CN104511903A - 一种机器人遥控系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种机器人遥控系统及方法，包括：获取模块，用于实时监测传感器信号值，若信号值发生变化，则获取信号数据；处理模块，接收所述获取模块发送的信号数据，根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制命令；信号发射器，接收所述处理模块通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器发送的控制指令；信号接收器接收所述信号发射器发送的控制指令；机器人，与所述信号接收器连接，用于接收所述信号接收器发送的控制指令，并执行所述控制指令。采用此方法，可以使机器人遥控设备标准化、统一化，可以适配于多种移动终端设备，减少遥控设备生产成本，在多机器人环境下减少设备数量，提高操作便利性。

Description

一种机器人遥控系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人遥控系统及方法。

背景技术

目前，各类移动终端设备正以非常迅猛的速度发展着，在最近两三年的时间里，诸如智能手机、平板电脑等个人移动终端设备呈现出爆发式的增长，由于移动终端的性能正逐步的缩小着与PC机的距离，并且价格也逐年的下降，致使运行于移动设备上的程序由通讯、娱乐领域转向商业甚至是工业领域，此外，机器人应用的市场也正在由工业向社会服务、家庭领域扩展，各类繁多的机器人正涌入市场，目前机器人的控制方式主要有线控、声控和遥控几种方式，对于遥控机器人，一般都会为机器人配置一个专门的遥控器，但专用遥控器会带来研发和维护成本较高的问题，因此需要提出一种解决方案，既能将移动终端的运算性能利用起来，又可以降低机器人的制造成本，并且可以在未来使用单一的设备对众多的机器人产品进行控制，降低用户操作的复杂度。

发明内容

基于以上内容，有必要提出一种机器人通用遥控系统，对机器进行近程遥控控制，此遥控系统需要充分利用移动设备上的运算性能及附属设备，能够将移动设备上所采集到的传感器信号加以运算并传输给机器人端，使机器人对指令做出正确的响应。

一种机器人遥控系统，包括：

获取模块，用于实时监测传感器信号值，若信号值发生变化，则获取信号数据；

处理模块，与所述获取模块通讯连接，用于接收所述获取模块发送的信号数据，根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制命令；

信号发射器，与所述处理模块连接，用于接收所述处理模块通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器发送的控制指令；

信号接收器，与所述信号发射器通讯连接，用于接收所述信号发射器发送的控制指令；

机器人，与所述信号接收器连接，用于接收所述信号接收器发送的控制指令，并执行所述控制指令。

进一步地，所述传感器为视觉传感器、声音传感器、重力加速度传感器、触摸传感器、磁力传感器、温度传感器、压力传感器和光线传感器中的至少一种。

进一步地，移动终端设备的接口可以为标准USB接口、Mini USB接口、Apple专用USB接口和Micro USB接口的至少一种。

一种机器人遥控方法，包括：

传感器输出变化后的信号数据至获取模块；

所述获取模块将变化的信号数据发送给处理模块，所述处理模块根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制指令；

将所述控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器发送给信号发射器；

所述信号发射器通过无线方式将所述控制指令发送给信号接收器；

机器人接收所述信号接收器发送的控制指令，并执行所述指令。

进一步地，所述获取模块可多线程监测传感器信号。

进一步地，所述信号发射器在2.4GHz的频段上发送指令至所述信号接收器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、使机器人遥控设备标准化、统一化，可以适配于多种移动终端设备，减少遥控设备生产成本，在多机器人环境下减少设备数量，提高操作便利性；

2、充分利用移动设备的运算性能，将部分复杂运算放置在移动设备上运行，减小机器人系统运算压力，提高机器人整机性能；

3、增加人机交互方式，将目前单一的按键输入方式扩展到语音、视频、重力、加速度、手势、触摸、磁场、光线、压力、温度等多种输入手段，使操作更加人性化、智能化；

4、可以满足用户个性化需求，提升用户体验。

附图说明

图1为本发明的系统构成示意图；

图2为本发明的控制方法流程图；

图3为本发明无线通讯的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例一

请参考图1，一种机器人遥控系统，包括：

获取模块12，用于实时监测传感器11信号值，若信号值发生变化，则获取信号数据；

处理模块13，与所述获取模块12通讯连接，用于接收所述获取模块12发送的信号数据，根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制命令；

信号发射器22，与所述处理模块13连接，用于接收所述处理模块13通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送的控制指令；

信号接收器30，与所述信号发射器22通讯连接，用于接收所述信号发射器22发送的控制指令；

机器人40，与所述信号接收器30连接，用于接收所述信号接收器30发送的控制指令，并执行所述控制指令。

所述移动终端根据设备的不同分为各种版本，针对于当前移动终端采用较多的IOS系统、Android系统和Windows Phone系统需要配置相应的版本，并且可以自动适配不同硬件设备的分辨率、系统版本等主要参数要求。

所述机器人端采用动态连接库方式为机器人上下位机软件提供调用接口，根据不同的机器人类型提供基于Windows、Android、ios、Unix各系统下的不同版本。

请参阅图2，在本发明一较佳实施方式中，一种机器人遥控系统，包括移动终端设备10、信号发射装置20、信号接收器30以及机器人40。移动终端设备10包括传感器11、获取模块12、处理模块13；信号发射装置20包括设备接口适配器21以及信号发射器22。其控制方法包括如下步骤：

S10：传感器11输出变化后的信号数据至获取模块12。

所述获取模块12，与所述传感器11相连，用于获取所述传感器模块11的信号值；传感器种类可以为：视觉传感器(摄像头)、声音传感器(MIC)、重力加速度传感器、触摸传感器、磁力传感器、温度传感器、压力传感器和光线传感器。获取模块12实时监测传感器11信号，也可以多线程同时监测不同传感器的信号。当所述传感器11的信号值发生变化时，获取模块获取信号数据。

S20：所述获取模块12将变化的信号数据发送给处理模块13，所述处理模块13根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制指令。

S30：将所述控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送给信号发射器22。

移动终端设备的接口可以为标准USB接口、Mini USB接口、Apple专用USB接口和Micro USB接口的至少一种。

S40：所述信号发射器22通过无线方式将所述控制指令发送给信号接收器30：

S50：机器人40接收所述信号接收器22发送的控制指令，并执行所述指令。

所述的机器人40中的软件主要是针对信号接收器所开发的USB接口驱动程序，应该驱动程序向机器人自身设备的软件提供接口函数，机器人自身软件调用此接口函数，并对设定的端口进行监听，当有数据到达时，接数据传送至机器人自身软件的逻辑处理程序中，实现对机器人的控制功能。

请参阅图3，在本实施例中，无线通讯的工作原理为：所述信号发射器22由带有USB接口的单片机做为主控芯片，通过SPI与射频芯片连接实现通信，本实施例中选择nRF24L01做为射频芯片，nRF24L01是通过SPI连接的2.4GHz(最高空中速率为2Mbps)的超低功率无线收发器，具有125射频频道可选，可以完全满足单一的移动终端设备对多个机器人的控制需求，移动终端设备将数据传递至主控单片机特定端口，主控单片机通过SPI连接射频芯片，将数据通过2.4GHz频段发送出去。所述信号接收器30的硬件构成与所述信号发射器22相同，区别在于数据流向相反，这里不再赘述。

实施例二

在另一实施例中，当所述传感器11为视觉传感器时，即传感器11发出视觉信号，则所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：获取模块12获取所述传感器11输出的变化后的视觉信号。

本实施例中的视觉信号为面部识别信号。

步骤二：处理模块13获取所述视觉信号，并分析是否为合法用户，如果为合法用户，则将控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送给信号发射器22。

本实施例中，所述控制指令为执行欢迎动作指令及其他附加指令，其中附加指令可以为：表情指令、运动指令、语音指令等。

步骤三：所述信号发射器22通过无线方式将所述指令发送给信号接收器30。

步骤四：机器人40接收所述信号接收器22发送的所有指令，并执行所述指令。

所述机器人40根据所述指令做出欢迎动作并执行其他附加指令。

实施例三

在另一实施例中，当所述传感器11为语音传感器时，即传感器发出语音信号，则所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：获取模块12获取所述传感器11输出的变化后的语音信号。

步骤二：处理模块13获取所述语音信号，并判断所述语音信号值是否达到预先设定的标准，如达到，则将语音信号进行处理。

对于语音传感器信号，当信号值达到某一设定标准时，例如根据声音传感器采集到的信号是否达到一定分贝，来判断所采集到的信号是外界噪音还是用户的语音输入，当为后者时，将语音信号进行识别处理，本实施例中，对语音信号做出识别处理可以为：将语音信号转换成相应的控制指令。也可以对语音信号进行编码，得到编码后的数据。

步骤三：将处理后的指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送给信号发射器22。

步骤四：所述信号发射器22通过无线方式将所述指令发送给信号接收器30。

步骤五：机器人40接收所述信号接收器22发送的所述指令，并执行所述指令。

实施例四

在另一实施例中，当所述传感器11为重力传感器时，即传感器发出重力感应信号，则所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：获取模块12获取所述传感器11输出的设备当前姿态信息。

重力传感器需要判断当前设备的姿态，例如：当用户将移动设备向左下倾斜时，重力传感器将触发程序中的传感器变化事件的发生，同时将当前设备在X、Y、Z轴上的当前数据做为参数传递至程序，程序通过判断这三个值的正负大小，即可获得设备当前姿态信息。并将所述姿态信息发送给所述获取模块12。

步骤二：处理模块13获取所述姿态信息，并将所述姿态信息根据实际的逻辑关系转换为控制指令。

步骤三：将控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送给信号发射器22。

步骤四：所述信号发射器22通过无线方式将所述指令发送给信号接收器30。

步骤五：机器人40接收所述信号接收器22发送的所述指令，并执行所述指令。

实施例五

在另一实施例中，当所述传感器11为触摸传感器时，则所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：获取模块12获取所述传感器11输出的触摸点坐标。

当用户在触摸移动设备的触摸传感器时，传感将触发程序中的对应事件，并将当前的单点/多点触摸信息传递给获取模块12，以单点触摸为例，传感器会将当前触摸点的x、y坐标发送给所述获取模块12。

步骤二：所述处理模块13获取触摸点坐标，并判断所述触摸点坐标值是否满足实现预定好的条件，如果满足，则转换为响应的控制指令。

若此点坐标值满足事先设置好的条件(例如向左移动手臂)，则会转换为相应的控制指令(向左移动手臂)。

步骤三：将控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器21发送给信号发射器22。

步骤四：所述信号发射器22通过无线方式将所述指令发送给信号接收器30。

步骤五：机器人40接收所述信号接收器22发送的所述指令，并执行所述指令。

除此之外，对于其它类型的传感器采集与处理方式基本相同，只需要设置好不同的传感器参数与执行命令的对照表，就可以达到对应的控制功能，因此在这时不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种机器人遥控系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于实时监测传感器信号值，若信号值发生变化，则获取信号数据；

处理模块，与所述获取模块通讯连接，用于接收所述获取模块发送的信号数据，根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制命令；

信号发射器，与所述处理模块连接，用于接收所述处理模块通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器发送的控制指令；

信号接收器，与所述信号发射器通讯连接，用于接收所述信号发射器发送的控制指令；

机器人，与所述信号接收器连接，用于接收所述信号接收器发送的控制指令，并执行所述控制指令。

2.如权利要求1所述的一种机器人遥控系统，其特征在于：所述传感器为视觉传感器、声音传感器、重力加速度传感器、触摸传感器、磁力传感器、温度传感器、压力传感器和光线传感器中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种机器人遥控系统，其特征在于：移动终端设备的接口可以为标准USB接口、Mini USB接口、Apple专用USB接口和Micro USB接口的至少一种。

4.一种机器人遥控方法，其特征在于：

传感器输出变化后的信号数据至获取模块；

所述获取模块将变化的信号数据发送给处理模块，所述处理模块根据事先设定的应用逻辑对信号数据进行处理，并转换成相应的控制指令；

将所述控制指令通过移动终端设备的接口以及设备接口适配器发送给信号发射器；

所述信号发射器通过无线方式将所述控制指令发送给信号接收器；

机器人接收所述信号接收器发送的控制指令，并执行所述指令。

5.如权利要求4所述的一种机器人遥控方法，其特征在于：所述获取模块可多线程监测传感器信号。

6.如权利要求4所述的一种机器人遥控方法，其特征在于：所述信号发射器在2.4GHz的频段上发送指令至所述信号接收器。