CN111390918A - 一种家用智能机器人主动控制*** - Google Patents

一种家用智能机器人主动控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种家用机器人主动控制***，包括指令输入模块、指令识别模块、传感器模块、视频采集模块、超声定位模块、控制模块、运动模块、信息传输模块与存储模块；利用超声检测的距离与范围均远远大于视频采集的范围，本发明通过超声定位模块首先对智能机器人周围的环境进行检测，再将其与预先采集的室内平面图像中各障碍物的位置进行比较，及时发现障碍物移动位置，得到实时的室内环境信息，相较于传统的直接通过超声定位，能够预先根据室内的环境设计合理的路径，使智能机器人能够尽可能以预先设定的最优路线自起始点到达目的地，减少了智能机器人的徘徊路径，提升了智能机器人的工作效率，适应于位置多变的家庭室内环境中进行使用。

Description

一种家用智能机器人主动控制***
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体的，涉及一种家用智能机器人主动控制***。
背景技术
互联网的快速发展带动了社会的进步与生活水平的提高，智能家用机器人的应用也越来越广泛，包括教育机器人、扫地机器人、搬运机器人等，但是由于城市家居环境面积较小，因此无论是哪一种智能机器人，在实际的使用过程中都面临着一个问题，就是家居环境复杂多变，障碍物的位置变化较为频繁，而现有技术中通过超声定位等技术进行定位的机器人，需要实时根据障碍物位置调整智能机器人的行进方向，但是由于智能机器人不了解修改后的障碍物分布状态，这样会导致智能机器人容易失去方向，难以定位，智能机器人会出现长时间的无意义行进路线，降低智能机器人工作的流畅性，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家用智能机器人主动控制***。
本发明需要解决的技术问题为：
家居环境复杂多变，障碍物的位置变化较为频繁，而现有技术中通过超声定位等技术进行定位的机器人，需要实时根据障碍物位置调整智能机器人的行进方向，但是由于智能机器人不了解修改后的障碍物分布状态，这样会导致智能机器人容易失去方向，难以定位，智能机器人会出现长时间的无意义行进路线，降低智能机器人工作的流畅性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种家用机器人主动控制***，包括指令输入模块、指令识别模块、传感器模块、视频采集模块、超声定位模块、控制模块、运动模块、信息传输模块与存储模块；
所述指令输入模块用于收集语音指令，并将收集的语音指令转换为电信号后传输至指令识别模块；
所述指令识别模块用于接收指令输入模块传输的语音指令信息，并对语音指令信息进行分析，得到对应的声纹特征信息，并将得到的声纹特征信息与存储模块中的声纹特征信息进行比较，所述存储模块中的语音指令信息与声纹特征信息是通过指令输入模块与指令识别模块录入存储的；
所述传感器模块包括传感器与警报装置，其中传感器包括烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器与瓦斯传感器，其中烟雾传感器用于检测室内烟雾浓度，温度传感器用于检测室内温度，湿度传感器用于检测室内湿度，瓦斯传感器用于检测室内瓦斯浓度，当传感器的检测值达到预设阈值时，警报器发出警报；
所述视频采集模块用于采集智能机器人周围环境的视频图像信息，并将所采集的视频图像信息传输至控制模块、传输至存储模块进行存储，并通过信息传输模块将视频图像信息传输至终端设备；
所述超声定位模块用于采集智能机器人周围环境的物***置信息，并将采集的物***置信息传输至控制模块；
所述控制模块用于对视频采集模块上传的视频图像信息与超声定位模块上传的物***置信息进行分析，并控制运动模块运动。
作为本发明的进一步方案，所述控制模块控制运动模块驱动智能机器人运动的方法为：
S1、所述视频采集模块在智能机器人运动过程中采集若干张室内的图像，在一张图像中取一多边形区域作为参照点，并在其它图像上寻找该参照点，并通过参照点重合将若干张图像拼合形成室内平面图像；
S2、通过室内平面图像标注障碍物位置，在智能机器人的工作过程中，每隔预设时间T通过超声定位模块对智能机器人周围障碍物的位置进行读取，同时通过视频采集模块采集智能机器人所在位置的平面图像，并将所采集平面图像与拼合形成的室内平面图像比较后，确认智能机器人所在位置，将超声读取的周围障碍物分布与室内平面图像标注障碍物位置分布进行比较，找到变化位置后，运动模块驱动智能机器人前往对应位置采集障碍物变化位置的平面图像，并将室内平面图像中的对应区域图像进行替换；
S3、通过指令输入模块向控制模块输入目的地信息，控制模块根据智能机器人所在位置与目的地位置以及两者之间的障碍物状况设计一条可行的最短路径，并通过运动模块驱动智能机器人按照设计路径进行运动。
作为本发明的进一步方案，所述视频采集模块采集的室内平面图像为自上而下拍摄的图像；且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的。
作为本发明的进一步方案，步骤S1中在将若干张图像拼合形成室内平面图像之前，将每张图像上的智能机器人的图像剥离，并以图像中剥离后的空白区域边缘的n毫米范围内的区域作为研究区域，读取研究区域内的颜色分布，当研究区域内的颜色为单一颜色时，采用研究区域内的颜色填充剥离后的空白区域，当研究区域内的颜色为二种颜色时，将两种颜色在研究区域内的两个交接处进行连线，将图像中剥离后的空白区域划分为两个部分，并对应填充上颜色。
作为本发明的进一步方案，步骤S2中平面图像的采集方法为视频采集模块自上而下拍摄的图像，且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的，其高度与角度均与步骤S1中采集室内平面图像时的高度与角度相等。
本发明的有益效果：
由于超声检测的距离与范围均远远大于视频采集的范围，本发明通过超声定位模块首先对智能机器人周围的环境进行检测，再将其与预先采集的室内平面图像中各障碍物的位置进行比较，及时发现障碍物移动位置，得到实时的室内环境信息，相较于传统的直接通过超声定位，能够预先根据室内的环境设计合理的路径，使智能机器人能够尽可能以预先设定的最优路线自起始点到达目的地，减少了智能机器人的徘徊路径，提升了智能机器人的工作效率，适应于位置多变的家庭室内环境中进行使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明所述家用机器人主动控制***的***结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种家用机器人主动控制***，如图1所示，包括指令输入模块、指令识别模块、传感器模块、视频采集模块、超声定位模块、控制模块、运动模块、信息传输模块与存储模块；
所述指令输入模块用于收集语音指令，并将收集的语音指令转换为电信号后传输至指令识别模块；
所述指令识别模块用于接收指令输入模块传输的语音指令信息，并对语音指令信息进行分析，得到对应的声纹特征信息，并将得到的声纹特征信息与存储模块中的声纹特征信息进行比较，所述存储模块中的语音指令信息与声纹特征信息是通过指令输入模块与指令识别模块录入存储的；
这样能够避免出现除家庭成员外的人物对机器人的行动进行控制，提升家用智能机器人的安全性；
所述传感器模块包括传感器与警报装置，其中传感器包括烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器与瓦斯传感器，其中烟雾传感器用于检测室内烟雾浓度，温度传感器用于检测室内温度，湿度传感器用于检测室内湿度，瓦斯传感器用于检测室内瓦斯浓度，当传感器的检测值达到预设阈值时，警报器发出警报；
所述视频采集模块用于采集智能机器人周围环境的视频图像信息，并将所采集的视频图像信息传输至控制模块、传输至存储模块进行存储，并通过信息传输模块将视频图像信息传输至终端设备；
所述超声定位模块用于采集智能机器人周围环境的物***置信息，并将采集的物***置信息传输至控制模块；
所述控制模块用于对视频采集模块上传的视频图像信息与超声定位模块上传的物***置信息进行分析，并控制运动模块运动；
所述控制模块控制运动模块驱动智能机器人运动的方法为：
S1、所述视频采集模块在智能机器人运动过程中采集若干张室内的图像，在一张图像中取一多边形区域作为参照点，并在其它图像上寻找该参照点，并通过参照点重合将若干张图像拼合形成室内平面图像；
所述视频采集模块采集的室内平面图像为自上而下拍摄的图像；且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的；步骤S1中在将若干张图像拼合形成室内平面图像之前，将每张图像上的智能机器人的图像剥离，并以图像中剥离后的空白区域边缘的n毫米范围内的区域作为研究区域，读取研究区域内的颜色分布，当研究区域内的颜色为单一颜色时，采用研究区域内的颜色填充剥离后的空白区域，当研究区域内的颜色为二种颜色时，将两种颜色在研究区域内的两个交接处进行连线，将图像中剥离后的空白区域划分为两个部分，并对应填充上颜色，由于家用装修色调单一分明，因此能够满足实际生活需要；
这种方法能够提升室内平面图像的规整性，使室内平面图像尽可能与实际的室内平面情况相符；
S2、通过室内平面图像标注障碍物位置，在智能机器人的工作过程中，每隔预设时间T通过超声定位模块对智能机器人周围障碍物的位置进行读取，同时通过视频采集模块采集智能机器人所在位置的平面图像，并将所采集平面图像与拼合形成的室内平面图像比较后，确认智能机器人所在位置，将超声读取的周围障碍物分布与室内平面图像标注障碍物位置分布进行比较，找到变化位置后，运动模块驱动智能机器人前往对应位置采集障碍物变化位置的平面图像，并将室内平面图像中的对应区域图像进行替换；
步骤S2中平面图像的采集方法为视频采集模块自上而下拍摄的图像，且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的，其高度与角度均与步骤S1中采集室内平面图像时的高度与角度相等。
S3、通过指令输入模块向控制模块输入目的地信息，控制模块根据智能机器人所在位置与目的地位置以及两者之间的障碍物状况设计一条可行的最短路径，并通过运动模块驱动智能机器人按照设计路径进行运动。
由于超声检测的距离与范围均远远大于视频采集的范围，本发明通过超声定位模块首先对智能机器人周围的环境进行检测，再将其与预先采集的室内平面图像中各障碍物的位置进行比较，及时发现障碍物移动位置，得到实时的室内环境信息，相较于传统的直接通过超声定位，能够预先根据室内的环境设计合理的路径，使智能机器人能够尽可能以预先设定的最优路线自起始点到达目的地，减少了智能机器人的徘徊路径，提升了智能机器人的工作效率，适应于位置多变的家庭室内环境中进行使用。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种家用机器人主动控制***，其特征在于，包括指令输入模块、指令识别模块、传感器模块、视频采集模块、超声定位模块、控制模块、运动模块、信息传输模块与存储模块；
所述指令输入模块用于收集语音指令，并将收集的语音指令转换为电信号后传输至指令识别模块；
所述指令识别模块用于接收指令输入模块传输的语音指令信息，并对语音指令信息进行分析，得到对应的声纹特征信息，并将得到的声纹特征信息与存储模块中的声纹特征信息进行比较，所述存储模块中的语音指令信息与声纹特征信息是通过指令输入模块与指令识别模块录入存储的；
所述传感器模块包括传感器与警报装置，其中传感器包括烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器与瓦斯传感器，其中烟雾传感器用于检测室内烟雾浓度，温度传感器用于检测室内温度，湿度传感器用于检测室内湿度，瓦斯传感器用于检测室内瓦斯浓度，当传感器的检测值达到预设阈值时，警报器发出警报；
所述视频采集模块用于采集智能机器人周围环境的视频图像信息，并将所采集的视频图像信息传输至控制模块、传输至存储模块进行存储，并通过信息传输模块将视频图像信息传输至终端设备；
所述超声定位模块用于采集智能机器人周围环境的物***置信息，并将采集的物***置信息传输至控制模块；
所述控制模块用于对视频采集模块上传的视频图像信息与超声定位模块上传的物***置信息进行分析，并控制运动模块运动。
2.根据权利要求1所述的一种家用机器人主动控制***，其特征在于，所述控制模块控制运动模块驱动智能机器人运动的方法为：
S1、所述视频采集模块在智能机器人运动过程中采集若干张室内的图像，在一张图像中取一多边形区域作为参照点，并在其它图像上寻找该参照点，并通过参照点重合将若干张图像拼合形成室内平面图像；
S2、通过室内平面图像标注障碍物位置，在智能机器人的工作过程中，每隔预设时间T通过超声定位模块对智能机器人周围障碍物的位置进行读取，同时通过视频采集模块采集智能机器人所在位置的平面图像，并将所采集平面图像与拼合形成的室内平面图像比较后，确认智能机器人所在位置，将超声读取的周围障碍物分布与室内平面图像标注障碍物位置分布进行比较，找到变化位置后，运动模块驱动智能机器人前往对应位置采集障碍物变化位置的平面图像，并将室内平面图像中的对应区域图像进行替换；
S3、通过指令输入模块向控制模块输入目的地信息，控制模块根据智能机器人所在位置与目的地位置以及两者之间的障碍物状况设计一条可行的最短路径，并通过运动模块驱动智能机器人按照设计路径进行运动。
3.根据权利要求2所述的一种家用机器人主动控制***，其特征在于，所述视频采集模块采集的室内平面图像为自上而下拍摄的图像，且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的。
4.根据权利要求2所述的一种家用机器人主动控制***，其特征在于，步骤S1中在将若干张图像拼合形成室内平面图像之前，将每张图像上的智能机器人的图像剥离，并以图像中剥离后的空白区域边缘的n毫米范围内的区域作为研究区域，读取研究区域内的颜色分布，当研究区域内的颜色为单一颜色时，采用研究区域内的颜色填充剥离后的空白区域，当研究区域内的颜色为二种颜色时，将两种颜色在研究区域内的两个交接处进行连线，将图像中剥离后的空白区域划分为两个部分，并对应填充上颜色。
5.根据权利要求2所述的一种家用机器人主动控制***，其特征在于，步骤S2中平面图像的采集方法为视频采集模块自上而下拍摄的图像，且视频采集模块在采集室内的图像时，视频采集的高度与角度是固定的，其高度与角度均与步骤S1中采集室内平面图像时的高度与角度相等。
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