智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)。機(jī)器人控制系統(tǒng)可包括：主控系統(tǒng)模塊；運(yùn)動驅(qū)動模塊，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊用于驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)以控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動；傳感器采集模塊，所述傳感器采集模塊將采集到的信號發(fā)送給所述主控系統(tǒng)模塊；以及通信交互模塊，所述通信交互模塊用于與外界智能裝置進(jìn)行通信，其中所述主控系統(tǒng)模塊收集來自所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊的信號并作出決策后向所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊提供控制信號。
【專利說明】
智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型一般設(shè)及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其設(shè)及智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來越豐富，也得到了越來越廣泛 的應(yīng)用，例如能夠根據(jù)預(yù)定編程執(zhí)行操作的工業(yè)用多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，能夠 進(jìn)行清潔、娛樂、烹任、監(jiān)護(hù)等工作的家用機(jī)器人，能夠搬磚、擱墻、運(yùn)輸?shù)鹊慕ㄖC(jī)器人等 等。在一方面，機(jī)器人能夠代替人類在一些惡劣、危險的環(huán)境中進(jìn)行工作，并且能夠代替人 類執(zhí)行一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作。
[0003] 隨著現(xiàn)代物質(zhì)條件逐漸提高，人們對家庭智能化提出了各種需求，應(yīng)運(yùn)而生的是 形形色色的智能家居，W滿足人們的生活需求。但是先前存在的各種智能家居本身并不會 移動且功能單一，并不能完全滿足人們對智能家居的要求。另外，現(xiàn)有技術(shù)中對智能家居進(jìn) 行控制的機(jī)器人平臺只能實(shí)現(xiàn)單一的預(yù)定功能而無法提供豐富靈活的功能，滿足不了人們 對智能家居的要求。例如，現(xiàn)有機(jī)器人平臺的控制系統(tǒng)僅僅在于對各個智能家居進(jìn)行控制， 而無法做到機(jī)器人本身控制平臺的智能化;現(xiàn)有機(jī)器人平臺實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人本身的檢測/傳 感功能及機(jī)器人自身提供的功能，但是并沒有體現(xiàn)與家庭主人/智能家居的互動，使得并沒 有完全發(fā)揮機(jī)器人的智能化功能。同時，在家庭中實(shí)現(xiàn)各種智能化功能更需要有一個智能 化的機(jī)器人控制系統(tǒng)，該機(jī)器人控制系統(tǒng)本身也應(yīng)該有更多的與人交互的功能，來真正實(shí) 現(xiàn)方便快捷的家庭智能化W及便捷化。
[0004] 因此，需要改進(jìn)的智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] W下提供一個或多個方面的簡要概述W提供對本公開的多個方面的基本理解。然 而，應(yīng)當(dāng)注意，W下概述不是構(gòu)想到的所有方面的詳盡綜述，并且既不旨在陳述本公開所有 方面的關(guān)鍵性或決定性要素，也不試圖限定本公開的任何或所有方面的范圍。相反，W下概 述的唯一目的在于，W簡化形式給出本公開的一個或多個方面的一些概念，W作為稍后闡 述的【具體實(shí)施方式】的前序。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，一種機(jī)器人控制系統(tǒng)包括:主控系統(tǒng)模塊;運(yùn)動驅(qū) 動模塊，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊用于驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)W控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動;傳感器采集模塊， 所述傳感器采集模塊將采集到的信號發(fā)送給所述主控系統(tǒng)模塊；W及通信交互模塊，所述 通信交互模塊用于與外界智能裝置進(jìn)行通信，其中所述主控系統(tǒng)模塊收集來自所述運(yùn)動驅(qū) 動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊的信號并作出決策后向所述運(yùn)動驅(qū) 動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊提供控制信號。
[0007] 在一個方面，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊包括運(yùn)動傳感模塊，并且所述運(yùn)動驅(qū)動模炔基于 由所述運(yùn)動傳感模塊采集到的信號來驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動。
[000引在一個方面，所述運(yùn)動傳感模塊包括W下至少一者：電機(jī)上安裝的位置傳感器和/ 或電流傳感器、壓力傳感器、麥克風(fēng)、紅外測距傳感器。
[0009] 在一個方面，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊包括W下至少一者:艙機(jī)驅(qū)動模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 模塊、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊。
[0010] 在一個方面，所述傳感器采集模塊包括:模擬信號接口，用于接收所述傳感器采集 模塊收集的模擬信號;數(shù)字信號接口，用于接收所述傳感器采集模塊收集的數(shù)字信號；W及 傳感信號處理器模塊，其合并所述模擬信號和所述數(shù)字信號并將合并得到的信號上傳到所 述主控系統(tǒng)模塊。
[0011] 在一個方面，所述模擬信號接口接收來自距離傳感器、溫度傳感器、和/或濕度傳 感器的模擬信號;并且所述數(shù)字信號接口接收來自圖像傳感器、和/或紅外傳感器的數(shù)字信 號。
[0012] 在一個方面，所述傳感器采集模塊包括W下至少一者:壓力傳感器、溫度傳感器、 濕度傳感器、距離傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、激光雷達(dá)傳感器、麥克風(fēng)、相機(jī)、觸摸傳 感器。
[0013] 在一個方面，所述機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括為所述機(jī)器人控制系統(tǒng)供電的能量儲存 模塊。
[0014] 在一個方面，所述能量儲存模塊直接連接至所述運(yùn)動驅(qū)動模塊;所述能量儲存模 塊經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器連接至所述主控系統(tǒng)模塊;并且所述能量儲存模塊經(jīng)由第二DC/DC 轉(zhuǎn)換器連接至所述傳感器采集模塊和所述通信交互模塊。
[0015] 在一個方面，所述能量儲存模塊直接連接至所述運(yùn)動驅(qū)動模塊和所述主控系統(tǒng)模 塊;所述主控系統(tǒng)模塊包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，并將所述能量儲存模塊提供的電能經(jīng)由所述DC/ DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后提供給所述傳感器采集模塊和所述通信交互模塊。
[0016] 在一個方面，所述機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括:用戶接口模塊，所述用戶接口模塊包括 W下至少一者:麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、顯示屏、攝像頭、按鍵板。
[0017] 在一個方面，所述主控系統(tǒng)模塊利用CAN通信接口與所述運(yùn)動驅(qū)動模塊通信，利用 UART通信接口與所述傳感器采集模塊通信，利用SPI通信接口與所述用戶接口模塊通信，利 用UART接口與所述通信交互模塊通信。
[0018] 在一個方面，所述通信交互模塊包括W下至少一者:WIFI無線模塊、2.4G通信模 塊、RFID、ZIG邸E、藍(lán)牙、紅外通信模塊。
[0019]在一個方面，所述通信交互模塊通過X-Y編碼與外界智能裝置通信，其中X識別不 同類型的智能裝置，Y識別來自智能裝置的狀態(tài)信號輸出和針對智能裝置的控制信號輸入。
[0020] 在一個方面，所述通信交互模塊與所述外界智能裝置進(jìn)行握手通信W選擇通信協(xié) 議和控制方式。
[0021] 在一個方面，所述通信交互模塊向外界智能裝置傳送控制信號和/或從外界智能 裝置接收狀態(tài)反饋信號。
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例，一種機(jī)器人控制方法包括:使用運(yùn)動驅(qū)動模塊 來驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)W控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動;使用傳感器采集模塊來采集信息并將采集到的 信號發(fā)送給主控系統(tǒng)模塊;使用通信交互模塊與外界智能裝置進(jìn)行通信;使用所述主控系 統(tǒng)模塊收集來自所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊的信號 并作出決策后向所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述通信交互模塊提供控 制信號。
[0023] 在一個方面，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊包括運(yùn)動傳感模塊，并且所述運(yùn)動驅(qū)動模炔基于 由所述運(yùn)動傳感模塊采集到的信號來驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動。
[0024] 在一個方面，所述運(yùn)動傳感模塊包括W下至少一者：電機(jī)上安裝的位置傳感器和/ 或電流傳感器、壓力傳感器、麥克風(fēng)、紅外測距傳感器。
[0025] 在一個方面，使用傳感器采集模塊來采集信息包括:使用模擬信號接口來接收所 述傳感器采集模塊收集的模擬信號;使用數(shù)字信號接口來接收所述傳感器采集模塊收集的 數(shù)字信號；W及使用傳感信號處理器模塊來合并所述模擬信號和所述數(shù)字信號并將合并得 到的信號上傳到所述主控系統(tǒng)模塊。
[0026] 在一個方面，使用所述模擬信號接口接收來自距離傳感器、溫度傳感器、和/或濕 度傳感器的模擬信號;并且使用所述數(shù)字信號接口接收來自圖像傳感器、和/或紅外傳感器 的數(shù)字信號。
[0027] 在一個方面，所述機(jī)器人控制方法還包括:使用能量儲存模塊直接向所述運(yùn)動驅(qū) 動模塊供電；使用所述能量儲存模塊經(jīng)由第一DC/DC轉(zhuǎn)換器向所述主控系統(tǒng)模塊供電；W及 使用所述能量儲存模塊經(jīng)由第二DC/DC轉(zhuǎn)換器向所述傳感器采集模塊和所述通信交互模塊 供電。
[0028] 在一個方面，所述機(jī)器人控制方法還包括:使用能量儲存模塊直接向所述運(yùn)動驅(qū) 動模塊和所述主控系統(tǒng)模塊供電；將所述能量儲存模塊提供的電能經(jīng)由所述主控系統(tǒng)模塊 中的DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后提供給所述傳感器采集模塊和所述通信交互模塊。
[0029] 在一個方面，所述通信交互模塊包括W下至少一者:WIFI無線模塊、2.4G通信模 塊、RFID、ZIG邸E、藍(lán)牙、紅外通信模塊。
[0030] 在一個方面，所述通信交互模塊通過X-Y編碼與外界智能裝置通信，其中X識別不 同類型的智能裝置，Y識別來自智能裝置的狀態(tài)信號輸出和針對智能裝置的控制信號輸入。
[0031] 在一個方面，所述通信交互模塊與所述外界智能裝置進(jìn)行握手通信W選擇通信協(xié) 議和控制方式。
[0032] 在一個方面，所述通信交互模塊向外界智能裝置傳送控制信號和/或從外界智能 裝置接收狀態(tài)反饋信號。
[0033] 本實(shí)用新型提供了智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)和方法，該控制系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 的自身運(yùn)動控制、與外界交互W及在各種場景中的定制化應(yīng)用。
[0034] 本實(shí)用新型提供了智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)和方法，該控制系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 的自身運(yùn)動控制、與外界交互W及在各種場景中的定制化應(yīng)用。本實(shí)用新型的智能機(jī)器人 可W實(shí)現(xiàn)相互之間的通信，可W進(jìn)行感知，并且可W與人之間通過語音、屏幕之間的顯示和 觸覺等傳感器互動。
[0035] 本實(shí)用新型的機(jī)器人可W和其他的智能家居進(jìn)行通信，并可W自行的控制其他的 智能家居或者其他的智能裝置。該機(jī)器人本身具備一些操作能力和智能功能，可W與主人 進(jìn)行通信。并可W通過機(jī)器人作為媒介來實(shí)現(xiàn)主人對智能家居的控制。
【附圖說明】
[0036] 在結(jié)合W下附圖閱讀對本公開的多個實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本 公開的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，w相同或類似的附圖標(biāo)記來指定各附圖所共有的相同 或類似的元件。
[0037] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0038] 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人通信電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0039] 圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人控制系統(tǒng)供電架構(gòu)的示意框圖。
[0040] 圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人運(yùn)動控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0041] 圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的傳感器采集模塊的控制和通信電路結(jié)構(gòu) 框圖。
[0042] 圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人與外部智能裝置通信的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本公開作詳細(xì)描述。注意，W下結(jié)合附圖和具體實(shí) 施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對本公開的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0044] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)框圖。該機(jī)器 人控制系統(tǒng)100包括主控系統(tǒng)模塊101、運(yùn)動驅(qū)動模塊102、傳感器采集模塊103、能量儲存模 塊104、通信交互模塊105、W及用戶接口模塊106。W上各個模塊僅是示例，且機(jī)器人的控制 系統(tǒng)不限于此。主控系統(tǒng)模塊101包含但是不僅限于：中央處理器、儲存模塊(例如，R〇M、RAM 等）、各種通信接口（10接口、USB、12C、UART、SPI)等。主控系統(tǒng)模塊101 (例如，中央處理器） 用于處理從機(jī)器人控制系統(tǒng)100的各個模塊接收到的信息W及向機(jī)器人控制系統(tǒng)100的各 個模塊發(fā)送信息/命令等。主控系統(tǒng)模塊101中的儲存模塊用于存儲各種數(shù)據(jù)和指令。主控 系統(tǒng)模塊101中的各種通信接口用于與機(jī)器人控制系統(tǒng)100的其他模塊進(jìn)行通信，如W下進(jìn) 一步詳細(xì)描述的。
[0045] 運(yùn)動驅(qū)動模塊102用于驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)，從而控制機(jī)器人的各個部件進(jìn)行運(yùn)動，例 如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等移動動作。運(yùn)動驅(qū)動模塊102包含但是不僅限于:艙機(jī)驅(qū)動模塊、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊等。傳感器采集模塊103將采集 到的信號發(fā)送給主控系統(tǒng)模塊101進(jìn)行處理。傳感器采集模塊103包含但是不僅限于:壓力 傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、距離傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、激光雷達(dá)傳感器、 麥克風(fēng)、相機(jī)、觸摸傳感器等。能量儲存模塊104包含電池，諸如一到二塊可充電式裡電池或 其他電源。通信交互模塊105用于與外界智能裝置(例如，移動設(shè)備、智能家居等)進(jìn)行通信， 例如無線地接收來自外界智能裝置的信號W及無線地向外界智能裝置發(fā)送信號。通信交互 模塊105包含但是不僅限于:WIFI模塊、2.4G通信模塊、RFID、ZIGB邸、藍(lán)牙、紅外通信模塊等 通信模塊。用戶接口模塊106用于與用戶進(jìn)行交互，包含但是不僅限于:麥克風(fēng)模塊和揚(yáng)聲 器模塊、視頻模塊(例如包括顯示屏模塊和攝像頭模塊）、按鍵板等。在一個實(shí)施例中，顯示 屏模塊可包括觸摸顯示屏，從而能夠接收來自用戶的輸入。
[0046] 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人通信電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2為機(jī)器人 的整個控制電路結(jié)構(gòu)方框圖，示出了整個機(jī)器人的控制系統(tǒng)的電路連接和相應(yīng)的信息傳遞 情況。主控系統(tǒng)模塊101作為整個機(jī)器人的控制中屯、，其與機(jī)器人控制系統(tǒng)100的其他各個 模塊進(jìn)行通信并收集、處理來自其他各個模塊的信號。主控系統(tǒng)模塊101包括各種通信接口 W與機(jī)器人控制系統(tǒng)100的各個其他模塊通信。例如，主控系統(tǒng)模塊101具有UART接口、CAN 通信接口、W及SPI通信接口等，其中主控系統(tǒng)模塊101可利用CAN通信接口與運(yùn)動驅(qū)動模塊 102通信并控制運(yùn)動驅(qū)動模塊102,可利用UART通信接口與傳感器采集模塊103通信，可利用 SPI通信接口與用戶接口模塊106通信，可利用UART接口與通信交互模塊105通信。通信交互 模塊105可進(jìn)一步與外界智能裝置202進(jìn)行通信。運(yùn)動驅(qū)動模塊102可W驅(qū)動機(jī)器人的各個 電機(jī)1、2……N，W控制機(jī)器人的各個部件的運(yùn)動。上述主控系統(tǒng)模塊101與機(jī)器人部件相互 通信的接口模塊不限于上述模塊，其中各接口模塊可W是其他的替代接口。作為示例，圖2 中示出了傳感器采集模塊103包括距離傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、溫濕度傳感器等； 通信交互模塊105包括WiFi模塊;用戶接口模塊106包括顯示屏模塊、揚(yáng)聲器模塊等。但是如 W上所提及的，傳感器采集模塊103、通信交互模塊105、用戶接口模塊106可包括其他組件 而不限于附圖中所列出的組件。
[0047]用戶接口模塊106(例如顯示屏模塊和揚(yáng)聲器模塊)與主控系統(tǒng)模塊101之間的通 信可采用SPI通信方式。主控系統(tǒng)模塊101處理來自通信交互模塊105、傳感器采集模塊103、 W及用戶接口模塊106的信息之后，作出決策W對顯示屏模塊、揚(yáng)聲器模塊進(jìn)行驅(qū)動，在顯 示屏模塊上顯示相應(yīng)的信息和/或通過揚(yáng)聲器發(fā)聲。用于顯示器W及揚(yáng)聲器的驅(qū)動器可W 集成在顯示屏模塊和揚(yáng)聲器模塊中，主控系統(tǒng)模塊101只需要通過SPI通信線向運(yùn)兩個部件 發(fā)出控制命令即可控制顯示屏W及揚(yáng)聲器。
[004引能量儲存模塊104與主控系統(tǒng)模塊101和運(yùn)動驅(qū)動模塊102相連接，W便為主控系 統(tǒng)模塊101和運(yùn)動驅(qū)動模塊102提供能量和動力。上述連接關(guān)系為純電氣連接，其中的電路 要求根據(jù)機(jī)器人不同的電氣特性和要求而不同。如圖所示的各個模塊之間通過不同的通信 接口和不同的電壓電流轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行連接，并對整體的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和連接供電。
[0049] 圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人控制系統(tǒng)供電架構(gòu)的示意框圖。 作為示例，能量儲存模塊104可W是電池，例如11. IV的直流電池。該電池優(yōu)選為裡離子電 池，但不限于電池的種類、電壓、放電、充電倍率W及容量等特性。
[0050] 為機(jī)器人供電的整個電路可分為Ξ個支路：
[0051 ] 1、能量儲存模塊104(例如，11. IV直流電)對運(yùn)動驅(qū)動模塊102直接供電；
[0052] 2、能量儲存模塊104在經(jīng)過DC/DC-1模塊降壓之后，對整個主控系統(tǒng)模塊101進(jìn)行 供電；
[0053] 3、能量儲存模塊104在經(jīng)過DC/DC-2模塊降壓之后，對W下Ξ個系統(tǒng)進(jìn)行供電：傳 感器采集模塊103、通信交互模塊105W及用戶接口模塊106。
[0054] 在上述供電架構(gòu)中描述了對各個模塊供電，其中在各個模塊內(nèi)部同樣可包括不同 的供電線路，W在各個模塊內(nèi)部進(jìn)行對各個傳感器、通信器件、顯示屏W及麥克風(fēng)等部件供 電。
[0055] 在第一種替換方案中，能量儲存模塊104可W直接與主控系統(tǒng)模塊101和運(yùn)動驅(qū)動 模塊102物理地相連接，電壓轉(zhuǎn)換電路(例如，DC/DC-1和DC/DC-2)W及其他的輔助電路集成 在主控系統(tǒng)模塊101內(nèi)部，從而由主控系統(tǒng)模塊101輸出相應(yīng)的供電電壓對傳感器采集模塊 103、通信交互模塊105、用戶接口模塊106進(jìn)行統(tǒng)一供電。
[0056] 另第二種替換方案為DC/DC-2W及相應(yīng)的輔助電路可W集成于各個模塊中（傳感 器采集模塊103、通信交互模塊105、用戶接口模塊106)，主控系統(tǒng)模塊101輸出供電電壓(例 如，11. IV電壓)給各個模塊，供電電壓在各個模塊中先進(jìn)行相應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)轉(zhuǎn)換的 電壓對各個模塊進(jìn)行相應(yīng)的供電。
[0057] 上述兩種替換方案都可W采用，優(yōu)選采用第一種替換供電方案。
[0058] 圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人運(yùn)動控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。在一 個實(shí)施例中，主控系統(tǒng)模塊101用CAN總線與運(yùn)動驅(qū)動模塊102進(jìn)行通信，運(yùn)動驅(qū)動模塊102 用CAN總線連接N個電機(jī)(圖示為M)，其中電機(jī)的種類、型號W及具體的負(fù)載和其他的電氣特 性根據(jù)具體的使用情況進(jìn)行相應(yīng)的配置。電機(jī)的個數(shù)和相應(yīng)的連線可根據(jù)具體機(jī)械要求和 相應(yīng)電氣連接進(jìn)行調(diào)整。該運(yùn)動驅(qū)動模塊102中的模塊設(shè)及如下的幾個模塊一一運(yùn)動傳感 模塊、運(yùn)動控制模塊、運(yùn)動驅(qū)動器W及通信模塊，各模塊的功能如下：
[0059] 1.運(yùn)動驅(qū)動器主要為電子電路輸出相應(yīng)的驅(qū)動電流，對各個電機(jī)Μ進(jìn)行驅(qū)動，從而 使機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(例如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等移動）；
[0060] 2.運(yùn)動傳感模塊的主要作用是接受電機(jī)上安裝的位置、電流等傳感器的信號，并 將運(yùn)些信號反饋到運(yùn)動控制模塊，W作相應(yīng)的處理；
[0061] 3.通信模塊的主要作用是接受主控系統(tǒng)模塊101的控制信號W對運(yùn)動驅(qū)動器進(jìn)行 控制，從而對各個電機(jī)Μ進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動。
[0062] 4.運(yùn)動控制模塊的主要作用是從主控系統(tǒng)模塊101和運(yùn)動傳感模塊獲知信息后對 運(yùn)動驅(qū)動器進(jìn)行控制，驅(qū)動整個機(jī)器人的運(yùn)動。
[0063] 在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該運(yùn)動驅(qū)動模塊102還可集成有其他的傳感器，例如:壓力 傳感器、麥克風(fēng)、紅外測距傳感器等。運(yùn)些傳感器可耗費(fèi)較少的資源，其在運(yùn)動驅(qū)動模塊102 上進(jìn)行信息采集之后反饋到運(yùn)動控制模塊，該運(yùn)動控制模塊會優(yōu)先處理運(yùn)些信號、將運(yùn)些 信號進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并繞過主控系統(tǒng)模塊101直接作出決策W控制相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動。運(yùn)動驅(qū)動 模塊102的運(yùn)種設(shè)置可W用在機(jī)器人自身需要整體的下位機(jī)應(yīng)急功能時，從而運(yùn)動驅(qū)動模 塊102能夠?qū)z測信號作出快速響應(yīng)。例如，在運(yùn)動驅(qū)動模塊102上的紅外測距傳感器檢測 到靠近障礙物時，運(yùn)動控制模塊可W立即控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(例如停止前進(jìn)或繞開障礙物），從 而避免機(jī)器人與障礙物相碰撞。
[0064] 圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的傳感器采集模塊103的控制和通信電路 結(jié)構(gòu)框圖。主控系統(tǒng)模塊101可W通過各種通信接口與傳感器采集模塊103進(jìn)行通信，例如 有線通信接口或無線通信接口。作為示例而非限制，圖5示出了（UART)接口。所使用的具體 傳感器根據(jù)機(jī)器人功能而有所不同，例如距離傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感 器等。
[0065] 由于存在不同類型的傳感器，并且不同傳感器所輸出的信號分為模擬信號和數(shù)字 信號，因此在整個傳感采集模塊103中設(shè)置有一個傳感信號處理器502,其將所采集的數(shù)字 信號和模擬信號統(tǒng)一進(jìn)行處理，并進(jìn)行信息融合，將所得到的信息統(tǒng)一上傳到主控系統(tǒng)模 塊101中進(jìn)行處理。例如，距離傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器連接到模擬信號接口 504,圖 像傳感器、紅外傳感器等數(shù)字信號傳感器連接到數(shù)字信號接口506。由傳感信號處理器502 對模擬信號和數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理之后，將經(jīng)處理的信息通過UART傳送給主控系統(tǒng) 模塊101。
[0066] 圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的機(jī)器人與外部智能裝置(例如，智能家居 裝置)通信的示意圖。如圖所示，機(jī)器人可與外部智能裝置進(jìn)行無線通信，并且機(jī)器人可W 控制各個外部智能裝置。如上所述，機(jī)器人的主控系統(tǒng)模塊101利用通信交互模塊105來與 外界智能裝置進(jìn)行通信，各個智能裝置也可具有相應(yīng)的無線通信模塊。通信交互模塊105和 運(yùn)些無線通信模塊可包括WIFI無線模塊、2.4G通信模塊、RFID、ZIG肥E、藍(lán)牙、紅外通信模 塊、或其他合適的通信模塊。在機(jī)器人與外界的信息交換中，機(jī)器人可W作為控制方對外界 的各個智能裝置進(jìn)行控制，具體的通信方式和控制方法可根據(jù)智能家居可利用的通信方式 W及智能家居的功能而有所不同。所使用的具體通信接口包括但不僅僅局限于WIFI通信接 口、紅外線通信接口、RFID等無線通信接口。W下WWIFI通信模塊為例對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行 敘述。
[0067]主控系統(tǒng)模塊101通過URAT接口連接至通信交互模塊105 (例如，WIFI模塊），通信 交互模塊105與外界通信。例如，主控系統(tǒng)模塊101通過通信交互模塊105向外界的智能裝置 (例如，智能家居裝置)傳送控制信號，W及從外界智能裝置接收信號、接收主人的遙控信號 等。通信交互模塊105與外界智能裝置的通信包括通過W下協(xié)議對外界智能裝置進(jìn)行識 另ll-χ-γ編碼：
[006引表1 Χ-Υ信號識別表
[0069]
[0070] 在表1中，狀態(tài)信號輸出表示來自外界智能裝置的狀態(tài)信號被反饋給機(jī)器人的通 信交互模塊105,而控制信號輸入表示由機(jī)器人的通信交互模塊105提供給外界智能裝置的 控制信號。編碼方式、控制內(nèi)容W及狀態(tài)信號可根據(jù)各個機(jī)器人可W實(shí)現(xiàn)的功能和用戶的 自定義功能進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和定義，該編碼需要針對于不同機(jī)器人的不同功能進(jìn)行不同編 制。
[0071] 在機(jī)器人與外界智能裝置交互的過程中，首先需要進(jìn)行的是握手通訊W設(shè)置雙方 的通信協(xié)議和控制方式。由于雙方具有一致的通信編碼格式，因此在交互中會優(yōu)先處理識 別信號W區(qū)分相應(yīng)的設(shè)備類型，同時適配整個交互。例如，當(dāng)機(jī)器人與一個智能家電一-智 能空調(diào)一-進(jìn)行匹配的時候，機(jī)器人與空調(diào)進(jìn)行握手通訊W選擇/確定通信協(xié)議和控制方 式。在握手通信之后，機(jī)器人可W根據(jù)主人的命令、或者根據(jù)環(huán)境狀況自適應(yīng)地控制智能空 調(diào)的溫度、風(fēng)速、模式等。此外，機(jī)器人(通信交互模塊105)可W接收來自智能空調(diào)的信號， 通過信號識別表對信號類型進(jìn)行識別，當(dāng)確定接收到智能空調(diào)的輸出信號時，也即空調(diào)反 饋的信息一-如溫度、當(dāng)前風(fēng)速、設(shè)定模式等信息，機(jī)器人(例如，通信交互模塊105)將對所 接收到的信息進(jìn)行解碼，并將接收到的信息反饋給主控系統(tǒng)模塊101W進(jìn)行處理，并且可通 過例如語音或者視覺方式展示給用戶。主控系統(tǒng)模塊101可根據(jù)智能空調(diào)的反饋信息確定 智能空調(diào)是否正常工作，并在智能空調(diào)不在正常工作時關(guān)掉智能空調(diào)、調(diào)整空調(diào)設(shè)置、發(fā)出 警報等。其他智能裝置不限于具體的外觀和功能，并且具有與人、機(jī)器等進(jìn)行交互或其他信 息共享功能的設(shè)備都可W被稱為智能設(shè)備。
[0072] 在實(shí)際操作中，機(jī)器人需要在使用前與外界的各個智能裝置進(jìn)行握手通信，并設(shè) 置通信協(xié)議和控制方式。在一個實(shí)施例中，該握手控制需要人進(jìn)行輔助:在該機(jī)器人中儲存 有相應(yīng)的智能裝置編碼方式(包括開關(guān)和相關(guān)的功能），同時W不同的電器類型和品牌進(jìn)行 分類，當(dāng)機(jī)器人需要與其他智能裝置進(jìn)行握手通信時，可提示主人利用遙控器或者其他輸 入方式向機(jī)器人提供信息，協(xié)助機(jī)器人精準(zhǔn)識別對應(yīng)的智能裝置的類型和品牌，從而通過 對應(yīng)的信號(例如，紅外信號)進(jìn)行控制。
[0073] 另一方面，機(jī)器人可W自主地與智能裝置進(jìn)行握手通信，例如機(jī)器人可W接收來 自智能裝置的信號，并從機(jī)器人中預(yù)先儲存的智能裝置列表中捜索相應(yīng)的信號，在找到相 應(yīng)信號的情況下就能選擇該智能裝置可用的方式與該智能裝置進(jìn)行通信，從而成功完成握 手通信。再進(jìn)一步，在智能裝置具有可配置通信方式和編碼方式的情況下，機(jī)器人可W與智 能裝置協(xié)商合適的通信方式和編碼方式。
[0074] 該機(jī)器人亦可與人進(jìn)行交流:人可W通過語音識別模塊、無線遙控器、觸摸傳感器 等方式與機(jī)器人進(jìn)行交互，并可W通過語音、遙控器等設(shè)備對機(jī)器人進(jìn)行控制。同時，人也 可W通過遙控機(jī)器人與周圍的智能裝置進(jìn)行連接和通信，并進(jìn)行控制。例如，人可W通過藍(lán) 牙或者WIFI與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，之后捜索可連接到該機(jī)器人的智能設(shè)備或者其他機(jī)器人， 當(dāng)檢索到可W相互通信的外界設(shè)備后(通信協(xié)議一致），主人通過對機(jī)器人發(fā)送相應(yīng)的指令 符，將機(jī)器人作為媒介來將該指令符轉(zhuǎn)發(fā)給其他智能設(shè)備W對其他智能設(shè)備進(jìn)行控制。
[0075] W上所述僅為機(jī)器人的一些應(yīng)用層面，當(dāng)設(shè)及到一些其他類似的應(yīng)用方式，也應(yīng) 視為該實(shí)用新型專利的范疇。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)亦可用于其他領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用，其 中與外界的智能設(shè)備的通信和控制也可擴(kuò)展為其他的帶有通訊模塊的執(zhí)行器或者執(zhí)行裝 置。
[0076] 本實(shí)用新型提供了智能機(jī)器人的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自身運(yùn)動控 審IJ(例如:前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等移動動作）、與外界交互W及在各種場景中的定制化應(yīng)用 (例如，與主人互動、播放天氣預(yù)報、語音聊天等功能）。本實(shí)用新型的智能機(jī)器人可W實(shí)現(xiàn) 相互之間的通信，可W進(jìn)行感知，并且可W與人之間通過語音、屏幕之間的顯示和觸覺等傳 感器互動。
[0077] 本實(shí)用新型的機(jī)器人可W和其他的智能家居進(jìn)行通信，并可W自行的控制其他的 智能家居或者其他的智能裝置。該機(jī)器人本身具備一些操作能力和智能功能，可W與主人 進(jìn)行通信。并可W通過機(jī)器人作為媒介來實(shí)現(xiàn)主人對智能家居的控制。該機(jī)器人的控制系 統(tǒng)可W適用于其他帶有無線通信設(shè)備的機(jī)器人、智能家居或者其他執(zhí)行裝置。本實(shí)用新型 不僅局限于機(jī)器人的具體的實(shí)現(xiàn)平臺：雙足行走、輪式移動(全方位、差速移動平臺）。
[0078] 上文中已針對根據(jù)本公開的各實(shí)施例描述了本公開的多個方面，應(yīng)當(dāng)理解，W上 各實(shí)施例僅是示例性而非限制性的，并且可組合W上多個實(shí)施例W形成新的替代實(shí)施例， 或者可僅執(zhí)行一個實(shí)施例的子集來實(shí)踐本公開。
[0079] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步領(lǐng)會，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例來描述的各種說明性 邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計算機(jī)軟件、或運(yùn)兩者的組合。為清楚地 說明硬件與軟件的可互換性，各種說明性組件、框、模塊、電路和步驟在上文中是W其功能 性的形式來作出一般化描述的。此類功能性是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施 加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。本領(lǐng)域技術(shù)人員對于每種特定應(yīng)用可W用不同的方式來實(shí)現(xiàn)所 描述的功能性，但是此類實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被視為背離本公開的范圍。
[0080] 結(jié)合本文所公開的實(shí)施例描述的各種說明性邏輯模塊和電路可W用通用處理器、 數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程口陣列(FPGA)或其他可編程邏輯 器件、分立的口或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計成執(zhí)行本文所描述功能的任何組 合來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可W是微處理器，但在替換方案中，該處理器可W是任何常規(guī) 的處理器、驅(qū)動模塊、微驅(qū)動模塊、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可W被實(shí)現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如 DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核屯、協(xié)作的一個或多個微處理器、或任何其他 此類配置。
[0081] 結(jié)合本文中公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中、在由處理器 執(zhí)行的軟件模塊中、或在運(yùn)兩者的組合中具體化。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、閃存、ROM 存儲器、EPROM存儲器、EEPR0M存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中所知的 任何其他形式的存儲介質(zhì)中。示例性存儲介質(zhì)禪合到處理器W使得該處理器能從/向該存 儲介質(zhì)讀取和寫入信息。在替換方案中，存儲介質(zhì)可W被整合到處理器。處理器和存儲介質(zhì) 可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。在替換方案中，處理器和存儲介質(zhì)可作為分立 組件駐留在用戶終端中。
[0082] 在一個或多個示例性實(shí)施例中，所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合 中實(shí)現(xiàn)。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)為計算機(jī)程序產(chǎn)品，則各功能可W作為一條或更多條指令或代 碼存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上或經(jīng)由其進(jìn)行傳送。計算機(jī)可讀介質(zhì)包括計算機(jī)存儲介質(zhì)和通 信介質(zhì)兩者，其包括促成計算機(jī)程序從一地向另一地轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。存儲介質(zhì)可W是能 被計算機(jī)訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，此類計算機(jī)可讀介質(zhì)可包括RAM、R0M、 EEPR0M、CD-R0M或其他光盤存儲、磁盤存儲或其他磁存儲設(shè)備、或能被用來攜帶或存儲指令 或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的合意程序代碼且能被計算機(jī)訪問的任何其他介質(zhì)。任何連接也被正當(dāng)?shù)?稱為計算機(jī)可讀介質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線 (D化）、或諸如紅外、無線電、W及微波之類的無線技術(shù)從web網(wǎng)站、服務(wù)器、或其他遠(yuǎn)程源傳 送而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、D化、或諸如紅外、無線電、W及微波之類的無線 技術(shù)就被包括在介質(zhì)的定義之中。如本文中所使用的盤(disk)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光 碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍(lán)光碟，其中盤(disk)往往W磁的方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而碟(disc) 用激光W光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)被包括在計算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0083] 提供對本公開的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員都能夠制作或使用本公 開。對本公開的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的，且本文中所定義的普 適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限 定于本文中所描述的示例和設(shè)計，而是應(yīng)被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一 致的最廣范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 主控系統(tǒng)模塊； 運(yùn)動驅(qū)動模塊，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊用于驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)以控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動； 傳感器采集模塊，所述傳感器采集模塊將采集到的信號發(fā)送給所述主控系統(tǒng)模塊；以 及 通信交互模塊，所述通信交互模塊用于與外界智能裝置進(jìn)行通信， 其中所述主控系統(tǒng)模塊收集來自所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述 通信交互模塊的信號并作出決策后向所述運(yùn)動驅(qū)動模塊、所述傳感器采集模塊和/或所述 通信交互模塊提供控制信號。2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊包括運(yùn)動傳感 模塊，并且所述運(yùn)動驅(qū)動模炔基于由所述運(yùn)動傳感模塊采集到的信號來驅(qū)動機(jī)器人電機(jī)進(jìn) 行運(yùn)動。3. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動傳感模塊包括以下至少 一者：電機(jī)上安裝的位置傳感器和/或電流傳感器、壓力傳感器、麥克風(fēng)、紅外測距傳感器。4. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動驅(qū)動模塊包括以下至少 一者： 舵機(jī)驅(qū)動模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊。5. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器采集模塊包括： 模擬信號接口，用于接收所述傳感器采集模塊收集的模擬信號； 數(shù)字信號接口，用于接收所述傳感器采集模塊收集的數(shù)字信號；以及 傳感信號處理器模塊，其合并所述模擬信號和所述數(shù)字信號并將合并得到的信號上傳 到所述主控系統(tǒng)模塊。6. 如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述模擬信號接口接收來自距離傳感器、溫度傳感器、和/或濕度傳感器的模擬信號； 并且 所述數(shù)字信號接口接收來自圖像傳感器、和/或紅外傳感器的數(shù)字信號。7. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器采集模塊包括以下至 少一者： 壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、距離傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、激光雷 達(dá)傳感器、麥克風(fēng)、相機(jī)、觸摸傳感器。8. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括為所述機(jī)器人控制系統(tǒng)供 電的能量儲存模塊。9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述能量儲存模塊直接連接至所述運(yùn)動驅(qū)動模塊； 所述能量儲存模塊經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器連接至所述主控系統(tǒng)模塊;并且 所述能量儲存模塊經(jīng)由第二DC/DC轉(zhuǎn)換器連接至所述傳感器采集模塊和所述通信交互 豐旲塊。10. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述能量儲存模塊直接連接至所述運(yùn)動驅(qū)動模塊和所述主控系統(tǒng)模塊； 所述主控系統(tǒng)模塊包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，并將所述能量儲存模塊提供的電能經(jīng)由所述DC/ DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后提供給所述傳感器采集模塊和所述通信交互模塊。11. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 用戶接口模塊，所述用戶接口模塊包括以下至少一者：麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、顯示屏、攝像 頭、按鍵板。12. 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述主控系統(tǒng)模塊利用CAN通信接口與所述運(yùn)動驅(qū)動模塊通信，利用UART通信接口與 所述傳感器采集模塊通信，利用SPI通信接口與所述用戶接口模塊通信，利用UART接口與所 述通信交互模塊通信。13. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信交互模塊包括以下至 少一者： WIFI無線模塊、2.4G通信模塊、RFID、ZIGBEE、藍(lán)牙、紅外通信模塊。14. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信交互模塊通過X-Y編碼 與外界智能裝置通信，其中X識別不同類型的智能裝置，Y識別來自智能裝置的狀態(tài)信號輸 出和針對智能裝置的控制信號輸入。15. 如權(quán)利要求14所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信交互模塊與所述外界 智能裝置進(jìn)行握手通信以選擇通信協(xié)議和控制方式。16. 如權(quán)利要求14所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信交互模塊向外界智能 裝置傳送控制信號和/或從外界智能裝置接收狀態(tài)反饋信號。
【文檔編號】G05B19/04GK205485415SQ201620267409
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】深圳光啟合眾科技有限公司