智慧機器人點讀系統的製作方法

2023-09-12 03:09:30

本實用新型涉及機器人教育領域，尤其涉及一種用於家用陪伴的智慧機器人點讀系統。

背景技術：

隨著機器人領域的科技發展，機器人是模擬人類行為或思想、或是模擬其他生物的機械，是整合機械、電子、信息、工業設計等領域的技術，目前機器人已廣泛的運用在各種領域中，特別是高危險、高負擔、高精細、反覆性高的工作，例如製造業的生產線使用工業機器人來生產產品。而隨著機器人技術的愈來愈普及，其應用層面亦深入於一般家庭或人們的日常生活中，清掃機器人即是一例。此外隨著生活節奏的加快，越來越多的家庭選擇陪伴教育機器人來承擔部分工作，伴陪或幼教用的機器人亦有越來越多的商品推出，這類型的機器人通常具有較佳的外貌，並能夠與人進行更多的互動。而教育類的，主要有逐漸普及的家用學習機和點讀筆這兩種不同類型的輔助學習電子產品。目前，市場上的各種學習機和點讀筆產品不僅造型美觀，而且樣式也越發多元化。各年齡階段的學生在學習過程中，均可以找到適合自己的學習機或者點讀筆產品。

但是現有的各種學習機和點讀筆產品基本上都是為輔助學習設計，兩者不同之處在於學習機有屏幕和鍵盤，適合播放圖像和視頻類教學內容，可以運行一些交互類教學應用軟體；而點讀筆則主要是通過與圖書的交互操作，為使用者提供音頻教學內容，增加圖書的附加價值。而帶屏幕的點讀筆產品的出現，使學習機和點讀筆產品的差異進一步縮小。兩者基本的硬體結構越來越接近，都包括控制、運算、存儲、顯示、發聲、輸入輸出等模塊，幾乎所有的模塊都可以復用。但是,現有的點讀筆和學習機產品都是單機產品,單一化的語音資源,軟體功能的單一化,與現在時代物聯網和雲服務的大數據大資源的發展相比,單一化功能的電子教育產品已經不能滿足用戶利用網際網路的資源優勢的需求。

技術實現要素：

本實用新型目的是提供一種智慧機器人點讀系統，通過光學輸入以及雲服務，擴展了人機交換方式，為學習者模擬了一個學習玩伴，讓學習者不再感覺孤單。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種智慧機器人點讀系統，無線連接於雲伺服器以及雲資料庫，其特徵在於，至少包括智慧機器人裝置以及與其有線或無線連接的信息輸入裝置，其中所述的智慧機器人裝置至少包括：通信模塊，中央控制模塊，動作執行模塊以及顯示模塊；

所述的通信模塊，用於與所述的雲伺服器以及所述的信息輸入裝置進行通信；

所述的中央控制模塊，用於根據所述通信模塊以及所述信息輸入裝置傳遞的信息生成控制信息；

所述的動作執行模塊，用於根據所述中央控制模塊生成的控制信息進行動作；

顯示模塊，用於顯示所述的中央控制模塊傳遞的信息；

所述的信息輸入裝置至少包括：圖像識別處理模塊以及信息傳輸模塊，其中，所述的圖像識別處理模塊，用於識別圖像信息並傳送至所述信息傳輸模塊；

所述的信息傳輸模塊，用於將所述的圖像識別處理模塊識別信息傳送至所述智慧機器人的通信模塊。

其中，所述的中央控制模塊主要包括信息處理模塊，控制信息生成模塊，學習信息統計模塊，以及資料庫，

所述的信息處理模塊，用於接收通信模塊接收的信息並根據資料庫的信息作出信息類型判斷傳遞給所述的控制信息生成模塊以及學習信息統計模塊；

所述的控制信息生成模塊，用於接收所述信息處理模塊傳遞的判斷信息，並根據所述的判斷信息生成相應的控制信息；

所述的學習信息統計模塊，用於根據信息處理模塊傳遞的判斷信息做出學習統計分析並存儲在所述資料庫中。

其中，所述的動作執行模塊至少包括行走控制驅動模塊，以及馬達執行機 構，其中

所述的行走控制驅動模塊，用於接收所述中央控制模塊傳遞的控制信息，並根據所述的控制信息中的控制指令啟閉；

所述的馬達執行機構，用於在所述的行走控制驅動模塊的控制下執行機器人動作。

其中，所述的顯示模塊至少包括用於顯示的顯示面板以及聲音輸出器，所述的顯示面板用於顯示所述信息輸入裝置輸入信息以及所述通信模塊從所述雲伺服器獲得的圖像信息，所述的聲音輸出器用於輸出所述通信模塊從所述雲伺服器獲得的語音信息以及機器人的資料庫中的語音信息。

其中，所述的顯示面板為LCD面板或者等離子面板。

其中，所述的智慧機器人裝置還包括傳感器模塊，所述的傳感器模塊用於感測周邊障礙，並將信息傳遞至所述的中央控制模塊，所述的中央控制模塊根據接收的信息生成控制信息，傳送至所述的動作執行模塊，所述動作執行模塊根據控制信息動作。

其中，所述的傳感器模塊可為紅外傳感模塊或距離感應模塊。

其中，所述的智慧機器人裝置還包括環境監控模塊，用於監控環境圖像並將傳遞至所述的中央控制模塊，所述的環境監控模塊可為攝像頭。

其中，所述的智慧機器人裝置還包括慣導模塊，用於通過所述通信模塊連接所述的雲伺服器，在所述中央控制模塊的控制下進行定位導航，並由顯示模塊顯示。

其中，所述的圖像識別處理模塊至少包括光學模塊，圖像傳感器，以及圖像識別處理單元，其中，所述的光學模塊，用於獲取待點讀圖書或者二維碼圖像的光學影像並將其傳送至所述的圖像傳感器，所述的圖像傳感器用於將所述光學模塊獲取的光學影像轉換為數字影像傳送至所述的圖像識別處理單元，所述的圖像識別處理單元，從所述圖像傳感器生成的數字影像中拾取微型圖像編碼，並將該微型圖像編碼解碼為與其對應的信息碼。

本實用新型具有如下有益效果：

1.本實用新型的系統可以識別圖像二維碼，使智慧機器人可以連接網際網路的雲後臺伺服器，實現了學習資源的擴大化，並可以隨時使用雲伺服器以及雲數據中的有聲學習資源，並作出統計；

2.本實用新型的系統同時基於簡單的點讀輸入設備以及強大的資料庫，使智慧機器人在離線狀態下也可以實現語音點讀的功能。

附圖說明

圖1為本實用新型的機器人有聲圖書點讀系統結構框圖；

圖2為本實用新型的系統中智慧機器人裝置的中央控制模塊的結構框圖；

圖3為本實用新型的實施例中智慧機器人裝置的結構框圖；

圖4為本實用新型的實施例中信息輸入裝置的結構框圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型的技術方案作進一步闡述。

參考圖1所示，本實用新型為一種智慧機器人點讀系統，無線連接於雲伺服器以及雲資料庫，至少包括智慧機器人裝置1以及與其有線或無線連接的信息輸入裝置2，其中所述的智慧機器人裝置至少包括：通信模塊11，中央控制模塊12，動作執行模塊13以及顯示模塊14；所述的通信模塊11，用於與所述的雲伺服器以及所述的信息輸入裝置2進行通信；所述的中央控制模塊12，用於根據所述通信模塊11以及所述信息輸入裝置2傳遞的信息生成控制信息；所述的動作執行模塊13，用於根據所述中央控制模塊12生成的控制信息進行動作；顯示模塊14，用於顯示所述的中央控制模塊傳遞的信息。所述的信息輸入裝置2至少包括：圖像識別處理模塊21以及信息傳輸模塊22，其中，所述的圖像識別處理模塊21，用於識別圖像信息並傳送至所述信息傳輸模塊22；所述的信息傳輸模塊22，用於將所述的圖像識別處理模塊21識別信息傳送至所述智慧機器人1的通信模塊11。

在本實用新型的實施例中，所述的智慧機器人裝置1與所述的信息輸入裝置2可分離設置，然後通過藍牙或者無線網絡進行通信。當然兩者也可以一體設置，採用有線的方式進行通信。鑑於這兩種通信方式均為現有的技術，在此不再進行贅述。

參考圖2所示，本實用新型的系統中，所述的中央控制模塊12主要包括信息處理模塊121，控制信息生成模塊122，學習信息統計模塊123，以及資料庫 124，所述的信息處理模塊121用於接收通信模塊11接收的信息並根據資料庫124的信息做出信息類型判斷傳遞給所述的控制信息生成模塊122以及學習信息統計模塊123；所述的控制信息生成模塊122，用於接收所述信息處理模塊121傳遞的判斷信息，並根據所述的判斷信息生成相應的控制信息；所述的學習信息統計模塊123，用於根據信息處理模塊121傳遞的判斷信息做出學習統計分析並存儲在所述資料庫124中。在本實用新型的實施例中，所述的資料庫124可以設置在智慧機器人裝置1內也可以為雲資料庫，所述的中央控制模塊可以採用MT6735M晶片來實現上述功能，當然也可以採用現有的其他模塊來實現，具體原理不再贅述。

在本實施例中，結合圖3所示，所述的動作執行模塊13至少包括行走控制驅動模塊131，以及馬達執行機構132，其中所述的行走控制驅動模塊131，用於接收所述中央控制模塊12傳遞的控制信息，並根據所述的控制信息中的控制指令啟閉；所述的馬達執行機構132，用於在所述的行走控制驅動模塊的控制下執行機器人動作。所述的顯示模塊14至少包括用於顯示的顯示面板141以及聲音輸出器142，所述的顯示面板141用於顯示所述信息輸入裝置2輸入信息以及所述通信模塊11從所述雲伺服器獲得的圖像信息，所述的聲音輸出器142用於輸出所述通信模塊11從所述雲伺服器獲得的語音信息以及機器人的資料庫中的語音信息。在本實用新型的實施例中，所述的顯示面板為LCD面板或者等離子面板。

結合圖3所示，所述的智慧機器人裝置1還包括傳感器模塊15，所述的傳感器模塊15用於感測周邊障礙，並將信息傳遞至所述的中央控制模塊12，所述的中央控制模塊12根據接收的信息生成控制信息，傳送至所述的動作執行模塊13，所述動作執行模塊13根據控制信息動作。在本實用新型的實施例中，所述的傳感器模塊可為紅外傳感模塊或距離感應模塊。另外本實施例中，所述的智慧機器人裝置1還包括環境監控模塊16，用於監控環境圖像並將傳遞至所述的中央控制模塊12，所述的環境監控模塊16可為攝像頭。所述的智慧機器人裝置1還包括慣導模塊17，用於通過所述通信模塊11連接所述的雲伺服器，在所述中央控制模塊12的控制下進行定位導航，並由顯示模塊14顯示定位導航信息，在本實施例中，可以設置為優先顯示學習信息。

結合圖4所示，所述的信息輸入裝置2中的所述的圖像識別處理模塊21至少包括光學模塊211，圖像傳感器212，以及圖像識別處理單元213，其中，所述的光學模塊211，用於獲取待點讀圖書或者二維碼圖像的光學影像並將其傳送至所述的圖像傳感器212，所述的圖像傳感器212用於將所述光學模塊211獲取的光學影像轉換為數字影像傳送至所述的圖像識別處理單元213，所述的圖像識別處理單元213從所述圖像傳感器212生成的數字影像中拾取微型圖像編碼，並將該微型圖像編碼解碼為與其對應的信息碼。

下面結合具體的應用對本實用新型的系統做進一步說明，本實用新型的智慧機器人裝置可以設置為由MT6735M晶片搭建的安卓智能通訊平臺，進行與雲後臺伺服器通信，在智慧機器人接收到運動指令時，通過行走控制驅動模塊驅動機器人的馬達執行機構實現機器人的行走,晶片MT6735M的具體電路以及對機器人的動作控制及機械結構可以採用現有的技術來實現，在此不再贅述。而為了避免機器人在行走的時候發生碰撞，可在裝設有紅外傳感模塊，也可以同時裝設攝像頭來進行環境圖像的監控實現避免碰撞的功能。本實用新型的智慧機器人的面部可以設置為一塊LCD面板作為顯示模塊，實現人機交流中各種表情符號和多媒體圖像的顯示。另外在本實施例中，為了增加系統與使用者之間的交互，也可以設置慣導模塊實現機器人的自身位置定位,規劃路線，增加人機互動的趣味性。在本實施例中，信息輸入裝置可以採用點讀筆來實現，由點讀筆發送的編碼的數值的接收和有平臺的點讀應用軟體根據編碼的數值映射為課本語音包的對應語音.在本實用新型的實施例中，信息輸入裝置與機器人無線通信，通過光學模塊(本實施例中為光學鏡頭)以及圖像傳感器採集二維碼圖像發送圖像識別處理單元處理為編碼的數值，並將該編碼的數值發送給智慧機器人裝置處理。信息輸入裝置的結構也可以採用點讀筆的構成，即光學模塊、圖像傳感器、圖像識別處理單元均設置在點讀筆附件內部，且光學鏡頭(光學模塊)設置在點讀筆附件的前端筆尖位置。其中本實施例中採用的光學鏡頭模塊包括特殊光源、透鏡和濾鏡，用於獲取印刷品表面顯微放大的光學影像，特殊光源將特定波長的光照射在互動物體表面，而透鏡可將物體表面的光學影像放大，濾鏡將特殊油墨在特殊光源照射下所反射的光波波段以外的光過濾，也就是將光學影像中與微型圖像編碼無關的圖像過濾。再由圖像傳感器將光學模塊獲取的光學影像生成為數字影像，圖像識別處理單元將從圖像傳感器生成的數 字影像中拾取微型圖像編碼，並將該微型圖像編碼解碼為與其對應的信息碼。在本實施例中，所述的信息輸入裝置識別出所輸入的二維碼信息後，即由所述的智慧機器人裝置從所述的雲後臺伺服器獲取所述二維碼對應的數字媒體數據，並將所述的數字媒體數據中的有聲圖書播放出來。

本實用新型的機器人有聲圖書點讀系統可以通過語言、點讀、手勢等交互方式播放數字媒體數據的內容，例如放音樂、唱童謠、說故事、表演肢體動作、作出表情等等。另外，機器人裝置亦可與使用者互動，使用者通過其聲音控制、手勢控制等輸入方式對機器人裝置下達指令來命令機器人執行各種任務，這部分可以採用現有的控制技術實現。機器人裝置亦可通過LCD面板來顯示它目前的狀態，也可利用動作對使用者表現它的心情或是狀態。

另外，本實用新型以人為本，運用高科技手段打造一個有情感、有感覺、能交流、有生命形態的仿生機器人，它不是沒有生命的冷冰冰的學習機、故事機，在與孩子的情感互動中，陪伴中，成為孩子的親密小夥伴。打造的無障礙交流，詼諧實用的百科問答，不僅孩子可用，全家均可參與互動，打造和諧家庭氛圍，帶來諸多歡樂。而雲語音支持的學習機器人，能準確識別出你的話語，將表情互動與感情互動的教育機器人引入兒童教育領域，令孩子無障礙使用教育機器人成為可能。並且本實用新型的智慧機器人裝置連接網際網路的雲後臺伺服器,在雲後臺伺服器上實現用戶學習進度的數據採集,根據用戶學習進度數據的分析,做出學習計劃和測試學習結果，使學習更加有計劃有效率。而且本實用新型的系統應用了後臺雲伺服器資源，便很大程度上擴展了學習資源的應用頻率。因此本系統充分利用了網絡資源,通過智慧機器人裝置的LCD面板顯示圖像,呈現了多彩豐富的畫面,有利於教學內容的記憶。通過雲服務的數據統計存儲和分析,實現個人化的學習規劃和測試，輕便的信息輸入，讓用戶自由釋放了雙手和同時要面對電腦機器設備操作來進行學習的環境要求,真正讓用戶隨心所欲的自由學習，使得學習效率更加高效。

以上實施例的先後順序僅為便於描述，不代表實施例的優劣。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改， 或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。