CN103235522B - 利用手机耳机等接口实现远程控制的机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明申请为利用手机耳机等接口实现远程控制的机器人系统，主要设计一种通讯和控制系统，这种系统的主要功能为，通过主动控制终端手机，利用专用软件，经由无线或有线网络控制另一部受控终端手机，再通过受控终端手机的耳机和其他数据接口，将控制信号输出，经过信号处理模块的处理，将控制信号转换为机器人机体电路信号，控制机器人可动部件的运动。
Description
技术领域
通讯技术。
背景技术
本专利申请的系统主要用来实现远距离或超远程控制机器人。一部手机终端，通过无线网络发送和接收数据，控制另一部连接在远程机器人机体上的手机终端与其通讯，再通过机器人机体上手机终端的耳机和其他数据接口，向机器人机体电路发送数据，并接收从机器人机体反馈的信息。系统主要特点是通过定制手机终端内部软件和耳机与数据接口信号转换模块，使得手机终端可向机器人发送控制指令；通过定制手机终端软件，实现手机终端控制远程手机终端，再通过远程手机终端的耳机和其他数据接口传输数据，间接控制机器人机体运动，并获取反馈信息。其中接口信号定义格式和标准。通过通用接口和器件，实现低成本远程控制机器人的普及应用，对远程照料空巢老人会有很大帮助。
发明内容
一种手机耳机线的改造装置，其一端与通用耳机或耳麦的插头相同，与手机连接；其另一端与机器人等机电设备连接；其中间或末端加装数据转换模块，实现耳机接口输出控制信号向机电设备控制信号的转换，实现机电设备反馈信号向耳机接口侧的传输和转换。
一种手机数据线的改造装置，其一端与手机数据接口相同，与手机连接；其另一端与机器人等机电设备连接；其中间或末端加装数据转换模块，实现手机数据接口输出控制信号向机电设备控制信号的转换，实现机电设备反馈信号向手机数据接口侧的传输和转换。
有上述两种改造装置中至少一种改造装置接口的机器人，可执行手机通过改造装置发送的控制指令，并反馈信息到手机。上述两种改造装置的数据转换模块也可以集成于机器人机体上，此时，连接手机与机器人的线缆只需要用普通线缆，手机侧插头相同，机器人侧接口适配即可。
与机器人机体连接的手机上三种专用软件，分别实现接收和处理控制指令及反向回传信息、手机音频输入输出控制、本端直接控制机器人。
主动控制手机终端上三种专用软件，分别实现反馈数据和音频视频信息接收、远程机器人状态仿真模拟和触摸控制、远程控制指令发送。其中触摸控制指通过手动触摸手机屏上显示的机器人仿真模拟图像的运动部件图形或图标，产生控制指令。
附图说明
附图为一种典型的系统图，图下半部，人手动触摸控制手机屏幕上的机器人仿真模型，控制其可运动部件运行，手机中的软件处理相关数据，转为可传输数据指令的形式，转换为无线信号，通过无线网络发送到与远程机器人机体相连的远程手机上。图上半部，远程手机接收和处理控制指令，将指令通过耳机和/或其他数据接口发送到机器人机体电路，控制机器人机体可动部件运动。数据线连接有数据处理和转换模块，这种模块也可以集成于手机或机器人机体中。手机实际固定于机器人头部可水平与俯仰旋转的机构上，摄取视频和音频信息，通过无线网络传送回图下部所示的主动控制手机，并将实时图像显示在屏幕中供人查看和做相应控制动作。
具体实施方式
在主动控制终端手机上安装三种软件，分别实现反馈数据和音频视频信息接收、远程机器人状态仿真模拟和触摸控制、远程控制指令发送三种功能。
在受控终端手机上安装三种软件，分别实现接收和处理控制指令及反向回传信息（附图中软件A）、手机音频（数据）输入输出控制（附图中软件C）、本端直接控制机器人（附图中软件B）三种功能。
受控终端手机通过耳机和/或数据接口与机器人机体电路相连接。手机可固定于机器人可旋转部件上，可水平与俯仰方向旋转。
通过人工操作主动控制终端手机上的“远程机器人状态仿真模拟和触摸控制”功能软件，产生指令信息，利用“远程控制指令发送”功能软件，经由无线网络，将指令信息发送到远程受控终端手机。
远程受控终端手机收到信号后，通过“接收和处理控制指令及反向回传信息”功能软件（附图中软件A），处理相关信号，并发送到“手机音频（数据）输入输出控制”功能软件（附图中软件C），控制耳机接口或其他数据接口信息的输出。
耳机接口或其他数据接口的信号通过电信号形式传输到连接线缆，通过“数据处理和转换模块”，转换为机器人机体部件电信号，控制机器人机体运动。
机器人产生的反馈信息，通过耳机和其他数据接口回传到远程受控终端手机，远程受控终端手机通过“接收和处理控制指令及反向回传信息”功能软件（附图中软件A）处理，并回传到主动控制终端。
远程受控终端手机通过摄像头等信息捕获装置获取到的信息，通过“接收和处理控制指令及反向回传信息”功能软件（附图中软件A），回传到主动控制手机的“反馈数据和音频视频信息接收”功能软件，并显示于手机屏幕上，实现反馈数据和音频视频信息接收。
附图所示耳机连线和数据连线上的数据处理和转换模块可以置于连线上，或者内置于手机内部，或置于机器人机体。
主动控制终端手机屏幕可显示两幅画面，其中一幅为接收到的远程受控终端手机摄取的实时或半实时图片和视频信息，另一幅显示机器人状态模拟画面。
通过手机软件和硬件支持，控制耳机和其他数据线协同输出控制信号，如一路信号用来区别不同运动部件，一路信号为运动部件的控制指令，使得在机器人侧通过电路实现对不同运动部件的区别控制，协同控制机器人机体运动。
利用重定义控制信号的信息格式和通讯标准，可只单独利用耳机接口或数据线接口传送控制信息，以使数据处理和转换模块有效地对输入输出信号及其变化规律进行识别和转换，实现控制功能。
设置时钟和专用电路，连接于耳机接口（和其他数据接口）与机器人之间，或内置于机器人机体内，可实现最简单的时间片轮询控制，即每隔一定的间隔时间（如几毫秒），控制信号控制机器人不同的可动部件。不同时间片对应不同可动部件的可控时间区间，实现对不同执行部件的时分多址。
设置通讯信号格式，根据耳机接口（或其他数据接口）输出电流和电压幅值的不同区间，对应不同可动部件的可控幅度区间，实现幅分多址，再根据区间内的细分幅度信息，区分控制指令。
利用对接口输出信号频率及其变化规律的区分，实现对发向不同可动部件的指令的区分，实现频分多址。
利用信息编码的码元信息，通过对不同码片的识别，对应机器人不同的可动部件，实现码分多址。
如有需要，在数据处理和转换模块上留有耳机分接口，仍可以分路出耳机音频信息，供使用。
通过改造手机，还可以使得手机喇叭播放音响的同时，耳机接口可输出控制信息。
通过操作“本端直接控制机器人”功能软件（附图中的B软件），可以直接控制机器人机体，例如发送触摸控制指令控制机器人运动，发送批处理命令控制机器人依次完成一系列动作，发送指令实现机器人自检，也可以实现一些高级功能，例如手动输入曲谱，软件可将曲谱转换为控制信号，控制机器人按曲谱舞蹈运动。
手动输入曲谱，这一高级功能也可以在控制终端手机的“远程机器人状态仿真模拟和触摸控制”功能软件处实现，再通过“接收和处理控制指令及反向回传信息”功能软件（附图中软件A），实现曲谱接收和处理，曲谱数据处理后交由“手机音频（数据）输入输出控制”功能软件（附图中软件C）输出到机器人，控制机器人运动。
以上所述，手机实际可以替换为其他各种终端，只要终端可以实现音频或其他数据输入输出接口通讯功能。
以上所述，机器人实际可以为其他机电器件，典型的一种设计为一系列信号灯，“接收和处理控制指令及反向回传信息”功能软件（附图中软件A）转换的控制信号，或“本端直接控制机器人”功能软件（附图中软件B）的录入信号（例如一首歌的音调信息），控制耳机输出电压和电流的幅度和频率的变化，再通过滤波电路和/或不同截止电压的三极管中断电路控制各个信号灯的通断。
Claims (10)
1.一种利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述系统包括：主动控制终端手机、专用软件、受控终端手机、所述受控终端手机的耳机接口、线缆、机器人装置、以及数据处理和转换模块，其中，所述线缆连接于所述耳机接口与所述机器人装置之间，所述数据处理和转换模块位于所述线缆、或内嵌于所述受控终端手机或机器人装置中，所述系统通过所述主动控制终端手机经由无线或有线网络控制所述受控终端手机，再通过所述受控终端手机的耳机接口，将控制信号输出，经过所述数据处理和转换模块的处理，将控制信号转换为机器人装置机体电路信号，控制所述机器人装置的可动部件的运动，所述机器人装置的反馈信息，经由所述受控终端手机传输到所述主动控制终端手机，所述受控终端手机也传输其获取的视频信息到所述主动控制终端手机。
2.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述线缆的一端与通用耳机的插头相同，用于与所述受控终端手机连接，所述线缆的另一端用于与所述机器人装置连接，以使所述耳机接口输出的控制信号向所述机器人装置控制信号转换，或将所述机器人装置的反馈信息向所述耳机接口侧传输和转换，其中，所述数据处理和转换模块上留有耳机分接口，用于分路输出耳机音频信息，供使用。
3.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，在所述主动控制终端手机上，对反馈数据和音频视频信息接收、机器人装置状态仿真模拟和触摸控制、远程控制指令发送，在所述受控终端手机上接收和处理控制指令及反向回传信息、手机音频与数据输入输出控制，或在所述受控终端手机直接操作产生控制指令控制所述机器人装置。
4.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述受控终端手机通过所述耳机接口与所述机器人装置机体电路相连接，所述受控终端手机固定于所述机器人装置机身的可动部件上，以实现水平俯仰各方向旋转或与所述机器人装置的连带移动。
5.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述主动控制终端手机屏幕用于同时显示两个画面，一个画面显示视频图片播放信息，这些信息为实时和准实时接收到的受控终端手机视频采集信息，另一个画面显示机器人装置机械部件模拟图像和参数，通过触摸控制屏幕上机械部件和参数，使之发生变化，软件处理后产生发送到受控终端手机的控制指令。
6.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述主动控制终端手机控制耳机接口与所述受控终端手机数据接口协同输出控制信号，一路信号用来区别所述机器人装置的不同运动部件类型，另一路信号为运动部件的控制指令，使得在所述机器人装置侧通过电路实现对不同运动部件的区别控制，协同控制所述机器人装置机体运动，实现所述主动控制终端手机与所述机器人装置的多接口协同通讯。
7.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，通过如下四种方式对输入输出信号及其变化规律进行识别，以区分所述系统中所述机器人装置的不同运动部件并区分控制信息：
(1)设置时钟和专用电路，连接于耳机接口与所述机器人装置之间，或内置于所述机器人装置机体内，以实现时间片轮询控制，即每隔一定的间隔时间，控制信号控制所述机器人装置不同的可动部件，不同时间片对应不同可动部件的可控时间区间，实现对不同执行部件的时分多址；
(2)设置通讯信号格式，根据耳机接口输出电流和电压幅值的不同区间，对应不同可动部件的可控幅度区间，实现幅分多址，再根据区间内的细分幅度信息，区分控制指令；
(3)利用对接口输出信号频率及其变化规律的区分，实现对发向不同可动部件的指令的区分，实现频分多址；
(4)利用信息编码的码元信息，通过对不同码片的识别，对应所述机器人装置不同的可动部件，实现码分多址。
8.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，手动向所述系统中的主动控制终端手机或受控终端手机输入和载入曲谱，在所述主动控制终端手机或所述受控终端手机内转换为对所述机器人装置的控制指令信号，通过所述受控终端手机耳机接口传送到所述机器人装置，控制其运动状态；通过操作所述受控终端手机的软件，直接控制所述机器人装置的机体，发送触摸控制指令控制所述机器人装置运动，发送批处理命令控制所述机器人装置依次完成一系列动作，发送指令实现机器人装置自检。
9.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，所述受控终端手机的耳机接口输出控制信息和所述受控终端手机的喇叭播放音响可并行和时间片分割间隔交替进行。
10.根据权利要求1所述的利用手机耳机接口实现远程控制的机器人系统，其特征在于，将所述机器人装置替换为机电器件，替换部件后设计开发得到的系统仍为所述系统的表现形式，其中一种系统形式为所述受控终端手机的耳机接口插入一条线缆连接的一系列电路控制信号灯，信号灯为不同工作电压的发光二极管，所述受控终端手机将文字曲谱与音频文件转换为输出控制信号，控制耳机接口输出电压和电流的幅度和频率的变化率，利用模拟信号数字信号转换电路，交直流转换电路，通过滤波电路或不同工作电压的三极管中断电路控制各个信号灯的亮暗。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |