[发明专利]多传感器信息采集分析系统及自闭症儿童监护辅助系统

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种多传感器信息采集分析系统以及使用该系统的、针对自闭症儿童进行实时监护及辅助治疗的机器人装置及其控制技术。

背景技术

随着诊断技术的完善和人们对儿童自闭症认识的普及和提高，越来越多的自闭症儿童被发现，但由于自闭症病因复杂，目前仍然没有非常有针对性的治疗方案。现阶段，行为干预和特殊教育训练等方法是最为有效的自闭症矫治方法，但对于自闭症患者及其家庭，乃至专门的矫治机构来说，这方面的知识和辅助资源甚为稀少；而且即使有一些国内外的经典教材，对于非专业人员来说，学习和运用也极为不便，无法真正掌握。对于普通家庭，去专业矫治机构治疗一方面有许多不便，如出行、工作等等，更重要的是高昂的矫治费用绝大多数的家庭无法承受。

自闭症患者只有早发现、早介入、早治疗，才有可能收到良好的矫治效果。由于自闭症病症的特殊性，患者具有较强的行为能力，且都存在一定程度的自残和暴力倾向，如若自闭症患者在儿童时期没有得到良好的矫治，待到进入青春期或成年，将给家庭带来极大的生活和精神负担，给社会带来极大的安全问题。

发明内容

为了能够使自闭症儿童得到及时的、有效的矫治，本发明的目的之一是提供一种自闭症儿童介入治疗装置及其控制技术，对自闭症儿童进行实时行为监控及辅助治疗。

本发明的第二个目的在于提供一种人机交互过程中机器人对交互对象的情感捕捉和情感交互技术，进而提高机器人人机交互中的亲和力和交互成功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多传感器信息采集分析系统，包括：超声波距离采集分析系统，全向声源定位系统，容式触摸信号采集系统，视觉采集系统，脑电波采集系统以及承载外壳；所述多传感器信息采集分析系统由三轮式全向移动及控制装置承载；

所述超声波距离采集分析系统包括 6组超声波距离传感器（15），均匀分布在承载外形壳底部边沿；通过对分时采集的距离数据进行分析处理，判断机器人周围环境空间，精度可达1cm；在与自闭症儿童交互的过程中提供合适的距离，以确保视频采集模块能够以最佳的角度采集自闭症儿童的行为举止和面部表情；同时为机器人运动提供自动避让障碍和规划运动路径的功能；

全向声源定位系统由4个安装在抽拉框架顶部4个顶角的麦克（16）构成的全向声源定位系统，通过分析处理接收到的声音信号，计算出声源位置，为自闭症儿童的视觉实时监护提供较为准确的方位信息，提高视觉采集系统工作的效率，同时，该系统的数据将作为语音采集与识别模块的软开关，以提高该模块的工作效率；

容式触摸传感器（17）分布于机器人顶部外形壳多达9处，所述容式触摸传感器系统通过检测系统电极在与人体接触时电容的变化判断是否有人体触摸机器人，该感知信号输入触摸控制器后经处理将结果通过CAN总线上传治疗中心系统；

视觉采集模块通过安装于抽拉框架顶部的200万像素CMOS网络摄像头（18），对自闭症儿童的行为进行视频采集，并对自闭症儿童的异常行为和表情进行分析记录，为特殊教育训练中的自闭症儿童情感分析和训练内容规划提供分析依据；并在必要时作出相应的预警；其控制信号及视频数据信号可通过以太网和WIFI两种方式与治疗中心系统工控机通信。

脑电波采集处理模块则通过脑电波采集器对自闭症儿童不同时刻不同情境时的脑电波进行采集，并通过蓝牙将数据提交到中治疗中心系统，该系统通过相应软件分析系统，分析记录重要信息，为专业的医师治疗提供有效的数据参考。

所述承载外壳为一流线型外壳，安装于设备承载器（4）上方，抽拉框架则通过承载外壳的预留口外露；该承载外壳载有超声波距离传感器（15）、容式触摸传感器（17）、LCD触摸显示屏交互模块（19）以及LED多功能信息输出模块（20）。

一种自闭症儿童监护辅助系统，包括三轮式全向移动控制装置、多传感器信息采集分析系统、RS232-CAN信号转换模块及治疗中心系统；其特征在于：

所述三轮式全向移动控制装置包括三轮式底盘（1）、电机座板（2）、光电码盘（3）、设备承载器（4）、光纤陀螺仪（5）及基于ARM7处理器的控制平台（6）,其特征在于：

所述三轮式底盘，其上通过电机座板（2）安装有3个双片6轮毂齿全向轮（7），等距均匀分布在底盘（1）外边缘，且具有相同圆心，通过齿轮传动组（8）与直流驱动电机（9）相耦合，每个全向轮（7）拥有独立的齿轮传动组和直流驱动电机及其控制器（10）；