[实用新型]儿童教学监护机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于智能机器人技术领域，涉及一种针对儿童设计的机器人，可作为家庭教师实现教学、娱乐和陪同的功能；也可应用到各幼儿园作为幼教机器人与小朋友实现人机互动，增加学习氛围，让小朋友在轻松愉快的氛围中增加知识，具体涉及一种儿童教学监护机器人。 

背景技术

近年来，随着计算机、微电子、信息技术的快速发展，机器人开发的技术也越来越成熟，智能程度也越来越高，在很多方面，如海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域已经有了广泛的应用。机器人正朝着智能化和多样化等方向发展，智能机器人已越来越贴近我们的生活。

智能家庭机器人成为机器人发展的一个重要方向，同时也是现在国内外研究的热点之一。随着智能家居的发展，人们对智能机器人的要求也越来越高。与机器人进行语音对话、语音互动是体现系统智能的一个重要特征。将语音技术加入到机器人上，可以创造出生动有趣的人机对话的氛围, 比如说让智能机器人做出相应的动作, 通过声音来操作机器人的大脑和输入文字信息、或者与智能机器人简单对话等。而图像和文字是人获取信息的直接方式，在机器人身上加入这些功能，可以使人方便的获取自己想要的信息。

幼儿阶段是人生的启蒙阶段，幼儿在这个阶段的学习和认知对以后的成长有着至关重要的作用。但现在很多家长忙于工作，没有过多的时间陪同孩子学习、玩耍；导致大多数孩子只能独处，对孩子的成长、心理产生影响，同时在发生意外情况时，孩子不能自救。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种集教学、娱乐、陪同及监护功能为一体的儿童教学监护机器人，陪伴独处的孩子，同时能对孩子所处环境进行安全监控。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种儿童教学监护机器人，包括依次连接的语音处理模块、上位机、串口通信模块、数字信号处理器和下位机运动控制模块，上位机还分别与触摸屏显示模块和人体目标跟踪模块相连接；数字信号处理器还分别与传感器模块、GSM模块和机械臂模块相连接。

本实用新型儿童教学监护机器人具有语音互动和触摸屏互动功能，并且利用传感器和GSM模块对室内火灾和燃气泄漏等安全环境进行监控；可实现教学、娱乐、陪同及监护功能为一体，使儿童在轻松安全的环境中学习和成长，激发儿童的求知欲望。

附图说明

图1是本实用新型机器人的结构示意图。

图2是红外触摸屏控制原理图。

图3是人与本实用新型机器人进行语音互动的示意图。

图4是融合Kinect深度图像信息和彩色信息的人体目标跟踪算法流程框图。

图5是串口模块工作示意图。

图6是PWM脉宽与舵机输出轴转角的关系图。

图7是数字信号处理器与GSM模块数据传输示意图。

图8是下位机运动控制模块原理图。

图9是不同宽度的PWM调制波图。

图1中：触摸屏显示模块，2.显示器，3.红外触摸屏，4.音响，5.语音合成单元，6.语音处理模块，7.麦克风阵列，8.人体目标跟踪模块，9.人体目标检测与跟踪单元，10.Kinect摄像头，11.语音识别单元，12.上位机，13.串口通信模块，14.烟雾传感器，15.气体传感器，16.GSM模块，17.电机编码器，18.直流电机，19.驱动模块，20.腕关节舵机，21.肘关节舵机，22.肩关节舵机，23.数字信号处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型儿童教学监护机器人，包括依次连接的语音处理模块6、上位机12、串口通信模块13、数字信号处理器23和驱动模块19；上位机12还分别与触摸屏显示模块1和人体目标跟踪模块8相连接；数字信号处理器23还分别与烟雾传感器14、气体传感器15、GSM模块16、电机编码器17、腕关节舵机20、肘关节舵机21以及肩关节舵机22相连接；驱动模块19和电机编码器17分别与直流电机18相连接。

触摸屏显示模块1包括显示器2和红外触摸屏3，红外触摸屏3与上位机12相连接。语音处理模块6包括相连接的语音合成单元5和音响4，语音处理模块6包括相连接的语音识别单元11和麦克风阵列7；语音合成单元5和语音识别单元11分别与上位机12相连接。人体目标跟踪模块8包括相连接的人体目标检测与跟踪单元9和Kinect摄像头10，Kinect摄像头10与上位机12相连接。