基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人的研究與探討

邵陽學院信息工程系 重慶幼兒師范高等專科學校 莫有印邵陽學院信息工程系 王少杰 陽 泳

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基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人的研究與探討

邵陽學院信息工程系 重慶幼兒師范高等?？茖W校 莫有印
邵陽學院信息工程系 王少杰 陽 泳

【摘要】出門在外的人擔心的是家里來不速之客，當今世界，家庭險情頻頻發(fā)生，給人們生活帶來深深的不便，給國家和家庭帶來了巨大的經(jīng)濟損失。針對人民的這一需求，萌發(fā)了設計基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人設計的想法。隨著電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡的智能報警系統(tǒng)成為今后的發(fā)展方向，人們一方面希望對家庭區(qū)域發(fā)生險情時進行自動撥號告之主人，另一方面，主人也希望通過網(wǎng)絡，利用智能終端（如智能手機、PC機）實時觀察到家庭的的情況，并且對家中設備遠程監(jiān)控。各種繳費讓人焦頭爛額，上班辛辛苦苦，回家還需要做各種家務事情。擬定開發(fā)的基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人是以嵌入式為控制中心，系統(tǒng)在程序控制下，不斷檢測和識別傳感器發(fā)生的信號，然后根據(jù)接收到的信號采取有區(qū)別的自動撥號，同時利用帶網(wǎng)絡功能的攝相頭通過智能終端設備進行觀察防區(qū)的情況，通過各種費用的自我計算及時繳納各種費用，通過定位系統(tǒng)，使得機器人可以在家庭中做簡單的家務。

【關鍵詞】家用管家機器人；電子技術(shù)；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能終端

注：本文系2016年邵陽學院研究生科研創(chuàng)新項目。

1　研究目標

具備家庭險情識別能力，對不同級別的險情分別撥號報警以及具有簡單的應急處理能力，連接互聯(lián)網(wǎng)平臺，通過終端設備可以實時查看家中情況，并可以對家庭的一些電器進行遠程控制。具備生活自動繳費能力，通過自我數(shù)據(jù)處理及時繳費，出現(xiàn)異常情況報告主人。具有簡單家務能力，對一些簡單的事情具有自己主動完成的能力。

圖1　基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人方案圖

2　研究內(nèi)容

2.1險情自動撥號報警系統(tǒng)設計

險情自動撥號報警系統(tǒng)設計探頭采用315HZ的帶編碼的無線探頭，接收部分采用帶編碼的接收模塊，系統(tǒng)以嵌入式系統(tǒng)為控制核心，系統(tǒng)在程序控制下不斷檢測布防區(qū)域的信號。當有危險情況產(chǎn)生時，相應的探頭將發(fā)射帶編碼的一組數(shù)據(jù)，接收模塊接收到信息后由單片機進行分析和處理，提出傳感器的編碼。根據(jù)不同的編碼，系統(tǒng)在程序控制下，通過GSM模塊進行有區(qū)別的自動撥號。

圖2　帶編碼的無線傳感器

2.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

利用帶網(wǎng)絡功能的攝相頭，設計控制器連接傳感器以及家用設備，通過網(wǎng)絡，用智能終端（智能手、PC機等）360度實時觀察家庭情況。使用智能終端對家用設備進行遠程控制。

圖3　利用智能終端對家庭進行觀看

使用yeelink網(wǎng)絡平臺，利用嵌入式系統(tǒng)以及一些外圍電路，使用zigbee模塊，無需在對家中的線路進行全面改造，對家中電器等設備進行簡單的改造既可以使用yeelink網(wǎng)絡平臺遠程監(jiān)控。

圖4　利用Yeelink平臺對家庭的監(jiān)控

2.3 智能生活繳費系統(tǒng)設計

借助支付寶的生活繳費功能，家用管家自我通過數(shù)據(jù)計算費用，然后通過支付寶繳納各種費用（需要人為的輸入密碼）。

2.4 家庭智能保姆系統(tǒng)設計

導線找形方法采用懸鏈線法[17],圖4為導、地線靜止時的狀態(tài).圖中A點和B點分別是導、地線AOB兩端的跨接點,A點和B點兩點之間的水平距離為D.O為整個曲線AOB的最低點,建立以O為坐標原點平面直角坐標系,則A點橫坐標和縱坐標分別為xA,yA,B點的橫坐標和縱坐標分別為xB,yB.

通過定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析以及智能檢測等技術(shù)，使得機器人具備做簡單家務的能力，可以陪伴老人以及小孩玩耍的能力，具備輔導小孩學習的能力，具備迎賓會客等功能。

3　擬解決的關鍵問題

課題要解決的主要問題有四個：第一是：防區(qū)信號的檢測和識別，檢測到險情信號后要實現(xiàn)有區(qū)別的撥號。第二是：遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計，可以實時觀察家中情況并且可以遠程控制家中設備。第三是：對生活中的一些費用具有計算能力，并且有區(qū)別的按時按量繳納。第四是：定位技術(shù)的應用，具有簡單家務能力的設計，具備迎賓會客等功能?？梢耘惆槔先艘约靶『⑼嫠５哪芰Γ邆漭o導小孩學習的能力。

4　研究方法

首先使用文獻研究法，利用學校的知網(wǎng)和圖書館資源，廣泛的瀏覽并整理國內(nèi)外相關的研究論文，通過查找，研究現(xiàn)有的服務機器人和物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等組織結(jié)構(gòu)，并且對其進行改進與調(diào)整，使其達到基于互聯(lián)網(wǎng)+家用管家機器人的理論結(jié)構(gòu)。

使用調(diào)研和考察法，對湖南省和重慶市在機器人方面取得的已有技術(shù)，和機械制造方面存在的主要問題進行調(diào)研和考察，確定項目的具體實施和應用。

使用探索性研究法，雖然在國內(nèi)的管家機器人技術(shù)已經(jīng)取得一部分成績，但是連接互聯(lián)網(wǎng)并且使用云計算的技術(shù)還未十分成熟。

使用實驗法，通過不斷的調(diào)試與測試，在編寫技術(shù)實現(xiàn)特定算法時，我們采取首先劃定一個較小的研究范圍進行算法研究、開發(fā)

和測試。取得一定的成果的基礎上逐步擴大研究范圍。

5　技術(shù)路線

5.1技術(shù)方案

傳感器探頭采用標準的中心頻率為315Hz的傳感器，攝像頭采用帶網(wǎng)絡工能的網(wǎng)絡攝像頭，控制器為家用管家機器人，終端可以是智能手機、電腦等［1］。用戶根據(jù)需要在家庭區(qū)域安裝探頭和攝像頭，當有危險情況發(fā)生時，如火災、盜賊進入、煤氣泄漏等，系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)的控制下，自動向指令號碼撥號，用戶接收到電話后利用yeelink網(wǎng)絡平臺啟動遠程攝像頭，對家中情況進行觀察，然后根據(jù)情況采取對策。利用yeelink網(wǎng)絡平臺對家中設備進行遠程監(jiān)控，平臺自動收集傳感器數(shù)據(jù)。采用4輪驅(qū)動移動式機器人，具備語音識別，語音播報等功能。

5.2工程路線

首先，檢測探頭信號：以嵌入式為控制核心，檢測和識別探頭信號。實現(xiàn)在家庭區(qū)域的任何探頭發(fā)出的信號，系統(tǒng)都能可靠接收，并能識別探頭編號。采取的方法是科學實驗。然后，自動撥號：以嵌入式系統(tǒng)為核心，通過GSM模塊進行自動撥號。采取的方法是，購買GSM900模塊，設計實驗電路，進行自動撥號控制實驗。再次，視頻監(jiān)控：利用帶網(wǎng)絡功能的攝相頭，先進行功能驗證，然后再設計控制器連接到機器人控制器上去。然后，遠程監(jiān)控：利用yeelink網(wǎng)絡平臺對家中設備進行遠程監(jiān)控，平臺自動收集傳感器數(shù)據(jù)。再次，移動機器人：以嵌入式為核心，設計并制作一個移動的機器人，具備迎賓等簡單功能。最后，自動提醒繳費：以嵌入式為核心，采用傳感器技術(shù)，對家中電和水等進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時報警提醒主人，到時提心主人繳納費用。在按照以上的方法實現(xiàn)每個功能后再進行系統(tǒng)調(diào)試和產(chǎn)品樣機制作。

6　結(jié)語

家用管家機器人與“互聯(lián)網(wǎng)+”的有機結(jié)合，將會徹底改變我們的生活方式。暢想未來，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的家用管家機器人，能夠解決人力成本上升環(huán)境下的招人難題?？梢詫崿F(xiàn)家庭服務工作，作為一個智能終端和操作載體，本身具備感知、決策、移動與操作功能，完成有益于人類的服務工作，而“互聯(lián)網(wǎng)+”的支撐平臺則借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，為家用機器人提供了一個巨大的信息采集、處理和智能決策平臺，延伸了家用機器人自身的感知、計算和操作能力。

參考文獻

［1］祝建偉，陽泳，江世明.可視險情自動撥號報警系統(tǒng)設計與論述［J］.數(shù)字技術(shù)與應用，2016（02）.

Summary：Away from home who worry about is the house uninvited guest in today's world，families frequent danger to people's lives deep inconvenience to the country and the family has brought huge economic losses. In response to this demand of the people，the germination of a home based on Internet + butler robot design ideas. With the development of electronic technology，Internet technology，network-based intelligent alarm system become the future direction of development，on the one hand people want to automatically dial Advertisement host family area when crisis occurs，on the other hand，the owner also hope that through the network，the use of intelligent terminals（such as smart phones，PC machine）real-time observation to the family situation，and remote home monitoring device. Various payment and overwhelming，hard work，home chores need to do a variety of things. Prepared based on the signal developed Internet + household robot butler is embedded as the control center，the system under program control，continuous detection and identification sensor is then taken automatically dial differentiated according to the received signal，while the use of networkenabled the perturbation of the head of the observing zone through the intelligent terminal equipment，through a variety of timely payment of the cost of the self-calculated all costs，by positioning system，so that the robot can do simple household chores in the home.

Key words：Household robot butler；electronic technology；Internet Technology；intelligent terminal

作者簡介：

莫有?。?982—），男，重慶人，研究生，計算機講師，研究方向：計算機應用。

王少杰（1973—），男，博士，副教授，研究生導師，研究方向：計算機應用。

陽泳（1994—），男，大學本科，研究方向：計算機應用。