CN116810815A - 一种家用智能机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种家用智能机器人控制系统，涉及机器人技术领域，包括：云服务系统、任务管理系统、远程控制系统、加密通讯系统、安全性和隐私保护单元、监控集成系统、系统集成单元、清扫功能模块和教学功能模块，所述加密通讯系统与安全性和隐私保护单元相互连接，所述任务管理单元与加密通讯系统相互连接。本发明通过三端同步的任务管理系统可以实现同步操控下达任务，同时充分利用三维点云地图，集成自动开关门功能，控制系统能够让机器人在必要时自动打开和关闭门，提供更便利地进出门体验，而对于用户隐私，同时通过加密通讯系统、安全性和隐私保护单元以及监控集成系统相配合，充分保护客户隐私，提高系统安全性。

Description

一种家用智能机器人控制系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种家用智能机器人控制系统。

背景技术

控制系统是机器人系统的核心，近年来随着微电子技术的发展，微处理器的性能越来越高，而价格则越来越便宜，目前市场上已经出现了1-2美金的32位微处理器。高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇，使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储能力，目前机器人控制器多采用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。

但是在现有技术中，在对机器人控制系统进行设计时，需要充分考虑到设备安全性，例如中国专利申请公开了一种家用型智能机器人清洁控制系统，CN110522356A，包括主控制器、稳压模块、信号接收模块、驱动模块、杀菌模块、吸尘模块及清扫模块，其中，主控制器分别与稳压模块、信号接收模块、驱动模块、杀菌模块、吸尘模块及清扫模块的一端连接，稳压模块的另一端与电源模块的一端连接，电源模块的另一端与自动充电系统的一端连接，信号接收模块的另一端与传感器模块的一端连接，其特征在于，传感器模块包括超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器，并且，传感器模块的另一端分别与超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器的一端连接，驱动模块包括驱动电机、转向电机及升降电机。

虽然上述方案具有如上的优势，但是上述方案的劣势在于：传统的机器人控制系统仅提供清扫功能，而清扫功能中需要以控制系统内所获取生成的空间图或路径图为基础进行清扫行走，没有空间图或路径图充分利用，在日常生活中经常出现家中无人但是快递或者外卖送上门的情况，但是传统的控制系统没办法应对此种情况进行开门，因此亟须一种家用智能机器人控制系统来解决此类问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的日常生活中经常出现家中无人但是快递或者外卖送上门的情况，但是传统的控制系统没办法应对此种情况进行开门的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种家用智能机器人控制系统，包括：云服务系统、任务管理系统、远程控制系统、加密通讯系统、安全性和隐私保护单元、监控集成系统、系统集成单元、清扫功能模块和教学功能模块，其特征在于：所述加密通讯系统与安全性和隐私保护单元相互连接，所述任务管理单元与加密通讯系统相互连接，所述安全性和隐私保护单元与远程控制系统相互连接，所述任务管理系统和远程控制系统分别与云服务系统连接，所述远程控制系统与监控集成系统连接，所述清扫功能模块和教学功能模块分别与系统集成单元连接，所述系统集成单元与监控集成系统连接，所述任务管理系统包括手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板，其中：

所述任务管理系统用于任务创建、任务编辑，允许用户创建新的任务，并提供任务的详细信息，包括名称、描述、优先级、截止日期，允许用户编辑任务的属性和内容；

所述任务管系统同样用于任务状态跟踪，允许用户跟踪任务的状态，包括未完成、进行中和已完成；

所述手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板同步且具有任务管理系统功能。

作为一种优选的具体实施方式，所述加密通讯系统用于设置身份验证；

所述安全性和隐私保护单元基于非对称加密算法包括RSA对用户信息实施隐私保护。

作为一种优选的具体实施方式，所述云服务系统用于收集、存储和处理机器人的相关数据，包括清扫记录、路径规划记录、教学记录、知识库以及地图信息。

作为一种优选的具体实施方式，所述远程控制系统集成门禁系统，门禁控制接口，机器人可与门禁系统进行通信交互。

作为一种优选的具体实施方式，所述监控集成系统将机器人的自动开关门功能与现有的监控系统进行集成，监控系统包括使用安全摄像头、门禁系统的控制功能，所述监控集成系统包括安全警告系统、路径规划系统、定位地图构建模块，其中：

所述安全警告系统检测关门是否遇到障碍物、未完全关闭门；

所述定位、地图构建模块基于SLAM技术，使用清扫功能模块所采集数据进行地图构建以及定位；

所述路径规划系统基于地图信息和障碍物检测，采用A*算法以及深度优先搜索算法进行路径规划，对清洁效率以及路径优化进行平衡，同时根据外部环境变化可实时对路线进行重新规划。

作为一种优选的具体实施方式，所述系统集成单元将清扫功能模块和教学功能模块集成到一个整控制系统。

作为一种优选的具体实施方式，所述清扫功能模块内置定位系统，包括激光雷达、红外线传感器、超声波传感器和视觉传感器，使用传感器数据来构建三维点云地图，并确定具体的清扫路径，所述清扫功能模块包括清扫模块和避障模块，其中：

所述清扫模块内置机器人清洁系统，内部集成吸尘器、拖把以及对应清洗设备；

所述避障模块结合路径规划和传感器数据，对障碍物进行检测并选择符合路径规划中平衡效果的行动来绕过障碍物。

作为一种优选的具体实施方式，所述教学功能模块包括语音识别单元、知识库单元和内容呈现单元，其中：

所述语音识别单元基于NLP自然语言处理技术以及机器学习算法建立语音识别系统，帮助机器人理解和解析用户的语音输入；

所述知识库单元基于大规模文本数据构建知识库，文本数据来源百度百科和维基百科，包含教育领域信息、教学内容和答案；

所述内容呈现单元基于自然语言处理NLP技术以及文本分析技术，将知识库中的信息和教育资源转化为便于理解的形式，再向用户提供。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

本发明提供的机器人控制系统在具备传统清扫机器人的清扫功能之外，额外加入教学功能，通过三端同步的任务管理系统可以实现同步操控下达任务，同时充分利用三维点云地图，集成自动开关门功能，控制系统能够让机器人在必要时自动打开和关闭门，提供更便利地进出门体验，而对于用户隐私，同时通过加密通讯系统、安全性和隐私保护单元以及监控集成系统相配合，充分保护客户隐私，提高系统安全性，解决了现有技术中存在的日常生活中经常出现家中无人但是快递或者外卖送上门的情况，但是传统的控制系统没办法应对此种情况进行开门的问题。

附图说明

图1为本发明的一种家用智能机器人控制系统的整体系统图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种家用智能机器人控制系统，包括：云服务系统、任务管理系统、远程控制系统、加密通讯系统、安全性和隐私保护单元、监控集成系统、系统集成单元、清扫功能模块和教学功能模块，其特征在于：所述加密通讯系统与安全性和隐私保护单元相互连接，所述任务管理单元与加密通讯系统相互连接，所述安全性和隐私保护单元与远程控制系统相互连接，所述任务管理系统和远程控制系统分别与云服务系统连接，所述远程控制系统与监控集成系统连接，所述清扫功能模块和教学功能模块分别与系统集成单元连接，所述系统集成单元与监控集成系统连接，所述任务管理系统包括手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板，其中：

所述任务管理系统用于任务创建、任务编辑，允许用户创建新的任务，并提供任务的详细信息，包括名称、描述、优先级、截止日期，允许用户编辑任务的属性和内容；

所述任务管系统同样用于任务状态跟踪，允许用户跟踪任务的状态，包括未完成、进行中和已完成；

所述手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板同步且具有任务管理系统功能。

进一步的设置为：所述加密通讯系统用于设置身份验证；

所述安全性和隐私保护单元基于非对称加密算法包括RSA对用户信息实施隐私保护；

进一步的设置为：所述云服务系统用于收集、存储和处理机器人的相关数据，包括清扫记录、路径规划记录、教学记录、知识库以及地图信息；

进一步的设置为：所述远程控制系统集成门禁系统，门禁控制接口，机器人可与门禁系统进行通信交互；

进一步的设置为：所述监控集成系统将机器人的自动开关门功能与现有的监控系统进行集成，监控系统包括使用安全摄像头、门禁系统的控制功能，所述监控集成系统包括安全警告系统、路径规划系统、定位地图构建模块，其中：

所述安全警告系统检测关门是否遇到障碍物、未完全关闭门；

所述定位、地图构建模块基于SLAM技术，使用清扫功能模块所采集数据进行地图构建以及定位；

所述路径规划系统基于地图信息和障碍物检测，采用A*算法以及深度优先搜索算法进行路径规划，对清洁效率以及路径优化进行平衡，同时根据外部环境变化可实时对路线进行重新规划；

进一步的设置为：所述系统集成单元将清扫功能模块和教学功能模块集成到一个整控制系统；

进一步的设置为：所述清扫功能模块内置定位系统，包括激光雷达、红外线传感器、超声波传感器和视觉传感器，使用传感器数据来构建三维点云地图，并确定具体的清扫路径，所述清扫功能模块包括清扫模块和避障模块，其中：

所述清扫模块内置机器人清洁系统，内部集成吸尘器、拖把以及对应清洗设备；

所述避障模块结合路径规划和传感器数据，对障碍物进行检测并选择符合路径规划中平衡效果的行动来绕过障碍物；

进一步的设置为：所述教学功能模块包括语音识别单元、知识库单元和内容呈现单元，其中：

所述语音识别单元基于NLP自然语言处理技术以及机器学习算法建立语音识别系统，帮助机器人理解和解析用户的语音输入；

所述知识库单元基于大规模文本数据构建知识库，文本数据来源百度百科和维基百科，包含教育领域信息、教学内容和答案；

所述内容呈现单元基于自然语言处理NLP技术以及文本分析技术，将知识库中的信息和教育资源转化为便于理解的形式，再向用户提供。

工作原理

整体控制系统分为三端控制平台，分别为手机应用程序、web应用界面以及机器上控制面板，同时三端信息同步，可以实时对任务状况进行监控、实时修改，同时为确保只有授权的用户可以控制敏感操作，设置加密通讯系统设置身份验证机制，通过使用用户身份验证和访问权限控制，仅允许授权用户对功能进行操作，确保设备安全性。

以清扫功能模块内置的激光雷达、红外线传感器、超声波传感器和视觉传感器所获取信息基于SLAM技术，进行地图构建以及定位，为路径规划模块以及避障模块提供基础，清扫模块中使用传感器数据构建的三维点云地图，可以快速确定具体的清扫路径，帮助机器人感知环境、检测障碍物并规划清扫路径，实现机器人的自主导航和定位。这样，机器人就可以避免障碍物、家具和墙壁，以高效地进行清扫任务，同时清扫模块中集成清洁器材，通过将吸尘器、拖把以及对应清洗设备集成在清扫模块内，确保设备能够通过清洁系统根据环境需求启动、停止和调整工作模式，通过路径规划模块选择适当的路径规划算法来确定机器人在清扫过程中的最优路径，而遇到障碍物时通过避障模块，实现障碍物避障功能，当机器人在清扫过程中遇到障碍物时，选择适当的行动来绕过障碍物保证后续清扫的连续、高效。

同时控制系统加入了教学功能，基于NLP自然语言处理技术以及机器学习算法建立语音识别系统，将帮助机器人理解和解析用户的语音输入，通过语音识别单元使机器人能够识别用户的语音指令和问题，再由内容呈现单元将知识库中的信息和教育资源转化为便于理解的形式，向用户提供，而系统集成单元确保两个模块之间的接口和通信协议正常工作，能够实现功能的协同工作。

此外，设置监控集成系统充分利用三维点云地图，将机器人的自动开关门功能与现有的监控系统进行集成，将监控系统与自动开关门功能相结合，配合三端同步的任务管理系统，实现实时监控和通知，当遇到例如家中无人但是需要开门取快递或外卖时，可通过三端控制平台下达指令，操控机器人开门，机器人执行开关门动作时，监控系统可以实时显示门的状态，并向用户发送通知，使用户能够方便地控制开启或关闭自动开关门功能，这样用户可以无论身在何处都能够方便地控制门的状态，同时考虑门的安全性和异常情况处理，在开关门功遇到障碍物、检测到异常时可以通过安全警告系统及时发送警报。

综上本发明提供的机器人控制系统在具备传统清扫机器人的清扫功能之外，额外加入教学功能，通过三端同步的任务管理系统可以实现同步操控下达任务，同时充分利用三维点云地图，集成自动开关门功能，控制系统能够让机器人在必要时自动打开和关闭门，提供更便利地进出门体验，而对于用户隐私，同时通过加密通讯系统、安全性和隐私保护单元以及监控集成系统相配合，充分保护客户隐私，提高系统安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种家用智能机器人控制系统，包括：云服务系统、任务管理系统、远程控制系统、加密通讯系统、安全性和隐私保护单元、监控集成系统、系统集成单元、清扫功能模块和教学功能模块，其特征在于：所述加密通讯系统与安全性和隐私保护单元相互连接，所述任务管理单元与加密通讯系统相互连接，所述安全性和隐私保护单元与远程控制系统相互连接，所述任务管理系统和远程控制系统分别与云服务系统连接，所述远程控制系统与监控集成系统连接，所述清扫功能模块和教学功能模块分别与系统集成单元连接，所述系统集成单元与监控集成系统连接，所述任务管理系统包括手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板，其中：

所述任务管理系统用于任务创建、任务编辑，允许用户创建新的任务，并提供任务的详细信息，包括名称、描述、优先级、截止日期，允许用户编辑任务的属性和内容；

所述任务管系统同样用于任务状态跟踪，允许用户跟踪任务的状态，包括未完成、进行中和已完成；

所述手机应用程序、web应用界面以及机器人控制面板同步且具有任务管理系统功能。

2.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：

所述加密通讯系统用于设置身份验证；

所述安全性和隐私保护单元基于非对称加密算法包括RSA对用户信息实施隐私保护。

3.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：

所述云服务系统用于收集、存储和处理机器人的相关数据，包括清扫记录、路径规划记录、教学记录、知识库以及地图信息。

4.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：

所述远程控制系统集成门禁系统、门禁控制接口，机器人可与门禁系统进行通信交互。

5.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：所述监控集成系统将机器人的自动开关门功能与现有的监控系统进行集成，监控系统包括使用安全摄像头、门禁系统的控制功能，所述监控集成系统包括安全警告系统、路径规划系统、定位地图构建模块，其中：

所述安全警告系统检测关门是否遇到障碍物、未完全关闭门；

所述定位、地图构建模块基于SLAM技术，使用清扫功能模块所采集数据进行地图构建以及定位；

所述路径规划系统基于地图信息和障碍物检测，采用A*算法以及深度优先搜索算法进行路径规划，对清洁效率以及路径优化进行平衡，同时根据外部环境变化可实时对路线进行重新规划。

6.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：所述系统集成单元将清扫功能模块和教学功能模块集成到一个整控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：所述清扫功能模块内置定位系统，包括激光雷达、红外线传感器、超声波传感器和视觉传感器，使用传感器数据来构建三维点云地图，并确定具体的清扫路径，所述清扫功能模块包括清扫模块和避障模块，其中：

所述清扫模块内置机器人清洁系统，内部集成吸尘器、拖把以及对应清洗设备；

所述避障模块结合路径规划和传感器数据，对障碍物进行检测并选择符合路径规划中平衡效果的行动来绕过障碍物。

8.根据权利要求1所述的一种家用智能机器人控制系统，其特征在于：所述教学功能模块包括语音识别单元、知识库单元和内容呈现单元，其中：

所述语音识别单元基于NLP自然语言处理技术以及机器学习算法建立语音识别系统，帮助机器人理解和解析用户的语音输入；

所述知识库单元基于大规模文本数据构建知识库，文本数据来源百度百科和维基百科，包含教育领域信息、教学内容和答案；

所述内容呈现单元基于自然语言处理NLP技术以及文本分析技术，将知识库中的信息和教育资源转化为便于理解的形式，再向用户提供。