CN105751249B - 机器人肢体感知反馈系统 - Google Patents

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Abstract

机器人肢体感知反馈系统，包括若干本体信号采集器、模数转换器、ZigBee传输模块和蓝牙传输模块，其中：本体信号采集器，用于通过采集光线折射角度形成本体信号采集器的倾角信号，并实时传输；模数转换器，用于将若干采集的倾角信号进行模数转换形成倾角信号数据流，并分别同步输出；ZigBee传输模块，用于接收一路倾角信号数据流，经形成的ZigBee传输通道传输；蓝牙传输模块，用于接收另一路倾角信号数据流经形成的蓝牙传输通道传输。可以克服信号采集的电磁干扰，避免信号的初始干扰，快速地、可靠地采集倾角信号。两路传输通道保证了数据流的实时性和动态平衡传输，也保证了在本体判断中骨骼和关节的快速数据处理。

Description

机器人肢体感知反馈系统
技术领域
本发明涉及一种位置信号的反馈系统，特别涉及一种机器人本体信号的反馈系统。
背景技术
现有计算机信号反馈技术中，利用光学传感器监测视野内的障碍物距离已形成成熟技术运用。通常是结合计算机信号反馈技术，机器人通过摄像头获取确定视野，利用光学传感器采集的距离信号判断视野中障碍物的距离。
而对于仿生机器人，特别是拟人机器人，本体感受的形成至关重要。采用现有机电传感器容易受到高复杂电磁兼容环境下的磁干扰、电信号干扰。形成本体信号的传感器需求量巨大，布设位置与肢体骨骼及关节的分布具有相关性，布设的传感器间信号相关度需要高度离散。因此需要针对本体感受的特殊性形成肢体感知反馈。
目前光学传感器已可以形成焦平面阵列的像元数量超过1024*1024，具有了对细微图形变化精确识别的基础。形成焦平面阵列的光学传感器可以单一频段工作，在干净的红外中波或红外短波频段，焦平面阵列可以滤除全部可见光干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人肢体感知反馈系统，解决现有传感器系统无法适应机器人全身骨骼或关节的本体信号采集的技术问题。
本发明的机器人肢体感知反馈系统，包括若干本体信号采集器、模数转换器、ZigBee传输模块和蓝牙传输模块，其中：
本体信号采集器，用于通过采集光线折射角度形成本体信号采集器的倾角信号，并实时传输；
模数转换器，用于将若干采集的倾角信号进行模数转换形成倾角信号数据流，并分别同步输出；
ZigBee传输模块，用于接收一路倾角信号数据流，经形成的ZigBee传输通道传输；
蓝牙传输模块，用于接收另一路倾角信号数据流经形成的蓝牙传输通道传输。
所述本体信号采集器包括一个透明的密封腔体，密封腔体为圆柱形，在密封腔体的周向侧壁外表面形成镜面反光层，在密封腔体内容纳液态金属，液态金属的高度为密封腔体高度的80％至50％；
在密封腔体的一端部侧壁的外表面中心嵌入激光发射器，激光发射器的激光出射方向指向密封腔体的另一端部侧壁，激光光线与密封腔体的轴线重合。在端部侧壁的外表面固定与密封腔体断面形状相同的光学传感器的焦平面阵列。
所述密封腔体的侧壁采用透明有机玻璃。
所述液态金属采用液态镓。
本发明的机器人肢体感知反馈系统，可以获得倾斜角度-折射光线-坐标参数间的换算关系，同时利用折射光线-信号强度-折射光线数量可以形成另一换算关系，完成倾斜角度以及倾斜速率的双路相关信号的冗余计算校验。从信号采集初始阶段保证数据的不受电磁兼容环境干扰的可靠性。
附图说明
图1为本发明机器人肢体感知反馈系统的本体信号采集器的结构示意图；
图2为本发明机器人肢体感知反馈系统的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本实施例中本体信号采集器01包括一个(回转体的)透明的密封腔体11，密封腔体11为圆柱形，在密封腔体11的(周向)侧壁外表面形成镜面反光层12(向内反光)，在密封腔体11内容纳液态金属13，液态金属13的高度为密封腔体11高度的80％至50％。
在密封腔体11的一端，在端部侧壁14的外表面中心嵌入(红外频段)激光发射器15，激光发射器15的激光出射方向指向密封腔体11的另一端，激光光线与密封腔体11的轴线重合。在端部侧壁的外表面固定与密封腔体11断面形状相同的光学传感器的焦平面阵列16。
密封腔体11的侧壁采用透明有机玻璃。
液态金属13采用液态镓可以获得过冷特性和低毒性。
实际应用中，激光高定向性的光线照射在液态金属13表面，其反射角度与密封腔体11的倾斜方向和角度正相关。液态金属13的比重比其他液体的比重高，其粘度使得流动性更有益于克服普通液体震动、抖动和晃动等环境干扰因素。密封腔体11倾斜使得光线经液态金属13表面反射在侧壁的内外表面形成光纤信号强度不同的两条或一条折射光线。折射光线会成像在焦平面阵列16上。根据焦平面阵列16的光学传感器的坐标参数，通过简单换算就可以获得倾斜角度-折射光线-坐标参数间的换算关系，同时利用折射光线-信号强度-折射光线数量可以形成另一换算关系，完成倾斜角度以及倾斜速率的双路相关信号的冗余计算校验。从信号采集初始阶段保证数据的不受电磁兼容环境干扰的可靠性。
如图2所示，本实施例中系统结构包括若干本体信号采集器01、模数转换器02、ZigBee传输模块03和蓝牙传输模块04，其中：
本体信号采集器01，用于通过采集光线折射角度形成本体信号采集器的倾角信号，并实时传输；
模数转换器02，用于将若干采集的倾角信号进行模数转换形成倾角信号数据流，并分别同步输出；
ZigBee传输模块03，用于接收一路倾角信号数据流，经形成的ZigBee传输通道传输；
蓝牙传输模块04，用于接收另一路倾角信号数据流经形成的蓝牙传输通道传输。
本发明的机器人肢体感知反馈系统作为上位处理机的外围传输采集系统，可以克服信号采集的电磁干扰，避免信号的初始干扰，快速地、可靠地采集倾角信号。两路传输通道保证了数据流的实时性和动态平衡传输，也保证了在本体判断中骨骼和关节的快速数据处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.机器人肢体感知反馈系统，包括若干本体信号采集器(01)、模数转换器(02)、ZigBee传输模块(03)和蓝牙传输模块(04)，其中：
本体信号采集器(01)，用于通过采集光线折射角度形成本体信号采集器的倾角信号，并实时传输；
模数转换器(02)，用于将若干采集的倾角信号进行模数转换形成倾角信号数据流，并分别同步输出；
ZigBee传输模块(03)，用于接收一路倾角信号数据流，经形成的ZigBee传输通道传输；
蓝牙传输模块(04)，用于接收另一路倾角信号数据流经形成的蓝牙传输通道传输；
其中，所述本体信号采集器(01)包括一个透明的密封腔体(11)，密封腔体(11)为圆柱形，在密封腔体(11)的周向侧壁外表面形成镜面反光层(12)，在密封腔体(11)内容纳液态金属(13)，液态金属(13)的高度为密封腔体(11)高度的80％至50％；
在密封腔体(11)的一端部侧壁(14)的外表面中心嵌入激光发射器(15)，激光发射器(15)的激光出射方向指向密封腔体(11)的另一端部侧壁，激光光线与密封腔体(11)的轴线重合, 在端部侧壁的外表面固定与密封腔体(11)断面形状相同的光学传感器的焦平面阵列(16)；
所述密封腔体(11)的侧壁采用透明有机玻璃，所述液态金属(13)采用液态镓。
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