一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人，属于机器人技术领域，其包括均安装在机器人身上的主控模块、电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；其中，主控模块与其他模块分别连接，倾倒感应模块水平设置在机器人座体上，语音识别交互模块包括REC‑V2芯片和与REC‑V2芯片连接的语音采集装置和语音播放装置，REC‑V2芯片与主控模块连接，人脸识别模块包括嵌入式处理模块和摄像头接口模块，电机驱动模块为PWM调速型驱动模块，其与机器人座体上的驱动电机连接。本实用新型专利技术所设计的机器人可以实现语音互动、无线控制、表情识别、人脸识别的多功能一体化，且能够与用户实现良好的情景交流，增加信任感。

An Intelligent Interest Education Robot Based on Face Recognition and Tracking Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人
本技术涉及机器人领域，特别涉及一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人。
技术介绍
众所周知，在当前教育前景发展下，智能机器人教育正逐步走向人们的生活，但目前大部分的教育机器人仅能完成基本的语音互动。如中国专利(申请公开号为CN108237545A)公布了一种教育机器人，其特征在：包括：用于带动所述教育机器人运动的运动底盘、与所述运动底盘可拆卸连接的壳体和设置于所述壳体内的主控板，所述主控板上设置有主控模块、与所述主控模块连接的通信模块以及多个与所述主控模块连接的用于连接外围传感器的外设接口，所述主控板上还设置有语音识别模块和视觉传感器，所述语音识别模块和视觉传感器均与所述主控模块连接。该专利通过上述设置可实现语音互动，但是此申请仍然没有实现机器人能够根据用户不同心情与用户进行语音互动的问题，而实际上，教育机器人往往需要在与用户实现良好的情景交流，彼此构建信任感后，对教学过程才会有更好的促进作用。因此，很有必要提出一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人来解决上述问题。
技术实现思路
为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人，包括均安装在机器人身上的主控模块、电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；其中，所述主控模块分别连接电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；所述倾倒感应模块水平设置在机器人座体上，其为三维角度传感器；所述语音识别交互模块包括REC-V2芯片、语音采集装置和语音播放装置，所述REC-V2芯片与主控模块连接，所述语音采集装置和语音播放装置均与REC-V2芯片连接；所述人脸识别模块包括嵌入式处理模块和摄像头接口模块，所述嵌入式处理模块分别连接主控模块、电源模块和摄像头接口模块，所述摄像头接口模块还连接摄像头，且亦连接所述电源模块；所述电机驱动模块为PWM调速型驱动模块，其与所述机器人座体上的驱动电机连接，所述驱动电机连接机器人座体上的轮子以驱动机器人移动。进一步地，所述主控模块为STM32芯片。进一步地，所述电源模块包括锂离子电池、调压电路以及稳压电路；所述锂离子电池的输出端连接调压电路的输入端，所述调压电路的输出端连接稳压电路的输入端，所述稳压电路的输出端连接主控模块、嵌入式处理模块和摄像头接口模块。进一步地，所述驱动电机为直流减速电机。进一步地，所述嵌入式处理模块包括存储模块、第一分割模块、检测模块、第二分割模块、识别模块，所述存储模块连接摄像头接口模块和第一分割模块，所述第一分割模块再依次连接检测模块、第二分割模块和识别模块，所述识别模块再连接主控模块和存储模块。进一步地，所述的智能兴趣教育机器人还包括安装在所述机器人身上的WiFi模块，所述主控模块通过WiFi模块连接移动客户端。进一步地，所述机器人的手臂上安装有手臂舵机，所述手臂舵机包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，三者均与所述主控模块连接，且均为采用串行总线的伺服舵机。本技术具有以下有益效果：本技术通过设置倾倒感应模块来感应机器人是否处于倾倒状态，从而使得用户及时获知机器人的状态；通过设置人脸识别模块，可使得所设计的机器人能够识别人脸，加之语音识别交互模块，使得所述机器人能够准确识别并说出不同用户的名字，从而使得用户的信任感更好，再者，该人脸识别模块还能够识别人脸的面部表情，从而使得所述机器人能够较为准确的分析出用户当前的心情，进而使机器人作出相应的情景反应，与用户形成良好的人机交流；通过设置WiFi模块，使得所述机器人能够与移动客户端(如手机)连接，从而方便用户通过移动客户端对机器人的肢体动作进行操控，进而使机器人不仅可以成为孩子的学习伙伴，还能成为兴趣伙伴；综上可知，本技术所设计的机器人可以实现语音互动、无线控制、表情识别、人脸识别的多功能一体化，且能够与用户实现良好的情景交流，增加信任感，弥补了现在市场上的教育机器人功能单一、刻板教学的不足，其对教学过程具有更好的促进作用。附图说明图1是本技术的系统结构框图。图2是图1中嵌入式处理模块的结构框图。图3是图1中嵌入式处理模块表情识别功能实现的结构框图。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式请参阅图1，在本技术的一种较佳实施方式中，一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人，包括均安装在机器人身上的主控模块、电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块。其中，所述主控模块分别连接电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块，以集中收集各模块的信息并对相应模块进行控制，在本实施方式中，所述主控模块为STM32芯片，STM32芯片具有高性能、低成本、低功耗的优点，能够满足教育机器人控制系统设计的要求。所述倾倒感应模块水平设置在机器人座体上，其为三维角度传感器，三维角度传感器具有低功耗、体积小、抗干扰、精度高等优点，能够准确地感应出所述机器人主体是否处于倾倒状态。所述语音识别交互模块包括REC-V2芯片、语音采集装置和语音播放装置，所述REC-V2芯片与主控模块连接，所述语音采集装置和语音播放装置均与REC-V2芯片连接，以通过采用REC-V2芯片构建语音识别交互模块，其中，REC-V2芯片具有高性能、低功耗、稳定、安全、设计资源丰富等优点，便于用户与本技术进行友好交互。所述人脸识别模块包括嵌入式处理模块和摄像头接口模块，所述嵌入式处理模块分别连接主控模块、电源模块和摄像头接口模块，所述摄像头接口模块还连接摄像头，且亦连接所述电源模块，所述摄像头获取人脸图像，其通过所述摄像头接口模块将所获取的人脸图像传递给嵌入式处理模块，所述嵌入式处理模块再对人脸图像进行识别处理，从而识别出用户及其表情，并通过识别结果获知用户的名字及心情，且将识别结果传递给主控模块，主控模块再驱动语音识别交互模块运行，以说出用户名字及根据用户的心情与用户进行沟通。在本技术中，所述摄像头为一个或者多个。进一步地，请参阅图2，所述嵌入式处理模块包括存储模块、第一分割模块、检测模块、第二分割模块、识别模块，所述存储模块连接摄像头接口模块和第一分割模块，所述第一分割模块再依次连接检测模块、第二分割模块和识别模块，所述识别模块再连接主控模块和存储模块。所述嵌入式处理模块识别人脸的步骤如下：步骤一：创建人脸识别对比数据库，并存储在存储模块中；步骤二：存储模块通过摄像头接口模块获取由摄像头传递的视频流，并判断是否存在运动区域，若存在运动区域则依据对比帧差法计算出运动区域，然后截取运动区域组成一维图像标签数组A；若没有运动区域，直接获取静态视频组成一维图像标签数组A；步骤三：第一分割模块依据步骤二获取的图像对图像进行平均分割成子图像；步骤四：检测模块通过非极大值抑制(NMS)定位特征点判断子图像中是否存在人脸区域，对存在人脸区域的子图像重新进行编码组成新的一维标图像签数组A*，舍弃不存在人脸区域的子图像；步骤五：第二分割模块对一维标图像签数组A*中的每个图像均进行平均分割组成二维图像标签数组B；步骤六：识别模块对二维图像标签数组B中的每张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人，其特征在于：包括均安装在机器人身上的主控模块、电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；其中，所述主控模块分别连接电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；所述倾倒感应模块水平设置在机器人座体上，其为三维角度传感器；所述语音识别交互模块包括REC‑V2芯片、语音采集装置和语音播放装置，所述REC‑V2芯片与主控模块连接，所述语音采集装置和语音播放装置均与REC‑V2芯片连接；所述人脸识别模块包括嵌入式处理模块和摄像头接口模块，所述嵌入式处理模块分别连接主控模块、电源模块和摄像头接口模块，所述摄像头接口模块还连接摄像头，且亦连接所述电源模块；所述电机驱动模块为PWM调速型驱动模块，其与所述机器人座体上的驱动电机连接，所述驱动电机连接机器人座体上的轮子以驱动机器人移动。

【技术特征摘要】
1.一种基于人脸识别跟踪技术的智能兴趣教育机器人，其特征在于：包括均安装在机器人身上的主控模块、电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；其中，所述主控模块分别连接电源模块、倾倒感应模块、语音识别交互模块、人脸识别模块以及电机驱动模块；所述倾倒感应模块水平设置在机器人座体上，其为三维角度传感器；所述语音识别交互模块包括REC-V2芯片、语音采集装置和语音播放装置，所述REC-V2芯片与主控模块连接，所述语音采集装置和语音播放装置均与REC-V2芯片连接；所述人脸识别模块包括嵌入式处理模块和摄像头接口模块，所述嵌入式处理模块分别连接主控模块、电源模块和摄像头接口模块，所述摄像头接口模块还连接摄像头，且亦连接所述电源模块；所述电机驱动模块为PWM调速型驱动模块，其与所述机器人座体上的驱动电机连接，所述驱动电机连接机器人座体上的轮子以驱动机器人移动。2.如权利要求1所述的智能兴趣教育机器人，其特征在于：所述主控模块为STM32芯片。3.如权利要求1所述的智能兴趣教育机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺京琳，蒋品群，秦运柏，刘承宇，闫向东，李婷玉，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：新型
国别省市：广西,45