机器人教育诱导系统技术方案

机器人教育诱导系统，包括若干分布式采集装置，所述分布式采集装置包括机器人本体和信号采集单元，信号采集单元固定在机器人本体的转动部上，信号采集单元包括红外焦平面传感器阵列和红外光源，所述分布式采集装置围合，形成红外信号覆盖空间，红外焦平面传感器阵列形成多采集方向。设置光学焦平面阵列和相应的沿特定闭合曲线布设两种波长的光源，围合成立体探测空间。红外信号辐照能量叠加形成视野空间中的非可见可识别的峰谷分布信号。形成儿童运动中肢体或面部的各角度移动数据，结合对肢体不同部位对不同红外信号的反射区别，利用后续专用服务器形成对儿童的形态和运动反应状态识别的立体视觉功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测距系统，特别是涉及一种空间测距系统。
技术介绍
现有计算机信号反馈技术中，利用光学传感器监测视野内的障碍物距离已形成成熟技术运用。通常是结合计算机信号反馈技术，机器人通过摄像头获取确定视野，利用光学传感器采集的距离信号判断视野中障碍物的距离。但是这种方式对于多个障碍物在事业中的具体位置关系无法直接监测，需要运用多个分离设置的光学传感器分别检测，再由后续处理单元进行计算。由于初始参数偏差，以及受环境因素影响计算效率低下，空间定位精度有限。目前光学传感器已可以形成焦平面阵列的像元数量超过1024*1024，具有了实时呈现立体视觉测量的基础。对障碍物的视觉捕捉在机器人教育诱导系统中尤其重要，如果不能具有识别幼儿基本动作的立体视觉捕捉能力，就不能实现教育系统的自动化交互。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种机器人教育诱导系统，解决现有光学传感器结构采集信号无法形成立体视觉的技术问题。本技术的机器人教育诱导系统，包括若干分布式采集装置，所述分布式采集装置包括机器人本体和信号采集单元，信号采集单元固定在机器人本体的转动部上，信号采集单元包括红外焦平面传感器阵列和红外光源，所述分布式采集装置围合，形成红外信号覆盖空间，红外焦平面传感器阵列形成多采集方向。所述机器人本体包括基座和转动头部，转动头部外形为球体，转动头部的壳体中部固定信号采集单元，转动头部的壳体顶部设置锥形天线罩，锥形天线罩中固定通信天线，转动头部的壳体内固定通信模块。所述基座外形为圆台，基座内设置蓄电池、电路主体和伺服电机，伺服电机的输出轴与转动头部底端连接。所述伺服电机的输出轴为中空管，通信天线与信号采集单元的电连接线缆在伺服电机的输出轴中敷设。所述视觉信号采集单元包括一个中波红外焦平面传感器阵列，一个短波红外焦平面传感器阵列，以中波红外焦平面传感器阵列的中心为一个焦点，以短波红外焦平面传感器阵列为另一个焦点，形成椭圆圆周的固定框架，在固定框架上间隔设置红外光源，红外光源的照明方向与焦平面传感器阵列探测方向相同。所述固定框架的长轴上方和长轴的中波红外焦平面传感器阵列一端，间隔设置中波红外光源，在固定框架的长轴下方和长轴的短波红外焦平面传感器阵列一端，间隔设置短波红外光源。所述固定框架的中心为圆心，中波红外光源间隔十五度设置，短波红外光源间隔十五度设置。所述固定框架由机器人本体的相应固定轮廓替代。还包括无线路由器、视觉合成服务器和媒体合成服务器，其中：分布式采集装置09，用于将信号采集单元分布设置在红外光源的照射探测空间周围，采集探测空间中被测物体在相应方向的变化信号，将变化信号形成上行数据无线发送；无线路由器，用于建立分布式采集装置09与上位机间，及上位机间的数据链路；视觉合成服务器，用于接收分布式采集装置09的上行数据，通过相应内置算法形成被测物体的形态和运动状态数据，并传输至媒体合成服务器；媒体合成服务器，用于接收被测物体的形态和运动状态数据，通过相应内置算法形成与被测物体交互的声、光、电媒体数据，并输出至相应媒体装置。本技术的机器人教育诱导系统分布式设置光学焦平面阵列和相应的沿特定闭合曲线布设两种波长的光源，围合成立体探测空间。红外信号辐照能量叠加形成视野空间中的非可见可识别的峰谷分布信号。形成儿童运动中肢体或面部的各角度移动数据，结合对肢体不同部位对不同红外信号的反射区别，利用后续专用服务器形成对儿童的形态和运动反应状态识别的立体视觉功能。获取儿童的形态和运动反应状态，形成立体视觉数据供视觉合成服务器分析行为状态，并通过媒体合成服务器作出相应的媒体反馈。为自动化完成婴幼儿的蒙台梭利教育模式提供可靠的技术手段。也可应用于有限空间的低速三维运动捕捉。附图说明图1为本技术机器人教育诱导系统获取立体视觉信号的信号采集单元的结构示意图；图2为本技术机器人教育诱导系统的信号采集单元单一信号采集形成的空间反馈信号分布示意图；图3为本技术机器人教育诱导系统的分布结构示意图；图4为本技术机器人教育诱导系统的分布式采集装置的系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。针对机器人教育诱导系统包括的信号采集单元是本实施例的主要改进。如图1所示，信号采集单元包括一个中波红外(MWIR)焦平面传感器阵列01，一个短波红外(SWIR)焦平面传感器阵列02，以中波红外焦平面传感器阵列01的中心为一个焦点，以短波红外焦平面传感器阵列02为另一个焦点，形成椭圆圆周的固定框架03，在固定框架03上间隔设置红外光源，红外光源的照明方向与焦平面传感器阵列探测方向相同。在固定框架03的长轴上方和长轴的中波红外焦平面传感器阵列01一端，间隔设置中波红外光源04，在固定框架03的长轴下方和长轴的短波红外焦平面传感器阵列01一端，间隔设置短波红外光源05。以固定框架03的中心为圆心，中波红外光源04间隔十五度设置，短波红外光源05间隔十五度设置。固定框架03可以由机器人本体上的相应固定轮廓替代。如图2所示，以中波红外焦平面传感器阵列01为基准，中波红外焦平面阵列成矩阵的传感器可以识别不同中波波长的峰谷分布信号，形成视野内的中波能量的空间内的峰谷分布信号。通过后续数据处理可以轻易获得立体视觉直接判断空间中主客体的位置关系，并利用不同波长的峰谷分布信号的反馈强度判断出障碍物的基本物理属性。当障碍物在空间内的峰谷分布信号中移动时，焦平面传感器阵列可以立即捕捉障碍物的动作变化。当同时利用短波红外焦平面传感器阵列02时，短波红外焦平面阵列成矩阵的传感器同样可以识别不同中波波长的峰谷分布信号，形成视野内的短波能量的空间内的峰谷分布信号。与上述中波能量的空间内的峰谷分布信号形成复合峰谷分布信号，中波红外焦平面传感器阵列01和短波红外焦平面传感器阵列02有相对位置形成的视差角度，使得障碍物在空间内的复合峰谷分布信号中移动时可以获得形成立体视觉的基本矢量相关数据。如图3所示，机器人教育诱导系统还包括集成信号采集单元的分布式采集装置09、无线路由器08、视觉合成服务器07和媒体合成服务器06，其中：分布式采集装置09，用于将信号采集单元分布设置在红外光源的照射探测空间周围，采集探测空间中被测物体在相应方向的变化信号，将变化信号形成上行数据无线发送；无线路由器08，用于建立分布式采集装置09与上位机间，及上位机间的数据链路；视觉合成服务器07，用于接收分布式采集装置09的上行数据，通过相应内置算法形成被测物体的形态和运动状态数据，并传输至媒体合成服务器06；媒体合成服务器06，用于接收被测物体的形态和运动状态数据，通过相应内置算法形成与被测物体交互的声、光、电媒体数据，并输出至相应媒体装置。如图4所示，分布式采集装置09包括机器人本体10，其中包括基座11和转动头部12，其中：转动头部12外形为球体，转动头部12的壳体中部固定信号采集单元14，转动头部12的壳体顶部设置锥形天线罩13，锥形天线罩13中固定通信天线，转动头部12的壳体内固定通信模块。基座11外形为圆台，基座11内设置蓄电池、电路主体和伺服电机，伺服电机的输出轴与转动头部12底端连接。伺服电机的输出轴为中空管，通信天线与信号采集单元14的电连接线缆在本文档来自技高网...

【技术保护点】
机器人教育诱导系统，包括若干分布式采集装置(09)，其特征在于：所述分布式采集装置(09)包括机器人本体(10)和信号采集单元(14)，信号采集单元(14)固定在机器人本体(10)的转动部上，信号采集单元(14)包括红外焦平面传感器阵列和红外光源，所述分布式采集装置(09)围合，形成红外信号覆盖空间，红外焦平面传感器阵列形成多采集方向。

【技术特征摘要】
1.机器人教育诱导系统，包括若干分布式采集装置(09)，其特征在于：所述分布式采集装置(09)包括机器人本体(10)和信号采集单元(14)，信号采集单元(14)固定在机器人本体(10)的转动部上，信号采集单元(14)包括红外焦平面传感器阵列和红外光源，所述分布式采集装置(09)围合，形成红外信号覆盖空间，红外焦平面传感器阵列形成多采集方向。2.如权利要求1所述的机器人教育诱导系统，其特征在于：所述机器人本体(10)包括基座(11)和转动头部(12)，转动头部(12)外形为球体，转动头部(12)的壳体中部固定信号采集单元(14)，转动头部(12)的壳体顶部设置锥形天线罩(13)，锥形天线罩(13)中固定通信天线，转动头部(12)的壳体内固定通信模块。3.如权利要求2所述的机器人教育诱导系统，其特征在于：所述基座(11)外形为圆台，基座(11)内设置蓄电池、电路主体和伺服电机，伺服电机的输出轴与转动头部(12)底端连接。4.如权利要求3所述的机器人教育诱导系统，其特征在于：所述伺服电机的输出轴为中空管，通信天线与信号采集单元(14)的电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：于红昶，
申请(专利权)人：小煷伴深圳智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44