一种基于NAO机器人的智能家居物联系统及其运行方法与应用技术方案

本发明专利技术涉及一种基于NAO机器人的智能家居物联系统及其运行方法与应用，包括：传感器模块、云服务器、NAO机器人、主控平台和被控设备，传感器模块用于实时采集环境中的温度、湿度等参数数据；云服务器用于分析处理传感器模块实时采集的参数数据，并传输给所述NAO机器人；NAO机器人作为构架中的机器人端，用于人机交互；主控平台用于无线收发、指令解码和继电器功能，作为控制系统中的主控制器。当接收到NAO机器人发送的无线指令后，将收到的无线指令转化为控制各个继电器吸合与断开的信号，实现对被控设备的控制。

An intelligent home appliance system based on NAO robot and its operation method and Application

This invention relates to a kind of intelligent home material connection system based on NAO robot and its operation method and application, including sensor module, cloud server, NAO robot, main control platform and controlled equipment. The sensor module is used for the parameters of temperature and humidity in the real-time acquisition environment, and the cloud server is used for analysis and processing sensing. The real-time acquisition of parameter data of the module is transmitted to the NAO robot, and the NAO robot is used as the robot end in the framework for man-machine interaction, and the main control platform is used for wireless transceiver, instruction decoding and relay functions as the main controller in the control system. When the wireless instructions sent by the NAO robot are received, the received wireless instructions are converted to control the signals that are absorbed and disconnected by the various relays, and the control of the controlled equipment is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种基于NAO机器人的智能家居物联系统及其运行方法与应用
本专利技术涉及一种基于NAO机器人的智能家居物联系统及其运行方法与应用，属于机器人与物联网智能家居领域。
技术介绍
随着科技发展，人们对机器人功能的要求已经从简单的移动变成了能与人进行交互等更多能为人类服务的功能。近年来，智能家居发展也是如此。通过互联网和语音识别来控制家电，实施场景操作，形成多个设备之间的相互联动，使人们的生活更加方便、舒适和安全。如今物联网技术让机器人像人一样拥有感知能力，NAO机器人将软、硬件巧妙结合，它集合了面部探测、语音合成和自动语音识别等功能，自身还具有无线网络模块、红外收发模块。现有的智能家居物联系统操作复杂，很少注重与用户之间的互动，同样设备维护较为困难。物联系统器件之间的通讯要通过家庭中已有的局域网，难免存在隐私安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于NAO机器人的智能家居物联系统；本专利技术还提供了上述基于NAO机器人的智能家居物联系统的运行方法、应用；本专利技术的技术方案为：一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,包括：传感器模块、云服务器、NAO机器人、主控平台和被控设备；所述传感器模块用于实时采集环境中的温度、湿度等参数数据；所述云服务器接收到所述传感器模块实时采集的参数数据后，分析处理获取被控设备的调节量，将获取的调节量传输至所述NAO机器人；云服务器接受到传感器模块实时采集的参数数据后，将抽象数据转变为环境中湿度、温度等物理量，再通过比对数据库和智能算法得出物联设备的调节量。以调节环境温度为例，传感器采集环境中的温度数据上传到云服务器，通过PID算法求出此时变化到目标温度包括空调在内的物联设备的变化量；所述NAO机器人作为构架中的机器人端，用于人机交互；所述主控平台用于无线收发、指令解码和继电器功能，作为控制系统中的主控制器。当主控平台接收到所述NAO机器人发送的无线指令后，解码提取指令中的地址和变化量，并将其发送给主控平台的处理器，处理器即可控制相应物理地址的继电器做出开关动作。根据本专利技术优选的，所述NAO机器人包括NAO机器人处理器及与所述NAO机器人处理器连接的语音识别模块、动作检测模块、面部探测模块、舵机、语音模块、红外收发模块、网络模块；所述NAO机器人处理器为控制系统中的从控制器，用于处理分析语音识别模块的有效语音命令指令、动作检测模块的有效动作命令指令(逻辑指令)、所述面部探测模块的探测信息，并通过所述网络模块或所述红外收发模块将上述信息处理结果传送给被控设备和主控平台，或者通过网络模块同云服务器之间进行通信，同时所述NAO机器人处理器还控制NAO机器人的动作、语音。所述语音识别模块用于从语音中识别出有效语音命令指令；所述动作检测模块用于从动作中识别出有效动作命令指令；所述面部探测模块用于检测用户的面部信息，提取关键点数据上传至NAO机器人处理器分析，得出用户身份信息；面部探测功能作为智能安防的基础，语音识别功能保证机器人识别语音中特定语句随时调整至工作状态；所述网络模块用于将信息处理结果发送至所述主控平台；实现对被控设备的控制。所述红外收发模块用于发送或接收红外信号；可对接受红外信号的家电进行控制；所述舵机用于控制NAO机器人动作；所述语音模块用于实现NAO机器人语音功能，实现人机互动。根据本专利技术优选的，所述主控平台包括处理器、解码器、继电器，所述网络模块、所述解码器、所述处理器依次首尾连接；所述处理器连接所述继电器；所述解码器用于提取网络模块接收到数据中的逻辑指令，将指令发送给主控平台的处理器；所述处理器用于将解码器解码得出的逻辑指令转化为控制相应地址继电器开合的电信号；所述继电器用于控制相应被控设备工作。根据本专利技术优选的，所述传感器模块包括若干无线传感器，若干所述无线传感器构成网格化布局。通过对相似或相同的传感器进行功能分析，规划出功能模块，封装出不同排列组合规则的不同产品；进一步优选的，若干所述无线传感器构成菱形网格布局，每两个无线传感器监测范围形成交集，每四个连通的无线传感器构成最小的支配集。保证监测区域无盲区。根据本专利技术优选的，所述被控设备包括红外被控设备、无线被控设备、有线被控设备；所述红外收发模块连接所述红外被控设备；所述网络模块连接所述无线被控设备；所述继电器连接所述有线被控设备；红外被控设备，例如电视、空调等；有线被控设备，例如电灯、冰箱、电动窗帘等；属于智能物联机器人系统构架的物联器件端；有线被控设备和无线被控设备受主控平台的直接控制，红外被控设备受NAO机器人的直接控制；所述NAO机器人直接通过红外线实现对红外被控设备的控制；所述的主控平台能通过控制相应地址继电器的开合，控制该继电器连接的有线被控设备。进一步优选的，所述主控平台通过WiFi、Zigbee或Bluetooth连接无线被控设备。无线被控设备，例如无线智能插座；上述基于NAO机器人的智能家居物联系统的运行方法，包括：(1)所述传感器模块实时采集环境中的温度、湿度等参数数据；(2)所述云服务器通过算法和比对分析处理所述传感器模块实时采集的参数数据，并传输给所述NAO机器人；(3)所述NAO机器人进行人机交互；(4)当接收到所述NAO机器人发送的无线指令后，主控平台将收到的无线指令转化为控制各个继电器吸合与断开的信号，实现对所述被控设备的控制。一种通过语音控制所述智能家居物联系统运行的方法，包括：C、用户发出语音指令；D、所述NAO机器人采集语音指令并识别语音指令，在语音中提取关键词，判断用户所期望的动作，将语音转化为逻辑指令；E、判断所述NAO机器人是否处于待机状态，若为待机状态，调整至工作状态，并建立与主控平台的连接，否则，直接进行步骤F；F、将逻辑指令通过所述网络模块发送至所述主控平台；G、主控平台参与数据流的解码，提取数据中的地址和指令，通过此地址寻找相应继电器的位置；H、结合指令闭合或断开相应继电器，实现语音指令；I、所述主控平台将执行完逻辑指令的信息反馈给所述NAO机器人，所述NAO机器人通过自身舵机行为或合成语音反馈给用户。一种通过动作控制所述智能家居物联系统运行的方法，包括：J、用户作出手部动作指令；K、所述的动作检测模块包括Kinect摄像头，Kinect摄像头捕捉到用户的关节点，通过空间区域划分策略将空间区域划分为三个区域A、B、C；L、循环读取直至组成有效动作,保证用户动作完成；M、判断是否存在先后位置为A、B、C的手势动作，此动作定义为相应的动作指令，并转化为相应的逻辑指令；N、将逻辑指令通过网络模块上传至主控平台，主控平台解码提取数据流中的逻辑指令，确定下一步执行命令的单元为NAO机器人，将发送红外信号的内容发送给NAO机器人；O、NAO机器人将收到的红外信号的内容，通过红外信号的形式发送给被控设备，执行相应动作；P、NAO机器人通过自身舵机行为或合成语音反馈给用户。根据本专利技术优选的，通过空间区域划分策略将空间区域划分为三个区域A、B、C，包括：定义并获取如下数值：将手部所在的空间划分为X轴、Y轴和Z轴，X轴表示手部的水平坐标，Y轴表示手部的竖直坐标，Z坐标轴与手部所在的竖直面垂直；取动作检测模块检测范围的左边界中心为坐标原点，从左到右为X轴的正方向，检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，包括：传感器模块、云服务器、NAO机器人、主控平台和被控设备；所述传感器模块用于实时采集环境中的参数数据；所述云服务器接收到所述传感器模块实时采集的参数数据后，分析处理获取被控设备的调节量，将获取的调节量传输至所述NAO机器人；所述NAO机器人用于人机交互；所述主控平台用于无线收发、指令解码和继电器功能，当主控平台接收到所述NAO机器人发送的无线指令后，解码提取指令中的地址和变化量，控制相应物理地址的继电器做出开关动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，包括：传感器模块、云服务器、NAO机器人、主控平台和被控设备；所述传感器模块用于实时采集环境中的参数数据；所述云服务器接收到所述传感器模块实时采集的参数数据后，分析处理获取被控设备的调节量，将获取的调节量传输至所述NAO机器人；所述NAO机器人用于人机交互；所述主控平台用于无线收发、指令解码和继电器功能，当主控平台接收到所述NAO机器人发送的无线指令后，解码提取指令中的地址和变化量，控制相应物理地址的继电器做出开关动作。2.根据权利要求1所述的一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，所述NAO机器人包括NAO机器人处理器及与所述NAO机器人处理器连接的语音识别模块、动作检测模块、面部探测模块、舵机、语音模块、红外收发模块、网络模块；所述NAO机器人处理器用于处理分析语音识别模块的有效语音命令指令、动作检测模块的有效动作命令指令、所述面部探测模块的探测信息，并通过所述网络模块或所述红外收发模块将上述信息处理结果传送给被控设备和主控平台，或者通过网络模块同云服务器之间进行通信，同时所述NAO机器人处理器还控制NAO机器人的动作、语音；所述语音识别模块用于从语音中识别出有效语音命令指令；所述动作检测模块用于从动作中识别出有效动作命令指令；所述面部探测模块用于检测用户的面部信息，提取关键点数据上传至NAO机器人处理器分析，得出用户身份信息；所述舵机用于控制NAO机器人动作；所述语音模块用于实现NAO机器人语音功能，实现人机互动。3.根据权利要求1所述的一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，所述主控平台包括处理器、解码器、继电器，所述网络模块、所述解码器、所述处理器依次首尾连接；所述处理器连接所述继电器；所述解码器用于提取网络模块接收到数据中的逻辑指令，将指令发送给主控平台的处理器；所述处理器用于将解码器解码得出的逻辑指令转化为控制相应地址继电器开合的电信号；所述继电器用于控制相应被控设备工作。4.根据权利要求1所述的一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，所述传感器模块包括若干无线传感器，若干所述无线传感器构成网格化布局；进一步优选的，若干所述无线传感器构成菱形网格布局，每两个无线传感器监测范围形成交集，每四个连通的无线传感器构成最小的支配集。5.根据权利要求1所述的一种基于NAO机器人的智能家居物联系统,其特征在于，所述被控设备包括红外被控设备、无线被控设备、有线被控设备；所述红外收发模块连接所述红外被控设备；所述网络模块连接所述无线被控设备；所述继电器连接所述有线被控设备；所述NAO机器人直接通过红外线实现对红外被控设备的控制；所述的主控平台能通过控制相应地址继电器的开合，控制该继电器连接的有线被控设备；进一步优选的，所述主控平台通过WiFi、Zigbee或Bluetooth连接无线被控设备。6.权利要求1所述的基于NAO机器人的智能家居物联系统的运行方法，其特征在于，包括：(1)所述传感器模块实时采集环境中的参数数据；(2)所述云服务器通过算法和比对分析处理所述传感器模块实时采集的参数数据，并传输给所述NAO机器人；(3)所述NAO机器人进行人机交互；(4)当接收到所述NAO机器人发送的无线指令后，主控平台将收到的无线指令转化为控制各个继电器吸合与断开的信号，实现对所述被控设备的控制。7.权利要求1所述的一种通过语音控制所述智能家居物联系统运行的方法，其特征在于，包括：C、用户发出语音指令；D、所述NAO机器人采集语音指令并识别语音指令，在语音中提取关键词，判断用户所期望的动作，将语音转化为逻辑指令；E、判断所述NAO机器人是否处于待机状态，若为待机状态，调整至工作状态，并建立与主控平台的连接，否则，直接进行步骤F；F、将逻辑指令通过所述网络模块发送至所述主...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢建平，李栋，石正源，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37