[发明专利]三轮式全向移动控制装置及自闭症儿童监护辅助系统

说明书

 

技术领域

本发明属于自动控制及机器人领域，涉及一种三轮式全向移动控制装置及针对自闭症儿童进行实时监护及辅助治疗的机器人装置及其控制技术。

背景技术

随着诊断技术的完善和人们对儿童自闭症认识的普及和提高，越来越多的自闭症儿童被发现，但由于自闭症病因复杂，目前仍然没有非常有针对性的治疗方案。现阶段，行为干预和特殊教育训练等方法是最为有效的自闭症矫治方法，但对于自闭症患者及其家庭，乃至专门的矫治机构来说，这方面的知识和辅助资源甚为稀少；而且即使有一些国内外的经典教材，对于非专业人员来说，学习和运用也极为不便，无法真正掌握。对于普通家庭，去专业矫治机构治疗一方面有许多不便，如出行、工作等等，更重要的是高昂的矫治费用绝大多数的家庭无法承受。

自闭症患者只有早发现、早介入、早治疗，才有可能收到良好的矫治效果。由于自闭症病症的特殊性，患者具有较强的行为能力，且都存在一定程度的自残和暴力倾向，如若自闭症患者在儿童时期没有得到良好的矫治，待到进入青春期或成年，将给家庭带来极大的生活和精神负担，给社会带来极大的安全问题。

发明内容

为了能够使自闭症儿童得到及时的、有效的矫治，本发明的目的之一是提供一种三轮式全向移动控制装置，并使用于自闭症儿童监护辅助系统中，具有很好的适应性。

目的之二，是提供一种自闭症儿童介入治疗装置及其控制技术，对自闭症儿童进行实时行为监控及辅助治疗。

本发明的第三个目的在于提供一种人机交互过程中机器人对交互对象的情感捕捉和情感交互技术，进而提高机器人人机交互中的亲和力和交互成功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三轮式全向移动控制装置，包括三轮式底盘（1）、电机座板（2）、光电码盘（3）、设备承载器（4）、光纤陀螺仪（5）及基于ARM7处理器的控制平台（6）,其特征在于：

所述三轮式底盘，其上通过电机座板（2）安装有3个双片6轮毂齿全向轮（7），等距均匀分布在底盘（1）外边缘，且具有相同圆心，通过齿轮传动组（8）与直流驱动电机（9）相耦合，每个全向轮（7）拥有独立的齿轮传动组和直流驱动电机及其控制器（10）；

所述光电码盘（3）为安装于底盘（1）中部和后部的一组轴向相互垂直的全向轮式光电码盘，用以测定该装置移动的实际距离；

所述设备承载器（4）包括3块立支架（11）、2块六角板（12）和1个抽拉框架（13），第一六角板（121）安装在电机座板（2）上，且搭载有电池（14）、基于ARM7处理器的控制平台（6）、光纤陀螺仪（5）及直流电机控制器（10）；

第二六角板（122）通过3块立支架固定，其上搭载有抽拉框架（13），用于安放设备。

所述光纤陀螺仪（5）受控于基于ARM7处理器的控制平台（6），为该装置提供角度信息。

上述技术方案可以进一步的改进为：所述抽拉框架包含2组设备滑轨，分别为上层滑轨（131）及下层滑轨（132）。

上述技术方案可以进一步的改进为：所述装置采用双后轮驱动方式，即同时有两个全向轮作为主驱动轮，提高驱动能力。

上述技术方案可以进一步的改进为：所述装置采用双电池组并联供电，供电电池分别置于第一六角板后方两侧的主动轮之上。

一种自闭症儿童监护辅助系统，包括三轮式全向移动控制装置、多传感器信息采集分析系统、RS232-CAN信号转换模块及治疗中心系统；

所述多传感器信息采集分析系统，包括：超声波距离采集分析系统，全向声源定位系统，容式触摸信号采集系统，视觉采集系统，脑电波采集系统以及承载外形壳；所述多传感器信息采集分析系统由三轮式全向移动及控制装置承载；

所述超声波距离采集分析系统包括 6组超声波距离传感器（15），均匀分布在承载外形壳底部边沿；通过对分时采集的距离数据进行分析处理，判断机器人周围环境空间，精度可达1cm；在与自闭症儿童交互的过程中提供合适的距离，以确保视频采集模块能够以最佳的角度采集自闭症儿童的行为举止和面部表情；同时为机器人运动提供自动避让障碍和规划运动路径的功能；

全向声源定位系统由4个安装在抽拉框架顶部4个顶角的麦克（16）构成的全向声源定位系统，通过分析处理接收到的声音信号，计算出声源位置，为自闭症儿童的视觉实时监护提供较为准确的方位信息，提高视觉采集系统工作的效率，同时，该系统的数据将作为语音采集与识别模块的软开关，以提高该模块的工作效率；