本實用新型涉及健康服務電子裝置領域，特別涉及一種熱紅外識別跟蹤的老年服務機器人。
背景技術：
：隨著機器人領域的不斷發展，家用機器人產品以較低售價面向家庭推廣?，F有的家用機器人具有自主行走與避碰、語音與觸屏交互等功能，并集成安全監控類傳感器件，其針對不同年齡層次的用戶需求，可以提供早期教育以及學科教育、定制化的資訊查詢與推送、安全監控、心理輔導以及輔助醫療診斷等功能。同時，隨著我國老齡化趨勢的不斷加強，老年人口數量急劇增加，以及空巢老人的不斷增多，如何保證老年人健康生活將成為亟待解決的一大社會難題?，F有的老年服務機器人多依賴于可見光及其視覺跟蹤技術，但由于該技術受光強變化的影響較大，在光線較弱時難以準確定位。也有基于標簽識別技術來設計的老年服務機器人，其需要老人實時攜帶標簽作為定位目標，這種識別方式不僅不便利，還無法判斷老人具體的運動狀態，功能局限性較大。技術實現要素：為了克服現有技術中所存在的缺陷，本實用新型提供一種以熱紅外識別跟蹤技術為基礎的老年服務機器人，其不僅不受環境光線影響、準確性高，還無需老人佩戴任何標簽，使用簡單、便捷。本實用新型提供一種老年服務機器人，其特征在于，包括人形外殼、感應模塊、運動模塊、控制模塊以及供電模塊，其中，人形外殼包含頭部和軀干部；感應模塊設置于人形外殼的外表面，用于感測服務對象的運位置；運動模塊設置于人形外殼的底部，用于驅動老年服務機器人移動；控制模塊分別通信連接至感應模塊和運動模塊，并且控制模塊用于從感應模塊接收表示服務對象位置的信息、對信息進行分析、以及指示運動模塊做出相應的移動；以及供電模塊為感應模塊、運動模塊以及控制模塊提供電能。進一步地，感應模塊包含長波紅外傳感器和紅外圖像預處理器，其中紅外圖像預處理器用于對長波紅外傳感器采集到的圖像進行預處理，并將預處理后的圖像傳遞至控制模塊。進一步地，感應模塊還包含超聲波傳感器，超聲波傳感器用于測量老年服務機器人與服務對象之間的距離。進一步地，運動模塊包含設置于人形外殼底部的底盤、安裝于底盤上的車輪、以及安裝于底盤內部的電機和減速器。進一步地，老年服務機器人還包括人機交互模塊，人機交互模塊與控制模塊通信連接，以便向控制模塊提供信息并接收來自控制模塊的指示。進一步地，老年服務機器人的頭部設置有用于控制老年服務機器人啟閉的開關。進一步地，老年服務機器人包含報警裝置，報警裝置在控制模塊判斷出服務對象跌到時進行報警操作。由于采用于上技術方案，本實用新型與現有技術相比具有如下優點：1.依據本實用新型的老年服務機器人采用熱紅外傳感器尋找并跟蹤人物目標，提高了系統的環境適應性，在環境光較弱和黑夜條件下，依然能夠可靠尋找跟蹤目標；2.使用熱紅外傳感器替代可見光傳感器，由于提取為跟蹤目標的熱圖像，有效的保護了被跟蹤對象的隱私；3.使用小面陣熱紅外探測器尋找目標，降低硬件成本，提高系統運行速度；4.機器人整體結構簡單，外表美觀大方，適于居家使用；5.老人無需佩戴任何標簽，使用方便；6.使用閾值、視頻幀差、面積匹配、質心提取等機器視覺算法，實時計算老人位置，并依據老人的運動狀態調整下一步動作或進行報警等操作，智能化程度高。附圖說明圖1為顯示老年服務機器人的結構的框圖；圖2為依據本實用新型的老年服務機器人的示意圖；圖3a和3b分別為依據本實用新型的老年服務機器人的主視圖和側視圖。附圖標記說明：100人形外殼，110頭部，120軀干部，130開關，200感應模塊，210長波紅外傳感器，220超聲波傳感器，300運動模塊，310底盤，320車輪，400控制模塊，500供電模塊，600人機交互模塊，610揚聲器，620顯示器。具體實施方式為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖1為依據本實用新型的老年服務機器人的總體結構框圖。如圖1所示，該老年服務機器人總體包括人形外殼100、感應模塊200、運動模塊300、控制模塊400以及供電模塊500。其中，感應模塊200設置于人形外殼100的外表面，用于感測服務對象——即老人——的位置。運動模塊300總體設置于人形外殼100的底部，用于驅動老年服務機器人移動。控制模塊400則設置于人形外殼100的內部，其分別與感應模塊200和運動模塊300通信連接，用于從感應模塊200接收服務對象的位置信息、對該位置信息進行分析、并指示運動模塊300做出相應的移動。供電模塊500設置于人形外殼100內部，用于為感應模塊200、運動模塊300以及控制模塊400提供電能。具體來說，如圖2所示，人形外殼100總體具有頭部110和軀干部120兩部分。在頭部100上可以設置用于控制該老年服務機器人啟閉的開關。感應模塊200包含設置于人形外殼100頭部的長波紅外傳感器210和與之相連的紅外圖像預處理器。其可以實現對長波紅外傳感器210前方物體紅外成像，如果視場內有人物目標，則將人物目標在視野中的坐標求出，通過RS232通信口傳遞給控制模塊400。在本實用新型的一個實施例中，長波紅外傳感器210分辨率為80*60，傳輸幀率為7.5幀，波長為8-14um，視場角為水平為51°，垂直視場為40°。熱紅外圖像處理器由FPGA芯片及其他外圍芯片組成，用于對長波紅外傳感器210采集到的一系列圖片進行預處理，該預處理包括：對熱紅外傳感器供電及圖像的讀??；依次使用閾值分割、視頻幀差、面積匹配、質心提取算法，處理讀取的熱紅外圖像，尋找人物目標，并計算坐標；以及將坐標通過RS232傳遞至控制模塊400。其中，閾值分割算法的目的是將灰度圖像轉換為二值化后的圖像，閾值算法式如下：在式(1)中，f(x,y)對應紅外熱圖像中像素點值，T1與T2分別表示上下限值，可以通過實驗得出。視頻幀差算法目的為將運動目標提出來，式(2)可以用來表示幀間的差異和代表相鄰幀之間的灰度變化，CDMi(x,y)={d,d≥T0,d<Td=|Ii+1(x,y)-Ii+(x,y)|---(2)]]>其中{I(x,y)}為圖像序列，(x,y)表示像素位置，i表示幀序號(i＝1,2,3，......N)，N為序列總幀數，式(2)中T為閾值。由于CDMi(x，y)表示位置(x,y)處像素點沿時間軸方向的變化，因此可以根據CDMi(x，y)是否大于零進行分段。面積匹配首先使用查找輪廓算法，查找輪廓算法對圖像中各像素進行逐行掃描，假設二值圖像中黑色為目標，白色為背景，查找各像素8鄰點是否全為黑，如果是，則說明該點為人物目標的內部點，可以去除，即黑點變白點，否則保留。輪廓查找完畢后，對輪廓面積進行計算，選取最大輪廓即為人物目標，隨后對該輪廓進行填充。質量中心簡稱質心，指物質系統上被認為質量集中于此的一個假想點。該系統取人物目標的質心作為最終坐標，本專利質心提取算法如下：gx=(Σi=1nXi)/n]]>gy=(Σi=1nYi)/n---(3)]]>式(3)中，x為圖像中人物目標像素的橫坐標，y為縱坐標，對圖像中橫坐標和縱坐標求和，然后除去像素點個數，即可即可求得質心坐標。求取質心坐標后，將該點坐標與圖像中心點坐標做差后即可通過RS232串口傳遞至控制模塊400。另外，進一步如圖2所示，感應模塊200還可以包含設置于人形外殼100上的超聲波傳感器220，以便測量老年服務機器人與服務對象之間的距離，并將測得的距離傳遞至控制模塊400。控制模塊400結合該距離以及由長波紅外傳感器210采集的圖像來判斷服務對象的運動狀態，例如行走、站立、坐著、躺下、跌到等狀態，并做出合理的應對方案。優選地，該老年服務機器人還包含報警裝置，當控制模塊400依據服務對象的運動狀態判斷出其跌到時，還可以進行報警處理，以使跌到的老人得到及時的救治?？刂颇K400確定應對方案后便可指示運動模塊300進行相應的操作，例如尋人、跟蹤等。運動模塊300包括設置于人形外殼100底部的底盤310、安裝于底盤310上的車輪320(見圖3a和3b)、以及安裝于底盤310內部的電機和減速器。優選地，依據本申請的老年服務機器人還可以包括由揚聲器610和顯示器620等構成的人機交互模塊600。該人機交互模塊600同樣可由供電模塊500來提供電能，并與控制模塊400通信連接，以便向控制模塊400提供信息并接收來自控制模塊400的指示。人機交互模塊500能夠實現娛樂播放、人機對話、語音識別等功能，使老人即便獨自在家時也不會寂寞，是增加了本實用新型的人性化的設計。本實用新型的老年服務機器人不僅克服了市場上現有老年服務裝置準確率低、功能單一等缺陷，還具有外表美觀大方、使用方便以及成本低等優點，由其是判斷老人跌倒并報警的功能，有效避免了老人因不能及時救治而造成的不良后果，特別適用于當今社會越來越多的空巢老人。以上實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3