一種機器人遙控系統及方法
2023-04-24 11:10:26
一種機器人遙控系統及方法
【專利摘要】一種機器人遙控系統及方法，包括：獲取模塊，用於實時監測傳感器信號值，若信號值發生變化，則獲取信號數據；處理模塊，接收所述獲取模塊發送的信號數據，根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制命令；信號發射器，接收所述處理模塊通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器發送的控制指令；信號接收器接收所述信號發射器發送的控制指令；機器人，與所述信號接收器連接，用於接收所述信號接收器發送的控制指令，並執行所述控制指令。採用此方法，可以使機器人遙控設備標準化、統一化，可以適配於多種移動終端設備，減少遙控設備生產成本，在多機器人環境下減少設備數量，提高操作便利性。
【專利說明】一種機器人遙控系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種機器人遙控系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前，各類移動終端設備正以非常迅猛的速度發展著，在最近兩三年的時間裡，諸如智慧型手機、平板電腦等個人移動終端設備呈現出爆發式的增長，由於移動終端的性能正逐步的縮小著與PC機的距離，並且價格也逐年的下降，致使運行於行動裝置上的程序由通訊、娛樂領域轉向商業甚至是工業領域，此外，機器人應用的市場也正在由工業向社會服務、家庭領域擴展，各類繁多的機器人正湧入市場，目前機器人的控制方式主要有線控、聲控和遙控幾種方式，對於遙控機器人，一般都會為機器人配置一個專門的遙控器，但專用遙控器會帶來研發和維護成本較高的問題，因此需要提出一種解決方案，既能將移動終端的運算性能利用起來，又可以降低機器人的製造成本，並且可以在未來使用單一的設備對眾多的機器人產品進行控制，降低用戶操作的複雜度。
【發明內容】
[0003]基於以上內容，有必要提出一種機器人通用遙控系統，對機器進行近程遙控控制，此遙控系統需要充分利用行動裝置上的運算性能及附屬設備，能夠將行動裝置上所採集到的傳感器信號加以運算並傳輸給機器人端，使機器人對指令做出正確的響應。
[0004]一種機器人遙控系統，包括:
[0005]獲取模塊，用於實時監測傳感器信號值，若信號值發生變化，則獲取信號數據；
[0006]處理模塊，與所述獲取模塊通訊連接，用於接收所述獲取模塊發送的信號數據，根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制命令；
[0007]信號發射器，與所述處理模塊連接，用於接收所述處理模塊通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器發送的控制指令；
[0008]信號接收器，與所述信號發射器通訊連接，用於接收所述信號發射器發送的控制指令；
[0009]機器人，與所述信號接收器連接，用於接收所述信號接收器發送的控制指令，並執行所述控制指令。
[0010]進一步地，所述傳感器為視覺傳感器、聲音傳感器、重力加速度傳感器、觸摸傳感器、磁力傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和光線傳感器中的至少一種。
[0011]進一步地，移動終端設備的接口可以為標準USB接口、Mini USB接口、Apple專用USB接口和Micro USB接口的至少一種。
[0012]一種機器人遙控方法，包括:
[0013]傳感器輸出變化後的信號數據至獲取模塊；
[0014]所述獲取模塊將變化的信號數據發送給處理模塊，所述處理模塊根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制指令；
[0015]將所述控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器發送給信號發射器；
[0016]所述信號發射器通過無線方式將所述控制指令發送給信號接收器；
[0017]機器人接收所述信號接收器發送的控制指令，並執行所述指令。
[0018]進一步地，所述獲取模塊可多線程監測傳感器信號。
[0019]進一步地，所述信號發射器在2.4GHz的頻段上發送指令至所述信號接收器。
[0020]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0021]1、使機器人遙控設備標準化、統一化，可以適配於多種移動終端設備，減少遙控設備生產成本，在多機器人環境下減少設備數量，提高操作便利性；
[0022]2、充分利用行動裝置的運算性能，將部分複雜運算放置在行動裝置上運行，減小機器人系統運算壓力，提高機器人整機性能；
[0023]3、增加人機互動方式，將目前單一的按鍵輸入方式擴展到語音、視頻、重力、加速度、手勢、觸摸、磁場、光線、壓力、溫度等多種輸入手段，使操作更加人性化、智能化；
[0024]4、可以滿足用戶個性化需求，提升用戶體驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的系統構成示意圖；
[0026]圖2為本發明的控制方法流程圖；
[0027]圖3為本發明無線通訊的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例對本發明進行進一步詳細說明。
[0029]實施例一
[0030]請參考圖1，一種機器人遙控系統，包括:
[0031]獲取模塊12，用於實時監測傳感器11信號值，若信號值發生變化，則獲取信號數據；
[0032]處理模塊13，與所述獲取模塊12通訊連接，用於接收所述獲取模塊12發送的信號數據，根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制命令；
[0033]信號發射器22，與所述處理模塊13連接，用於接收所述處理模塊13通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送的控制指令；
[0034]信號接收器30，與所述信號發射器22通訊連接，用於接收所述信號發射器22發送的控制指令；
[0035]機器人40，與所述信號接收器30連接，用於接收所述信號接收器30發送的控制指令，並執行所述控制指令。
[0036]所述移動終端根據設備的不同分為各種版本，針對於當前移動終端採用較多的1S系統、Android系統和Windows Phone系統需要配置相應的版本，並且可以自動適配不同硬體設備的解析度、系統版本等主要參數要求。
[0037]所述機器人端採用動態連接庫方式為機器人上下位機軟體提供調用接口，根據不同的機器人類型提供基於Windows、Android、1s、Unix各系統下的不同版本。
[0038]請參閱圖2，在本發明一較佳實施方式中，一種機器人遙控系統，包括移動終端設備10、信號發射裝置20、信號接收器30以及機器人40。移動終端設備10包括傳感器11、獲取模塊12、處理模塊13 ;信號發射裝置20包括設備接口適配器21以及信號發射器22。其控制方法包括如下步驟:
[0039]SlO:傳感器11輸出變化後的信號數據至獲取模塊12。
[0040]所述獲取模塊12，與所述傳感器11相連，用於獲取所述傳感器模塊11的信號值；傳感器種類可以為:視覺傳感器(攝像頭)、聲音傳感器(MIC)、重力加速度傳感器、觸摸傳感器、磁力傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和光線傳感器。獲取模塊12實時監測傳感器11信號，也可以多線程同時監測不同傳感器的信號。當所述傳感器11的信號值發生變化時，獲取模塊獲取信號數據。
[0041]S20:所述獲取模塊12將變化的信號數據發送給處理模塊13，所述處理模塊13根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制指令。
[0042]S30:將所述控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送給信號發射器22。
[0043]移動終端設備的接口可以為標準USB接口、Mini USB接口、Apple專用USB接口和Micro USB接口的至少一種。
[0044]S40:所述信號發射器22通過無線方式將所述控制指令發送給信號接收器30:
[0045]S50:機器人40接收所述信號接收器22發送的控制指令，並執行所述指令。
[0046]所述的機器人40中的軟體主要是針對信號接收器所開發的USB接口驅動程序，應該驅動程序向機器人自身設備的軟體提供接口函數，機器人自身軟體調用此接口函數，並對設定的埠進行監聽，當有數據到達時，接數據傳送至機器人自身軟體的邏輯處理程序中，實現對機器人的控制功能。
[0047]請參閱圖3，在本實施例中，無線通訊的工作原理為:所述信號發射器22由帶有USB接口的單片機做為主控晶片，通過SPI與射頻晶片連接實現通信，本實施例中選擇nRF24L01做為射頻晶片，nRF24L01是通過SPI連接的2.4GHz (最高空中速率為2Mbps)的超低功率無線收發器，具有125射頻頻道可選，可以完全滿足單一的移動終端設備對多個機器人的控制需求，移動終端設備將數據傳遞至主控單片機特定埠，主控單片機通過SPI連接射頻晶片，將數據通過2.4GHz頻段發送出去。所述信號接收器30的硬體構成與所述信號發射器22相同，區別在於數據流向相反，這裡不再贅述。
[0048]實施例二
[0049]在另一實施例中，當所述傳感器11為視覺傳感器時，即傳感器11發出視覺信號，則所述控制方法包括如下步驟:
[0050]步驟一:獲取模塊12獲取所述傳感器11輸出的變化後的視覺信號。
[0051 ] 本實施例中的視覺信號為面部識別信號。
[0052]步驟二:處理模塊13獲取所述視覺信號，並分析是否為合法用戶，如果為合法用戶，則將控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送給信號發射器22。
[0053]本實施例中，所述控制指令為執行歡迎動作指令及其他附加指令，其中附加指令可以為:表情指令、運動指令、語音指令等。
[0054]步驟三:所述信號發射器22通過無線方式將所述指令發送給信號接收器30。
[0055]步驟四:機器人40接收所述信號接收器22發送的所有指令，並執行所述指令。
[0056]所述機器人40根據所述指令做出歡迎動作並執行其他附加指令。
[0057]實施例三
[0058]在另一實施例中，當所述傳感器11為語音傳感器時，即傳感器發出語音信號，則所述控制方法包括如下步驟:
[0059]步驟一:獲取模塊12獲取所述傳感器11輸出的變化後的語音信號。
[0060]步驟二:處理模塊13獲取所述語音信號，並判斷所述語音信號值是否達到預先設定的標準，如達到，則將語音信號進行處理。
[0061]對於語音傳感器信號，當信號值達到某一設定標準時，例如根據聲音傳感器採集到的信號是否達到一定分貝，來判斷所採集到的信號是外界噪音還是用戶的語音輸入，當為後者時，將語音信號進行識別處理，本實施例中，對語音信號做出識別處理可以為:將語音信號轉換成相應的控制指令。也可以對語音信號進行編碼，得到編碼後的數據。
[0062]步驟三:將處理後的指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送給信號發射器22。
[0063]步驟四:所述信號發射器22通過無線方式將所述指令發送給信號接收器30。
[0064]步驟五:機器人40接收所述信號接收器22發送的所述指令，並執行所述指令。
[0065]實施例四
[0066]在另一實施例中，當所述傳感器11為重力傳感器時，即傳感器發出重力感應信號，則所述控制方法包括如下步驟:
[0067]步驟一:獲取模塊12獲取所述傳感器11輸出的設備當前姿態信息。
[0068]重力傳感器需要判斷當前設備的姿態，例如:當用戶將行動裝置向左下傾斜時，重力傳感器將觸發程序中的傳感器變化事件的發生，同時將當前設備在X、Y、Z軸上的當前數據做為參數傳遞至程序，程序通過判斷這三個值的正負大小，即可獲得設備當前姿態信息。並將所述姿態信息發送給所述獲取模塊12。
[0069]步驟二:處理模塊13獲取所述姿態信息，並將所述姿態信息根據實際的邏輯關係轉換為控制指令。
[0070]步驟三:將控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送給信號發射器22。
[0071]步驟四:所述信號發射器22通過無線方式將所述指令發送給信號接收器30。
[0072]步驟五:機器人40接收所述信號接收器22發送的所述指令，並執行所述指令。
[0073]實施例五
[0074]在另一實施例中，當所述傳感器11為觸摸傳感器時，則所述控制方法包括如下步驟:
[0075]步驟一:獲取模塊12獲取所述傳感器11輸出的觸摸點坐標。
[0076]當用戶在觸摸行動裝置的觸摸傳感器時，傳感將觸發程序中的對應事件，並將當前的單點/多點觸摸信息傳遞給獲取模塊12，以單點觸摸為例，傳感器會將當前觸摸點的X、y坐標發送給所述獲取模塊12。
[0077]步驟二:所述處理模塊13獲取觸摸點坐標，並判斷所述觸摸點坐標值是否滿足實現預定好的條件，如果滿足，則轉換為響應的控制指令。
[0078]若此點坐標值滿足事先設置好的條件(例如向左移動手臂)，則會轉換為相應的控制指令(向左移動手臂)。
[0079]步驟三:將控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器21發送給信號發射器22。
[0080]步驟四:所述信號發射器22通過無線方式將所述指令發送給信號接收器30。
[0081]步驟五:機器人40接收所述信號接收器22發送的所述指令，並執行所述指令。
[0082]除此之外，對於其它類型的傳感器採集與處理方式基本相同，只需要設置好不同的傳感器參數與執行命令的對照表，就可以達到對應的控制功能，因此在這時不再贅述。
[0083]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種機器人遙控系統，其特徵在於，包括: 獲取模塊，用於實時監測傳感器信號值，若信號值發生變化，則獲取信號數據； 處理模塊，與所述獲取模塊通訊連接，用於接收所述獲取模塊發送的信號數據，根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制命令； 信號發射器，與所述處理模塊連接，用於接收所述處理模塊通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器發送的控制指令； 信號接收器，與所述信號發射器通訊連接，用於接收所述信號發射器發送的控制指令； 機器人，與所述信號接收器連接，用於接收所述信號接收器發送的控制指令，並執行所述控制指令。
2.如權利要求1所述的一種機器人遙控系統，其特徵在於:所述傳感器為視覺傳感器、聲音傳感器、重力加速度傳感器、觸摸傳感器、磁力傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和光線傳感器中的至少一種。
3.如權利要求1所述的一種機器人遙控系統，其特徵在於:移動終端設備的接口可以為標準USB接口、Mini USB接口、Apple專用USB接口和Micro USB接口的至少一種。
4.一種機器人遙控方法，其特徵在於: 傳感器輸出變化後的信號數據至獲取模塊； 所述獲取模塊將變化的信號數據發送給處理模塊，所述處理模塊根據事先設定的應用邏輯對信號數據進行處理，並轉換成相應的控制指令； 將所述控制指令通過移動終端設備的接口以及設備接口適配器發送給信號發射器； 所述信號發射器通過無線方式將所述控制指令發送給信號接收器； 機器人接收所述信號接收器發送的控制指令，並執行所述指令。
5.如權利要求4所述的一種機器人遙控方法，其特徵在於:所述獲取模塊可多線程監測傳感器信號。
6.如權利要求4所述的一種機器人遙控方法，其特徵在於:所述信號發射器在2.4GHz的頻段上發送指令至所述信號接收器。
【文檔編號】B25J13/00GK104511903SQ201310451767
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】曲道奎, 王海鵬, 鄒風山, 董狀, 劉曉帆, 鄭春暉 申請人:瀋陽新松機器人自動化股份有限公司