CN108406803A - 多用户与服务机器人的交互系统与交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用户与服务机器人的交互系统与交互方法，交互系统包含设于服务机器人上总控部分以及用于用户佩戴的若干佩戴部分；总控部分包含控制系统、通讯单元以及定位单元；佩戴部分包含可与所述通讯单元通讯的子通讯单元、用于接收所述红外光产生元件发出的红外光的接收器、定位微基站、定位标签以及微处理单元；不同佩戴部分的子通讯单元之间可相互通讯。本发明的多用户与服务机器人的交互系统与交互方法通过服务机器人上总控部分与用户佩戴的佩戴部分之间的信号传输，使得机器人可以掌握每个用户的位置以及发言情况，在导览讲演过程中，可有效解决用户掉队、用户发言无法采集等复杂情况，具有良好的体验。

Description

多用户与服务机器人的交互系统与交互方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及机器人人机交互技术领域。

背景技术

当前在机器人领域，人机交互是一个重要的研究领域，现有的人机交互方法很多，主要是语音交互、触控交互、输入交互等形式及这些交互形式的混合形式，但是目前的机器人的人机交互方式仍然主要是机器人一对一的情形，对于机器人一对多的情形，如导览讲解机器人，其需要带领用户边走边讲解，由于人具有主观能动性，机器人无法控制用户的掉队、乱发言等情况，因此一直没有一个较好的交互系统与方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于一对多情形的人机交互的多用户与服务机器人的交互系统与交互方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的多用户与服务机器人的交互系统，包含设于服务机器人上总控部分以及用于用户佩戴的若干佩戴部分；

总控部分包含控制系统、通讯单元以及定位单元，所述通讯单元以及定位单元均电连接所述控制系统；

佩戴部分包含可与所述通讯单元通讯的子通讯单元、用于配合所述定位单元使用的接收器、定位微基站、定位标签以及微处理单元；不同佩戴部分的子通讯单元之间可相互通讯；

定位单元包含可产生红外光的第一发光体以及一个具有竖向狭缝的容器，第一发光体设置在容器内，容器可在转动驱动单元的作用下沿竖直轴旋转；定位单元还包含可产出红外光的第二发光体；所述接收器可感知红外光。

进一步地，所述佩戴部分还包括耳机单元以及麦克风单元，所述耳机单元以及麦克风单元均连接所述微处理单元。

进一步地，所述佩戴部分还包括震动单元，所述震动单元连接所述微处理单元。

进一步地，所述佩戴部分还包括按钮单元，所述按钮单元连接所述微处理单元。

基于上述多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，包括如下步骤：

步骤一：控制系统控制第一发光体变亮，并控制转动驱动单元转动，从而驱动内置有第一发光体的容器旋转；

步骤二：各佩戴部分具有唯一编号，当有佩戴部分的接收器接收到第一发光体产生的红外光，则接收到红外光的佩戴部分产生反馈信息反馈至控制系统，反馈信息包含佩戴部分的编号以及该佩戴部分接收到红外光的时间，控制系统根据反馈信息以及旋转驱动单元的转动角度与时间的关系，计算每个接收到红外光的佩戴部分所处的方位；

步骤三：控制系统控制第二发光体变亮，之前接收到第一发光体产生的红外光的佩戴部分接收到第二发光体产生的红外光后将自身编号以及接收到红外光的时间作为第二反馈信息再次发送给控制系统，控制系统根据第二发光体变亮的时间以及第二反馈信息可获知这些佩戴部分离定位单元的距离，结合步骤二中推算的这些佩戴部分的方位可获知这些佩戴部分的位置；控制系统在已知位置的若干佩戴部分中指定其中三个佩戴部分作为位置参考点；

步骤四：控制系统向除作为位置参考点的三个佩戴部分以外的所有佩戴部分发出指令，使这些佩戴部分的定位标签分别向三个作为位置参考点的佩戴部分的定位微基站发送定位信息，定位信息包含佩戴部分的编号以及该佩戴部分发出定位信息的时间；

步骤五：三个作为位置参考点的佩戴部分接收定位信息，并在每个定位信息上增加接收到该定位信息的时间后转发给控制系统；

步骤六：控制系统根据定位信息以及作为位置参考点的佩戴部分的位置信息推算其余佩戴部分的位置，得到所有佩戴部分的位置分布状况。

进一步地，所述控制系统根据所有佩戴部分的位置分布状况得到佩戴有佩戴部分的用户的分布情况，据此控制服务机器人的移动速度，必要时控制服务机器人停止等待所有的佩戴部分到达设定范围内再继续导览讲演。

进一步地，所述佩戴部分还包括耳机单元以及麦克风单元，所述耳机单元以及麦克风单元均连接所述微处理单元；控制系统掌握所有佩戴部分通过耳机单元收听信息的权限以及通过麦克风单元发言的权限。

进一步地，所述佩戴部分还包括震动单元，所述震动单元连接所述微处理单元；当控制系统得到佩戴有佩戴部分的用户的分布情况，分析出某些用户落后较严重，可通过这些用户佩戴的佩戴部分的震动单元提醒这些用户跟上队伍。

进一步地，所述佩戴部分还包括按钮单元，当用户需要提问，可通过所述按钮单元向控制系统发出请求信号，控制系统受理用户的请求后，使发出请求信号的佩戴部分的麦克风单元开始采集语音信号。

有益效果：本发明的多用户与服务机器人的交互系统与交互方法通过服务机器人上总控部分与用户佩戴的佩戴部分之间的信号传输，使得机器人可以掌握每个用户的位置以及发言情况，在导览讲演过程中，可有效解决用户掉队、用户发言无法采集等复杂情况，具有良好的体验。

附图说明

附图1为多用户与服务机器人的交互系统的系统组成图；

附图2为定位单元的安装位置图；

附图3为定位单元的结构图；

附图4为总控部分与若干佩戴部分的分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的多用户与服务机器人的交互系统，包含设于服务机器人上总控部分100以及用于用户佩戴的若干佩戴部分200；总控部分100包含控制系统110、通讯单元120以及定位单元130，所述通讯单元120以及定位单元130均电连接所述控制系统110；优选地，定位单元130设置在机器人的顶部，如附图2所示。

佩戴部分200包含可与所述通讯单元120通讯的子通讯单元210、用于配合所述定位单元130使用的接收器220、定位微基站230、定位标签240以及微处理单元250；不同佩戴部分200的子通讯单元210之间可相互通讯。子通讯单元210、接收器220、定位微基站230、定位标签240四者均连接所述微处理单元250。

如附图3所示，定位单元130包含可产生红外光的第一发光体131（图中虚线所示）以及一个具有竖向狭缝的容器132，第一发光体131设置在容器132内，容器132可在转动驱动单元133的作用下沿竖直轴旋转，所述接收器220可感知红外光。这样第一发光体131发出的光只能从竖向狭缝中出来一竖条光线，该一竖条光线在水平面内的散射范围很小，而在竖直面内的散射范围较大，这样可以使得该一竖条光线可以沿着竖直轴旋转扫射一圈，各佩戴部分200上接收器220的接收有早晚之分，通过接收器220接收到红外光的时间以及该时间容器132上竖向狭缝的朝向即可推断出包含该接收器220的佩戴部分200所在的方位。定位单元130还包含可产生红外光的第二发光体134，第二发光体134的发光没有受遮罩，这样第二发光体134发出的红外光可360度全向播撒，控制系统110通过控制第二发光体134从灭到亮，再结合第二发光体134发光的时间以及佩戴部分200上接收器220接收到红外光的时间，可以计算出佩戴部分200离机器人的距离，这样既知道了佩戴部分200的方位又知道了佩戴部分200的远近，由此就知道了佩戴部分200的位置。

所述佩戴部分200还包括耳机单元260以及麦克风单元270，所述耳机单元260以及麦克风单元270均连接所述微处理单元250。

所述佩戴部分200还包括震动单元280，所述震动单元280连接所述微处理单元250。

所述佩戴部分200还包括按钮单元290，所述按钮单元290连接所述微处理单元250。

基于上述多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，机器人获得每个用户位置的方法包括如下步骤：

步骤一：控制系统110控制第一发光体131变亮，并控制转动驱动单元133转动，从而驱动内置有第一发光体131的容器132旋转；

步骤二：各佩戴部分200具有唯一编号，当有佩戴部分200的接收器220接收到第一发光体131产生的红外光，则接收到红外光的佩戴部分200产生反馈信息通过子通讯单元210与通讯单元120的通讯反馈至控制系统110，反馈信息包含佩戴部分200的编号以及该佩戴部分200接收到红外光的时间，控制系统110根据反馈信息以及旋转驱动单元132的转动角度与时间的关系，计算每个接收到红外光的佩戴部分200所处的方位（即佩戴部分200在总控部分100的哪个方向上，用参数表示即附图4中的θ）；

步骤三：控制系统110控制第二发光体134变亮，之前接收到第一发光体131产生的红外光的佩戴部分200接收到第二发光体131产生的红外光后将自身编号以及接收到红外光的时间作为第二反馈信息再次发送给控制系统110，控制系统110根据第二发光体131变亮的时间以及第二反馈信息可获知这些佩戴部分200离定位单元130的距离（附图4中的D），结合步骤二中推算的这些佩戴部分200的方位可获知这些佩戴部分200的位置；控制系统110在已知位置的若干佩戴部分200中指定其中三个佩戴部分200作为位置参考点（作为位置参考点的佩戴部分200如附图4中的黑色块，其他佩戴部分200如附图4中的白色块）；

步骤四：控制系统110向除作为位置参考点的三个佩戴部分200以外的所有佩戴部分200发出指令，使这些佩戴部分200的定位标签240分别向三个作为位置参考点的佩戴部分200的定位微基站230发送定位信息，定位信息包含佩戴部分200的编号以及该佩戴部分200发出定位信息的时间；

步骤五：三个作为位置参考点的佩戴部分200接收定位信息，并在每个定位信息上增加接收到该定位信息的时间后转发给控制系统110；

步骤六：控制系统110根据定位信息以及作为位置参考点的佩戴部分200的位置信息推算其余佩戴部分200的位置（先得出非位置参考点佩戴部分200的佩戴部分200相对于每个作为位置参考点的佩戴部分200的距离，即图4中的D1、D2、D3，再根据作为位置参考点的佩戴部分200的位置信息即可推算其余佩戴部分200的位置），得到所有佩戴部分200的位置分布状况。

所述控制系统110根据所有佩戴部分200的位置分布状况得到佩戴有佩戴部分200的用户的分布情况，据此控制服务机器人的移动速度，必要时控制服务机器人停止等待所有的佩戴部分200到达设定范围内（即到达以服务机器人为中心的一定半径的圆内，如附图4中虚线圈所示）再继续导览讲演。

所述佩戴部分200还包括耳机单元260以及麦克风单元270，所述耳机单元260以及麦克风单元270均连接所述微处理单元250；控制系统110掌握所有佩戴部分200通过耳机单元260收听信息的权限以及通过麦克风单元270发言的权限。这样可以有效控制用户的发言，且可以解决嘈杂环境中语音提取的问题，机器人的控制系统110可将单个用户的语音通过各佩戴部分200的耳机单元260传达给其他用户。

所述佩戴部分200还包括震动单元280，所述震动单元280连接所述微处理单元250；当控制系统110得到佩戴有佩戴部分200的用户的分布情况，分析出某些用户落后较严重，可通过这些用户佩戴的佩戴部分200的震动单元280提醒这些用户跟上队伍。

所述佩戴部分200还包括按钮单元290，当用户需要提问，可通过所述按钮单元290向控制系统110发出请求信号，控制系统110受理用户的请求后，使发出请求信号的佩戴部分200的麦克风单元270开始采集语音信号。

本发明的多用户与服务机器人的交互系统与交互方法通过服务机器人上总控部分与用户佩戴的佩戴部分之间的信号传输，使得机器人可以掌握每个用户的位置以及发言情况，在导览讲演过程中，可有效解决用户掉队、用户发言无法采集等复杂情况，具有良好的体验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.多用户与服务机器人的交互系统，其特征在于：包含设于服务机器人上的总控部分（100）以及用于用户佩戴的若干佩戴部分（200）；

总控部分（100）包含控制系统（110）、通讯单元（120）以及定位单元（130），所述通讯单元（120）以及定位单元（130）均电连接所述控制系统（110）；

佩戴部分（200）包含可与所述通讯单元（120）通讯的子通讯单元（210）、用于配合所述定位单元（130）使用的接收器（220）、定位微基站（230）、定位标签（240）以及微处理单元（250）；不同佩戴部分（200）的子通讯单元（210）之间可相互通讯；

定位单元（130）包含可产生红外光的第一发光体（131）以及一个具有竖向狭缝的容器（132），第一发光体（131）设置在容器（132）内，容器（132）可在转动驱动单元（133）的作用下沿竖直轴旋转；定位单元（130）还包含可产出红外光的第二发光体（134）；所述接收器（220）可感知红外光。

2.根据权利要求1所述的多用户与服务机器人的交互系统，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括耳机单元（260）以及麦克风单元（270），所述耳机单元（260）以及麦克风单元（270）均连接所述微处理单元（250）。

3.根据权利要求1所述的多用户与服务机器人的交互系统，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括震动单元（280），所述震动单元（280）连接所述微处理单元（250）。

4.根据权利要求2所述的多用户与服务机器人的交互系统，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括按钮单元（290），所述按钮单元（290）连接所述微处理单元（250）。

5.基于权利要求1所述的多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：控制系统（110）控制第一发光体（131）变亮，并控制转动驱动单元（133）转动，从而驱动内置有第一发光体（131）的容器（132）旋转；

步骤二：各佩戴部分（200）具有唯一编号，当有佩戴部分（200）的接收器（220）接收到第一发光体（131）产生的红外光，则接收到红外光的佩戴部分（200）产生反馈信息反馈至控制系统（110），反馈信息包含佩戴部分（200）的编号以及该佩戴部分（200）接收到红外光的时间，控制系统（110）根据反馈信息以及旋转驱动单元（132）的转动角度与时间的关系，计算每个接收到红外光的佩戴部分（200）所处的方位；

步骤三：控制系统（110）控制第二发光体（134）变亮，之前接收到第一发光体（131）产生的红外光的佩戴部分（200）接收到第二发光体（131）产生的红外光后将自身编号以及接收到红外光的时间作为第二反馈信息再次发送给控制系统（110），控制系统（110）根据第二发光体（131）变亮的时间以及第二反馈信息可获知这些佩戴部分（200）离定位单元（130）的距离，结合步骤二中推算的这些佩戴部分（200）的方位可获知这些佩戴部分（200）的位置；控制系统（110）在已知位置的若干佩戴部分（200）中指定其中三个佩戴部分（200）作为位置参考点；

步骤四：控制系统（110）向除作为位置参考点的三个佩戴部分（200）以外的所有佩戴部分（200）发出指令，使这些佩戴部分（200）的定位标签（240）分别向三个作为位置参考点的佩戴部分（200）的定位微基站（230）发送定位信息，定位信息包含佩戴部分（200）的编号以及该佩戴部分（200）发出定位信息的时间；

步骤五：三个作为位置参考点的佩戴部分（200）接收定位信息，并在每个定位信息上增加接收到该定位信息的时间后转发给控制系统（110）；

步骤六：控制系统（110）根据定位信息以及作为位置参考点的佩戴部分（200）的位置信息推算其余佩戴部分（200）的位置，得到所有佩戴部分（200）的位置分布状况。

6.根据权利要求5所述的多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，其特征在于：所述控制系统（110）根据所有佩戴部分（200）的位置分布状况得到佩戴有佩戴部分（200）的用户的分布情况，据此控制服务机器人的移动速度，必要时控制服务机器人停止等待所有的佩戴部分（200）到达设定范围内再继续导览讲演。

7.根据权利要求5所述的多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括耳机单元（260）以及麦克风单元（270），所述耳机单元（260）以及麦克风单元（270）均连接所述微处理单元（250）；控制系统（110）掌握所有佩戴部分（200）通过耳机单元（260）收听信息的权限以及通过麦克风单元（270）发言的权限。

8.根据权利要求5所述的多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括震动单元（280），所述震动单元（280）连接所述微处理单元（250）；当控制系统（110）得到佩戴有佩戴部分（200）的用户的分布情况，分析出某些用户落后较严重，可通过这些用户佩戴的佩戴部分（200）的震动单元（280）提醒这些用户跟上队伍。

9.根据权利要求7所述的多用户与服务机器人的交互系统的交互方法，其特征在于：所述佩戴部分（200）还包括按钮单元（290），当用户需要提问，可通过所述按钮单元（290）向控制系统（110）发出请求信号，控制系统（110）受理用户的请求后，使发出请求信号的佩戴部分（200）的麦克风单元（270）开始采集语音信号。