專利名稱：商用迎賓機(jī)器人的外形構(gòu)造及識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的外形構(gòu)造，以及和應(yīng)用于商用迎賓機(jī)器人的、用于識(shí)別客人的性別和年齡的方法。
背景技術(shù)：
目前在國(guó)內(nèi)大型展覽展銷會(huì)、機(jī)場(chǎng)和高檔商務(wù)中心等場(chǎng)所，為提供大信息量和擬人化的咨詢指導(dǎo)服務(wù)，而提供有通過機(jī)器人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)語音和圖像等方式的講解介紹。
如公開以下內(nèi)容的在先專利，專利號(hào)為01240103，專利名稱為一種仿真人迎客機(jī)器人，其方案是能夠模擬真人動(dòng)作和笑表情的迎客機(jī)器人，即是在人體模型中的頭頸部和手關(guān)節(jié)部裝有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，并連接安裝在頭部相對(duì)應(yīng)的傳感器，另外頭面部套上彈性仿真人面膜，且面膜與頭內(nèi)的笑容驅(qū)動(dòng)器實(shí)行機(jī)械連接，笑容驅(qū)動(dòng)器接受頭動(dòng)作和手動(dòng)作雙信號(hào)控制。分別實(shí)現(xiàn)向自動(dòng)跟蹤顧客，隨顧客舉手再見，自動(dòng)面向顧客微笑和語言迎送顧客。
如上述專利所提供的內(nèi)容，現(xiàn)有的用于接待客人的機(jī)器人，大多僅能模仿人的動(dòng)作和發(fā)出語音或圖像，對(duì)于客人的具體需求缺乏分析判斷能力，缺少能夠針對(duì)不同群體客人的特點(diǎn)來有選擇性地提供相關(guān)信息的能力。因而，不能給客人帶來直接和具體的信息服務(wù)，其適用性和通用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述商用迎賓機(jī)器人的外形構(gòu)造及識(shí)別方法，其目的旨在解決上述問題和不足而提供一種能夠根據(jù)人體識(shí)別系統(tǒng)辨別客人性別和年齡的方法，通過辨別結(jié)果可以提供不同聲音和肢體動(dòng)作的信息服務(wù)。同時(shí)，通過可隨機(jī)更換的外表皮，從而可以根據(jù)需要變換其外形顏色和圖案。
應(yīng)用本發(fā)明所述識(shí)別方法的禮賓機(jī)器人設(shè)計(jì)有包括中央處理器的人體識(shí)別系統(tǒng)，可針對(duì)成年男性或女性、以及少年兒童進(jìn)行探測(cè)和邏輯運(yùn)算，并由中央處理器根據(jù)辨別結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的聲音和圖像動(dòng)作控制系統(tǒng)，最終執(zhí)行符合相應(yīng)群體消費(fèi)者更易于接受的信息資料。
所述的人體識(shí)別系統(tǒng)，主要包括有中央處理器、圖像采集系統(tǒng)、聲頻采集系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換器、圖像識(shí)別系統(tǒng)和聲頻識(shí)別系統(tǒng)。
應(yīng)用所述人體識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其主要核心是通過非特定人群的數(shù)據(jù)采集，將成年男性、成年女性、少年兒童的身體特征，以具體數(shù)據(jù)的形式經(jīng)編碼器將匯編至并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，從而形成識(shí)別具體客人的固定特征模塊，在具體識(shí)別過程中從數(shù)據(jù)庫中提取已知的人體特征數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建出人體的特征點(diǎn)模塊。對(duì)此模塊進(jìn)行對(duì)比、識(shí)別并根據(jù)識(shí)別結(jié)果分別調(diào)用所述機(jī)器人的語言系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)和動(dòng)作機(jī)構(gòu)，從而執(zhí)行相應(yīng)的語音、圖像信息和機(jī)械動(dòng)作。
所述的人體識(shí)別方法，包括有針對(duì)非特定人群人體特征的數(shù)據(jù)采集階段的建立人體識(shí)別系統(tǒng)的流程、以及應(yīng)用所述人體識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)比識(shí)別流程。具體地，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述人體識(shí)別方法而能區(qū)別成年男性、成年女性或少年兒童的身體特征，包括以下三個(gè)方面的特征向量人體身高與頭部高度的比例值。成年男、女身高一般為7個(gè)半頭高，則少年兒童的身高根據(jù)不同的年齡段，一般為4-6個(gè)頭高；人體肩部寬度與胯部寬度的比例值。成年男性的特點(diǎn)是正面肩膀?qū)挾却笥诳璧膶挾龋赡昱缘奶攸c(diǎn)是正面肩膀?qū)挾刃∮诨虻扔诳璧膶挾取?br> 聲調(diào)高低的不同。在聲音方面，成年男性的聲音在喉頭的作用下發(fā)出的聲音粗重；成年女性的聲音因?yàn)闆]有喉頭作用而發(fā)出的聲音比較清亮；兒童因?yàn)榘l(fā)育不成熟，童聲是較為尖細(xì)的音。
所述人體識(shí)別方法中建立人體識(shí)別系統(tǒng)的流程，是將上述人體特征向量表示在數(shù)據(jù)庫中形成已知人體模塊數(shù)據(jù)，即包括人體身高與頭部高度的比例、人體肩部寬度與胯部寬度的比例、以及聲調(diào)高低的不同表現(xiàn)，形成多個(gè)特征向量。經(jīng)過圖像、聲音的采集處理，把獲取的非特定人群成年男、女、兒童的人體多個(gè)特征向量，進(jìn)行模塊的建立、數(shù)字的轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)于中央處理器的數(shù)據(jù)庫中，最終形成由中央處理器執(zhí)行人體特征點(diǎn)模塊對(duì)比和識(shí)別的識(shí)別系統(tǒng)。
所述人體識(shí)別方法中的對(duì)比識(shí)別流程，是通過圖像和聲音數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將非特定人體特征數(shù)據(jù)向量，和從數(shù)據(jù)庫中提取已知人體特征模塊進(jìn)行對(duì)比和識(shí)別，一旦所有向量的結(jié)果和已獲取的人體特征向量一致，則認(rèn)定此項(xiàng)識(shí)別是成功的。否則，繼續(xù)進(jìn)行識(shí)別，直至識(shí)別成功。
綜上所述，本發(fā)明所述商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，利用實(shí)際測(cè)量的人體識(shí)別向量數(shù)據(jù)而建立起區(qū)別相應(yīng)群體的識(shí)別模塊，能夠根據(jù)來賓人體參數(shù)和聲音的不同，準(zhǔn)確地識(shí)別出客人性別和年齡范圍，從而能夠預(yù)測(cè)分析出客人的潛在需求和愛好方向，從而能夠提供有針對(duì)性的圖像或文字信息介紹，因而能給提供更加擬人化的、具有一定辨別能力的機(jī)器人，能夠提供更加細(xì)膩和個(gè)性化的服務(wù)功能。
本發(fā)明所述的商用迎賓機(jī)器人的外形構(gòu)造，包括頭部、帶有顯示屏的軀干、以及四肢，其特征在于利用硅膠等原料制作成機(jī)器人的面部、身體的外表皮構(gòu)造。從而可以根據(jù)一年四季的變化，隨意更換外形顏色和圖案，因而可以提供更加擬人化的現(xiàn)場(chǎng)解說服務(wù)。


圖1是應(yīng)用所述識(shí)別方法的機(jī)器人系統(tǒng)框圖。
圖2是所述識(shí)別方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，如圖1所示，應(yīng)用本發(fā)明所述商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法的機(jī)器人系統(tǒng)主要包括有人體識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、語言系統(tǒng)和視頻顯示系統(tǒng)。
其中，所述的人體識(shí)別系統(tǒng)，主要包括有中央處理器、圖像采集系統(tǒng)、聲頻采集系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換器、圖像識(shí)別系統(tǒng)和聲頻識(shí)別系統(tǒng)。
如圖1和圖2所示，所述商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，包括建立人體識(shí)別系統(tǒng)、以及應(yīng)用識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)比識(shí)別流程。
所述識(shí)別方法中建立人體識(shí)別系統(tǒng)的流程，是將上述人體特征向量表示在數(shù)據(jù)庫中形成已知人體模塊數(shù)據(jù)多個(gè)特征向量。經(jīng)過圖像、聲音的采集處理，把獲取的非特定人群成年男、女、兒童的人體多個(gè)特征向量，進(jìn)行模塊的建立、數(shù)字的轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)于中央處理器的數(shù)據(jù)庫中，最終形成由中央處理器執(zhí)行人體特征點(diǎn)模塊對(duì)比和識(shí)別的識(shí)別系統(tǒng)。具體的流程是
一、確定人體身高與頭部高度的比例值。
使用如紅外掃描儀等儀器測(cè)量成年男性和女性的頭高與身高的比例都在0.129至0.137之間。根據(jù)醫(yī)學(xué)解剖學(xué)得知，成年男性和成年女性頭高與身高的比例數(shù)據(jù)一般為1∶7.5，即約為0.133。數(shù)據(jù)0.129是0.133的0.97倍，數(shù)據(jù)0.137是0.133的1.03倍。提取0.129至0.137之內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，作為成年男性和成年女性人體識(shí)別特征向量之一；少年兒童的頭高與身高的比例數(shù)據(jù)，經(jīng)掃描測(cè)定在0.166至0.249之間，取0.166以上的數(shù)據(jù)作為兒童人體識(shí)別特征向量之一。
二、人體肩部寬度與胯部寬度的比例值。
使用如紅外掃描儀等儀器測(cè)量成年男性的肩寬尺寸與胯寬尺寸的比例數(shù)據(jù)最小值為1.30，選取該數(shù)據(jù)以上至1.60之間的數(shù)據(jù)作為成年男性人體識(shí)別特征向量之二。
掃描測(cè)定成年女性的肩寬尺寸與胯寬尺寸的比例數(shù)據(jù)最大值為1.20，選取該數(shù)據(jù)及其以下數(shù)據(jù)作為成年女性人體識(shí)別特征向量之二。
三、確定男性和女性在聲調(diào)方面的高低不同。
使用如頻譜數(shù)據(jù)分析儀與傳感器以及編碼器連接，輸入非特定成年男性不同個(gè)體的聲音到頻譜數(shù)據(jù)分析儀利用示波器進(jìn)行選擇、測(cè)算和取值，經(jīng)編碼器輸入到存儲(chǔ)器，并取該數(shù)據(jù)作為成年男性人體識(shí)別特征向量之三；基于同樣原理，用頻譜數(shù)據(jù)分析儀對(duì)非特定的成年女性的聲音進(jìn)行選擇、測(cè)算和取值，經(jīng)編碼器輸入到存儲(chǔ)器，并取該數(shù)據(jù)作為成年女性人體識(shí)別特征向量之三；找出兒童聲音進(jìn)行選擇、測(cè)算和取值，將相關(guān)數(shù)據(jù)加以收取和確定做為兒童識(shí)別特征向量之二。
四、確定向量數(shù)據(jù)范圍和建立識(shí)別系統(tǒng)。
提取上述成年男性人體識(shí)別特征向量一、向量二、向量三，以及成年女性人體識(shí)別特征向量一、向量二、向量三，以及少年兒童人體識(shí)別特征向量一、向量二，分別將向量范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)制成相應(yīng)模塊并存儲(chǔ)于中央處理器的數(shù)據(jù)庫中，最終形成由中央處理器執(zhí)行人體特征點(diǎn)模塊對(duì)比和識(shí)別的識(shí)別系統(tǒng)。
如圖2所示，所述識(shí)別方法中的對(duì)比識(shí)別流程，是通過圖像和聲音數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將非特定人體特征數(shù)據(jù)向量，和從數(shù)據(jù)庫中提取已知人體特征模塊進(jìn)行對(duì)比和識(shí)別。具體的流程是(一)、采用默認(rèn)客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制。
設(shè)定來賓為成年女性，則由機(jī)器人采用默認(rèn)的女聲應(yīng)答，并利用圖像、聲音數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視頻器和音頻器檢測(cè)來賓的人體特征向量數(shù)據(jù)，并將這三組人體特征數(shù)據(jù)(頭高與身高的比例數(shù)據(jù)、肩寬尺寸與胯寬尺寸比例數(shù)據(jù)、聲音特征數(shù)據(jù))輸入至中央處理器中；由中央處理器從數(shù)據(jù)庫提取成年女性人體特征模塊進(jìn)行對(duì)比識(shí)別；如果視頻器、音頻器測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與成年女性人體特征模塊數(shù)據(jù)相符，則識(shí)別成功，由中央處理器接通成年女性語言系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和提供相應(yīng)內(nèi)容信息的視頻顯示系統(tǒng)，并繼續(xù)以客人為成年女性的默認(rèn)應(yīng)答機(jī)制。
(二)、修改默認(rèn)的應(yīng)答機(jī)制。
若上步對(duì)比識(shí)別不成功，即測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與成年女性人體特征模塊數(shù)據(jù)不相符時(shí)，則中央處理器會(huì)繼續(xù)提取男性人體特征模塊數(shù)據(jù)、少年兒童人體特征模塊數(shù)據(jù)，直至對(duì)比識(shí)別成功；同時(shí)，由中央處理器接通成年男性或兒童的語言系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和提供相應(yīng)內(nèi)容信息的視頻顯示系統(tǒng)，并修改為成年男性或兒童的應(yīng)答機(jī)制。
(三)、最終選擇客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制。
若上述步驟中，實(shí)際測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫提取的人體特征模塊都不相符時(shí)，中央處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定做為特殊情況應(yīng)對(duì)機(jī)制，將重新采用默認(rèn)的、以客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制。
所述的識(shí)別方法，在上述對(duì)比識(shí)別流程完成后將由中央處理器連通相應(yīng)群體的語言系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和提供相應(yīng)內(nèi)容信息的視頻顯示系統(tǒng)。
在中央處理器控制下，可以完成不同的動(dòng)作和指令，并以成年男性、女性或兒童的語音發(fā)出“您好！歡迎光臨！我愿意幫助您，您有什么困難，請(qǐng)講！”等內(nèi)容應(yīng)答機(jī)制。
待賓客回答后，機(jī)器人通過語言傳感器接受的語言信息傳回語言單片機(jī)，有語言單片機(jī)進(jìn)行會(huì)話選擇。在回答的同時(shí)，由語言單片機(jī)向中央處理器發(fā)送相關(guān)信息。中央處理器進(jìn)行信息識(shí)別后，向播放器發(fā)出播放內(nèi)容的指令，再由顯示器顯示。在顯示的同時(shí)，同步播放畫面解說。
權(quán)利要求
1.一種商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，其特征在于應(yīng)用所述的人體識(shí)別系統(tǒng)，通過對(duì)非特定人群的人體識(shí)別特征數(shù)據(jù)的采集，具體數(shù)據(jù)范圍的形式經(jīng)編碼器匯編至并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，從而形成識(shí)別人體特征的固定特征模塊并與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比識(shí)別，從而根據(jù)識(shí)別結(jié)果由中央處理器分別調(diào)用所述機(jī)器人的語言系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)和動(dòng)作機(jī)構(gòu)，執(zhí)行相應(yīng)的語音、圖像信息和機(jī)械動(dòng)作；所述的識(shí)別方法，包括有建立人體識(shí)別系統(tǒng)流程、以及應(yīng)用所述人體識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)比識(shí)別流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，其特征在于所述的人體識(shí)別方法中建立人體識(shí)別系統(tǒng)流程是，將人體特征向量表示在數(shù)據(jù)庫中形成已知人體模塊數(shù)據(jù)多個(gè)特征向量；包括以下具體步驟，(一)、確定人體身高與頭部高度的比例值；選取頭高與身高的比例在0.129至0.137之間的數(shù)據(jù)，作為成年男性和成年女性人體識(shí)別特征向量之一；選取頭高與身高的比例在0.166以上的數(shù)據(jù)作為兒童人體識(shí)別特征向量之一；(二)、確定人體肩部寬度與胯部寬度的比例值；選取肩寬尺寸與胯寬尺寸的比例在1.30至1.60之間的數(shù)據(jù)，作為成年男性人體識(shí)別特征向量之二。選取肩寬尺寸與胯寬尺寸的比例在1.20、以及以下數(shù)據(jù)，作為成年女性人體識(shí)別特征向量之二。(三)、確定男性和女性在聲調(diào)方面的高低不同。使用如頻譜數(shù)據(jù)分析儀與傳感器以及編碼器連接，確定非特定成年男性不同個(gè)體的聲音到頻譜數(shù)據(jù)分析儀利用示波器進(jìn)行選擇、測(cè)算和取值，經(jīng)編碼器輸入到存儲(chǔ)器，并取該數(shù)據(jù)作為成年男性人體識(shí)別特征向量之三；確定成年女性的聲調(diào)范圍數(shù)據(jù)做為其人體識(shí)別特征向量之三；確定兒童的聲調(diào)范圍數(shù)據(jù)做為其人體識(shí)別特征向量之二。(四)、確定向量數(shù)據(jù)范圍和建立識(shí)別系統(tǒng)。提取上述成年男性人體識(shí)別特征向量一、向量二、向量三，以及成年女性人體識(shí)別特征向量一、向量二、向量三，以及少年兒童人體識(shí)別特征向量一、向量二，分別將向量范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)制成相應(yīng)模塊并存儲(chǔ)于中央處理器的數(shù)據(jù)庫中，最終形成由中央處理器執(zhí)行人體特征點(diǎn)模塊對(duì)比和識(shí)別的識(shí)別系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，其特征在于所述的人體識(shí)別方法中的對(duì)比識(shí)別流程，是通過圖像和聲音數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將非特定人體特征數(shù)據(jù)向量，和從數(shù)據(jù)庫中提取已知人體特征模塊進(jìn)行對(duì)比和識(shí)別；對(duì)對(duì)比識(shí)別結(jié)果分別調(diào)用所述機(jī)器人的語言系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)和動(dòng)作機(jī)構(gòu)，從而執(zhí)行相應(yīng)的語音、圖像信息和機(jī)械動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，其特征在于所述的對(duì)比識(shí)別流程是，(一)、采用默認(rèn)客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制；設(shè)定來賓為成年女性，則由機(jī)器人采用默認(rèn)的女聲應(yīng)答，并利用圖像、聲音數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視頻器和音頻器檢測(cè)來賓的人體特征向量數(shù)據(jù)，并將這三組人體特征數(shù)據(jù)(頭高與身高的比例數(shù)據(jù)、肩寬尺寸與胯寬尺寸比例數(shù)據(jù)、聲音特征數(shù)據(jù))輸入至中央處理器中；由中央處理器從數(shù)據(jù)庫提取成年女性人體特征模塊進(jìn)行對(duì)比識(shí)別；如果視頻器、音頻器測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與成年女性人體特征模塊數(shù)據(jù)相符，則識(shí)別成功，由中央處理器接通成年女性語言系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和提供相應(yīng)內(nèi)容信息的視頻顯示系統(tǒng)，并繼續(xù)以客人為成年女性的默認(rèn)應(yīng)答機(jī)制；(二)、修改默認(rèn)的應(yīng)答機(jī)制；若上步對(duì)比識(shí)別不成功，即測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與成年女性人體特征模塊數(shù)據(jù)不相符時(shí)，則中央處理器會(huì)繼續(xù)提取男性人體特征模塊數(shù)據(jù)、少年兒童人體特征模塊數(shù)據(jù)，直至對(duì)比識(shí)別成功；同時(shí)，由中央處理器接通成年男性或兒童的語言系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和提供相應(yīng)內(nèi)容信息的視頻顯示系統(tǒng)，并修改為成年男性或兒童的應(yīng)答機(jī)制；(三)、最終選擇客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制；若上述步驟中，實(shí)際測(cè)得的三組數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫提取的人體特征模塊都不相符時(shí)，中央處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定做為特殊情況應(yīng)對(duì)機(jī)制，將重新采用默認(rèn)的、以客人為成年女性的應(yīng)答機(jī)制。
5.一種商用迎賓機(jī)器人的外形構(gòu)造，其特征在于機(jī)器人包括頭部、帶有顯示屏的軀干、以及四肢的外表皮，采用硅膠原料制作成可隨機(jī)更換的構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明所述商用迎賓機(jī)器人的識(shí)別方法，包括有針對(duì)非特定人群人體特征的數(shù)據(jù)采集階段的建立人體識(shí)別系統(tǒng)的流程、以及應(yīng)用所述人體識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)比識(shí)別流程，能夠提供一種根據(jù)人體識(shí)別系統(tǒng)辨別客人性別和年齡的方法，通過辨別結(jié)果可以提供不同聲音和肢體動(dòng)作的信息服務(wù)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1716273SQ200410024388
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者李劍華 申請(qǐng)人:李劍華