基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，包括樹莓派中央處理器，以樹莓派中央處理器和Arduino芯片為數據處理和控制核心，采用藍牙通信，WiFi通信和手機APP遠程通信方式來控制人臉識別與追蹤系統、掃地機器人子系統、驅動子系統、控制系統、清潔子系統、機械手子系統和語音交流與控制系統，能夠實現清潔家里衛生，改善家里空氣質量，巡視家里情況和實現語音控制、語音交流、人臉識別與追蹤等功能；本實用新型主要體現了家用電器的人工智能化，實現了管理與控制家用電器和室內安防一體化，具有廣闊的市場空間。
【專利說明】
基于樹莓派和Ardu i no的移動式家庭服務機器人
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及智能家居領域，具體是一種基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人。
【背景技術】
[0002]現在智能家居的發展主要傾向于家居單品的發展，也就是該智能家居單品只有該單品所具有的產品特點只有單一的智能化功能，雖然目前智能家居研發和生產的企業眾多，但由于市場認可度低，產品技術不成熟，產品質量不穩定，尤其是家庭管理系統方面沒有形成統一的技術框架和標準；目前國內智能家居產品主要以智能家居單品形式出售，各個品牌的設備自成一派，各種產品難以互通互聯，使用者的智能家居系統出現問題，需要更換配件時，只能選擇開發商提供的同品牌產品，不能更換其他廠家的產品，這給用戶帶來了諸多不便，使得智能家居企業開發的產品和系統僅僅停留在體驗階段，無法實現產業化、規模化、整個行業也難以得到持續、健康的發展，嚴重限制了智能家居行業的壯大，同時降低了用戶的舒適度，帶來了諸多不便;基于上述原因，需要對現有技術的智能家居進行進一步的開發和集成，以滿足使用需求。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種能系統化控制家用電器和管理監視室內環境的基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0005]—種基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，包括樹莓派中央處理器，其特征在于:所述樹莓派中央處理器內置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人臉識別與追蹤系統、掃地機器人子系統、驅動子系統、控制系統、清潔子系統、機械手子系統和語音交流與控制系統;所述掃地機器人子系統設置掃地模塊和吸塵模塊;所述驅動子系統包括四個直流減速電機、I個全山地履帶和I個四驅360°全地形底盤，全地形底盤底部安裝全山地履帶，全山地履帶通過直流減速電機驅動，全地形底盤上安裝機身，機身上安裝有機械手和頭部，頭部設置有喇叭、話筒與攝像頭、OLED顯示器，攝像頭和OLED顯示器與人臉識別與追蹤系統功能連接，喇叭和話筒與語音交流與控制系統功能連接；OLED顯示器設置為兩個，分別作為機器人的左右眼，OLED顯示器內置Arduino mini Pro芯片，Arduinomini Pro芯片與樹莓派中央處理器功能連接，機身與頭部之間設置用于控制頭部轉動的舵機;所述控制系統采用智能手機的APP或者微信客戶端，智能手機APP與微信客戶端通過藍牙或者WiFi或無線通訊方式與樹莓派中央處理器功能連接;所述清潔子系統包括設置在機身上的溫濕度傳感器、超聲波加濕器、氣體濃度傳感器;所述機械手子系統設置有24路舵機控制板，舵機控制板控制機械手轉動。
[0006]作為本實用新型進一步的方案:所述喇叭為磁懸浮音箱。
[0007]作為本實用新型再進一步的方案:所述語音交流與控制系統采用科大訊飛語音服務器。
[0008]作為本實用新型再進一步的方案:所述氣體濃度傳感器包括氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、可燃氣體濃度傳感器、硫化氫濃度傳感器。
[0009]作為本實用新型再進一步的方案:所述機械手為6自由度機械手。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型以樹莓派中央處理器和Arduino芯片為數據處理和控制核心，采用藍牙通信，WiFi通信和手機APP遠程通信來控制，能夠實現清潔家里衛生，改善家里空氣質量，巡視家里情況和實現語音控制、語音交流、人臉識別與追蹤等功能;本實用新型不僅可以自動檢測室內環境還可以對空氣環境凈化、加濕、除濕，達到改善室內環境的目的；能通過物聯網網絡基于以太網獲取當天天氣、交通情況，并且通過喇叭把獲取的數據進行實時語音播報，以便提醒人們的穿衣指數和交通情況；本實用新型集合了多種遙控功能，只需運用機器人，所有室內用電器均可實現遙控，智能化程度高;具有自主巡航的功能，通過全地形履帶和電機配合實現行走功能，利用攝像頭即可通過微信、app、網頁實時觀察室內動態情況;本實用新型主要體現了家用電器的人工智能化，實現了管理與控制家用電器和室內安防一體化，結合了陪伴機器人和掃地機器人的諸多綜合特點于一身，具有廣闊的市場空間。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0013]請參閱圖1，一種基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，包括樹莓派中央處理器，所述樹莓派中央處理器內置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人臉識別與追蹤系統、掃地機器人子系統、驅動子系統、控制系統、清潔子系統、機械手子系統和語音交流與控制系統;所述掃地機器人子系統設置掃地模塊和吸塵模塊;所述驅動子系統包括四個直流減速電機、I個全山地履帶和I個四驅360°全地形底盤，全地形底盤底部安裝全山地履帶，全山地履帶通過直流減速電機驅動，全地形底盤上安裝機身，機身上安裝有機械手和頭部，頭部設置有喇叭、話筒與攝像頭、OLED顯示器，攝像頭和OLED顯示器與人臉識別與追蹤系統功能連接，喇叭和話筒與語音交流與控制系統功能連接，語音交流與控制系統采用科大訊飛語音服務器;喇叭采用磁懸浮音箱，用于播報天氣預報和報警預示，話筒與攝像頭用于獲取音頻指令和圖像畫面，OLED顯示器設置為兩個，分別作為機器人的左右眼，OLED顯不器內置Arduino mini Pro芯片，Arduino mini Pro芯片與樹莓派中央處理器功能連接，機身與頭部之間設置用于控制頭部轉動的舵機;所述控制系統采用智能手機的APP或者微信客戶端，智能手機APP與微信客戶端通過藍牙或者WiFi或無線通訊方式與樹莓派中央處理器功能連接;所述清潔子系統包括設置在機身上的溫濕度傳感器、超聲波加濕器、氣體濃度傳感器，氣體濃度傳感器包括氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、可燃氣體濃度傳感器、硫化氫濃度傳感器;所述機械手子系統設置有24路舵機控制板，舵機控制板控制機械手轉動，機械手為6自由度機械手。
[0014]本實用新型的工作原理是:本實用新型主要用來實現系統化控制家用電器和管理監視家庭環境，超聲波加濕器能發出短脈沖聲波信號，遇到障礙物產生回波信號，所產生的回波信號再由超聲波加濕器接收，通過計算發送和接收時間間隔，轉換為障礙物距離信號，并驅動輸出端口輸出高電位負脈沖數字信號，該高電位負脈沖數字信號被送至樹莓派中央處理器，對數字信號處理后控制機械手或頭部或全地形底盤等外圍設備動作;溫濕度傳感器和氣體濃度傳感器通過檢測室內溫度指數、濕度指數與空氣指數，把檢測的數據轉換為信號傳送給Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片處理后發出指令給到機械手或頭部或全地形底盤等外圍設備，外圍設備根據Arduino mega2560芯片的信號調整室內環境，攝像頭模塊拍攝室內影像傳送到用戶手機上實現對室內環境的監控。
[0015]本實用新型以掃地機器人為底盤作為基礎開發加上機械手與頭部，能通過WiF1、藍牙、紅外以及其他無線通訊方式與智能手機端APP或微信客戶端實現雙向通訊連接，完成遠程控制和監視的目的；本實用新型可以像掃地機器人一樣清掃家里，也可以通過wifi控制家里的家用電器，用戶通過app發送指令給本實用新型的移動式家庭服務機器人，基于樹莓派的Arduino mega2560芯片處理指令信號后發出對應的指令信號給外圍設備控制家用電器的開關。
[0016]本實用新型使用科大訊飛的語音服務器，具備語言交流能力，實現機器人的語音聊天、語音控制;運用樹莓派(raspberryPi)超強的軟件開發能力，以樹莓派(raspberryPi)為主控芯片，承載語音交流與控制系統;把語音集成庫存放在云服務器中，語音聊天時機器人直接從云端獲取語音來進行交流;除了云端存放語音集成庫;在本地程序中加入語音控制命令，以達到語音控制的命令;基于以太網獲取用戶當地天氣指數，溫度指數，大氣指數定時播報室外環境質量并提醒用戶出行注意事項，基于溫濕度傳感器和氣體傳感器播報室內環境質量。
[0017]本實用新型為了增加人性化服務，還添加了6自由度機械手，喇叭采用磁懸浮音箱，頭部設置OLED顯示器充當眼睛，以實現頭部表情的表達，更加人性化;機械手可以靈活的完成各種抓取動作;磁懸浮音箱配合語音交流和語音提醒使用，增強用戶的體驗度。
[0018]上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種基于樹莓派和ArdUino的移動式家庭服務機器人，包括樹莓派中央處理器，其特征在于:所述樹莓派中央處理器內置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人臉識別與追蹤系統、掃地機器人子系統、驅動子系統、控制系統、清潔子系統、機械手子系統和語音交流與控制系統;所述掃地機器人子系統設置掃地模塊和吸塵模塊;所述驅動子系統包括四個直流減速電機、I個全山地履帶和I個四驅360°全地形底盤，全地形底盤底部安裝全山地履帶，全山地履帶通過直流減速電機驅動，全地形底盤上安裝機身，機身上安裝有機械手和頭部，頭部設置有喇叭、話筒與攝像頭、OLED顯示器，攝像頭和OLED顯示器與人臉識別與追蹤系統功能連接，喇叭和話筒與語音交流與控制系統功能連接；OLED顯示器設置為兩個，分別作為機器人的左右眼，OLED顯示器內置Arduino mini Pro芯片，Arduinomini Pro芯片與樹莓派中央處理器功能連接，機身與頭部之間設置用于控制頭部轉動的舵機;所述控制系統采用智能手機的APP或者微信客戶端，智能手機APP與微信客戶端通過藍牙或者WiFi或無線通訊方式與樹莓派中央處理器功能連接;所述清潔子系統包括設置在機身上的溫濕度傳感器、超聲波加濕器、氣體濃度傳感器;所述機械手子系統設置有24路舵機控制板，舵機控制板控制機械手轉動。2.根據權利要求1所述的基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，其特征在于，所述喇機為磁懸浮音箱。3.根據權利要求1所述的基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，其特征在于，所述語音交流與控制系統采用科大訊飛語音服務器。4.根據權利要求1所述的基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，其特征在于，所述氣體濃度傳感器包括氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、可燃氣體濃度傳感器、硫化氫濃度傳感器。5.根據權利要求1所述的基于樹莓派和Arduino的移動式家庭服務機器人，其特征在于，所述機械手為6自由度機械手。
【文檔編號】B25J11/00GK205614688SQ201620382660
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】漆偉, 徐進, 張常友, 闕金鋒, 余鵬輝, 鐘龍鋒, 梁曄暉
【申請人】漆偉, 闕金鋒, 徐進