一种面向智能机器人的儿童教学交互系统

技术特征：
1.一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述交互系统包括：互动桌面装置，被配置为包括实现画面显示、触摸反馈以及图像捕捉功能的多个功能模块；包括向用户展示第一展示内容，以及采集用户的在所述互动桌面装置上互动的第一操作从而获取基于用户的第一反馈，并将第一反馈的数据上传到主控装置进行第一反馈的分析；互动机器人装置，被配置为具有多个功能模块，用于向用户展示包括图像、声音、灯光、机械动作的一种或一种以上的第二展示内容；并且还包括具有至少一个仿生手臂，用于配合所述互动桌面装置执行展示或指示动作，以及与用户的产生交互的第二操作；主控装置，被配置为与所述互动桌面装置以及所述互动机器人装置通讯连接，并控制该两部分装置进行协同工作；其中，所述互动桌面装置包括一功能桌面以及一支架；所述功能桌面与用户相对的一面为显示面；所述功能桌面包括显示组件，以及驱动所述显示组件中多个面板工作的驱动组件；所述显示组件包括用于图像显示的显示面板层，用于响应用户触摸动作的触摸感应层，用于测量用户施加于所述显示面压力的面板压力感应层；所述显示面板层、所述触摸感应层以及所述面板压力感应层通过压合工艺压合后形成一整体的所述显示组件；并且，所述互动桌面装置还包括配置一采集模块；所述采集模块用于采集放置于所述显示面上的物件信息，其中包括物件当前位置、形状、颜色的静态信息，以及物件发生移动时的速度、加速度的动态信息。2.根据权利要求1所述一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述交互系统包括一套或以上的交互教具；所述交互教具用于由用户在所述显示面上进行操作，并配合教学内容进行教学互动。3.根据权利要求2所述一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述第一反馈包括用户在所述显示面作出的任何一个动作，其中包括用户以手部在所述显示面的触摸、划动、按压中的一种或一种以上的操作；还包括用户通过操作放置于所述显示面上的所述交互教具所作出的任何一个动作。4.根据权利要求3所述一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述交互系统还包括用户监控装置，用于采集用户在进行交互行为时的反馈作为第二反馈；所述第二反馈包括用户的面部表情、语言、声调、声响，以及动作行为，包括头部行为以及四肢行为；一个或一个以上的所述用户监控装置包括被安装在所述互动桌面装置或所述互动机器人装置两者之一或全部。5.根据权利要求4所述一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述交互系统包括控制所述互动机器人装置在所述互动桌面装置通过所述仿生手臂作出第二操作；所述第二操作包括由所述仿生手臂的其中至少一个部位作出指示动作，以指出所述显示面中的指定位置，还包括通过所述仿生手臂的其中至少一个部位移动放置在所述显示面上的物件并将物件移动到所述显示面上的指定位置，还包括通过所述仿生手臂的其中至少一个部位将物件进行翻转并使物件的指定面与所述显示面接触。6.根据权利要求5所述一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，其特征在于，所述交互系统包括通过用户与所述交互系统的交互动作从而计算一个互动指数h，用于评价所述交互系统在一次交互主题中的教学内容设置是否适合用户，以及所述交互系统在本交互主
题中与用户的交互效果；所述互动指数h的计算方法为：其中，1/d为难度系数，其计算方法为：式2中，n为本次交互主题中，用户停止操作进行思考的次数；其中，j为递进程度系数，用于表示在一个的交互主题中，用户与所述交互系统的交互递进程度，其计算方法为：式3中，(1/i)2为在该交互主题中，发生第i次用户与所述交互系统进行交互时的递进贡献指数，其中一共发生了i次的交互；其中，s为行为熵，其计算方法为：式4中，要求i≧1,p
i
为按时间计算第i次交互的时间占总交互时间的比例，即：式5中t
i
为第i次交互时的持续时间。

技术总结
本发明涉及一种面向智能机器人的儿童教学交互系统，所述交互系统包括一互动桌面装置以及一互动机器人装置；通过所述互动桌面装置的显示面能够显示教学与互动内容，用户通过在所述显示面上进行手势操作或者教具操作，由所述互动桌面装置进行互动信息采集；进一步的，由所述显示面以及所述互动机器人装置通过语音、图像、灯光给予用户互动反馈；并且包括由所述互动机器人通过其仿生手臂的在所述显示面上的指引和互动动作，提高教学互动效果；并且进一步包括通过计算一互动指数，用于评价所述交互系统的交互效果以及用于作为教学内容的难度、交互程度、沉浸度的调整参考指示。沉浸度的调整参考指示。沉浸度的调整参考指示。


技术研发人员：范瑞峰 孙基男 谢广明 邵金燕
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2022.06.14
技术公布日：2022/9/2