智能陪伴机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种智能陪伴机器人，包括相互通信连接的陪伴端设备、移动机器人本体和家长端设备，陪伴端设备佩戴于陪伴对象的手腕上，陪伴端设备中设有用于分类识别陪伴对象当前情绪的情绪识别模块；移动机器人本体用于根据陪伴端设备发送的可表征陪伴对象当前情绪的情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的陪伴对象的当前情绪的陪伴策略，并根据陪伴策略作出陪伴响应；家长端设备，用于播放移动机器人本体实时监听到的环境声，并用于输入语音并通过移动机器人本体或陪伴端设备播放，实现与陪伴对象的远程沟通交流。本发明专利技术通过对陪伴对象当前情绪的分类识别，并根据识别到的当前情绪类别主动执行相应的陪伴策略，使得机器人更具陪伴乐趣。

【技术实现步骤摘要】
智能陪伴机器人
本专利技术涉及儿童教育陪伴
，具体涉及一种智能陪伴机器人。
技术介绍
陪伴机器人是能够陪伴人学习、生活、娱乐的机器人。近些年，随着人工智能技术的迅猛发展，市面上出现了款式多样的陪伴型机器人，比如能够帮助儿童学习的早教机器人，具有唱歌、跳舞、讲故事等功能的娱乐机器人，可陪人聊天且支持视频或语音通话的聊天机器人等，但这些现有的陪伴机器人在执行陪伴任务时，都需要人为唤醒相应的陪伴功能，比如，需要向机器人输入语音“讲故事”，机器人才会执行讲故事的任务。这种通过人为唤醒让机器人执行相应的任务的方式不够智能化，当陪伴对象年龄过小无法自主唤醒机器人时，还是需要家长陪伴唤醒，失去了陪伴机器人的陪伴价值。在一些电影场景中，陪伴机器人具有同人一样的学习能力，它们能自如的与人交流沟通，在主人高兴时，机器人会主动营造开心气氛，比如唱歌、跳舞，在主人伤心时，机器人会主动安抚主人情绪。虽然目前的机器人技术还无法让机器人具备与人一样的学习能力，但家长对于儿童陪伴型机器人还是具有主动陪伴的期待，即孩子开心时，陪伴机器人会主动提供一套陪伴策略增加开心气氛，当孩子沮丧时，陪伴机器人则主动另外提供一套陪伴策略哄孩子开心，这样在减轻家长的陪伴压力的同时，能够带给儿童更好地陪伴乐趣。另外，如果陪伴机器人无法自动跟踪陪伴对象，会严重影响陪伴效果。但由于孩子好动，如果陪伴机器人对目标跟踪的路径规划算法过于复杂，无法确保移动路径计算的实时性，会影响目标跟踪效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能陪伴机器人，通过对陪伴对象当前情绪的分类识别，并根据识别到的当前情绪类别主动执行相应的陪伴策略，相比较以往通过人为唤醒让机器人执行相应任务的方式更加智能化，同时也使得机器人更具陪伴乐趣。另外，本专利技术提供的陪伴机器人能够自动跟踪陪伴对象，且自动跟踪算法简单，目标跟踪实时性好、准确率高。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种智能陪伴机器人，包括相互通信连接的陪伴端设备、移动机器人本体和家长端设备，所述陪伴端设备佩戴于陪伴对象的手腕上，所述陪伴端设备中设有用于分类识别陪伴对象当前情绪的情绪识别模块，所述情绪识别模块中包括：心电信号和脉搏波采集单元，用于实时采集所述陪伴对象的心电信号和脉搏波信号；特征提取单元，连接所述心电信号和脉搏波采集单元，用于提取所述心电信号和所述脉搏波信号的信号特征；情绪识别单元，连接所述特征提取单元，用于基于提取的心电和脉搏波信号特征，对所述陪伴对象的当前情绪进行分类识别，并生成表征情绪类别的情绪信号后输出；目标定位信号生成及发送单元，用于以所述陪伴对象为定位目标生成目标定位信号并输出；所述移动机器人本体用于根据接收到的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的陪伴策略，并根据所述陪伴策略作出陪伴响应，所述移动机器人本体中包括：陪伴策略匹配模块，用于根据所述陪伴端设备输出的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的所述陪伴策略；陪伴响应模块，连接所述陪伴策略匹配模块，用于根据所匹配的所述陪伴策略作出陪伴响应；目标定位信号接收模块，用于接收所述陪伴端设备发送的所述目标定位信号；障碍物检测模块，用于实时自动检测所述陪伴对象周围的障碍物；路径规划及目标跟踪模块，分别连接所述目标定位信号接收模块和所述障碍物检测模块，用于根据所述目标定位信号和障碍物检测结果规划所述移动机器人本体的移动路径，并根据所规划的所述移动路径自动跟踪所述陪伴对象；所述家长端设备，用于播放所述移动机器人本体实时监听到的环境声，并用于输入语音并通过所述移动机器人本体或所述陪伴端设备播放，实现与所述陪伴对象的远程沟通交流。作为本专利技术的一种优选方案，所述心电信号和脉搏采集单元为型号为MP150的多导生理信号记录仪。作为本专利技术的一种优选方案，所述情绪识别单元中具体包括：特征值计算单元，用于计算所提取的心电信号特征的第一特征值，和/或用于计算所提取的所述脉搏波信号特征的第二特征值；特征值均值获取单元，用于从一存储单元中获取作为当前年龄段的所述陪伴对象的情绪类别判断标准的特征值均值，所述特征值均值包括对应所述心电信号特征的第一特征值均值，和/或对应所述脉搏波信号特征的第二特征值均值；差值计算单元，分别连接所述特征值计算单元和所述特征值均值获取单元，用于计算所述第一特征值与所述第一特征值均值的第一差值，和/或用于计算所述第二特征值与所述第二特征值均值的第二差值；阈值判断单元，连接所述差值计算单元，用于判断所述第一差值是否小于第一阈值，和/或所述第二差值是否小于第二阈值，若是，则判定所述陪伴对象当前的情绪类别为所述第一特征值均值和/或所述第二特征值均值对应的情绪类别；若否，则判断失败，进入重新判断流程；情绪信号生成单元，连接所述阈值判断单元，用于将判定的情绪类别生成为可表征情绪类别的所述情绪信号后输出。作为本专利技术的一种优选方案，所述特征值均值通过以下步骤计算而得：制作情绪诱发视频，每个所述情绪诱发视频中包括8个视频片段，每个所述视频片段用于诱发对应种类的的情绪，所述情绪包括积极情绪和消极情绪，所述积极情绪包括高兴、惊奇、自豪和感动4种情绪，所述消极情绪包括愤怒、悲伤、恐惧和厌恶4种情绪；将不同的所述情绪诱发视频分别提供给对应年龄段的至少100名儿童观看，每个所述视频片段至少3次诱发出每名儿童的情绪；采集每种情感每次被诱发时每位儿童的心电信号和脉搏波信号；提取每种情绪的至少300份所述心电信号的心电信号特征，并提取每种情绪的至少300份所述脉搏波信号的脉搏波信号特征；计算对应每种情绪的至少300份所述心电信号特征的特征值，并对至少300份所述心电信号特征的特征值作均值运算，得到每种情绪对应的所述第一特征值均值；计算对应每种情绪的至少300份所述脉搏波信号特征的特征值，并对至少300份所述脉搏波信号特征的特征值作均值运算，得到每种情绪对应的所述第二特征值均值。作为本专利技术的一种优选方案，所述心电信号特征包括P波、Q波、R波、S波和T波各波的幅值特征、各波间的时间间隔以及心率中的任意一种或多种；所述脉搏波信号特征包括脉搏波的波峰值和/或波峰间隔。作为本专利技术的一种优选方案，设置在所述移动机器人本体中的所述路径规划及目标跟踪模块中具体包括：目标位置计算单元，用于计算所述陪伴对象相对于所述移动机器人本体的距离dk和偏转角cosθk，所述距离dk通过以下公式(1)计算而得：公式(1)中，xk为作为跟踪目标的所述陪伴对象在xy轴坐标系下的横轴坐标；yk为所述陪伴对象在xy轴坐标系下的纵轴坐标；xk和yk通过以下公式(2)计算而得：公式(2)中，(xa，ya)为安装在所述移动机器人本体上的一所述目标定位信号接收模块在xy轴坐标系下的坐标；(xb，yb)为安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能陪伴机器人，其特征在于，包括相互通信连接的陪伴端设备、移动机器人本体和家长端设备，所述陪伴端设备佩戴于陪伴对象的手腕上，所述陪伴端设备中设有用于分类识别陪伴对象当前情绪的情绪识别模块，所述情绪识别模块中包括：/n心电信号和脉搏波采集单元，用于实时采集所述陪伴对象的心电信号和脉搏波信号；/n特征提取单元，连接所述心电信号和脉搏波采集单元，用于提取所述心电信号和所述脉搏波信号的信号特征；/n情绪识别单元，连接所述特征提取单元，用于基于提取的心电和脉搏波信号特征，对所述陪伴对象的当前情绪进行分类识别，并生成表征情绪类别的情绪信号后输出；/n目标定位信号生成及发送单元，用于以所述陪伴对象为定位目标生成目标定位信号并输出；/n所述移动机器人本体用于根据接收到的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的陪伴策略，并根据所述陪伴策略作出陪伴响应，所述移动机器人本体中包括：/n陪伴策略匹配模块，用于根据所述陪伴端设备输出的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的所述陪伴策略；/n陪伴响应模块，连接所述陪伴策略匹配模块，用于根据所匹配的所述陪伴策略作出陪伴响应；/n目标定位信号接收模块，用于接收所述陪伴端设备发送的所述目标定位信号；/n障碍物检测模块，用于实时自动检测所述陪伴对象周围的障碍物；/n路径规划及目标跟踪模块，分别连接所述目标定位信号接收模块和所述障碍物检测模块，用于根据所述目标定位信号和障碍物检测结果规划所述移动机器人本体的移动路径，并根据所规划的所述移动路径自动跟踪所述陪伴对象；/n所述家长端设备，用于播放所述移动机器人本体实时监听到的环境声，并用于输入语音并通过所述移动机器人本体或所述陪伴端设备播放，实现与所述陪伴对象的远程沟通交流。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能陪伴机器人，其特征在于，包括相互通信连接的陪伴端设备、移动机器人本体和家长端设备，所述陪伴端设备佩戴于陪伴对象的手腕上，所述陪伴端设备中设有用于分类识别陪伴对象当前情绪的情绪识别模块，所述情绪识别模块中包括：
心电信号和脉搏波采集单元，用于实时采集所述陪伴对象的心电信号和脉搏波信号；
特征提取单元，连接所述心电信号和脉搏波采集单元，用于提取所述心电信号和所述脉搏波信号的信号特征；
情绪识别单元，连接所述特征提取单元，用于基于提取的心电和脉搏波信号特征，对所述陪伴对象的当前情绪进行分类识别，并生成表征情绪类别的情绪信号后输出；
目标定位信号生成及发送单元，用于以所述陪伴对象为定位目标生成目标定位信号并输出；
所述移动机器人本体用于根据接收到的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的陪伴策略，并根据所述陪伴策略作出陪伴响应，所述移动机器人本体中包括：
陪伴策略匹配模块，用于根据所述陪伴端设备输出的所述情绪信号匹配出可安抚对应年龄段的所述陪伴对象的当前情绪的所述陪伴策略；
陪伴响应模块，连接所述陪伴策略匹配模块，用于根据所匹配的所述陪伴策略作出陪伴响应；
目标定位信号接收模块，用于接收所述陪伴端设备发送的所述目标定位信号；
障碍物检测模块，用于实时自动检测所述陪伴对象周围的障碍物；
路径规划及目标跟踪模块，分别连接所述目标定位信号接收模块和所述障碍物检测模块，用于根据所述目标定位信号和障碍物检测结果规划所述移动机器人本体的移动路径，并根据所规划的所述移动路径自动跟踪所述陪伴对象；
所述家长端设备，用于播放所述移动机器人本体实时监听到的环境声，并用于输入语音并通过所述移动机器人本体或所述陪伴端设备播放，实现与所述陪伴对象的远程沟通交流。


2.根据权利要求1所述的智能陪伴机器人，其特征在于，所述心电信号和脉搏采集单元为型号为MP150的多导生理信号记录仪。


3.根据权利要求1所述的智能陪伴机器人，其特征在于，所述情绪识别单元中具体包括：
特征值计算单元，用于计算所提取的心电信号特征的第一特征值，和/或用于计算所提取的所述脉搏波信号特征的第二特征值；
特征值均值获取单元，用于从一存储单元中获取作为当前年龄段的所述陪伴对象的情绪类别判断标准的特征值均值，所述特征值均值包括对应所述心电信号特征的第一特征值均值，和/或对应所述脉搏波信号特征的第二特征值均值；
差值计算单元，分别连接所述特征值计算单元和所述特征值均值获取单元，用于计算所述第一特征值与所述第一特征值均值的第一差值，和/或用于计算所述第二特征值与所述第二特征值均值的第二差值；
阈值判断单元，连接所述差值计算单元，用于判断所述第一差值是否小于第一阈值，和/或所述第二差值是否小于第二阈值，
若是，则判定所述陪伴对象当前的情绪类别为所述第一特征值均值和/或所述第二特征值均值对应的情绪类别；
若否，则判断失败，进入重新判断流程；
情绪信号生成单元，连接所述阈值判断单元，用于将判定的情绪类别生成为可表征情绪类别的所述情绪信号后输出。


4.根据权利要求3所述的智能陪伴机器人，其特征在于，所述特征值均值通过以下步骤计算而得：
制作情绪诱发视频，每个所述情绪诱发视频中包括8个视频片段，每个所述视频片段用于诱发对应种类的的情绪，所述情绪包括积极情绪和消极情绪，所述积极情绪包括高兴、惊奇、自豪和感动4种情绪，所述消极情绪包括愤怒、悲伤、恐...

【专利技术属性】
技术研发人员：康望才，
申请(专利权)人：湖南翰坤实业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43