[發明專利]一種基于機器視覺與語音交互的學生作息時間智能管控機器人

在審

• 申請號: 201810157022.7
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108281143A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 姚詩晴
• 申請（專利權）人: 姚詩晴
• 主分類號: G10L15/22
• 分類號: G10L15/22;H04M1/725;G06K9/00;B25J11/00;G08B21/24;H04N7/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明公開了一種基于機器視覺與語音交互的學生作息時間智能管控機器人，屬于人工智能技術領域。該系統包括機器人本體和配套的手機APP，機器人本體主要由主控制器、數據存儲器、視頻處理器、雙目攝像機組件、人體紅外感應器、語音識別模塊、麥克風、WIFI無線數據接口、藍牙無線數據接口、USB有線數據接口、揚聲器以及底座云臺等硬件部分。本發明的機器人利用微處理器、并通過語音交互，自動督促學生按計劃學習和休息；利用雙目視覺識別實現學習坐姿的監視，并通過語音播報提醒糾正；利用視覺和紅外相結合檢測學生起床狀態，并通過個性化喚醒方式督促按時起床；利用配套的手機智能APP，方便作息計劃的編制、生成、下載和監控。

技術領域

本發明涉及一種基于機器視覺與語音交互的學生作息時間智能管控機器人，屬于自動控制、計算機和人工智能技術領域。

背景技術

學生，尤其是初高中生，日常獨處時的作息時間管理和掌控，對保證學生既能高效學習又可擁有良好身心健康具有重要意義。

絕大多數中學生往往對時間的自我管控能力比較差，在學?；蛟诩依镉屑议L陪伴時，還可能遵守比較規矩的作息時間，然而，一旦獨處或疏于監管時，就會出現注意力不集中和時間抓得不緊的情況，同時，也不能良好兼顧學習和休息，導致時間和身體都消耗了，而成績卻不長進甚至倒退。

為了實現對學生的作息時間進行監控，最常用的方法就是利用已有的計時工具(如手表、電子鐘、手機等)，根據事先設計好的作息時間計劃(通常是寫在紙上)，由學生自己進行掌控，即：學生根據當前時鐘時間對照作息計劃中的學習或間歇時間安排，在不同的時間段開展不同內容(如科目)的學習或不同方式(如做操、聽音樂)的休息。

為了促進學生保護好視力，需要對學生的坐姿進行實時監視，并在發現其坐姿不正確時給予及時提醒。目前，市場上沒有成形的學生實時坐姿監視產品，但出現了一些相關項目、提出了多種新穎的解決途徑，例如，一款青少年坐姿微動作識別與分析系統提出：利用嵌裝在座椅上的點陣式柔性壓力墊與安裝在寫字板上的光敏傳感器與溫濕度傳感器實時采集用戶的微動作信息與環境參數，利用網絡將微動作信息與環境參數傳遞給云端服務模塊進行處理分析，并將處理分析結果實時傳輸至手機APP客戶端進行顯示。為了督促學生及時起床，常用的方法是利用鬧鐘、電子鐘和手機等具有定時和鬧鈴功能的工具，提前設置起床時間、并在時鐘到達起床時間時啟動鬧鈴，如果為了防止學生賴床、還可以設置多次間隔鬧鈴。

上述針對作息時間監控、坐姿監視提醒以及起床喚醒等三方面的現有技術方案，存在的主要缺陷如下：

(1)采用計時工具執行作息計劃的主要缺點包括：首先，計劃通常是寫在紙上或記憶的，由于計劃一般至少都會包括一周的作息內容，因此，經常會遺忘或記憶不準確、需再查看，使用起來不是很方便；其次，計時工具不會主動定時、計時，每次都需人工進行操作，面對一天之內十來個時段，一周內每天的時段又可能不同，因此，會非常麻煩，這也是為什么很少有學生能較好地堅持按照計劃執行作息的原因了；最后，計時工具(例如手機)本身也會干擾學生學習，可能會借用定時的機會偷偷地玩游戲、或聊天等。

(2)目前市場上現有的身體姿勢矯正類設備的主要缺點是：矯正實效差、使用不方便、對日常學習生活干擾大以及學生不感興趣有抵觸情緒等；近期研發的一種青少年坐姿微動作識別與分析系統，方法比較新穎，但也有明顯的先天不足：首先，系統復雜通用性不強，包括嵌裝在座椅上的壓力墊與安裝在寫字板上的光敏傳感器與溫濕度傳感器；其次，使用限制多、不方便，需利用網絡將微動作信息與環境參數傳遞給云端服務模塊進行處理分析，再將處理分析結果實時傳輸至手機APP客戶端進行顯示；最后，系統的安裝調試會比較麻煩、嚴重限制了使用范圍，也增加了學生使用的負擔、反而會干擾學生的學習。