。
采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：
通过路线侦察模块，特征识别模块和控制模块的协作配合，使得无人机可以记录和认识每个家庭成员，根据不同家庭成员对象的指令集情况而学习每个对象的习惯喜好，从而具有自我意识与性格，可以根据不同家庭成员的习惯喜好作出个性化行为，可在家人工作忙碌时陪伴孩子或与孩子互动游戏，可以高空护送独自上学的孩子；还使得无人机可以起到家庭管家、警卫的作用，可以设定在无人在家时，如上班、外出度假，监控巡视房屋及周边，可在发现异常情况时实现防盗警报，也可以进一步实现远程操控巡视，相比架设多台监控摄像机，具有成本低、无监控死角、自由度高、实时驱赶入侵动物等特点；可以通过外部控制或识别家庭成员对象后从巡视模式切换为家庭成员陪伴模式，避免家人在家时，对他人或其他情况的误判；
通过视觉三维扫描模块与控制模块的协作，可以对路线侦察模块的预设飞行路线进行修正，智能化地调整路线，使得无人机可以及时避开环境障碍物；通过视觉三维扫描模块还可以发现房屋异常，并在发生异常时生成警报信号，进一步让家庭成员获知异常情况；
全方位保护罩将螺旋桨整个包围起来，对于用于家庭使用的家庭管家化或家庭成员化无人机来说，在房屋区域频繁穿梭，由于螺旋桨完全受到保护，无论上下方向还是四周方向，螺旋桨与外界人体或物体都不会碰触到，避免造成无人机本身、或者物品、或者人员的伤害，而开设的通风孔则使得螺旋桨仍然能够为无人机的飞行提供气流动力。
附图说明
图1为本发明一实施例的家庭智能无人机的结构框图；
图2为本发明另一实施例的家庭智能无人机的结构框图；
图3为本发明一实施例的家庭智能无人机的结构示意图；
图4为图3的家庭智能无人机的另一视角下的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参看图1，在一个实施例中，家庭智能无人机包括：路线侦察模块1，特征识别模块2和控制模块3。可以理解，本发明实施例的家庭智能无人机可以包括无人机的常规部件或模块，例如具有机身、机臂、螺旋桨、飞行控制模块、充电模块等等，在此不做一一细述。家庭智能无人机能够全天候工作，可以在多种模式之间切换，在需要的时候可以与家庭人员进行互动，在不需要或者家中无人的时候，可以进行安全巡视。无人机上通常设有增加成像模块，可以用来辅助成像单元路线侦察模块1和特征识别模块2，通过无人机成像模块在空中成像，不易受干扰，视角大。
路线侦察模块1响应于侦察指令，而根据预设飞行路线在房屋区域进行巡视。预设飞行路线的获得方式可以是：通过激光侦察装置在无人机飞行过程中对环境进行侦察，根据发射和反馈信号的时间差测定环境物体的位置形成飞行过程的侦察信息，传输给控制模块3后，根据整个飞行侦察过程获得的侦察信息而构建飞行环境下的地图，在地图上规划一条路径作为预设飞行路线，但不限于此，还可以通过人工操控无人机飞行一次或几次，记录飞行轨迹，作为预设飞行路线。该预设飞行路线用于控制无人机的航向。可以在房屋区域中设置可被无人机的侦察模块识别的多个标记件，作为路线的定点导向，激光侦察装置将侦察到的标记件与已存储的环境地图中的标记点进行自动匹配，计算当前的坐标，实现飞行过程中的定位，但不限于此，还可以通过GPS模块或者光流镜头模块来实现定位。控制模块3根据外部侦察控制信号生成侦察指令，可以根据用户的不同需求以不同形式输入外部侦察控制信号，例如语音、密码、指纹、屏幕交互等形式，无人机上可配置相应的模块来接收这些形式的信号。
特征识别模块2用以识别家庭成员对象，在识别出家庭成员对象后，识别家庭成员对象针对无人机的不同表现特征，表现特征可以是动作或语音表现特征，根据不同表现特征而生成相应指令，将同一家庭成员对象的全部指令记录为一个指令集，从而记录下不同对象的指令集，家庭成员对象与指令集一一对应，对指令集的各个不同指令的重复频次进行统计，根据一个指令集中的指令的重复频次形成无人机针对该家庭成员对象的行为控制信号，例如选取指令集中重复频次最高的指令作为该家庭成员对象的喜好习惯特征，根据该指令生成行为控制信号控制无人机的行为。
控制模块3是可以接收外部控制信号的，这些外部控制信号例如可以通过遥控端或者无线终端输入至控制模块3中，控制模块3连接路线侦察模块和特征识别模块。控制模块3根据外部侦察控制信号而生成侦察指令，在设定时间段内，可以通过计时模块来控制侦察时间，侦察指令控制路线侦察模块1执行巡视，也就是控制路线侦察模块1按照预设飞行路线进行飞行巡视，同时，在侦察期间，控制模块3还控制特征识别模块2继续进行对象识别，如果识别到异常对象特征(非家庭成员对象)，则表明出现异常对象进入房屋区域，生成警报信号。控制模块3还根据外部停巡控制信号或在特征识别模块2识别出家庭成员对象时，中断路线侦察模块1的巡视，响应或等待响应特征识别模块2的行为控制信号，实现巡视模式到家庭成员陪伴模式的切换。
通过路线侦察模块1，特征识别模块2和控制模块3的协作配合，使得无人机可以记录和认识每个家庭成员，根据不同家庭成员对象的指令集情况而学习每个对象的习惯喜好，从而具有自我意识与性格，可以根据不同家庭成员的习惯喜好作出个性化行为，可在家人工作忙碌时陪伴孩子或与孩子互动游戏，可以高空护送独自上学的孩子；还使得无人机可以起到家庭管家、警卫的作用，可以设定在无人在家时，如上班、外出度假，监控巡视房屋及周边，可在发现异常情况时实现防盗警报，也可以进一步实现远程操控巡视，相比架设多台监控摄像机，具有成本低、无监控死角、自由度高、实时驱赶入侵动物等特点；可以通过外部控制或识别家庭成员对象后从巡视模式切换为互动识别模式，避免家人在家时，对他人或其他情况的误判。
在一个实施例中，参看图2，家庭智能无人机还可以包括视觉三维扫描模块4，例如可以是激光3D视觉***，与控制模块3连接。视觉三维扫描模块4在巡视的飞行状态下拍摄房屋图像并传输至控制模块3，可以用来建立房屋区域的三维视图，还可以探测到前方障碍物。控制模块3根据视觉三维扫描模块4拍摄的房屋图像中的飞行方向障碍情况，而进入路线建模模式，修正路线侦察模块1的预设飞行路线，并调整飞行航向，例如在前方存在障碍时，环境地图就发生了变化，将预设飞行路线的出现障碍情况的位置朝左右或上下进行调整，同时控制航向相应变化，以躲避障碍物，路线校正完成后再从路线建模模式切换为巡视模式。控制模块3还用以比对相同位置下的不同时间点拍摄的房屋图像，在存有区别特征时，从房屋图像中提取区别特征，从区别特征库中查询区别特征，查询到对应的区别特征时生成警报信号。
图像特征比对与特征提取可以通过通常的图像处理技术实现，在此不再赘述。区别特征库的得到方式可以是，通过对异常情况的学习而获得各种异常特征，作为异常集合存储在区别特征库中。例如，对火焰的图像特征学习，获得着火异常特征，或者对烟雾的图像特征学习，获得烟雾异常特征，对地面一片区域水渍的图像特征学习，获得漏水异常特征。特征信息可以是边缘、灰度、颜色、纹理、形状、空间关系等信息。
通过视觉三维扫描模块4与控制模块3的协作，可以对路线侦察模块1的预设飞行路线进行修正，智能化地调整路线，使得无人机可以及时避开环境障碍物；通过视觉三维扫描模块4还可以发现房屋异常，并在发生异常时生成警报信号，进一步让家庭成员获知异常情况。
在一个实施例中，继续参看图2，家庭智能无人机还可以包括远程通信模块51，连接控制模块3，可以接收警报信号。远程通信模块51响应于控制模块3的警报信号而呼叫远程终端10，等待远程终端10的响应后，在无人机和远程终端10之间建立通信链路，以实现远程操控。通过家庭成员的远程操控来视差、判断或处理异常情况。远程通信模块51例如是GPRS模块或GSM模块。
在一个实施例中，特征识别模块2包括特征存储模块，人脸识别模块和语音识别模块。特征存储模块，用以存储特征库，至少包括人脸特征库和语音特征库。人脸识别模块用以识别家庭成员对象的人脸，并查询特征存储模块的人脸特征库，若不存在则建立该家庭成员对象的人脸特征记录，如果查询到了人脸特征记录则可继续语音识别模块的工作。语音识别模块在识别出家庭成员对象的人脸的状态下，识别家庭成员对象的语音，并查询特征存储模块的语音特征库，根据语音特征得到语音指令，语音特征与语音指令一一对应，每次得到语音指令便进行记录，从而生成并记录该对象的语音指令集，计算语音指令集中的同一语音指令的重复频次，根据重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号。例如可以将重复频次最高的语音指令作为无人机针对该对象的行为控制信号。人脸识别可以用成像模块对成员人脸进行扫描，记录其特征并存储在人脸特征库，后续在扫描新的人脸特征后与人脸特征库中的人脸特征记录比较，判断是否查询到对应人脸特征记录，来确定是否为家庭成员。
例如，若一家庭成员对象对应的语音指令集中的让无人机远离的语音指令重复频次最高，则行为控制信号控制无人机远离该家庭成员对象，而若一家庭成员对象对应的语音指令集中的让无人机靠近的语音指令重复频次最高，则行为控制信号控制无人机靠近该家庭成员对象，但仅作为示例，并做作为限制，其他语音指令控制无人机进行相应动作都是可以的。
在一个实施例中，特征识别模块2还包括生命体识别模块，用以在路线侦察模块执行巡视状态下，识别异常生命体对象特征，并生成异常信号传输至控制模块。生命体识别模块可以识别出家庭宠物，因而可以将家庭宠物通过学习判断为非异常生命体，而将异常入侵的动物识别为异常生命体对象特征，相应生成异常信号，控制信号接收到该异常信号后便生成警报信号。
家庭智能无人机还可以包括警报装置52，响应于控制模块3的警报信号而发出警报。警报装置52可以是声音警报装置或者声光警报装置，但不作为限制，还可以发送警告信号到用户终端或者自动拨打报警电话。可以及时提醒异常情况，以便及时有人发现异常来处理。
家庭智能无人机还包括充电管理模块(图中未示出)，可以实现全自动超时长工作。充电管理模块检测无人机内充电模块的电量，并在电量过低时生成低电量返充信号传输至控制模块3；控制模块3响应于低电量返充信号而控制无人机根据预设飞行路线返回充电装置进行充电。充电装置可以设置在预设飞行路线经过处，并可以将其充电电极设置为伸出式，同样在无人机上，充电模块的充电电极也可以设置为伸出式，从而无人机飞行至相应位置后可以实现在自动搭接充电，当然，在该充电位置处可以设置供无人机稳定起落的起落平台，以使充电稳定。
在一个实施例中，参看图3和图4，家庭智能无人机包括机身、机臂和螺旋桨；机身连接机臂，螺旋桨安装在机臂上。全方位保护罩包围设置在无人机的螺旋桨(图中未标记，内藏在全方位保护罩，从图中可透过通风孔看到)外侧，全方位保护罩上多个通风孔，且全方位保护罩内具有容纳螺旋桨自由旋转的空间。
全方位保护罩将螺旋桨整个包围起来，对于用于家庭使用的家庭管家化或家庭成员化无人机来说，在房屋区域频繁穿梭，由于螺旋桨完全受到保护，无论上下方向还是四周方向，螺旋桨与外界人体或物体都不会碰触到，避免造成无人机本身、或者物品、或者人员的伤害，而开设的通风孔则使得螺旋桨仍然能够为无人机的飞行提供气流动力。
针对家庭用户设计，整体小巧，尺寸可以在20cm*20cm*10cm以内，优选无人机的尺寸和普通人的拳头差不多大。无人机需要对环境进行侦查、拍摄等的模块，露出全方位保护罩之外。
优选的，全方位保护罩至少对应螺旋桨旋转区域上密布通风孔，以使气流流通顺畅，避免螺旋桨的气流动力不足导致不能正常飞行。
在一个实施例中，全方位保护罩包括可拆卸连接的上保护罩61和下保护罩62，上保护罩61和下保护罩62将无人机的机身、机臂和螺旋桨均包围其中。上保护罩61上密布通风孔611，下保护罩62上同样密布通风孔621，从而气流可正常对流。从外部来看，上保护罩61和下保护罩62即为整个无人机的外壳，机身、机臂和螺旋桨均内藏其中，在外观上更为美观，而且对机身和机臂也起到了一定的保护作用。
优选的，全方位保护罩的中间部位63作为无人机的机身壳体的一部分，可以节省机身壳体的成本，打开全方位保护罩即可打开机身壳体，拆装也更为方便。全方位保护罩的中间部位63上设有用于无人机的起落架7伸出或回缩的收容部622，以便穿过或容纳无人机的起落架7，利于无人机的储藏。
全方位保护罩的整体、或非中间部位63、或边缘部位采用软胶材料制成，软胶材料可以是塑胶或者橡胶材料等，具体不作为限制，只要能够在全方位保护罩碰撞到外界物体时起到一定的缓冲作用即可，进一步对无人机进行飞行防护，安全性能更高。
在一个实施例中，家庭智能无人机还包括持物装置(图中未示出)。持物装置设置在无人机上，且持物部位伸出无人机的机身壳体之外，可以抓取或吸取物件，当然可以释放物件。持物装置响应于控制模块的持物指令而持取或释放物件，其中，持物指令为控制模块3响应于外部持物控制信号而生成。可以实现短途快速投送物品，或者可与孩子或宠物互动玩耍抛球游戏等。持物装置可以是夹取装置或者吸取装置。无人机内可设置用于驱动持物装置动作的电机等驱动装置。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种家庭智能无人机，其特征在于，包括：
路线侦察模块，响应于侦察指令，而根据预设飞行路线在房屋区域进行巡视；
特征识别模块，用以识别家庭成员对象，并识别家庭成员对象针对无人机的不同表现特征，而生成并记录不同对象的指令集，根据指令集中的指令重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号；
控制模块，根据外部侦察控制信号而生成侦察指令，在设定时间段内，控制所述路线侦察模块执行巡视，并控制所述特征识别模块识别异常对象特征，出现异常时生成警报信号；根据外部停巡控制信号或在所述特征识别模块识别出家庭成员对象时，中断路线侦察模块的巡视，响应或等待响应所述特征识别模块的行为控制信号。
2.如权利要求1所述的家庭智能无人机，其特征在于，还包括视觉三维扫描模块，在巡视的飞行状态下拍摄房屋图像并传输至所述控制模块；所述控制模块用以根据房屋图像中的飞行方向障碍情况而修正所述路线侦察模块的预设飞行路线，并调整飞行航向；所述控制模块还用以比对相同位置下的不同时间点拍摄的房屋图像，在存有区别特征时提取区别特征并从区别特征库中查询区别特征，查询到时生成警报信号。
3.如权利要求1或2所述的家庭智能无人机，其特征在于，还包括远程通信模块，用以响应于所述控制模块的警报信号而呼叫远程终端，等待响应后建立通信链路，以实现远程操控。
4.如权利要求1所述的家庭智能无人机，其特征在于，所述特征识别模块包括：
特征存储模块，用以存储特征库；
人脸识别模块，用以识别家庭成员对象的人脸，并查询特征存储模块的人脸特征库，若不存在则建立该家庭成员对象的人脸特征记录；
语音识别模块，用以在识别出家庭成员对象的人脸的状态下，识别家庭成员对象的语音，并查询特征存储模块的语音特征库，根据语音特征得到语音指令，生成并记录该对象的语音指令集，计算语音指令集中的同一语音指令的重复频次，根据重复频次形成无人机针对该对象的行为控制信号。
5.如权利要求4所述的家庭智能无人机，其特征在于，所述特征识别模块还包括生命体识别模块，用以在所述路线侦察模块执行巡视状态下，识别异常生命体对象特征，并生成异常信号传输至所述控制模块。
6.如权利要求5所述的家庭智能无人机，其特征在于，还包括警报装置，响应于所述控制模块的警报信号而发出警报。
7.如权利要求1所述的家庭智能无人机，其特征在于，还包括充电管理模块，检测无人机内充电模块的电量，并在电量过低时生成低电量返充信号传输至所述控制模块；所述控制模块响应于所述低电量返充信号而控制无人机根据预设飞行路线返回充电装置进行充电。
8.如权利要求1所述的家庭智能无人机，其特征在于，无人机的螺旋桨外侧设置有全方位保护罩，所述全方位保护罩上设有多个通风孔，且所述全方位保护罩内具有容纳所述螺旋桨自由旋转的空间。
9.如权利要求8所述的家庭智能无人机，其特征在于，所述全方位保护罩包括可拆卸连接的上保护罩和下保护罩，所述上保护罩和下保护罩将无人机的机身、机臂和螺旋桨均包围其中。
10.如权利要求8或9所述的家庭智能无人机，其特征在于，所述全方位保护罩的中间部位作为所述无人机的机身壳体的一部分；所述全方位保护罩的中间部位上设有用于无人机的起落架伸出或回缩的收容部。
11.如权利要求8所述的家庭智能无人机，其特征在于，所述全方位保护罩的整体、或非中间部位、或边缘部位采用软胶材料制成。
12.如权利要求1所述的家庭智能无人机，其特征在于，还包括持物装置，设置在所述无人机上，且持物部位伸出所述无人机的机身壳体之外；所述持物装置响应于所述控制模块的持物指令而持取或释放物件，其中，所述持物指令为所述控制模块响应于外部持物控制信号而生成。
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