一种基于自动追踪的机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于自动追踪的机器人系统，涉及人工智能技术领域，包括服务器、智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块、手机终端；服务器分别链接智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块。本发明专利技术具有语音聊天、跌倒检测并发送短信和自动报警，自动跟随及互动娱乐的功能，有助于减轻老年人心理孤寂的负面情绪，缓解护理人员短缺造成的社会压力。

A robot system based on automatic tracking

【技术实现步骤摘要】
一种基于自动追踪的机器人系统
本专利技术涉及人工智能
，具体涉及一种基于自动追踪的机器人系统。
技术介绍
目前，我国人口老龄化进程的不断加快，人均期望寿命的延长，到2015年，我国超过60岁的老年人口约有2.16亿，约占总人口的16.7%，年均净增老年人口800多万，超过新增人口数量。他们对生活质量的整体认知影响其情绪体验、目标定位和行为取向，空巢使得一部分老人的生活满意度及主观幸福感显著降低。老人是一个特殊的群体，由于身体健康受到慢性疾病的严重威胁，加上子女忙于工作,不在身边，缺乏日常生活照料和情感上的慰藉，从而使老人生活产生了很多问题。目前市面上存在的家庭陪伴式机器人的功能单一，尚且不够完善，而且很多产品侧重点不同，有的偏语音交互功能，有的则更看重视屏通话与检测体验，同时，没有孩子在身边照顾，结合大数据分析结果，跌倒是目前给老年人健康造成伤害的最主要的原因，很多内在或外在的因素都可能导致老人跌倒。老年人本身是一个弱势群体，由于身体长期受到慢性疾病的影响，再加上年龄增大，行动力差，认知能力不强，容易发生跌倒。而如果发生跌倒了，不能及时被发现，将可能导致无法挽回的后果。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种基于自动追踪的机器人系统，包括服务器、智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块、手机终端；所述服务器为树莓派和ARM系列STM32微控制器微控制器，用于对系统运行进行实时调控；所述智能语音模块，用于对采集到的声音通过语音识别芯片形成参考数据库；所述人脸识别模块，用于对可见光图像的人脸识别通过检测程序和摄像头进行识别；所述跌倒检测模块，用于对跌倒检测器的测量值进行摔倒检测算法检测，判断目标物的身姿状态；所述自动报警模块，用于对自动追踪物体的周围信息异常启动自动报警功能；所述自动跟随模块，用于对目标物距离和像素信息作出判断，进行实时跟随；所述手机终端，用于对通过手机端进行实时联系和查看情况；服务器分别链接智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块。进一步地，所述智能语言模块，通过接收语言命令，触发机器的语言识别程序，进行语言分析评估，并结合失真测试和语言模型参考数据库进行语言判断，然后将反馈命令给主控制器，再将执行对应的命令发送到各个模块功能。更进一步地，所述跌倒检测模块包括可穿戴式的跌倒检测终端，GSM传输和监测中心，可穿戴式的跌倒检测终端包括ADSL345加速度传感器、Arduino单片机和GSM模块组成，所述ADSL345加速度传感器为一个三轴运动处理传感器芯片，集成有三轴MEMS陀螺仪，三轴MEMS加速度计；所述Arduino单片机，用于能够快速地处理ADSL345加速度传感器采集的数据；所述GSM模块，用于将报警短信通过2.4G无线传输方式发送到绑定的亲人手机中。更进一步地，所述自动跟随模块包括距离控制和方向和速度调控，所述距离控制包括DSP控制器和AVR控制器，所述DSP控制器连接有无线收发模块、超声波接收模块和电机驱动模块，所述AVR控制器连接有无线收发模块和超声波发射模块，用于发送超声波信号，并通过三边定位算法确定移动目标的位置，控制电机向目标方向移动，DSP控制器和AVR控制器连接有键盘及显示和电源模块，用于提供操作显示和驱动电源；所述方向速度调控内设有ArduinoUNOR3控制器，所述ArduinoUNOR3控制器连接有晶振电路、复位电路、视觉传感器、L298N电机驱动模块、蜂鸣器，所述晶振电路和复位电路对控制器调节稳定控制，所述视觉传感器对采集目标物信息分析，利用L298N电机驱动模块控制左右两组电机，调控距离控制时电机的方向和速度，蜂鸣器对运行过程进行声音表现。更进一步地，所述自动报警模块还设置有传感器，所述传感器通过主程序初始化对信息采集进行处理后，如果信息符合报警，通过调用无限发射子程序和中端计时器清零，发送到无线发送标志中进行判断，信息不符合报警，直接发送到无线发送标志中进行判断，如果无线发送标志判断通过，则关闭看门狗电路，调用休眠程序，不通过，则返回继续信息采集。基于自动追踪的机器人系统的方法，包括以下步骤：S1：先通过将麦克风采集到的声音，经过语言训练和识别，输出最终语言识别结果，形成标准的语言模型参考数据库，经预设命令开始执行后，该系统进行监听状态，等待接收正式的语音命令，这些正式的语音命令触发机器宠物的语音识别程序，反馈命令信号给该机器宠物的主控制器，此时主控制器执行对应的命令，控制具体电机、舵机和其他模块功能，实现语音控制该机器宠物；S2：在语音控制同时，自动跟随模块中通过DSP控制器和AVR控制器中得无线收发模块寻找信号，同时超声波接收器开始计时，如果移动目标接收到无线寻找信号，则立即发送超声波信号，并通过三角超声波接收器陆续收到超声波信号，通过每个超声波模块接收到的时间，通过三边定位算法计算出移动目标到三个超声波接收点的距离，如果计算出来的距离大于设定距离，则控制电机向目标方向移动，如果计算出来的距离小于设定距离，则控制电机停止；S3：同时在控制电机运行过程中，通过晶振电路和复位电路对ArduinoUNOR3控制器进行调控，采用视觉传感器模块采集目标物的像素信息，包括大小，中心位置的X、Y坐标，目标物的长度、宽度的信息进行分析，然后利用L298N电机驱动模块控制电机的前进、后退、左转、右转、加速、减速控制；S4：在自动跟随的过程中，通过可穿戴式的跌倒检测终端中的ADSL345传感器可以实时检测人体的三轴加速度和三轴角度的变化，这些人体特征的变化是用来判断是否有跌倒发生，Arduino单片机能够快速地处理ADSL345传感器采集的数据，然后利用跌倒检测器的测量值，通过跌倒检测算法判断出佩戴者的身体姿态，并当跌倒检测模块检测到跌倒时，自动报警模块由GSM模块发送报警短信到绑定的亲人手机中求救，手机能够完成自动对用户所在地进行定位同时发送位置信息给接受方，向他发送的是跌倒的地点的地理定位的信息；S5：由GSM模块发送报警短信时采用2.4G无限通信模块进行通信，利用AIDL技术完成标准数据的解析，并采用相应的标准对测量数据作出评判，对跌倒检测进行实时发送和报警。更进一步地，所述步骤S1中可以先通过摄像头对人脸检测定位，然后通过Python程序对定位后的人脸预处理和特征提取，最后将数据传入树莓派实现反馈，发出特定的问候和系统控制，步骤如下：对人脸检测定位：进行肤色对比，确定脸部尺寸；对定位后的人脸预处理：为了方便提取人脸特征值，进行降噪处理，将尺度统一化，灰度归一化与均衡化；特征提取：根据面部特征的提取结果与待测人脸进行比较，一定误差内的比较结果视为识别成功；最后由摄像头将数据传入树莓派，由树莓派实现反馈。更进一步地，所述步骤S4中自动报警模块还设置有传感器，所述传感器通过主程序初始化对信息采集进行处理后，如果信息符合报警，通过调用无限发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，包括服务器、智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块、手机终端；/n所述服务器为树莓派和微控制器，用于对系统运行进行实时调控；/n所述智能语音模块，用于对采集到的声音通过语音识别芯片形成参考数据库，作出相应的动作；/n所述人脸识别模块，用于对可见光图像的人脸识别通过检测程序和摄像头进行识别；/n所述跌倒检测模块，用于对跌倒检测器的测量值进行摔倒检测算法检测，判断目标物的身姿状态；/n所述自动报警模块，用于对自动追踪物体的周围信息异常启动自动报警功能；/n所述自动跟随模块，用于对目标物距离和像素信息作出判断，进行实时跟随；/n所述手机终端，用于对通过手机端进行实时联系和查看情况；/n服务器分别链接智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，包括服务器、智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块、手机终端；
所述服务器为树莓派和微控制器，用于对系统运行进行实时调控；
所述智能语音模块，用于对采集到的声音通过语音识别芯片形成参考数据库，作出相应的动作；
所述人脸识别模块，用于对可见光图像的人脸识别通过检测程序和摄像头进行识别；
所述跌倒检测模块，用于对跌倒检测器的测量值进行摔倒检测算法检测，判断目标物的身姿状态；
所述自动报警模块，用于对自动追踪物体的周围信息异常启动自动报警功能；
所述自动跟随模块，用于对目标物距离和像素信息作出判断，进行实时跟随；
所述手机终端，用于对通过手机端进行实时联系和查看情况；
服务器分别链接智能语音模块、人脸识别模块、跌倒检测模块、自动报警模块、自动跟随模块。


2.根据权利要求1所述的基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，所述智能语言模块，通过接收语言命令，触发机器的语言识别程序，进行语言分析评估，并结合失真测试和语言模型参考数据库进行语言判断，然后将反馈命令给主控制器，再将执行对应的命令发送到各个模块功能。


3.根据权利要求1所述的基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，所述跌倒检测模块包括可穿戴式的跌倒检测终端，GSM传输和监测中心，可穿戴式的跌倒检测终端包括加速度传感器、单片机和GSM模块组成，所述加速度传感器为一个三轴运动处理传感器芯片，集成有三轴陀螺仪，三轴加速度计；所述单片机，用于能够快速地处理加速度传感器采集的数据；所述GSM模块，用于将报警短信通过无线传输方式发送到绑定的亲人手机中。


4.根据权利要求1所述的基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，所述自动跟随模块包括距离控制和方向和速度调控，所述距离控制包括DSP控制器和AVR控制器，所述DSP控制器连接有无线收发模块、超声波接收模块和电机驱动模块，所述AVR控制器连接有无线收发模块和超声波发射模块，用于发送超声波信号，并通过三边定位算法确定移动目标的位置，控制电机向目标方向移动，DSP控制器和AVR控制器连接有键盘及显示和电源模块，用于提供操作显示和驱动电源；所述方向速度调控内设有控制器，所述控制器连接有晶振电路、复位电路、视觉传感器、电机驱动模块、蜂鸣器，所述晶振电路和复位电路对控制器调节稳定控制，所述视觉传感器对采集目标物信息分析，利用电机驱动模块控制左右两组电机，调控距离控制时电机的方向和速度，蜂鸣器对运行过程进行声音表现。


5.根据权利要求1所述的基于自动追踪的机器人系统，其特征在于，所述自动报警模块还设置有传感器，所述传感器通过主程序初始化对信息采集进行处理后，如果信息符合报警，通过调用无限发射子程序和中端计时器清零，发送到无线发送标志中进行判断，信息不符合报警，直接发送到无线发送标志中进行判断，如果无线发送标志判断通过，则关闭看门狗电路，调用休眠程序，不通过，则返回继续信息采集。


6.根据权利要求1所述的基于自动追踪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玺君，何正坤，郭亚森，卞添权，刘建伟，沙科宇，贾志亮，金宏宇，李伟，张秀彤，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62