幼兒看護(hù)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種幼兒看護(hù)機(jī)器人，尤其適用一種家庭使用的幼兒看護(hù)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]幼兒看護(hù)機(jī)器人是一類以看護(hù)幼兒為目標(biāo)的服務(wù)機(jī)器人。幼兒看護(hù)機(jī)器人要求能對周圍環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控，并能識別出場景中的運(yùn)動目標(biāo)，得到運(yùn)動目標(biāo)比較精確的位置和特征。
[0003]本設(shè)計跟蹤的運(yùn)動目標(biāo)是幼兒，由于幼兒在室內(nèi)的行走速度較快，而且其運(yùn)動無目的性，所以在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的識別速度和精度上有較高的要求。
[0004]目前尚沒有針對幼兒的看護(hù)機(jī)器人，現(xiàn)有的針對成人或老人的看護(hù)機(jī)器人一般高度較高，體積較大，行動緩慢，采用筆記本或臺式機(jī)為主控制器，具體由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置、控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成，而且各部分采用有線電氣連接。并且機(jī)器人里面都嵌入一個容量較大的電池，才能保證機(jī)器人長時間持續(xù)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本幼兒看護(hù)機(jī)器人是解決上述問題，其結(jié)構(gòu)簡單，小巧輕便，主控制器和功能模塊采用藍(lán)牙連接的幼兒看護(hù)機(jī)器人。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型的幼兒看護(hù)機(jī)器人，包括移動車體和設(shè)在移動車體上的機(jī)器人機(jī)身，移動車體上設(shè)有車輪和驅(qū)動電機(jī)，其特征在于:所述機(jī)身上設(shè)有上位機(jī)，移動車體上設(shè)有下位機(jī)，所述上位機(jī)與下位機(jī)通過藍(lán)牙無線連接，所述上位機(jī)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機(jī)交互模系統(tǒng)，所述下位機(jī)包括運(yùn)動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊；所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍(lán)牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理豐旲塊相連接，所述語音t旲塊包括語音控制單兀，語音控制t旲塊分別連接有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，藍(lán)牙無線通信模塊通過無線信號與運(yùn)動控制系統(tǒng)相連接；所述運(yùn)動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有運(yùn)動控制單片機(jī)，運(yùn)動控制單片機(jī)分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機(jī)模塊，藍(lán)牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設(shè)定按鍵和紅外無線收發(fā)器設(shè)在殼體上，所述電機(jī)模塊通過線路與驅(qū)動電機(jī)相連接。
[0007]所述的上位機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中去；所述的運(yùn)動控制單片機(jī)型號為STM32F103RBT6 ;所述的紅外無線測距模塊為GP2D12 ;所述的電機(jī)模塊型號為L298N ;所述的藍(lán)牙無線通信模塊型號為BlueCore4_Ext0
[0008]有益效果:本幼兒看護(hù)機(jī)器人由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成，上位機(jī)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機(jī)交互模系統(tǒng)，，下位機(jī)是由單片機(jī)、紅外測距傳感器及兩臺帶驅(qū)動的直流電動機(jī)組成運(yùn)動控制系統(tǒng)。上位機(jī)通過設(shè)置的攝像頭、無線網(wǎng)卡和麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器及藍(lán)牙模塊組成視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)；下位機(jī)由單片機(jī)通過藍(lán)牙模塊實現(xiàn)和上位機(jī)的通信，并根據(jù)上位機(jī)圖像采集的處理結(jié)果結(jié)合紅外測距模塊采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)對看護(hù)對象的固定距離跟隨，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，具有廣泛的實用性。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2本實用新型的運(yùn)動控制系統(tǒng)框圖；
[0011]圖3是本實用新型的運(yùn)動控制系統(tǒng)微控制器電路圖；
[0012]圖4是本實用新型的運(yùn)動控制系統(tǒng)電機(jī)模塊電路圖；
[0013]圖5是本實用新型的人機(jī)交互系統(tǒng)軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本運(yùn)動控制系統(tǒng)的實施做進(jìn)一步的描述:
[0015]如圖1所示，本實用新型的幼兒看護(hù)機(jī)器人，包括移動車體和設(shè)在移動車體上的機(jī)器人機(jī)身，移動車體上設(shè)有車輪和驅(qū)動電機(jī)，所述機(jī)身上設(shè)有上位機(jī)，移動車體上設(shè)有下位機(jī)，所述上位機(jī)與下位機(jī)通過藍(lán)牙無線連接，所述上位機(jī)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機(jī)交互模系統(tǒng)，所述下位機(jī)包括運(yùn)動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊，所述的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中去，；所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍(lán)牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理模塊相連接，所述語音模塊包括語音控制單元，語音控制模塊分別連接有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，藍(lán)牙無線通信模塊通過無線信號與運(yùn)動控制系統(tǒng)相連接；所述運(yùn)動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有運(yùn)動控制單片機(jī)，運(yùn)動控制單片機(jī)分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機(jī)模塊，藍(lán)牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設(shè)定按鍵和紅外無線收發(fā)器設(shè)在殼體上，所述電機(jī)模塊通過線路與驅(qū)動電機(jī)相連接。
[0016]所述的運(yùn)動控制單片機(jī)型號為STM32F103RBT6/VCT6 ;所述交互CPU為X86系列芯片或者ARM15系列芯片；所述的紅外無線測距模塊為GP2D12 ;所述的電機(jī)模塊型號為L298N ;所述的藍(lán)牙無線通信模塊型號為BlueCore4-Ext ;所述的電源模塊型號為AMSl117和 AM2596。
[0017]通過設(shè)在上位機(jī)上的視頻采集模塊對周圍場景進(jìn)行視頻采集，并將采集到的視頻圖像發(fā)送到圖像處理模塊，圖像處理后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到交互CPU中，上述流程中的軟件為現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0018]如圖2圖3所示，下位機(jī)的運(yùn)動控制單片機(jī)型號為，還包括晶振電路，復(fù)位電路，JTAG調(diào)試電路，啟動模式選擇電路。
[0019](I)復(fù)位電路
[0020]當(dāng)單片機(jī)上電時，一般要進(jìn)行上電復(fù)位，其具體方式通常是給單片機(jī)RST引腳加上高電平信號，高電平信號的持續(xù)時間一般保持在兩個機(jī)器周期以上。當(dāng)按鍵Si按下時，電容放電，NRST電平變?yōu)榈?。?dāng)按鍵松開時，電容通過1K電阻充電，電平變?yōu)楦?，單片機(jī)能夠復(fù)位。
[0021](2)晶振電路
[0022]STM32F103VCT~內(nèi)部有8M晶振，如果外部電路沒有接8M的晶振，將會默認(rèn)使用內(nèi)部晶振；如果接了外部晶振，將會在上電后單片機(jī)自動切換成外部晶振，并通過鎖相環(huán)的方式倍頻到72M。另一個晶振是32768Hz，主要為單片機(jī)內(nèi)部RTC時鐘提供標(biāo)準(zhǔn)的信號。
[0023](3) JTAG 調(diào)試電路
[0024]JTAG是一種標(biāo)準(zhǔn)的測試協(xié)議，這種協(xié)議是世界通用的，并且和IEEE1149.1兼容。JTAG接口包括TMS，TCK，TDI和TDO，可以通過JTAGE接口下載或者調(diào)試程序。另外STM32還有SWD接口，SWD只需最少兩根線，就可以調(diào)試代碼，而且SWD和JTAG是共用的，只需要接上就可以使用SWD模式，方便快捷。
[0025](4)啟動選擇電路
[0026]STM32F103有多種啟動方式，不同的啟動方式有不同的應(yīng)用，不同的啟動方式，通過BOOTO，選擇兩個端口 BOOTl。它有三種啟動方式，分別是:第一，從主要的閃存。第二，從系統(tǒng)存儲器。第三，從內(nèi)置的SRAM。
[0027]如圖4所述，所述電機(jī)模塊，四個輸入端IN1，IN2，IN3，IN4分別作為兩路直流電機(jī)的輸入，通過調(diào)節(jié)每路電機(jī)輸入端的極性，可以改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。PWM，PWMB端分別是電機(jī)輸入可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0028]如圖5所示，本幼兒機(jī)器人自動跟隨兒童的工作流程:系統(tǒng)啟動后上位機(jī)和下位機(jī)通過藍(lán)牙相匹配連接，之后通過上位機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集周圍圖像，并將采集到的圖像通過圖像處理模塊處理，圖像處理模塊檢查拍攝的圖像信息，當(dāng)出現(xiàn)預(yù)設(shè)的靶標(biāo)信息時，對靶標(biāo)進(jìn)行鎖定，開啟麥克風(fēng)等待語音輸入，根據(jù)麥克風(fēng)輸入的命令控制下位機(jī)的運(yùn)動控制控制車體系統(tǒng)進(jìn)行前進(jìn)、后退或者暫停，或者根據(jù)觸摸屏上的指令進(jìn)行相應(yīng)的活動，直至收到終止命令；當(dāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的時間周期內(nèi)檢測不到靶標(biāo)信息，則控制下位機(jī)的運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行原地旋轉(zhuǎn)或者隨機(jī)運(yùn)動，直至尋找到靶標(biāo)。
[0029]此外通過設(shè)置無線網(wǎng)卡，將采集視頻數(shù)據(jù)實時傳送到網(wǎng)絡(luò)，利用客戶端軟件實現(xiàn)幼兒的視頻監(jiān)控。
[0030]上述步驟使用的軟件流程均為現(xiàn)有技術(shù)，不屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種幼兒看護(hù)機(jī)器人，包括移動車體和設(shè)在移動車體上的機(jī)器人機(jī)身，移動車體上設(shè)有車輪和驅(qū)動電機(jī)，其特征在于:所述機(jī)身上設(shè)有上位機(jī)，移動車體上設(shè)有下位機(jī)，所述上位機(jī)與下位機(jī)通過藍(lán)牙無線連接，所述上位機(jī)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機(jī)交互模系統(tǒng)，所述下位機(jī)包括運(yùn)動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊；所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍(lán)牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理模塊相連接，所述語音模塊包括語音控制單元，語音控制模塊分別連接有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，藍(lán)牙無線通信模塊通過無線信號與運(yùn)動控制系統(tǒng)相連接；所述運(yùn)動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有運(yùn)動控制單片機(jī)，運(yùn)動控制單片機(jī)分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機(jī)模塊，藍(lán)牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設(shè)定按鍵和紅外無線收發(fā)器設(shè)在殼體上，所述電機(jī)模塊通過線路與驅(qū)動電機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幼兒看護(hù)機(jī)器人，其特征在于:所述的上位機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幼兒看護(hù)機(jī)器人，其特征在于:所述的運(yùn)動控制單片機(jī)型號為 STM32F103VCT6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幼兒看護(hù)機(jī)器人，其特征在于:所述的紅外無線測距模塊為GP2D12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幼兒看護(hù)機(jī)器人，其特征在于:所述的電機(jī)模塊型號為L298N。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幼兒看護(hù)機(jī)器人，其特征在于:所述的藍(lán)牙無線通信模塊型號為 BlueCore4_Ext。
【專利摘要】一種幼兒看護(hù)機(jī)器人，適用于家庭使用，包括移動車體和設(shè)在移動車體上的機(jī)器人機(jī)身，移動車體上設(shè)有車輪和驅(qū)動電機(jī)，所述機(jī)身上設(shè)有上位機(jī)，移動車體上設(shè)有下位機(jī)，所述上位機(jī)與下位機(jī)通過藍(lán)牙無線連接，所述上位機(jī)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機(jī)交互模系統(tǒng)，所述下位機(jī)包括運(yùn)動控制系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)簡單，小巧輕便，主控制器和功能模塊采用藍(lán)牙連接，上位機(jī)圖像采集的處理結(jié)果結(jié)合紅外測距模塊采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)控制下位機(jī)控制移動車體對看護(hù)對象的固定距離跟隨。
【IPC分類】G05B19-042, G05D1-02
【公開號】CN204515399
【申請?zhí)枴緾N201520001580
【發(fā)明人】金鑫, 劉海寬, 高莉, 秦海鵬
【申請人】江蘇師范大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月4日