機器人教育誘導系統的制作方法

本實用新型涉及一種測距系統，特別是涉及一種空間測距系統。

背景技術：

現有計算機信號反饋技術中，利用光學傳感器監測視野內的障礙物距離已形成成熟技術運用。通常是結合計算機信號反饋技術，機器人通過攝像頭獲取確定視野，利用光學傳感器采集的距離信號判斷視野中障礙物的距離。

但是這種方式對于多個障礙物在事業中的具體位置關系無法直接監測，需要運用多個分離設置的光學傳感器分別檢測，再由后續處理單元進行計算。由于初始參數偏差，以及受環境因素影響計算效率低下，空間定位精度有限。

目前光學傳感器已可以形成焦平面陣列的像元數量超過1024*1024，具有了實時呈現立體視覺測量的基礎。

對障礙物的視覺捕捉在機器人教育誘導系統中尤其重要，如果不能具有識別幼兒基本動作的立體視覺捕捉能力，就不能實現教育系統的自動化交互。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種機器人教育誘導系統，解決現有光學傳感器結構采集信號無法形成立體視覺的技術問題。

本實用新型的機器人教育誘導系統，包括若干分布式采集裝置，所述分布式采集裝置包括機器人本體和信號采集單元，信號采集單元固定在機器人本體的轉動部上，信號采集單元包括紅外焦平面傳感器陣列和紅外光源，所述分布式采集裝置圍合，形成紅外信號覆蓋空間，紅外焦平面傳感器陣列形成多采集方向。

所述機器人本體包括基座和轉動頭部，轉動頭部外形為球體，轉動頭部的殼體中部固定信號采集單元，轉動頭部的殼體頂部設置錐形天線罩，錐形天線罩中固定通信天線，轉動頭部的殼體內固定通信模塊。

所述基座外形為圓臺，基座內設置蓄電池、電路主體和伺服電機，伺服電機的輸出軸與轉動頭部底端連接。

所述伺服電機的輸出軸為中空管，通信天線與信號采集單元的電連接線纜在伺服電機的輸出軸中敷設。

所述視覺信號采集單元包括一個中波紅外焦平面傳感器陣列，一個短波紅外焦平面傳感器陣列，以中波紅外焦平面傳感器陣列的中心為一個焦點，以短波紅外焦平面傳感器陣列為另一個焦點，形成橢圓圓周的固定框架，在固定框架上間隔設置紅外光源，紅外光源的照明方向與焦平面傳感器陣列探測方向相同。

所述固定框架的長軸上方和長軸的中波紅外焦平面傳感器陣列一端，間隔設置中波紅外光源，在固定框架的長軸下方和長軸的短波紅外焦平面傳感器陣列一端，間隔設置短波紅外光源。

所述固定框架的中心為圓心，中波紅外光源間隔十五度設置，短波紅外光源間隔十五度設置。

所述固定框架由機器人本體的相應固定輪廓替代。

還包括無線路由器、視覺合成服務器和媒體合成服務器，其中：

分布式采集裝置09，用于將信號采集單元分布設置在紅外光源的照射探測空間周圍，采集探測空間中被測物體在相應方向的變化信號，將變化信號形成上行數據無線發送；

無線路由器，用于建立分布式采集裝置09與上位機間，及上位機間的數據鏈路；

視覺合成服務器，用于接收分布式采集裝置09的上行數據，通過相應內置算法形成被測物體的形態和運動狀態數據，并傳輸至媒體合成服務器；

媒體合成服務器，用于接收被測物體的形態和運動狀態數據，通過相應內置算法形成與被測物體交互的聲、光、電媒體數據，并輸出至相應媒體裝置。

本實用新型的機器人教育誘導系統分布式設置光學焦平面陣列和相應的沿特定閉合曲線布設兩種波長的光源，圍合成立體探測空間。紅外信號輻照能量疊加形成視野空間中的非可見可識別的峰谷分布信號。形成兒童運動中肢體或面部的各角度移動數據，結合對肢體不同部位對不同紅外信號的反射區別，利用后續專用服務器形成對兒童的形態和運動反應狀態識別的立體視覺功能。

獲取兒童的形態和運動反應狀態，形成立體視覺數據供視覺合成服務器分析行為狀態，并通過媒體合成服務器作出相應的媒體反饋。為自動化完成嬰幼兒的蒙臺梭利教育模式提供可靠的技術手段。也可應用于有限空間的低速三維運動捕捉。

附圖說明

圖1為本實用新型機器人教育誘導系統獲取立體視覺信號的信號采集單元的結構示意圖；

圖2為本實用新型機器人教育誘導系統的信號采集單元單一信號采集形成的空間反饋信號分布示意圖；

圖3為本實用新型機器人教育誘導系統的分布結構示意圖；

圖4為本實用新型機器人教育誘導系統的分布式采集裝置的系統結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。

針對機器人教育誘導系統包括的信號采集單元是本實施例的主要改進。

如圖1所示，信號采集單元包括一個中波紅外(MWIR)焦平面傳感器陣列01，一個短波紅外(SWIR)焦平面傳感器陣列02，以中波紅外焦平面傳感器陣列01的中心為一個焦點，以短波紅外焦平面傳感器陣列02為另一個焦點，形成橢圓圓周的固定框架03，在固定框架03上間隔設置紅外光源，紅外光源的照明方向與焦平面傳感器陣列探測方向相同。

在固定框架03的長軸上方和長軸的中波紅外焦平面傳感器陣列01一端，間隔設置中波紅外光源04，在固定框架03的長軸下方和長軸的短波紅外焦平面傳感器陣列01一端，間隔設置短波紅外光源05。

以固定框架03的中心為圓心，中波紅外光源04間隔十五度設置，短波紅外光源05間隔十五度設置。

固定框架03可以由機器人本體上的相應固定輪廓替代。

如圖2所示，以中波紅外焦平面傳感器陣列01為基準，中波紅外焦平面陣列成矩陣的傳感器可以識別不同中波波長的峰谷分布信號，形成視野內的中波能量的空間內的峰谷分布信號。通過后續數據處理可以輕易獲得立體視覺直接判斷空間中主客體的位置關系，并利用不同波長的峰谷分布信號的反饋強度判斷出障礙物的基本物理屬性。當障礙物在空間內的峰谷分布信號中移動時，焦平面傳感器陣列可以立即捕捉障礙物的動作變化。

當同時利用短波紅外焦平面傳感器陣列02時，短波紅外焦平面陣列成矩陣的傳感器同樣可以識別不同中波波長的峰谷分布信號，形成視野內的短波能量的空間內的峰谷分布信號。與上述中波能量的空間內的峰谷分布信號形成復合峰谷分布信號，中波紅外焦平面傳感器陣列01和短波紅外焦平面傳感器陣列02有相對位置形成的視差角度，使得障礙物在空間內的復合峰谷分布信號中移動時可以獲得形成立體視覺的基本矢量相關數據。

如圖3所示，機器人教育誘導系統還包括集成信號采集單元的分布式采集裝置09、無線路由器08、視覺合成服務器07和媒體合成服務器06，其中：

分布式采集裝置09，用于將信號采集單元分布設置在紅外光源的照射探測空間周圍，采集探測空間中被測物體在相應方向的變化信號，將變化信號形成上行數據無線發送；

無線路由器08，用于建立分布式采集裝置09與上位機間，及上位機間的數據鏈路；

視覺合成服務器07，用于接收分布式采集裝置09的上行數據，通過相應內置算法形成被測物體的形態和運動狀態數據，并傳輸至媒體合成服務器06；

媒體合成服務器06，用于接收被測物體的形態和運動狀態數據，通過相應內置算法形成與被測物體交互的聲、光、電媒體數據，并輸出至相應媒體裝置。

如圖4所示，分布式采集裝置09包括機器人本體10，其中包括基座11和轉動頭部12，其中：

轉動頭部12外形為球體，轉動頭部12的殼體中部固定信號采集單元14，轉動頭部12的殼體頂部設置錐形天線罩13，錐形天線罩13中固定通信天線，轉動頭部12的殼體內固定通信模塊。

基座11外形為圓臺，基座11內設置蓄電池、電路主體和伺服電機，伺服電機的輸出軸與轉動頭部12底端連接。

伺服電機的輸出軸為中空管，通信天線與信號采集單元14的電連接線纜在伺服電機的輸出軸中敷設。

本實用新型的機器人教育誘導系統利用分布式采集裝置09建立各信號采集單元構成的紅外信號探測空間，獲取兒童的形態和運動反應狀態，形成立體視覺數據供視覺合成服務器07分析行為狀態，并通過媒體合成服務器06做出相應的媒體反饋。為自動化完成嬰幼兒的蒙臺梭利教育模式提供可靠的技術手段。也可應用于有限空間的低速三維運動捕捉。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。