本發(fā)明涉及機(jī)器人，尤其涉及一種具有多功能人機(jī)接口模塊的智能機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，以及機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人進(jìn)入家庭已經(jīng)成為可能。現(xiàn)在從事機(jī)器人商用化的公司大多是將機(jī)器人作為教學(xué)器具，應(yīng)用于教學(xué)。但是，此類機(jī)器人通常作為學(xué)校進(jìn)行c語言培訓(xùn)、電子電路教學(xué)的輔助工具，對用戶的能力要求較高，因此面向的學(xué)生大多是高中以上的在校生。目前，市場上出現(xiàn)了一些家用機(jī)器人，例如除草機(jī)器人、搬用機(jī)器人、清潔機(jī)器人。國內(nèi)市場上銷售的用于家庭的機(jī)器人產(chǎn)品是一種稱為清潔機(jī)器人的智能吸塵器，它主要承擔(dān)家居環(huán)境的清潔工作。此類機(jī)器人主要承擔(dān)一些家庭生活中的繁瑣，或是重復(fù)性的事情，其功能單一，智能化程度較低。除了能給用戶提供特定的服務(wù)外(如掃地)，沒有任何附加值，也沒有升級(jí)換代的可能。
對于人類來說，口語是最自然和最方便的溝通工具。語音識(shí)別技術(shù)上的進(jìn)步已經(jīng)允許各種不同機(jī)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的口語接口的增加的使用。各種系統(tǒng)和服務(wù)的接口通過語音命令給人們提供了便利和效率，但是只有當(dāng)口語接口是可靠的才行。這一點(diǎn)對于眼睛忙碌和手忙碌情況下的應(yīng)用來說尤為重要，例如開車或執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。使用口頭命令和語音識(shí)別的人機(jī)接口一般是基于對話系統(tǒng)的。對話系統(tǒng)是被設(shè)計(jì)為在輸入和輸出通道上使用一致的結(jié)構(gòu)和文本、語音、圖形或其他溝通模式來與人交談的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用語音的通話系統(tǒng)被稱為口頭對話系統(tǒng)，并且一般代表最自然的人機(jī)接口類型。隨著對電子設(shè)備依賴的不斷增大，口頭對話系統(tǒng)被越來越多地實(shí)施在許多不同的系統(tǒng)中。
在許多人機(jī)交互(hmi)系統(tǒng)中，用戶可以通過多種輸入設(shè)備或多種類型的設(shè)備與系統(tǒng)交互，例如通過語音輸入、手勢控制和傳統(tǒng)的鍵盤/鼠標(biāo)/筆輸入。這在數(shù)據(jù)輸入方面為用戶提供了靈活性，并且允許用戶根據(jù)其自己的偏好更高效地向系統(tǒng)提供信息。
現(xiàn)有的hmi系統(tǒng)通常限制特定類型數(shù)據(jù)的特定輸入模式，或者允許用戶一次僅使用多種模式中的一種。例如，車輛導(dǎo)航系統(tǒng)可以包括觸摸屏和用于口頭命令的語音識(shí)別系統(tǒng)。然而，觸摸屏通常僅限于允許用戶通過接觸來選擇確定的菜單項(xiàng)，而不是通過語音命令。這樣的多模式系統(tǒng)既不通過不同的輸入模式來協(xié)同用戶命令，也不利用一種模式的輸入數(shù)據(jù)來通知和/或修改另一種模式的數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)有的多模式系統(tǒng)沒有充分地提供無縫的用戶接口系統(tǒng)，在所述用戶接口系統(tǒng)中，來自所有可能輸入模式的數(shù)據(jù)可以被用來向系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有多功能人機(jī)接口模塊的智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括：運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊、地圖管理與路徑規(guī)劃模塊、圖像采集與處理模塊、報(bào)警模塊、人機(jī)接口模塊，
運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
導(dǎo)航與定位模塊，用于通過慣性導(dǎo)航和視覺校正來獲取機(jī)器人的當(dāng)前位置，機(jī)器人導(dǎo)航定位；
地圖管理與路徑規(guī)劃模塊，用于構(gòu)建地圖，規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑；
圖像采集與處理模塊，用于采集并處理路標(biāo)圖像，獲取當(dāng)前機(jī)器人的位置，及時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制和姿態(tài)調(diào)整；
報(bào)警模塊，用于定時(shí)檢測機(jī)器人的安全狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警處理；
人機(jī)接口模塊，所述人機(jī)接口模塊包括觸摸屏、語音輸入單元、投影單元顯示單元、指示燈和遙控模塊；所述遙控模塊包括紅外遙控單元、zigbee/藍(lán)牙、按鍵輸入單元、移動(dòng)終端控制單元和pc機(jī)無線網(wǎng)卡單元；所述人機(jī)接口模塊用于與通過觸摸屏、語音輸入單元、移動(dòng)終端控制單元、紅外遙控單元或pc機(jī)無線網(wǎng)卡遙控接收用戶輸入的信號(hào)，以及用于通過投影單元、顯示單元、指示燈輸出顯示信號(hào)。
進(jìn)一步地，所述顯示單元為led顯示屏。
進(jìn)一步地，還包括手持式識(shí)別系統(tǒng)和充電管理系統(tǒng)，機(jī)器人與所述手持式識(shí)別系統(tǒng)之間通過無線數(shù)據(jù)通網(wǎng)絡(luò)相互傳遞信息，使用戶通過所述手持式識(shí)別系統(tǒng)與所述機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng)；所述機(jī)器人和手持式識(shí)別系統(tǒng)均由所述充電管理系統(tǒng)供電。
進(jìn)一步地，還包括輔助模塊，所述輔助機(jī)構(gòu)包括壓力采集單元、障礙物探測單元和控制單元；所述壓力采集單元用于檢測操作者手部的作用力；所述障礙物探測單元用于探測周邊障礙物；所述控制單元與所述壓力采集單元和所述障礙物探測單元連接，用于根據(jù)所述壓力采集單元采集的數(shù)據(jù)以及所述障礙物探測單元探測的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)器人的速度，并根據(jù)機(jī)器人的速度控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)助行和避障功能。
進(jìn)一步地，所述障礙物探測單元包括激光傳感器以及用于連接所述激光傳感器與所述控制單元的usb高速數(shù)據(jù)線；所述激光傳感器用于采集周邊環(huán)境的障礙物信息，并通過所述usb數(shù)據(jù)線將采集的障礙物信息發(fā)送到控制單元。
進(jìn)一步地，還包括無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間通過無線網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊進(jìn)行信息交互；
進(jìn)一步地，還包括充電及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，所述充電及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括一智能充電管理模塊、一短距離無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、一以太網(wǎng)接口及文件傳輸模塊和另一用作大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制器。
進(jìn)一步地，所述圖像采集與處理模塊包括多個(gè)設(shè)置在機(jī)器人上的攝像頭。
進(jìn)一步地，所述導(dǎo)航與定位模塊包括gps坐標(biāo)獲取單元。
進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括自身狀態(tài)感知單元和環(huán)境感知單元，所述自身狀態(tài)感知單元由加速度傳感器、電子羅盤和懸崖傳感器組成；所述環(huán)境感知單元由測距傳感器、防撞傳感器和智能定位系統(tǒng)組成。
綜上所述，本發(fā)明提供的具有多功能人機(jī)接口模塊的智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括：運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊、地圖管理與路徑規(guī)劃模塊、圖像采集與處理模塊、報(bào)警模塊、人機(jī)接口模塊。本發(fā)明的人機(jī)接口模塊，包括觸摸屏、語音輸入單元、投影單元顯示單元、指示燈和遙控模塊；所述遙控模塊包括紅外遙控單元、zigbee/藍(lán)牙、按鍵輸入單元、移動(dòng)終端控制單元和pc機(jī)無線網(wǎng)卡單元；所述人機(jī)接口模塊用于與通過觸摸屏、語音輸入單元、移動(dòng)終端控制單元、紅外遙控單元或pc機(jī)無線網(wǎng)卡遙控接收用戶輸入的信號(hào)，以及用于通過投影單元、顯示單元、指示燈輸出顯示信號(hào)。本發(fā)明的人機(jī)接口模塊包括多個(gè)不同類型的人機(jī)接口單元，極大的豐富了人機(jī)接口的種類和功能。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
圖1是本發(fā)明提供的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有多功能人機(jī)接口模塊的智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括：運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊、地圖管理與路徑規(guī)劃模塊、圖像采集與處理模塊、報(bào)警模塊、人機(jī)接口模塊，
運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
導(dǎo)航與定位模塊，用于通過慣性導(dǎo)航和視覺校正來獲取機(jī)器人的當(dāng)前位置，機(jī)器人導(dǎo)航定位；
地圖管理與路徑規(guī)劃模塊，用于構(gòu)建地圖，規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑；
圖像采集與處理模塊，用于采集并處理路標(biāo)圖像，獲取當(dāng)前機(jī)器人的位置，及時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制和姿態(tài)調(diào)整；
報(bào)警模塊，用于定時(shí)檢測機(jī)器人的安全狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警處理；
人機(jī)接口模塊，所述人機(jī)接口模塊包括觸摸屏、語音輸入單元、投影單元顯示單元、指示燈和遙控模塊；所述遙控模塊包括紅外遙控單元、zigbee/藍(lán)牙、按鍵輸入單元、移動(dòng)終端控制單元和pc機(jī)無線網(wǎng)卡單元；所述人機(jī)接口模塊用于與通過觸摸屏、語音輸入單元、移動(dòng)終端控制單元、紅外遙控單元或pc機(jī)無線網(wǎng)卡遙控接收用戶輸入的信號(hào)，以及用于通過投影單元、顯示單元、指示燈輸出顯示信號(hào)。
進(jìn)一步地，所述顯示單元為led顯示屏。
進(jìn)一步地，還包括手持式識(shí)別系統(tǒng)和充電管理系統(tǒng)，機(jī)器人與所述手持式識(shí)別系統(tǒng)之間通過無線數(shù)據(jù)通網(wǎng)絡(luò)相互傳遞信息，使用戶通過所述手持式識(shí)別系統(tǒng)與所述機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng)；所述機(jī)器人和手持式識(shí)別系統(tǒng)均由所述充電管理系統(tǒng)供電。
進(jìn)一步地，還包括輔助模塊，所述輔助機(jī)構(gòu)包括壓力采集單元、障礙物探測單元和控制單元；所述壓力采集單元用于檢測操作者手部的作用力；所述障礙物探測單元用于探測周邊障礙物；所述控制單元與所述壓力采集單元和所述障礙物探測單元連接，用于根據(jù)所述壓力采集單元采集的數(shù)據(jù)以及所述障礙物探測單元探測的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)器人的速度，并根據(jù)機(jī)器人的速度控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)助行和避障功能。
進(jìn)一步地，所述障礙物探測單元包括激光傳感器以及用于連接所述激光傳感器與所述控制單元的usb高速數(shù)據(jù)線；所述激光傳感器用于采集周邊環(huán)境的障礙物信息，并通過所述usb數(shù)據(jù)線將采集的障礙物信息發(fā)送到控制單元。
進(jìn)一步地，還包括無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間通過無線網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊進(jìn)行信息交互；
進(jìn)一步地，還包括充電及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，所述充電及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括一智能充電管理模塊、一短距離無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、一以太網(wǎng)接口及文件傳輸模塊和另一用作大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制器。
進(jìn)一步地，所述圖像采集與處理模塊包括多個(gè)設(shè)置在機(jī)器人上的攝像頭。
進(jìn)一步地，所述導(dǎo)航與定位模塊包括gps坐標(biāo)獲取單元。
進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括自身狀態(tài)感知單元和環(huán)境感知單元，所述自身狀態(tài)感知單元由加速度傳感器、電子羅盤和懸崖傳感器組成；所述環(huán)境感知單元由測距傳感器、防撞傳感器和智能定位系統(tǒng)組成。
綜上所述，本發(fā)明提供的具有多功能人機(jī)接口模塊的智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括：運(yùn)動(dòng)控制模塊、導(dǎo)航與定位模塊、地圖管理與路徑規(guī)劃模塊、圖像采集與處理模塊、報(bào)警模塊、人機(jī)接口模塊。本發(fā)明的人機(jī)接口模塊，包括觸摸屏、語音輸入單元、投影單元顯示單元、指示燈和遙控模塊；所述遙控模塊包括紅外遙控單元、zigbee/藍(lán)牙、按鍵輸入單元、移動(dòng)終端控制單元和pc機(jī)無線網(wǎng)卡單元；所述人機(jī)接口模塊用于與通過觸摸屏、語音輸入單元、移動(dòng)終端控制單元、紅外遙控單元或pc機(jī)無線網(wǎng)卡遙控接收用戶輸入的信號(hào)，以及用于通過投影單元、顯示單元、指示燈輸出顯示信號(hào)。本發(fā)明的人機(jī)接口模塊包括多個(gè)不同類型的人機(jī)接口單元，極大的豐富了人機(jī)接口的種類和功能。