[发明专利]一种儿童娱教监护机器人及其人体目标跟踪算法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种儿童娱教监护机器人及其人体目标跟踪算法。

背景技术

机器人技术涉及学科广泛，包括机械、电子、控制、计算机、传感器技术等多个学科，集成了多学科研究的成果，因此机器人的发展与上述学科发展密切相关。随着人们对服务机器人的需求越来越大，其应用范围也越来越广阔，服务机器人正朝着标准化、模块化、智能化和市场化方向发展。

服务机器人技术不仅是国家未来空间、水下与地下资源勘探、武器装备制高点的技术较量，而且将成为国家之间高技术激烈竞争的战略性新兴产业。不仅是未来先进制造业与现代服务业的重要组成部分，而且将成为世界高科技产业发展的一次重大机遇。微软公司董事会主席比尔·盖茨曾预言，个人服务机器人将重复个人计算机产业崛起的道路，成为我们日常生活的一部分。随着社会和经济的高速发展，人们的生活和工作节奏越来越快，上班族面临越来越大的工作压力，没有更多时间照顾自己的孩子，迫切需要从繁杂的家庭劳动中解脱出来；同时，随着我国人口老龄化阶段的到来，更多的老人也需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场，各种服务型机器人尤其是家庭护理机器人、玩具机器人、清洁机器人等都将是最为需要的。

家用服务机器人可能朝着两个方向发展，一种是代替人类完成特定家务劳动的服务机器人，比如清扫机器人、烹饪机器人等；另一种则可以称作多功能的互动娱乐机器人，既能够与需要我们关怀而又得不到足够照顾的群体进行一定程度的互动娱乐与教育，丰富其日常生活，又能够适当照料他们，将其信息实时反馈给家人和其他家用设备。

机器人研究相对先进的国家，例如加拿大、日本和意大利，实用型家庭服务机器人研究大多是企业和科研院所共同承担的，将研究、产业发展和市场需求非常好地结合起来，使研究服务于企业，企业促使研究发展，形成了一个良性循环。因此这些国家的家庭服务器人已经取得了较好的研究成果。

2008年加拿大推出了完美机器人妻子Aiko，该女性机器人一头秀发、五官精致，能简单从事清洁和家务工作、善于数学计算、可以识别多个家庭成员、能够朗读报纸、为他人指引方向等。

2010年5月，日本Fujitsu(富士通)公司推出了一款家用医疗康复机器人泰迪熊，该机器人能够识别人脸面部表情，并做出反应。在泰迪熊的身体周围大概有13种不同感应器来感应人类的触碰，包括双手、一个内部倾斜传感器、一个麦克风和一个装在熊鼻子上的摄像头。通过这些装置能让泰迪熊收集它周围环境和它的使用者情绪的信息，并找到适当的方式和使用者互动。

我国家庭服务机器人的研究目前主要集中于各个大学、研究院所，虽然与国外家庭服务机器人的发展水平还有一定的差距，但广阔的应用前景还是吸引着越来越多的人投入到家庭服务机器人技术的研究中来。目前，国内主要有清华大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、中国科学技术大学、中国科学院等高校及科研机构对这一领域进行了比较深入的研究。与此同时，大量这方面的文章发表在AAAI(American Association for AI National Conference)、NIPS(Neural Information Processing Systems)等重要的国际会议上。

2009年11月，中国科沃斯电器有限公司(ECOVACS Electrical of China)推出了清洁机器人“地宝”Deepoo。“地宝”能对地面进行自动清洁，电用完后能自动回到充电座充电，可以每天预约时间清洁，而且地面清洁的效果较好，能够完全将地面的浮灰清洁干净，不再需要用拖布进行“二次加工”。

但是现在还没有一种能够陪伴孩子而且能够很好的对孩子的环境进行监测，同时能对孩子进行交易的机器人。

发明内容

本发明提供一种儿童娱教监护机器人及其人体目标跟踪算法，用于陪伴独处的孩子，同时能对孩子所处环境进行安全监控。该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；可实现教育、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。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种儿童娱教监护机器人，包括机器人壳体以及设置在机器人壳体内部的机器人系统，其中，机器人系统包括触摸屏显示模块、语音处理模块、人体目标跟踪模块、上位机、串口通信模块和下位机装置；