[发明专利]一种基于机器视觉与语音交互的学生作息时间智能管控机器人

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉与语音交互的学生作息时间智能管控机器人，属于人工智能技术领域。该系统包括机器人本体和配套的手机APP，机器人本体主要由主控制器、数据存储器、视频处理器、双目摄像机组件、人体红外感应器、语音识别模块、麦克风、WIFI无线数据接口、蓝牙无线数据接口、USB有线数据接口、扬声器以及底座云台等硬件部分。本发明的机器人利用微处理器、并通过语音交互，自动督促学生按计划学习和休息；利用双目视觉识别实现学习坐姿的监视，并通过语音播报提醒纠正；利用视觉和红外相结合检测学生起床状态，并通过个性化唤醒方式督促按时起床；利用配套的手机智能APP，方便作息计划的编制、生成、下载和监控。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉与语音交互的学生作息时间智能管控机器人，属于自动控制、计算机和人工智能技术领域。

背景技术

学生，尤其是初高中生，日常独处时的作息时间管理和掌控，对保证学生既能高效学习又可拥有良好身心健康具有重要意义。

绝大多数中学生往往对时间的自我管控能力比较差，在学校或在家里有家长陪伴时，还可能遵守比较规矩的作息时间，然而，一旦独处或疏于监管时，就会出现注意力不集中和时间抓得不紧的情况，同时，也不能良好兼顾学习和休息，导致时间和身体都消耗了，而成绩却不长进甚至倒退。

为了实现对学生的作息时间进行监控，最常用的方法就是利用已有的计时工具(如手表、电子钟、手机等)，根据事先设计好的作息时间计划(通常是写在纸上)，由学生自己进行掌控，即：学生根据当前时钟时间对照作息计划中的学习或间歇时间安排，在不同的时间段开展不同内容(如科目)的学习或不同方式(如做操、听音乐)的休息。

为了促进学生保护好视力，需要对学生的坐姿进行实时监视，并在发现其坐姿不正确时给予及时提醒。目前，市场上没有成形的学生实时坐姿监视产品，但出现了一些相关项目、提出了多种新颖的解决途径，例如，一款青少年坐姿微动作识别与分析系统提出：利用嵌装在座椅上的点阵式柔性压力垫与安装在写字板上的光敏传感器与温湿度传感器实时采集用户的微动作信息与环境参数，利用网络将微动作信息与环境参数传递给云端服务模块进行处理分析，并将处理分析结果实时传输至手机APP客户端进行显示。为了督促学生及时起床，常用的方法是利用闹钟、电子钟和手机等具有定时和闹铃功能的工具，提前设置起床时间、并在时钟到达起床时间时启动闹铃，如果为了防止学生赖床、还可以设置多次间隔闹铃。

上述针对作息时间监控、坐姿监视提醒以及起床唤醒等三方面的现有技术方案，存在的主要缺陷如下：

(1)采用计时工具执行作息计划的主要缺点包括：首先，计划通常是写在纸上或记忆的，由于计划一般至少都会包括一周的作息内容，因此，经常会遗忘或记忆不准确、需再查看，使用起来不是很方便；其次，计时工具不会主动定时、计时，每次都需人工进行操作，面对一天之内十来个时段，一周内每天的时段又可能不同，因此，会非常麻烦，这也是为什么很少有学生能较好地坚持按照计划执行作息的原因了；最后，计时工具(例如手机)本身也会干扰学生学习，可能会借用定时的机会偷偷地玩游戏、或聊天等。

(2)目前市场上现有的身体姿势矫正类设备的主要缺点是：矫正实效差、使用不方便、对日常学习生活干扰大以及学生不感兴趣有抵触情绪等；近期研发的一种青少年坐姿微动作识别与分析系统，方法比较新颖，但也有明显的先天不足：首先，系统复杂通用性不强，包括嵌装在座椅上的压力垫与安装在写字板上的光敏传感器与温湿度传感器；其次，使用限制多、不方便，需利用网络将微动作信息与环境参数传递给云端服务模块进行处理分析，再将处理分析结果实时传输至手机APP客户端进行显示；最后，系统的安装调试会比较麻烦、严重限制了使用范围，也增加了学生使用的负担、反而会干扰学生的学习。