基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法，系统包括：执行模块，包括机器人自身携带的传感器和信息采集设备集群，信息采集设备集群中每个设备以及机器人自身均是一个独立的单元，每个单元均安装有无线终端、定位终端和执行终端；基于云平台的控制模块，用于接收、存储执行模块上传的所有数据，对数据进行实时处理，将处理结果转化为针对具体单元的指令，通过网络实时传递到该单元；Web客户端，用于调取云平台上的信息，进行远程人为干预。本发明专利技术创造性地转移了机器人的计算和存储任务到云平台，并可以保持实时通信，大大降低对机器人计算和存储能力的要求，在自闭症儿童的实验研究和干预治疗领域，拥有极强的应用前景。

Remote control and management system and method for robot based on cloud platform

The invention discloses a system including cloud platform robot remote control and management system and method based on execution module, including the robot carries sensors and information acquisition equipment cluster, each cluster of equipment information collection equipment and the robot itself is a separate unit, each unit equipped with a wireless terminal, positioning the terminal and the terminal execution; control module based on cloud platform, for receiving, all data storage implementation module upload, real-time processing of data, the results will be converted to a specific unit of instruction, through the network real-time transfer to the unit; Web client for retrieval of cloud platform information, remote human intervention. The present invention creatively transfer robot computing and storage tasks to the cloud platform, and can maintain real-time communication, greatly reduce the robot computing and storage capacity requirements in the field of experimental research and intervention of children with autism treatment, has a strong application prospects.

【技术实现步骤摘要】
基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法
本专利技术涉及机器人控制研究领域，特别涉及一种基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法。
技术介绍
在自闭症干预治疗过程中，基于自闭症患者自身特点和行业的现状，信息和通信技术表现出许多优势，特别是各种信息化服务可以大大降低尚且匮乏的专业人员的投入以及相应的人力成本。互联网技术、虚拟现实技术、人工智能技术、机器人技术在自闭症干预治疗领域中的应用逐渐显现。其中，机器人技术对自闭症儿童的干预治疗效果更为显著。Weir等人在其文章《UsingLOGOtocatalysecommunicationinanautisticchild》中，已经公开了用机器人对自闭症儿童进行干预训练，并取得了良好效果。Cabibihan等在JournalofSocialRobotics杂志中发表的《Whyrobots？Asurveyontherolesandbenefitsofsocialrobotsinthetherapyofchildrenwithautism."International》，Anzalone等在ResearchinAutismSpectrumDisorders杂志中发表的《Howchildrenwithautismspectrumdisorderbehaveandexplorethe4-dimensional(spatial3D+time)environmentduringajointattentioninductiontaskwitharobot》，BekeleE等在Autism发表的《Pilotclinicalapplicationofanadaptiveroboticsystemforyoungchildrenwithautism》，ShamsuddinS.等在ProcediaEngineering杂志发表的《InitialresponseinHRI-acasestudyonevaluationofchildwithautismspectrumdisordersinteractingwithahumanoidrobotNao》等，相比其他参照物(包括人、玩具等)，自闭症儿童对机器人表现出更大的兴趣和更高的关注度，同时干预治疗效果与其他干预对象相比更为显著。例如，在Duquette等人(参考：“Exploringtheuseofamobilerobotsasanimitationagentwithchildrenwithlow-functioningautism”,AutonomousRobots,vol.24,pp.47-157,2008)的研究中发现，在和机器人的接触过程中，所有参与的自闭症儿童对机器人的眼神接触较多，能够模仿机器人的表情，更重要的是其在一定程度上表现出了对自闭症儿童重复刻板行为的限制。但目前用于治疗自闭症儿童的机器人普遍存在效率低下、实时处理能力差、功能单一的问题，为此研究一种基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法具有重要应用价值。
技术实现思路
本专利技术针对当前自闭症儿童干预治疗领域专业人员匮乏的现状，同时也为了改善在使用机器人时效率低下、人力成本高和操作不便的现象，提出了一种基于云平台的机器人远端控制和管理系统及方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：基于云平台的机器人远端控制和管理系统，包括：执行模块，用于采集现场数据以及根据指令进行自适应调节，包括机器人自身携带的传感器和信息采集设备集群，信息采集设备集群中每个设备以及机器人自身均是一个独立的单元，每个单元均安装有无线终端、定位终端和执行终端，无线终端用于与云平台的实时通信，定位终端用于采集当前单元的位置信息，执行终端用于根据指令调整当前单元的方向和位置、输出声音和/或图像；基于云平台的控制模块，用于接收、存储执行模块上传的所有数据，对数据进行实时处理，将处理结果转化为针对具体单元的指令，通过网络实时传递到该单元；所述云平台与其他第三方云平台进行数据交互；Web客户端，与基于云平台的控制模块相连，同时又对接云平台的数据库，用于调取云平台上的信息，进行远程人为干预。优选的，所述机器人自身携带的传感器包括但不限于压力传感器、距离传感器、温度传感器和加速度传感器，信息采集设备集群包括但不限于高清录像设备、在现场立体式布置的录音设备集群。从而可以最大限度的获取自闭症儿童在现场表现的各种数据，用于后续的分析和处理。优选的，所述第三方云平台包括但不限于：用于语音识别和反馈的第三方云平台，用于人脸识别的第三方云平台，上述各个第三方云平台为该系统的云平台提供SaaS服务。从而可以整合现有技术，便于进行二次开发，显著提高相关领域生产力，大大减少人力、物力的成本。优选的，所述云平台对整个机器人远端控制和管理系统内的基础设施进行封装，基础设施包括信息采集设备集群、机器人、机器人身上的各种传感器、用于计算和存储的服务器，云平台通过接口为第三方云平台提供云服务。优选的，所述机器人采用人形机器人。自闭症儿童更愿意与此类机器人沟通。优选的，通过Web客户端，可访问云平台上存储的数据，查看数据的各种属性，包括数据采集的时间、地点和终端设备，还可以按照研究需要对数据进行分类整理、处理和分析，包括生成各种曲线图和表格。从而提高工作效率。基于云平台的机器人远端控制和管理方法，步骤是：系统开始工作后，执行模块采集现场的音频数据，然后通过网络上传至云平台；在云平台的音频数据借助第三方云平台进行语音识别和语音反馈，然后通过网络进行语音回传；在语音回传后进行音频播放，如果发现错误，则通过Web客户端进行远程干预，播放指定音频，同时对云平台上的音频数据再次进行识别，如果若干次后识别正确，则执行对话，如果若干次后仍然识别不正确，则通过Web客户端直接进行对话。具体的，包括步骤：(1)准备阶段：询问网络接口，建立网络链接，判断链接是否成功，如果成功，则执行步骤(2)，否则通过Web客户端人为干预，重新检查准备工作；(2)数据采集和上传阶段：执行模块中的录音设备集群开始录音采集音频，这一过程中程序询问云平台的写存储接口，开始上传音频；(3)音频处理阶段：云平台的存储层对接收的音频数据做虚拟化和数据编码；待接收完所有音频文件后，程序询问第三方云平台的语音识别接口，借助第三方云平台进行语音识别和语音反馈；然后，云平台的存储层将语音反馈信息做虚拟化和数据编码，将语音回传至执行模块；(4)执行阶段：执行模块中的执行终端进行音频播放，在音频播放过程中，对音频进行实时识别，如果识别结果正确，则对话完成，否则通过Web客户端，人为干预播放指定音频，重新识别。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术将执行模块中各个单元的数据直接上传到基于云平台的控制模块，利用云平台强大的数据存储和信息处理能力，实时、并行处理所收集到的海量数据，并将处理结果转化为相应设备的指令，实时地传到具体的设备，因此大大降低对机器人计算和存储能力的要求，降低了成本，提高了效率。2、本专利技术设立Web客户端，用户可以通过该客户端直接登录云平台，进而访问存储的数据，对数据进行处理分析，同时根据上传数据的动态变化进行及时精准的远端控制，能够帮助自闭症儿童患者进行有本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于云平台的机器人远端控制和管理系统，其特征在于，包括：执行模块，用于采集现场数据以及根据指令进行自适应调节，包括机器人自身携带的传感器和信息采集设备集群，信息采集设备集群中每个设备以及机器人自身均是一个独立的单元，每个单元均安装有无线终端、定位终端和执行终端，无线终端用于与云平台的实时通信，定位终端用于采集当前单元的位置信息，执行终端用于根据指令调整当前单元的方向和位置、输出声音和/或图像；基于云平台的控制模块，用于接收、存储执行模块上传的所有数据，对数据进行实时处理，将处理结果转化为针对具体单元的指令，通过网络实时传递到该单元；所述云平台与其他第三方云平台进行数据交互；Web客户端，与控制模块相连，同时与控制模块中云平台的数据库相连，用于调取和查看云平台上存储的数据和数据的预处理结果，进行远程人为干预。

【技术特征摘要】
1.基于云平台的机器人远端控制和管理系统，其特征在于，包括：执行模块，用于采集现场数据以及根据指令进行自适应调节，包括机器人自身携带的传感器和信息采集设备集群，信息采集设备集群中每个设备以及机器人自身均是一个独立的单元，每个单元均安装有无线终端、定位终端和执行终端，无线终端用于与云平台的实时通信，定位终端用于采集当前单元的位置信息，执行终端用于根据指令调整当前单元的方向和位置、输出声音和/或图像；基于云平台的控制模块，用于接收、存储执行模块上传的所有数据，对数据进行实时处理，将处理结果转化为针对具体单元的指令，通过网络实时传递到该单元；所述云平台与其他第三方云平台进行数据交互；Web客户端，与控制模块相连，同时与控制模块中云平台的数据库相连，用于调取和查看云平台上存储的数据和数据的预处理结果，进行远程人为干预。2.根据权利要求1所述的基于云平台的机器人远端控制和管理系统，其特征在于，所述机器人自身携带的传感器包括但不限于压力传感器、距离传感器、温度传感器和加速度传感器，信息采集设备集群包括但不限于高清录像设备、在现场立体式布置的录音设备集群。3.根据权利要求1所述的基于云平台的机器人远端控制和管理系统，其特征在于，所述第三方云平台包括但不限于：用于语音识别和反馈的第三方云平台，用于人脸识别的第三方云平台，上述各个第三方云平台为该系统的云平台提供SaaS服务。4.根据权利要求1所述的基于云平台的机器人远端控制和管理系统，其特征在于，所述云平台对整个机器人远端控制和管理系统内的基础设施进行封装，基础设施包括信息采集设备集群、机器人、机器人身上的各种传感器、用于计算和存储的服务器，云平台通过接口为第三方云平台提供云服务。5.根据权利要求1所述的基于云平台的机器人远端控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢博宇，陈佳佳，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44