一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法

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一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及智能玩具机器人技术领域，具体涉及一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法。\n背景技术\n[0002] 随着时代的进步和人们生活质量的提高，许多有小孩子的家庭都会选择饲养宠物来陪伴孩子玩耍和成长，尤其是宠物狗是众多儿童喜欢的宠物，它聪明温顺活泼可爱，但是由于种种原因许多有孩子的家庭不方便饲养宠物，例如宠物需要每天进行生活照料，定期进行清洗，有时候因为小孩子的抵抗力差还会担心小孩感染病菌之类的情况。\n[0003] 由于饲养宠物狗需要花费大量的时间，于是众多宠物玩具就出现了，如玩具猫、玩具狗、玩具兔子等。尤其是玩具狗是众多儿童喜欢的对象，但是现有的宠物玩具狗大多结构外形单一，动作僵硬，没有情感，互动效果差，达不到真实仿生狗的效果，小孩子一般玩一段时间也就失去了兴趣，无法获得消费者的青睐。\n[0004] 因此，现有技术还有待于改进和发展。\n发明内容\n[0005] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法，旨在通过语音交互模块在接收用户发出的声音通过特定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行运动控制模式中的相应动作，控制智能仿生机器狗进行各种运动、音乐播放、智能喂养、根据音乐跳舞以及与用户进行语音交互，使得智能仿生机器狗根据相应的识别做出不同的情感反应。\n[0006] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：\n[0007] 一种智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述控制系统包括：\n[0008] 语音交互模块，用于当智能仿生机器狗进入语音互动模式后，对用户发出的声音通过预定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取；\n[0009] 双核处理器模块，与所述语音交互模块连接，用于控制数据的处理和传递；\n[0010] APP控制模块，用于接收用户的不同操作进入相应的APP交互模式；\n[0011] 蓝牙模块，与所述APP控制模块和双核处理器模块连接，用于智能仿生机器狗和所述APP控制模块之间的通讯；\n[0012] 红外视觉模块，与所述双核处理器模块连接，用于当智能仿生机器狗在运动状态下感知前方是否有障碍物；\n[0013] 姿态检测模块，与所述双核处理器模块连接，用于360度全方位检测智能仿生机器狗的姿态，并根据当前姿态做出不同反应；\n[0014] 触摸检测模块，与所述双核处理器模块连接，用于检测用户对智能仿生机器狗的触摸；\n[0015] 音频输出模块，与所述双核处理器模块连接，用于发出真实狗的叫声，并当智能仿生机器狗处于音乐播放模式时，放出高品质音乐或者故事；\n[0016] 眼睛显示模块，与所述双核处理器模块连接，用于根据智能仿生狗的情绪变化显示不同的动态表情，而且进入不同的模式时显示不同的提示图标；\n[0017] 运动控制模块，与所述双核处理器模块连接，用于控制智能仿生机器狗执行相应的动作。\n[0018] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述语音交互模块还用于将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行所述控制指令。\n[0019] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述APP控制模块包括：动作遥控单元、舞蹈编程单元、在线音乐单元和智能喂养单元；\n[0020] 所述动作遥控单元用于接收并执行用户通过APP实时控制智能仿生机器狗运动的操作指令；\n[0021] 所述舞蹈编程单元用于接收用户通过点击或拖动操作，根据先后循序排列，将单个动作编排成一段完整的舞蹈；\n[0022] 所述在线音乐单元用于通过智能仿生机器狗的蓝牙模块接收音频并通过音频输出模块播放用户选择的内容；\n[0023] 所述智能喂养单元用于接收用户通过拖动食物选项内食物喂给智能仿生机器狗，智能仿生机器狗根据不同食物做出不同的反应。\n[0024] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述蓝牙模块为双模蓝牙模块，所述APP控制模块的所有数据通过蓝牙模块进行传输，包括使用蓝牙2.0传输音频类数据，同时使用蓝牙4.0以透传的方式用于控制类数据的传输。\n[0025] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述红外视觉模块包括：红外发射单元和红外接收单元；\n[0026] 所述红外发射单元用于发射红外光束；\n[0027] 所述红外接收单元用于接收物体反射回来的红外光；\n[0028] 智能仿生机器狗在运动状态下，通过红外视觉模块检测前方是否有障碍物，当有障碍物阻挡智能仿生机器狗时控制调整方向用于防止撞上障碍物。\n[0029] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述触摸检测模块包括两个触摸点，分别设置在智能仿生机器狗的下巴部位和后背部位。\n[0030] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述音频输出模块包括：音频放大器和扬声器；\n[0031] 所述音频放大器用于将蓝牙芯片输出的音源进行放大，并将放大后的音源驱动扬声器，所述扬声器用于放出高品质的声音和音乐。\n[0032] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述运动控制模块包括：角度检测单元、PID算法单元、以及电机执行单元；\n[0033] 所述角度检测单元用于检测内置于智能仿生机器狗中结构分离式舵机的旋转角度；\n[0034] 所述PID算法单元用于根据所述旋转角度通过PID算法计算智能仿生机器狗的运动动作；\n[0035] 所述电机执行单元用于根据所述运动动作通过电机控制智能仿生机器狗执行相应的动作。\n[0036] 所述的智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述双核处理器模块包括两片32位MCU。\n[0037] 一种如所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法，其中，包括以下步骤：\n[0038] 所述语音交互模块接收用户发出的声音，通过预定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取；\n[0039] 将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果，根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行运动控制模式中的相应动作；\n[0040] 所述双核处理器模块根据提取的音频特征值控制运动控制模块做出相应的动作；\n[0041] 所述APP控制模块通过所述蓝牙模块与所述双核处理器模块连接；\n[0042] 所述APP控制模块接收用户的不同操作进入相应的APP交互模式；\n[0043] 当所述触摸检测模块检测到用户触摸操作，或所述姿态检测模块检测到用户触动操作，或所述红外视觉检测到进入体感互动模式，智能仿生机器狗根据不同触摸方式、不同位置和不同触动方式作出不同的动作反应。\n[0044] 本发明提供了一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法，所述控制系统包括：\n语音交互模块、双核处理器模块、APP控制模块、蓝牙模块、红外视觉模块、姿态检测模块、触摸检测模块、音频输出模块、眼睛显示模块以及运动控制模块，通过语音交互模块在接收用户发出的声音通过特定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行运动控制模式中的相应动作，控制智能仿生机器狗进行各种运动、音乐播放、智能喂养、根据音乐跳舞以及与用户进行语音交互，使得智能仿生机器狗根据相应的识别做出不同的情感反应。\n附图说明\n[0045] 图1是本发明智能仿生机器狗的控制系统的较佳实施例的功能原理框图。\n[0046] 图2是本发明结构分离式舵机的控制系统实现方法的较佳实施例的流程图。\n[0047] 图3是本发明智能仿生机器狗的控制系统较佳实施例中APP交互模式的类型示意图。\n具体实施方式\n[0048] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0049] 请参见图1，图1是本发明智能仿生机器狗的控制系统的较佳实施例的功能原理框图。如图1所示，一种智能仿生机器狗的控制系统，其中，所述控制系统包括：\n[0050] 语音交互模块10，用于当智能仿生机器狗进入语音互动模式后，对用户发出的声音通过预定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取；\n[0051] 双核处理器模块20，与所述语音交互模块10连接，用于控制数据的处理和传递；\n[0052] APP控制模块30，用于接收用户的不同操作进入相应的APP交互模式；\n[0053] 蓝牙模块40，与所述APP控制模块30和双核处理器模块20连接，用于智能仿生机器狗和所述APP控制模块30之间的通讯；\n[0054] 红外视觉模块50，与所述双核处理器模块20连接，用于当智能仿生机器狗在运动状态下感知前方是否有障碍物；\n[0055] 姿态检测模块60，与所述双核处理器模块20连接，用于360度全方位检测智能仿生机器狗的姿态，并根据当前姿态做出不同反应；\n[0056] 触摸检测模块70，与所述双核处理器模块20连接，用于检测用户对智能仿生机器狗的触摸；\n[0057] 音频输出模块80，与所述双核处理器模块20连接，用于发出真实狗的叫声，并当智能仿生机器狗处于音乐播放模式时，放出高品质音乐或者故事；\n[0058] 眼睛显示模块90，与所述双核处理器模块20连接，用于根据智能仿生狗的情绪变化显示不同的动态表情，而且进入不同的模式时显示不同的提示图标；\n[0059] 运动控制模块100，与所述双核处理器模块20连接，用于控制智能仿生机器狗执行相应的动作。\n[0060] 具体地，所述语音交互模块10接收用户发出的声音后，通过特定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后，根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行相应的动作，叫声以及智能表情。所语音交互模块10还可用于检测外部声源的大小，并根据声源的大小做出相应的动作，叫声以及智能表情。\n[0061] 具体地，所述双核处理器模块20包括两片32位MCU，所述双核处理器模块20是智能仿生机器狗的核心部分，所述双核处理器模块20负责其他所有模块间数据的处理和传递，尤其的包括语音交互模块10中的语音算法的提取与匹配、眼睛显示模块90中对LED点阵屏的驱动和运动控制模块100中电机的PID算法的处理。\n[0062] 具体地，所述APP控制模块30用于通过手机控制智能仿生机器狗运动和播放音频内容，所述APP控制模块30包括四大单元块：动作遥控单元、舞蹈编程单元、在线音乐单元和智能喂养单元，每个单元可以控制仿生机器狗相对应的功能。\n[0063] 其中，所述动作遥控单元用于接收并执行用户通过APP实时控制智能仿生机器狗运动的；主要是用户通过APP实时控制智能仿生机器狗行走，完成各种动作如坐下、打滚、转圈、随音乐秀一段舞蹈等。\n[0064] 其中，所述舞蹈编程单元用于接收用户通过点击或拖动操作，根据先后循序排列，将单个动作编排成一段完整的舞蹈；主要是用户通过点击或拖动前进、后退、转圈、伸腿等基本动作，根据先后循序排列，然后按开始按钮，机器狗将这些单个动作编排成一个优美的舞蹈。\n[0065] 其中，所述在线音乐单元用于通过智能仿生机器狗的蓝牙模块接收音频并通过音频输出模块播放用户选择的内容；通过智能仿生机器狗的蓝牙模块接收音频，并通过音频输出模块播放用户选择的内容，用户可选择播放精心选择的4大类百科故事。\n[0066] 其中，所述智能喂养单元用于接收用户通过拖动食物选项内食物喂给智能仿生机器狗，智能仿生机器狗根据不同食物做出不同的反应；例如用户通过拖动食物选项内食物喂给智能仿生机器狗，智能仿生机器狗根据不同食物会做出不同的反应，以此让用户能了解真实狗的饮食方面的知识，增强对狗的认识，激发学习兴趣。\n[0067] 具体地，所述蓝牙模块40为双模蓝牙模块，用于智能仿生机器狗和APP控制模块30之间的通讯，APP控制模块30的所有数据传输都会通过蓝牙模块40，其中包括使用蓝牙2.0传输音频类数据，同时使用蓝牙4.0以透传（透传即是透明传送，是指传送网络无论传输业务如何，只负责将需要传送的业务传送到目的节点，同时保证传输的质量即可，而不对传输的业务进行处理）的方式用于控制类数据的传输。使用所述蓝牙模块40，即双模蓝牙模块的蓝牙2.0和蓝牙4.0分开传输不同的数据，会使整体智能机器狗系统实现更加的稳定可靠，进一步，用户还可以通过蓝牙模块40播放任意音频文件等。\n[0068] 具体地，所述红外视觉模块50用于智能仿生机器狗感知外界物体，所述红外视觉模块50包括红外发射单元和红外接收单元，红外发射单元用于发射红外光束，红外接收单元用于接收物体反射回来的红外光；当智能仿生机器狗在运动状态下，智能仿生机器狗可以通过红外视觉模块50检测前方是否有障碍物，如果有障碍物则控制智能仿生机器狗调整方向，从而躲避障碍物，防止智能仿生机器狗撞上障碍物。\n[0069] 具体地，所述姿态检测模块60用于时刻检测智能仿生机器狗的姿态，并能360度全方位检测；其检测姿态包括站立、左倒下、右倒下和躺下等姿态；当智能仿生机器狗处于不同模式下会检测其姿态，并能够根据当前姿态做出不同反应。\n[0070] 具体地，集成在智能仿生机器狗身上的触摸检测模块70可以检测用户对智能仿生机器狗的触摸，所述触摸检测模块70有两个触摸点，分别设置在智能仿生机器狗的下巴部位和后背部位，当用户触摸下巴部分的触摸点时，智能仿生机器狗就会开心的摇尾巴并且坐下，当用户触摸背部的触摸点时，智能仿生机器狗就会摇尾巴。\n[0071] 具体地，所述音频输出模块80用于发出真实狗的叫声，并且当智能仿生机器狗处于音乐播放模式时，通过音频输出模块80可以放出高品质音乐或者故事，所述音频输出模块80包括音频放大器和扬声器，音频放大器将蓝牙芯片输出的音源进行放大，并将放大后的音源驱动扬声器，从而能放出高品质的声音和音乐。\n[0072] 具体地，所述眼睛显示模块90可以根据智能仿生狗的情绪变化显示不同的动态表情，而且进入不同的模式时还会显示不同的提示图标；所述眼睛显示模块90主要使用的是两个特殊的LED点阵屏，该点阵屏为两个8*8一共128个独立的LED点阵，不仅能够显示丰富多彩的动画表情，而且光线柔和不会伤害儿童的眼睛。\n[0073] 具体地，所述运动控制模块100包括：角度检测单元、PID算法单元、以及电机执行单元，所述角度检测单元用于检测内置于智能仿生机器狗中结构分离式舵机的旋转角度；\n所述PID算法单元用于根据所述旋转角度通过PID算法计算智能仿生机器狗的运动动作；所述电机执行单元用于根据所述运动动作通过电机控制智能仿生机器狗执行相应的动作。所述运动控制模块100用于控制智能仿生机器狗执行相应的动作，并能够执行类似真实狗一样的动作，如坐、卧、打滚、前进、后退等动作。\n[0074] 进一步地，另外，如图2所示，本发明还提供一种智能仿生机器狗的控制系统的实现方法，所述实现方法包括如下步骤：\n[0075] 步骤S100，所述语音交互模块接收用户发出的声音，通过预定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取；\n[0076] 步骤S200，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果，根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行运动控制模式中的相应动作；\n[0077] 步骤S300，所述双核处理器模块根据提取的音频特征值控制运动控制模块做出相应的动作；\n[0078] 步骤S400，所述APP控制模块通过所述蓝牙模块与所述双核处理器模块连接；\n[0079] 步骤S500，所述APP控制模块接收用户的不同操作进入相应的APP交互模式[0080] 步骤S600，当所述触摸检测模块检测到用户触摸操作，或所述姿态检测模块检测到用户触动操作，或所述红外视觉检测到进入体感互动模式，智能仿生机器狗根据不同触摸方式、不同位置和不同触动方式作出不同的动作反应。\n[0081] 其中，如图3所示，所述APP交互模式包括：运动控制模式1、音乐播放模式2、益智编程模式3、智能喂养模式4、音乐跳舞模式5、体感互动模式6以及智能情感模式7。\n[0082] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，用户通过APP交互模式进入运动控制模式1后，可以通过APP控制模块和蓝牙模块对智能仿生机器狗进行远程遥控，远程遥控包括控制智能仿生机器狗进行前、后、左、右行走，执行相应的动作如坐下、站立、趴下、打滚等等。\n[0083] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，用户通过APP交互模式进入音乐播放模式2后，可以在音乐播放模式下，通过蓝牙模块使智能仿生机器狗播放音乐和故事。\n[0084] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，用户通过APP交互模式进入益智编程模式3后，通过图形编程来使智能仿生机器狗执行用户所设定的动作。\n[0085] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，用户通过APP交互模式进入智能喂养模式4后，用户在食物链条上选择想要喂的食物，拖动到智能仿生机器狗图片附近松开手，完成喂养动作，然后APP控制模块判断用户所选食物类型，根据食物类型如是否可吃、是否是狗喜欢的食物等作出相应判断，再通过蓝牙模块发送对应指令给智能仿生机器狗，智能仿生机器狗也会根据不同食物通过运动控制模块做出不同动作如兴奋、讨好、不理睬、死掉等。\n[0086] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，用户的不同操作通过APP交互模式使智能仿生机器狗进入音乐跳舞模式5后，智能仿生机器狗通过蓝牙模块接收舞蹈音频和控制指令，双核处理器模块通过特定算法提取音频特征，双核处理器模块根据提取的音频特征值控制运动控制模块做出相应的舞蹈动作，这样智能仿生机器狗就可以根据用户播放的不同音乐跳出相应优美的舞蹈。\n[0087] 具体地，所述的智能仿生机器狗的控制系统的实现方法中，当触摸检测模块检测到用户触摸，或姿态检测模块检测到用户触动，也或者红外视觉模块检测到用户时进入体感互动模式6后，在体感互动模式6下，用户可以与智能仿生机器狗进行体感互动，智能仿生机器狗可以根据用户的不同触摸方式、不同位置和对其的不同触动方式作出不同的动作反应。\n[0088] 具体地，语音交互模块在对用户发出的声音通过特定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后，智能仿生机器狗进入智能情感模式7，根据相应的识别,做出不同的情感反应，包括丰富的动态表情和叫声。\n[0089] 本发明的目的在于提供一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法，可与用户进行语音交互，并可陪伴小孩一起成长，让小孩感受到类似于与真实宠物狗的体验。\n[0090] 综上所述，本发明公开了一种智能仿生机器狗的控制系统及实现方法，所述控制系统包括：语音交互模块、双核处理器模块、APP控制模块、蓝牙模块、红外视觉模块、姿态检测模块、触摸检测模块、音频输出模块、眼睛显示模块以及运动控制模块，通过语音交互模块在接收用户发出的声音通过特定的提取算法将相应的声音进行特征值的采取，将提取到的声音特征值与存在的语音模式库进行相应的匹配，进入相应的模式匹配算法匹配出相应的识别结果后根据预先设置的语音与控制指令的对应关系，执行运动控制模式中的相应动作，控制智能仿生机器狗进行各种运动、音乐播放、智能喂养、根据音乐跳舞以及与用户进行语音交互，使得智能仿生机器狗根据相应的识别做出不同的情感反应。\n[0091] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。