[發明專利]情感機器人系統

無效

• 申請號: 200910076620.2
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101474481A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 王志良;劉遙峰;解侖;趙暉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: A63H13/00
• 分類號: A63H13/00;A63H3/40;A63H3/36;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.情感機器人系統，其特征在于：系統由機械頭本體、下位機系統、上位機系統組成；

機械頭本體(22)包括眼部固定底座(1)，固定底座(1)固定在頭部骨架(17)上；眼球上下動驅動部分(2)；眼球上下動連桿(3)；眼球上下動作執行部分(4)；眼球原地轉動基座(5)固定在眼球上下動作執行部分(4)之上；右眼原地轉動驅動及執行部分(6)、左眼原地轉動驅動及執行部分(7)，兩者固定在眼球原地轉動基座(5)之上；右眼眼瞼運動固定基座(8)固定在右眼原地轉動驅動及執行部分(6)，左眼眼瞼運動固定基座(9)固定在左眼原地轉動驅動及執行部分(7)；右眼眼瞼運動驅動部分(10)、左眼眼瞼運動驅動部分(11)，各自固定在對應側眼瞼運動固定基座上；右眼眼瞼連桿及執行部分(12)、左眼眼瞼連桿及執行部分(13)，分別與相應側驅動部件連接；頭部左右轉動驅動及執行部分(14)固定在眼部固定底座(1)上，頭部左右轉動驅動及執行部分(14)伸出軸通過連接件(15)與低頭抬頭驅動及執行部分(16)相連接；頭部骨架(17)通過連接件(15)固定在頭部左右轉動驅動及執行部分(14)執行部分的伸出軸之上；嘴張合驅動部分(18)固定在頭部骨架(17)上，嘴張合執行件(20)通過嘴張合連桿(19)與嘴張合驅動部分(18)相連接；面部皮膚(21)通過拉線與右眼眼瞼運動驅動部分(10)、左眼眼瞼運動驅動部分(11)、嘴張合驅動部分(18)相連接；

下位機系統(23)由PIC單片機控制器(25)和紅外傳感器模塊(24)組成，紅外傳感器模塊(24)通過數據線與PIC單片機控制器(25)相連，PIC單片機控制器(25)通過數據線與機械頭本體(22)相連接；下位機系統(23)與上位機系統(26)通過串口線相連接；

上位機系統(26)由PC(28)、麥克(29)、攝像頭(30)和音響(31)組成；麥克(29)、攝像頭(30)和音響(31)分別通過各自的數據線與PC(28)相連接；

機器人系統通過紅外傳感器、麥克、攝像頭檢測外部環境信息；檢測到的紅外傳感器信息經過PIC控制器的處理，通過串口通訊傳遞給以PC為中心的上位機；麥克和攝像頭檢測到的信息直接傳遞給以PC為中心的上位機；紅外傳感器用來檢測外部障礙，麥克是作為語音輸入的工具，攝像頭用來進行人臉識別；PC對收集到的外部環境信息首先進行情感特征提取，分析出語音情感和識別到的人臉的面部表情；收集到外部信息經過PC處理后合成機器人要表達的情感；PC通過串口指令向PIC單片機發送要調用的面部表情數據包和身體語言數據包；PIC單片機在接收到數據包后，產生相應的PWM，PWM驅動電機運動；機器人頭部電機通過連接線拉動面部皮膚的運動單元運動，從而產生機械頭的面部表情；機械頭頸部電機的運動產生點頭搖頭等身體語言；PC在經過語音識別和語音合成后通過音響設備輸出具有情感的語音；

機器人動作包括：上下點頭、左右搖頭，它們各用一臺伺服電機帶動，其它十臺電機是控制頭部的面皮動作的，它包括：1臺下巴、1臺眼球的上下運動、2臺眼球的左右運動、2臺眨眼、1臺皺眉、1臺挑眉、2臺嘴角；PIC控制器有PIC單片機、電源模塊、串口通訊模塊、舵機接口、傳感器模塊等6部分組成；PIC單片機主要是對頭部的12臺舵機和傳感器模塊的進行控制；電源模塊采用具有7.4V鋰電池進行供電，通過電源開關進行控制；舵機接口主要由一個三針插座以及與之相配套的電阻構成，具體實現功能是，給舵機提供工作電源，發送控制脈沖；傳感器模塊是利用紅外傳感器來檢測機器人周圍的障礙物。

2.如權利要求1所述的情感機器人系統，其特征在于PC端的軟件具備如下功能：語音識別、人臉檢測、數據生成、數據通信和機器人初態補償；PC端的軟件包含同步狀態處理、運行狀態處理、接收數據狀態處理、初始化狀態處理、復位狀態處理、人臉檢測；

同步狀態處理：是情感機器人根據PC機傳輸的控制數據，可以實時的進行運動，也就是PC機傳輸一組數據，情感機器人就可以馬上做出相應的動作，為情感機器人的動作微調打下了基礎；

運行狀態處理：當情感機器人將數據接收完畢的時候，或者是機器人本身已經預先存儲了運行數據的時候，執行運行程序，情感機器人就可以按照所規定的數據進行動作；

接收數據狀態處理：當情感機器人處于接收PC機傳送過來的數據時所要執行的運動狀態，在這個狀態里PIC單片機要將所接收到的數據存儲起來，以備其他程序調用；

初始化狀態處理：當情感機器人要進行初始化數據設置時，就要調用初始化數據處理狀態，在這個處理狀態中，首先要對處于PIC單片機內部EEPROM中指定位置的初始化數據有效標志位進行置位，然后再在片內EEPROM的指定位置順次寫入所接收到的初始化位置數據，以備其他程序調用，初始化數據有效標志位主要為了標志當前狀態下是否有可用的初始化數據，以便其他程序調用；

復位狀態處理：是情感機器人的保持狀態，即進入復位狀態之后，情感機器人可以保持現有的運動狀態，除了保持的作用之外，復位狀態還可以作為其他四種狀態相互之間轉化的銜接狀態，從而使得狀態之間的轉化更為可靠、簡單；

人臉檢測：該表情機器人在Windows平臺下進行圖像采集是基于VFW進行的，它的特點是播放視頻時不需要專用的硬件設備，而且應用靈活，可以滿足視頻應用程序開發的需要，Windows操作系統自身就攜帶了VFW，系統安裝時，會自動安裝VFW的相關組件。