幼兒看護機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種幼兒看護機器人，尤其適用一種家庭使用的幼兒看護機器人。
【背景技術】
[0002]幼兒看護機器人是一類以看護幼兒為目標的服務機器人。幼兒看護機器人要求能對周圍環(huán)境進行實時監(jiān)控，并能識別出場景中的運動目標，得到運動目標比較精確的位置和特征。
[0003]本設計跟蹤的運動目標是幼兒，由于幼兒在室內(nèi)的行走速度較快，而且其運動無目的性，所以在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的識別速度和精度上有較高的要求。
[0004]目前尚沒有針對幼兒的看護機器人，現(xiàn)有的針對成人或老人的看護機器人一般高度較高，體積較大，行動緩慢，采用筆記本或臺式機為主控制器，具體由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置、控制系統(tǒng)和復雜機械等組成，而且各部分采用有線電氣連接。并且機器人里面都嵌入一個容量較大的電池，才能保證機器人長時間持續(xù)工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本幼兒看護機器人是解決上述問題，其結構簡單，小巧輕便，主控制器和功能模塊采用藍牙連接的幼兒看護機器人。
[0006]為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型的幼兒看護機器人，包括移動車體和設在移動車體上的機器人機身，移動車體上設有車輪和驅動電機，其特征在于:所述機身上設有上位機，移動車體上設有下位機，所述上位機與下位機通過藍牙無線連接，所述上位機包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機交互模系統(tǒng)，所述下位機包括運動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊；所述人機交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理豐旲塊相連接，所述語音t旲塊包括語音控制單兀，語音控制t旲塊分別連接有麥克風和揚聲器，藍牙無線通信模塊通過無線信號與運動控制系統(tǒng)相連接；所述運動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設有運動控制單片機，運動控制單片機分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機模塊，藍牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設定按鍵和紅外無線收發(fā)器設在殼體上，所述電機模塊通過線路與驅動電機相連接。
[0007]所述的上位機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設有無線網(wǎng)絡發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡中去；所述的運動控制單片機型號為STM32F103RBT6 ;所述的紅外無線測距模塊為GP2D12 ;所述的電機模塊型號為L298N ;所述的藍牙無線通信模塊型號為BlueCore4_Ext0
[0008]有益效果:本幼兒看護機器人由上位機和下位機兩部分組成，上位機包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機交互模系統(tǒng)，，下位機是由單片機、紅外測距傳感器及兩臺帶驅動的直流電動機組成運動控制系統(tǒng)。上位機通過設置的攝像頭、無線網(wǎng)卡和麥克風、揚聲器及藍牙模塊組成視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)；下位機由單片機通過藍牙模塊實現(xiàn)和上位機的通信，并根據(jù)上位機圖像采集的處理結果結合紅外測距模塊采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)對看護對象的固定距離跟隨，其結構簡單，使用方便，具有廣泛的實用性。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結構框圖；
[0010]圖2本實用新型的運動控制系統(tǒng)框圖；
[0011]圖3是本實用新型的運動控制系統(tǒng)微控制器電路圖；
[0012]圖4是本實用新型的運動控制系統(tǒng)電機模塊電路圖；
[0013]圖5是本實用新型的人機交互系統(tǒng)軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本運動控制系統(tǒng)的實施做進一步的描述:
[0015]如圖1所示，本實用新型的幼兒看護機器人，包括移動車體和設在移動車體上的機器人機身，移動車體上設有車輪和驅動電機，所述機身上設有上位機，移動車體上設有下位機，所述上位機與下位機通過藍牙無線連接，所述上位機包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機交互模系統(tǒng)，所述下位機包括運動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊，所述的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設有無線網(wǎng)絡發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡中去，；所述人機交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理模塊相連接，所述語音模塊包括語音控制單元，語音控制模塊分別連接有麥克風和揚聲器，藍牙無線通信模塊通過無線信號與運動控制系統(tǒng)相連接；所述運動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設有運動控制單片機，運動控制單片機分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機模塊，藍牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設定按鍵和紅外無線收發(fā)器設在殼體上，所述電機模塊通過線路與驅動電機相連接。
[0016]所述的運動控制單片機型號為STM32F103RBT6/VCT6 ;所述交互CPU為X86系列芯片或者ARM15系列芯片；所述的紅外無線測距模塊為GP2D12 ;所述的電機模塊型號為L298N ;所述的藍牙無線通信模塊型號為BlueCore4-Ext ;所述的電源模塊型號為AMSl117和 AM2596。
[0017]通過設在上位機上的視頻采集模塊對周圍場景進行視頻采集，并將采集到的視頻圖像發(fā)送到圖像處理模塊，圖像處理后通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到交互CPU中，上述流程中的軟件為現(xiàn)有技術，不屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]如圖2圖3所示，下位機的運動控制單片機型號為，還包括晶振電路，復位電路，JTAG調(diào)試電路，啟動模式選擇電路。
[0019](I)復位電路
[0020]當單片機上電時，一般要進行上電復位，其具體方式通常是給單片機RST引腳加上高電平信號，高電平信號的持續(xù)時間一般保持在兩個機器周期以上。當按鍵Si按下時，電容放電，NRST電平變?yōu)榈?。當按鍵松開時，電容通過1K電阻充電，電平變?yōu)楦撸瑔纹瑱C能夠復位。
[0021](2)晶振電路
[0022]STM32F103VCT~內(nèi)部有8M晶振，如果外部電路沒有接8M的晶振，將會默認使用內(nèi)部晶振；如果接了外部晶振，將會在上電后單片機自動切換成外部晶振，并通過鎖相環(huán)的方式倍頻到72M。另一個晶振是32768Hz，主要為單片機內(nèi)部RTC時鐘提供標準的信號。
[0023](3) JTAG 調(diào)試電路
[0024]JTAG是一種標準的測試協(xié)議，這種協(xié)議是世界通用的，并且和IEEE1149.1兼容。JTAG接口包括TMS，TCK，TDI和TDO，可以通過JTAGE接口下載或者調(diào)試程序。另外STM32還有SWD接口，SWD只需最少兩根線，就可以調(diào)試代碼，而且SWD和JTAG是共用的，只需要接上就可以使用SWD模式，方便快捷。
[0025](4)啟動選擇電路
[0026]STM32F103有多種啟動方式，不同的啟動方式有不同的應用，不同的啟動方式，通過BOOTO，選擇兩個端口 BOOTl。它有三種啟動方式，分別是:第一，從主要的閃存。第二，從系統(tǒng)存儲器。第三，從內(nèi)置的SRAM。
[0027]如圖4所述，所述電機模塊，四個輸入端IN1，IN2，IN3，IN4分別作為兩路直流電機的輸入，通過調(diào)節(jié)每路電機輸入端的極性，可以改變電機的正反轉。PWM，PWMB端分別是電機輸入可以調(diào)節(jié)電機轉速。
[0028]如圖5所示，本幼兒機器人自動跟隨兒童的工作流程:系統(tǒng)啟動后上位機和下位機通過藍牙相匹配連接，之后通過上位機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集周圍圖像，并將采集到的圖像通過圖像處理模塊處理，圖像處理模塊檢查拍攝的圖像信息，當出現(xiàn)預設的靶標信息時，對靶標進行鎖定，開啟麥克風等待語音輸入，根據(jù)麥克風輸入的命令控制下位機的運動控制控制車體系統(tǒng)進行前進、后退或者暫停，或者根據(jù)觸摸屏上的指令進行相應的活動，直至收到終止命令；當視頻監(jiān)控系統(tǒng)在預設的時間周期內(nèi)檢測不到靶標信息，則控制下位機的運動控制系統(tǒng)進行原地旋轉或者隨機運動，直至尋找到靶標。
[0029]此外通過設置無線網(wǎng)卡，將采集視頻數(shù)據(jù)實時傳送到網(wǎng)絡，利用客戶端軟件實現(xiàn)幼兒的視頻監(jiān)控。
[0030]上述步驟使用的軟件流程均為現(xiàn)有技術，不屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種幼兒看護機器人，包括移動車體和設在移動車體上的機器人機身，移動車體上設有車輪和驅動電機，其特征在于:所述機身上設有上位機，移動車體上設有下位機，所述上位機與下位機通過藍牙無線連接，所述上位機包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機交互模系統(tǒng)，所述下位機包括運動控制系統(tǒng)；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括相互連接的視頻采集模塊和圖像處理模塊；所述人機交互系統(tǒng)包括交互CPU，交互CPU分別連接觸摸屏、語音模塊和藍牙無線通信模塊，所述交互CPU與圖像處理模塊相連接，所述語音模塊包括語音控制單元，語音控制模塊分別連接有麥克風和揚聲器，藍牙無線通信模塊通過無線信號與運動控制系統(tǒng)相連接；所述運動控制系統(tǒng)包括殼體，殼體內(nèi)設有運動控制單片機，運動控制單片機分別連接有紅外無線測距模塊、按鍵及液晶顯示模塊，電機模塊，藍牙無線通信模塊，所述液晶顯示屏、設定按鍵和紅外無線收發(fā)器設在殼體上，所述電機模塊通過線路與驅動電機相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的幼兒看護機器人，其特征在于:所述的上位機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設有無線網(wǎng)絡發(fā)射器，將圖像處理模塊處理過的視頻信息發(fā)送到網(wǎng)絡中去。
3.根據(jù)權利要求1所述的幼兒看護機器人，其特征在于:所述的運動控制單片機型號為 STM32F103VCT6。
4.根據(jù)權利要求1所述的幼兒看護機器人，其特征在于:所述的紅外無線測距模塊為GP2D12。
5.根據(jù)權利要求1所述的幼兒看護機器人，其特征在于:所述的電機模塊型號為L298N。
6.根據(jù)權利要求1所述的幼兒看護機器人，其特征在于:所述的藍牙無線通信模塊型號為 BlueCore4_Ext。
【專利摘要】一種幼兒看護機器人，適用于家庭使用，包括移動車體和設在移動車體上的機器人機身，移動車體上設有車輪和驅動電機，所述機身上設有上位機，移動車體上設有下位機，所述上位機與下位機通過藍牙無線連接，所述上位機包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連接的人機交互模系統(tǒng)，所述下位機包括運動控制系統(tǒng)；其結構簡單，小巧輕便，主控制器和功能模塊采用藍牙連接，上位機圖像采集的處理結果結合紅外測距模塊采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)控制下位機控制移動車體對看護對象的固定距離跟隨。
【IPC分類】G05B19-042, G05D1-02
【公開號】CN204515399
【申請?zhí)枴緾N201520001580
【發(fā)明人】金鑫, 劉海寬, 高莉, 秦海鵬
【申請人】江蘇師范大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月4日