【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人仿生领域，涉及仿生服务型人形机器人头部结构。
技术介绍
1、“人形机器人”可以被定义为具有人类的外观和功能(例如躯干、头部、手臂、腿部)的某些属性、使用语音识别和声音合成与人类口头沟通的能力等的机器人。这种种类的机器人目的在于减小人与机器之间的认知距离。
2、现有“人形机器人”与外界交互能力有限，无法根据外界的环境变化及时作出反馈，另外需要自动识别食物口感的场所，人形机器人无法完成相应工作。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服至少一个现有技术的不足，提供仿生服务型人形机器人头部结构。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：仿生服务型人形机器人头部结构,包括头颅结构、感官系统、与感官系统连接的口部系统、视觉系统、鼻部系统和耳部系统，感官系统包括感知中心、传感器网络、信号处理单元和执行单元，传感器网络与信号处理单元连接，信号处理单元与感知中心连接，感知中心与执行单元连接；
3、传感器网络包括若干传感器，捕获外部环境的信息；
4、信号处理单元用于接收来自传感器网络的原始信号，进行信号处理和预处理，并将处理后的信号传输至感知中心；
5、感知中心接收处理后的信号，进行分析和决策，获取外部环境的状态和所需响应；
6、执行单元接收感知中心的指令，执行相应的动作或任务。
7、进一步的，所述传感器网络包括视觉传感器，信号处理单元包括中央处理单元和图形处理单元，图形处理单元和视觉传感器
8、步骤s1：视觉传感器捕获环境中的实时图像或视频并将其传输至图形处理单元；
9、步骤s2：图像处理算法对捕获的图像进行预处理；
10、步骤s3：特征提取：从预处理后的图像中提取特定的信息；
11、特征提取的方法包括基于边缘检测算法的边缘检测、基于角点检测算法的角点检测、基于纹理分析算法的纹理分析；
12、步骤s4：物体识别；
13、使用设定的机器学习模型识别和分类图像中的对象；
14、步骤s5：物体定位和跟踪；
15、对象识别后，基于边界框确定对象在图像中的具体位置，边界框框出图像中的每个识别对象对其进行定位；
16、步骤s6：输出结果；
17、图形处理单元将识别和定位的结果输出至感知中心，感知中心对结果进行分析，判断是否生成相应的决策，若是，调整参数，执行步骤s2，对新捕获的图像进行处理，若否，调整模型，调用深度学习模型，执行步骤s4。
18、进一步的，所述感官系统还包括感官中央防电磁波干扰系统和感官中央存储芯片族，感官中央防电磁波干扰系统实现电磁干扰防护，感官中央防电磁波干扰系统使用导电或磁性材料覆盖敏感部件，感官中央存储芯片族用于存储从传感器网络收集到的数据的内存和存储设备，包括随机存取存储器、快速存取的存储器以及固态硬盘，快速存取的存储器用于临时存储处理中的数据，固态硬盘用于长期数据存储。
19、进一步的，所述头颅结构设有检修舱盖、存储芯片插卡仓以及舱盖，舱盖可拆卸安装在存储芯片插卡仓，感官中央存储芯片族安装在存储芯片插卡仓内，检修舱盖与头颅结构铰接。
20、进一步的，所述头颅结构设有口腔空间，口部系统安装在口腔空间，口部系统包括颚部结构、牙齿结构、唇部结构和舌部结构，口部系统模拟人类口腔的功能和感知过程。
21、进一步的，所述舌部结构还包括味觉感知系统，味觉感知系统模拟人类的味觉感知能力，味觉感知系统包括若干耐高温味觉传感器，耐高温味觉传感器分布在舌胎表面，用于感知五种味道，耐高温味觉传感器集成味觉传感器模块，并将其转换为电信号，舌节结构内部分布有味觉信号线，电信号通过味觉信号线传输至信号处理单元进行处理，信号处理单元将原始信号转换成数字信号，并进行滤波和处理，处理后的信号被送入感知中心，感知中心对信号进行分析、解码和判别，识别五种基本味道的特征模式，并将其与预先存储的模式进行比对，以确定味道的种类和程度。
22、进一步的，所述视觉系统安装在头颅结构，包括眼睛外壳以及安装在眼睛外壳内的眉毛结构、眼睑结构和眼球，眉毛结构包括眉活动支架和两组眉活动组件，两组眉活动组件分别与眉活动支架连接，通过眉活动组件控制眉活动支架上下运动，眼睑结构包括上眼睑支架、上眼睑、下眼睑、下眼睑支架和眼睑活动组件，眼睑活动组件控制上眼睑支架以及下眼睑支架的开合运动，眼球包括本体总成、眼活动组件，本体总成活动安装在眼睑结构的中部，眼活动组件控制本体总成的上下运动以及转动。
23、进一步的，所述机器人检测到有人或物体进入其周围环境时，视觉录像循迹系统开始捕获图像，并将其传输给感知中心进行分析，若感知中心确定需要调整视线方向以跟踪目标，发送相应的控制指令给眼活动组件332触发眼球运动；眼部运动的触发主要包括目标检测、目标重要性评估、目标移动的分析，以及当前任务的优先级和要求，具体包括以下步骤：
24、步骤a1.目标检测与确认：
25、1.1.检测：视觉录像循迹系统检测图像中的人或物体；
26、1.2.确认：确认检测到的对象是否符合跟踪的条件和特征；
27、步骤a2.目标重要性与优先级评估：
28、2.1.重要性：评估目标的重要性，依赖于任务的具体需求；
29、2.2优先级：在多目标环境中，基于目标的动态行为、与任务相关性或预设的规则，决定哪些目标具有更高的跟踪优先级；
30、步骤a3.目标动态分析：
31、3.1运动跟踪：分析目标的运动轨迹，判断其是否在移动，移动速度和方向如何；
32、3.2预测未来位置：使用运动估计模型预测目标在未来的位置，以决定视线如何调整最为有效；
33、步骤a4.任务与环境要求：
34、4.1任务要求：根据机器人当前的任务要求或环境变化，决定是否调整视线；
35、步骤a5.视线调整策略：
36、5.1即时调整：如果目标的位置或速度与预定的跟踪策略不匹配，调整视线方向以保持目标在视野中心或适当位置；
37、5.2预测性调整：基于目标运动的预测模型，提前调整视线方向；
38、机器人需要改变视线的方向时，感知中心分析当前环境，根据目标位置和当前眼球的位置，并确定需要调整的目标位置，执行单元发送控制信号给眼活动组件332，使其调整眼球的方向和位置。
39、进一步的，所述鼻部系统包括鼻梁和嗅觉传感器，鼻梁设有左鼻孔和右鼻孔，嗅觉传感器分别安装在左鼻孔和右鼻孔，嗅觉传感器接收和分析周围环境中的气味信息，其模拟人类鼻腔内的嗅觉感知机制，感知不同的气味分子，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.仿生服务型人形机器人头部结构,其特征在于：包括头颅结构、感官系统、与感官系统连接的口部系统、视觉系统、鼻部系统和耳部系统，感官系统包括感知中心、传感器网络、信号处理单元和执行单元，传感器网络与信号处理单元连接，信号处理单元与感知中心连接，感知中心与执行单元连接；
2.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述传感器网络包括视觉传感器，信号处理单元包括中央处理单元和图形处理单元，图形处理单元和视觉传感器构成视觉录像循迹系统，视觉传感器捕获周围环境的视觉信息并将其传输至图形处理单元进行分析、识别和跟踪，图形处理单元内置图像处理算法，视觉传感器捕获连续的图像帧，通过图像处理算法识别和提取出需要的图像或对象，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述感官系统还包括感官中央防电磁波干扰系统和感官中央存储芯片族，感官中央防电磁波干扰系统实现电磁干扰防护，感官中央防电磁波干扰系统使用导电或磁性材料覆盖敏感部件，感官中央存储芯片族用于存储从传感器网络收集到的数据的内存和存储设备，包括随机存取存储器
4.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述头颅结构设有检修舱盖、存储芯片插卡仓以及舱盖，舱盖可拆卸安装在存储芯片插卡仓，感官中央存储芯片族安装在存储芯片插卡仓内，检修舱盖与头颅结构铰接。
5.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述头颅结构设有口腔空间，口部系统安装在口腔空间，口部系统包括颚部结构、牙齿结构、唇部结构和舌部结构，口部系统模拟人类口腔的功能和感知过程。
6.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述舌部结构还包括味觉感知系统，味觉感知系统模拟人类的味觉感知能力，味觉感知系统包括若干耐高温味觉传感器，耐高温味觉传感器分布在舌胎表面，用于感知五种味道，耐高温味觉传感器集成味觉传感器模块，并将其转换为电信号，舌节结构内部分布有味觉信号线，电信号通过味觉信号线传输至信号处理单元进行处理，信号处理单元将原始信号转换成数字信号，并进行滤波和处理，处理后的信号被送入感知中心，感知中心对信号进行分析、解码和判别，识别五种基本味道的特征模式，并将其与预先存储的模式进行比对，以确定味道的种类和程度。
7.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述视觉系统安装在头颅结构，包括眼睛外壳以及安装在眼睛外壳内的眉毛结构、眼睑结构和眼球，眉毛结构包括眉活动支架和两组眉活动组件，两组眉活动组件分别与眉活动支架连接，通过眉活动组件控制眉活动支架上下运动，眼睑结构包括上眼睑支架、上眼睑、下眼睑、下眼睑支架和眼睑活动组件，眼睑活动组件控制上眼睑支架以及下眼睑支架的开合运动，眼球包括本体总成、眼活动组件，本体总成活动安装在眼睑结构的中部，眼活动组件控制本体总成的上下运动以及转动。
8.根据权利要求2所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述机器人检测到有人或物体进入其周围环境时，视觉录像循迹系统开始捕获图像，并将其传输给感知中心进行分析，若感知中心确定需要调整视线方向以跟踪目标，发送相应的控制指令给眼活动组件332触发眼球运动；眼部运动的触发主要包括目标检测、目标重要性评估、目标移动的分析，以及当前任务的优先级和要求，具体包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述鼻部系统包括鼻梁和嗅觉传感器，鼻梁设有左鼻孔和右鼻孔，嗅觉传感器分别安装在左鼻孔和右鼻孔，嗅觉传感器接收和分析周围环境中的气味信息，其模拟人类鼻腔内的嗅觉感知机制，感知不同的气味分子，并将其转化为可供系统理解和应对的信息，耳部系统包括耳朵和听觉传感器，耳朵设有两组，对称位于头颅结构的两侧，听觉传感器固设在耳朵，用于接收周围环境中的声音，信号处理单元接收声音并对其进行处理，获得可供系统识别的声音信号，声音信号传输至感官中心。
10.根据权利要求9所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.仿生服务型人形机器人头部结构,其特征在于：包括头颅结构、感官系统、与感官系统连接的口部系统、视觉系统、鼻部系统和耳部系统，感官系统包括感知中心、传感器网络、信号处理单元和执行单元，传感器网络与信号处理单元连接，信号处理单元与感知中心连接，感知中心与执行单元连接；
2.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述传感器网络包括视觉传感器，信号处理单元包括中央处理单元和图形处理单元，图形处理单元和视觉传感器构成视觉录像循迹系统，视觉传感器捕获周围环境的视觉信息并将其传输至图形处理单元进行分析、识别和跟踪，图形处理单元内置图像处理算法，视觉传感器捕获连续的图像帧，通过图像处理算法识别和提取出需要的图像或对象，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述感官系统还包括感官中央防电磁波干扰系统和感官中央存储芯片族，感官中央防电磁波干扰系统实现电磁干扰防护，感官中央防电磁波干扰系统使用导电或磁性材料覆盖敏感部件，感官中央存储芯片族用于存储从传感器网络收集到的数据的内存和存储设备，包括随机存取存储器、快速存取的存储器以及固态硬盘，快速存取的存储器用于临时存储处理中的数据，
4.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述头颅结构设有检修舱盖、存储芯片插卡仓以及舱盖，舱盖可拆卸安装在存储芯片插卡仓，感官中央存储芯片族安装在存储芯片插卡仓内，检修舱盖与头颅结构铰接。
5.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述头颅结构设有口腔空间，口部系统安装在口腔空间，口部系统包括颚部结构、牙齿结构、唇部结构和舌部结构，口部系统模拟人类口腔的功能和感知过程。
6.根据权利要求1所述的仿生服务型人形机器人头部结构，其特征在于：所述舌部结构还包括味觉感知系统，味觉感知系统模拟人类的味觉感知能力，味觉感知系统包括若干耐高温味觉传感器，耐高温味觉传感器分布在舌胎表面，用于感知五种味道，耐高温味觉传感器集成味觉传感器模块，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李政冀，
申请(专利权)人：三门通顺铆钉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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