CN105843081A - 控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人技术领域，尤其涉及一种应用于机器人行为的控制系统及控制方法。包括采集装置，通讯模块，第一处理单元，第二处理单元，执行单元，与现有技术相比，本发明的优点是：通过第一处理单元与第二处理单元的配合使用，将第二处理单元无法完成的复杂运算传输至第一处理单元完成，提高了处理的速度和精确度，同时将经过第一处理单元处理后的简单逻辑运算传输至第二处理单元处理，并由第二处理单元形成控制信号控制执行单元，避免了执行单元的延迟处理，同时降低了第二处理单元的处理要求，同时降低了生产成本及维护费用。

Description

控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种机器人技术领域，尤其涉及一种应用于机器人行为的控制系统及控制方法。
背景技术
2000年以来，随着基于ARM架构的低功耗芯片的爆炸性增长、各种传感器件的模块化小型化以及语音和图像技术的突飞猛进，机器人产业开始进入快速发展的时期。现代的机器人通过识别用户的语音、表情、手势等等指令，结合传感器传回的各种数据，分析并执行最符合用户期望的行为。这种处理方式突破了键盘、鼠标等外部输入或预编译指令输入的局限，将机器与人的交互模式进化到了用自然的语言或行为的交互模式。
目前的机器人行为控制主要有两种方式：(1)由机器人本身的处理器来处理所有请求，服务端仅作为被动的服务提供者参与其中，机器人的行为由处理器或者控制单元限制。这种处理方式摆脱了对远程服务端的依赖，有效避免了因数据传输而带来的行为延迟。但是此种机器人对处理器的数据处理能力有较高的要求，且网络成本也较高。(2)将所有行为处理交给远程的服务端解决，机器人本身不做任何数据分析处理。机器人本身仅仅进行数据收集和传输的工作。这种处理方式由于极度简化了机器人本身，使机器人的制造成本大大降低。但因为所有数据都需要在服务端处理后决定，这会影响机器人响应速度。同时极简的前端机器人也意味着功能上的简单，无法做任何复杂行为。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种成本低，处理效率高的控制系统及控制方法。
本发明的具体技术方案为：
一种控制系统，应用于家用服务型机器人的行为控制装置，其中，包括
采集装置，设置于所述机器人的预定位置处，用以采集用户输入的操作指令；并形成采集数据输出；
通讯模块，包括第一通讯单元和第二通讯单元，所述第一通讯单元连接所述采集装置，用以接收所述采集数据，并将所述采集数据转化为与所述第一通讯单元相匹配的所述采集数据输出；
第一处理单元，分别连接所述第一通讯单元、所述第二通讯单元，用以接收所述采集数据，并对所述采集数据进行识别处理，形成一控制命令通过所述第二通讯单元输出；
第二处理单元，连接所述第二通讯单元，用于接收所述第二通讯单元输出的所述控制命令，并根据所述控制命令形成控制指令输出；
执行单元，连接所述第二处理单元，用以于所述控制指令的作用下执行与之相匹配的动作。
优选地，所述采集装置包括
一声音捕捉模块，连接所述第一通讯单元，用以捕捉语音信息，并形成于与所述第一通讯单元格式相匹配的语音采集数据输出；
一影像捕捉模块，连接所述第一通讯单元，用以捕捉影像信息，并形成于所述第一通讯单元格式相匹配的图像采集数据输出。
优选地，所述第一处理单元包括：
一语音识别单元，连接所述声音捕捉模块，用以根据语音采集数据识别出语音控制命令；
一图像识别单元，连接所述影像捕捉模块，用以根据图像采集数据识别出图像控制命令。
优选地，还包括检测单元，连接所述第二处理单元，用于检测所述机器人当前所处物理环境的状态信息，并形成一检测信息输出至所述第二处理单元。
优选地，所述检测单元包括
一温度传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的温度信息，并形成一温度信号输出至所述第二处理单元；
一光线传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的光线信息，并形成一光线信号输出至所述第二处理单元；
一移动传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的位置信息，并形成一位置信号输出至所述第二处理单元。
优选地，所述第二处理单元包括存储单元，存储单元存储有复数个预制场景模式以及所述场景模式与物理环境的状态信息之间的匹配关系。
优选地，所述执行单元包括
音频播放单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述音频播放单元对应的所述控制信号的作用下执行音频播放的动作；
光线调节单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述光线调节单元相对应所述控制信号的作用下执行调节光线的动作；
驱动单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述驱动单元相对应的所述控制信号的作用下执行位置移动的动作。
优选地，所述音频播放单元为所述机器人内部的音频播放装置和/或所述机器人当前所处环境中的音频播放装置，所述机器人内部的音频播放装置和/或所述机器人当前所处环境中的音频播放装置的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端。
优选地，所述光线调节单元为所述机器人当前所处环境的灯光系统，所述机器人当前所处环境的灯光系统的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端，用于调节当前所处环境的光线强度。
一种控制方法，应用于家用服务型机器人的行为控制装置，其中，包括如下步骤：
步骤一、控制采集装置采集用户输入的操作指令，并形成采集数据输出；
步骤二、控制第一通讯单元接收所述采集数据，并将所述采集数据转化为与所述第一通讯单元相匹配的所述采集数据输出；
步骤三、控制第一处理单元用以接收所述采集数据，并对所述采集数据进行分析处理，形成一控制命令通过所述第二通讯单元输出；
步骤四、控制第二通讯单元传输所述控制命令至第二处理单元；
步骤五、控制第二处理单元并根据所述控制命令形成控制指令输出；
步骤六、控制执行单元于所述控制指令的作用下执行与之相匹配的动作。
与现有技术相比，本发明的优点是：通过第一处理单元与第二处理单元的配合使用，将第二处理单元无法完成的复杂运算传输至第一处理单元完成，提高了处理的速度和精确度，同时将经过第一处理单元处理后的简单逻辑运算传输至第二处理单元处理，并由第二处理单元形成控制信号控制执行单元，避免了执行单元的延迟处理，同时降低了第二处理单元的处理要求，同时降低了生产成本及维护费用。
附图说明
图1为本发明中控制系统的结构示意图。
图2为本发明中控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种控制系统，应用于机器人行为控制系统，其中，包括
采集装置，设置于所述机器人的预定位置处，用以采集用户输入的操作指令；并形成采集数据输出；
通讯模块，包括第一通讯单元和第二通讯单元，所述第一通讯单元连接所述采集装置，用以接收所述采集数据，并将所述采集数据转化为与所述第一通讯单元相匹配的所述采集数据输出；
第一处理单元，分别连接所述第一通讯单元、所述第二通讯单元，用以接收所述采集数据，并对所述采集数据进行识别处理，形成一控制命令通过所述第二通讯单元输出；
第二处理单元，连接所述第二通讯单元，用于接收所述第二通讯单元输出的所述控制命令，并根据所述控制命令形成控制指令输出；
执行单元，连接所述第二处理单元，用以于所述控制指令的作用下执行与之相匹配的动作。
本发明的工作原理为，图像采集装置采集用户输入的操作指令，并形成采集数据通过第一通讯单元输出至第一处理单元，进一步地，该操作指令可为手势动作命令或者语音命令。第一处理单元根据采集数据识别出控制命令，并通过第二通讯单元将控制命令传输至第二处理单元，第二处理单元根据控制命令形成用以控制执行单元的控制指令。其中第一处理单元为远程处理单元，可由服务器组形成，用于将采集装置输出的采集信号进行预先处理，主要用以将逻辑复杂的数据关系进行处理运算，转化为逻辑结构简单的数据关系输出，第二处理单元可为本地处理单元，设置于机器人内部，主要用以处理简单逻辑的数据关系，并形成控制指令驱动执行单元执行相应的动作。在通讯模块出现故障，无法实现传输功能的情况下，第二处理单元也可以进行复杂逻辑的运输处理，并形成控制指令输出。本申请中，通过第一处理单元与第二处理单元的配合使用，将第二处理单元需要较长时间才能处理完成的复杂运算传输至第一处理单元，借助远程强大的处理能力进行处理，提高了处理的速度和精确度，同时将经过第一处理单元处理后的简单逻辑运算传输至第二处理单元处理，并由第二处理单元形成控制信号控制执行单元，避免了执行单元的延迟执行，降低了第二处理单元的处理要求，降低了生产成本及维护费用，包括网络维护成本，并且令使用者有良好的体验。
于上述技术方案的基础之上，采集装置可包括声音捕捉模块，连接第一通讯单元，用以捕捉语音信息，并形成于第一通讯单元格式相匹配的语音采集数据输出至第一处理单元，第一处理单元根据语音采集数据识别语音控制命令。
于上述技术方案的基础之上，采集装置可包括影像捕捉模块，连接第一通讯单元，用以捕捉影像信息，并形成于第一通讯单元格式相匹配的图像采集数据输出。第一处理单元根据图像采集数据识别图像控制命令，并通过第二通讯单元将图像控制命令传输至第二处理单元。图像信息可包括手势动作信号、面部信息。
于上述技术方案的基础之上，第一通讯单元可为远距离通讯模块，第二通讯单元可以为蓝牙通信模块、wifi通讯模块、zigbee通讯模块或其它近距离通讯模块。
于上述技术方案的基础之上，第一处理单元包括语音识别单元，连接声音捕捉模块，用以根据语音采集数据识别出语音控制命令。
于上述技术方案的基础之上，第一处理单元包括图像识别单元，连接影像捕捉模块，用以根据图像采集数据识别出图像控制命令。
于上述技术方案的基础之上，第二处理单元包括存储单元，存储单元存储有复数个预制场景模式以及物理环境的状态信息与场景模式之间的匹配关系，场景模式包含有时间信息、日期信息、地理位置信息等信息参数。
于上述技术方案的基础之上，第二处理单元连接检测单元，检测单元用以检测当前物理环境的状态，并形成检测数据输出至第二处理单元，第二处理单元根据检测数据获得当前的场景模式，进一步地，第二处理单元根据当前的场景模式、第一处理单元输出的控制命令形成控制指令，并将控制指令传输至执行单元。同时第二处理单元将当前的场景模式、控制命令和控制指令通过第二通讯单元发送至第一处理单元，第一处理单元对接收的数据进行分析，形成分析结果返回第二处理单元，第一处理单元根据分析结果更新存储单元内的物理环境与场景模式之间的匹配关系。通过对用户“习惯”的操作进行分析获得用户希望的控制指令，并一步到位的完成响应的操作，减少用户的操作。用户的“习惯”可以为通过频繁的操作指令获得，获得的方法可以有很多种，此种不再阐述。
于上述技术方案的基础之上，检测单元包括：
温度传感器，连接第二处理单元，用以获取当前环境的温度信息，并形成一温度信号输出至第二处理单元。第二处理单元根据当前的温度信号形成温度控制信号输出。
光线传感器，连接第二处理单元，用以获取当前环境的光线信息，并形成一光线信号输出至第二处理单元。第二处理单元根据当前的光线信号形成光线控制信号输出。
移动传感器，连接第二处理单元，用以获取当前环境的光线信息，并形成一位置信号输出至第二处理单元。第二处理单元根据当前的位置信号形成位置控制信号输出。
作为进一步优选方案，控制信号包括有音频控制信号、光线控制信号、位移控制信号，执行单元还可以包括：
音频播放单元，连接第二处理单元，用以于第二处理单元输出的音频控制信号的作用下执行音频播放的动作；进一步地，音频播放单元为机器人内部的音频播放装置和/或机器人当前所处环境中的音频播放装置。所述机器人内部的音频播放装置和/或所述机器人当前所处环境中的音频播放装置的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端。
光线调节单元，连接第二处理单元，用以于第二处理单元输出的光线控制信号的作用下执行调节光线的动作；进一步地，所述光线调节单元为所述机器人当前所处环境的灯光系统，所述机器人当前所处环境的灯光系统的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端，用于调节当前所处环境的光线强度。
驱动单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述驱动单元相对应的所述控制信号的作用下执行位置移动的动作。例如当采集单元需要采集图像信息时，第二处理单元发出控制信号，驱动单元于控制信号的作用下驱动机器人移动，选择与之相匹配的图像信息。
本发明还可以包括定时装置，分别连接音频播放单元的控制端、光线调节单元的控制端、温度调节单元的控制端，用以输出定时控制信号，对音频播放单元、光线调节单元、温度调节单元进行定时控制，使得机器人能够更好地方便生活使用。
如图2所示，本发明同时提供一种控制方法，应用于机器人行为控制系统，其中：包括如下步骤：
步骤一、控制采集装置采集输入信号，并形成采集数据输出；
步骤二、控制第一通讯单元接收采集数据，并将采集数据转化为与第一通讯单元相匹配的采集数据输出；
步骤三、控制第一处理单元用以接收采集数据，并对采集数据进行分析处理，形成一处理数据通过第一通讯单元输出；
步骤四、控制第二通讯单元传输处理数据至第二处理单元；
步骤五、控制第二处理单元并根据处理数据形成控制信号输出；
步骤六、控制执行单元于控制信号的作用下执行与之相匹配的动作。
控制方法的工作原理上述已经详尽，此处不再重述。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制系统，应用于家用服务型机器人的行为控制装置，其特征在于：包括
采集装置，设置于所述机器人的预定位置处，用以采集用户输入的操作指令；并形成采集数据输出；
通讯模块，包括第一通讯单元和第二通讯单元，所述第一通讯单元连接所述采集装置，用以接收所述采集数据，并将所述采集数据转化为与所述第一通讯单元相匹配的所述采集数据输出；
第一处理单元，分别连接所述第一通讯单元、所述第二通讯单元，用以接收所述采集数据，并对所述采集数据进行识别处理，形成一控制命令通过所述第二通讯单元输出；
第二处理单元，连接所述第二通讯单元，用于接收所述第二通讯单元输出的所述控制命令，并根据所述控制命令形成控制指令输出；
执行单元，连接所述第二处理单元，用以于所述控制指令的作用下执行与之相匹配的动作。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述采集装置包括
一声音捕捉模块，连接所述第一通讯单元，用以捕捉语音信息，并形成于与所述第一通讯单元格式相匹配的语音采集数据输出；
一影像捕捉模块，连接所述第一通讯单元，用以捕捉影像信息，并形成于所述第一通讯单元格式相匹配的图像采集数据输出。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述第一处理单元包括：
一语音识别单元，连接所述声音捕捉模块，用以根据语音采集数据识别出语音控制命令；
一图像识别单元，连接所述影像捕捉模块，用以根据图像采集数据识别出图像控制命令。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括检测单元，连接所述第二处理单元，用于检测所述机器人当前所处物理环境的状态信息，并形成一检测信息输出至所述第二处理单元。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述检测单元包括
一温度传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的温度信息，并形成一温度信号输出至所述第二处理单元；
一光线传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的光线信息，并形成一光线信号输出至所述第二处理单元；
一移动传感器，连接所述第二处理单元，用以获取当前环境的位置信息，并形成一位置信号输出至所述第二处理单元。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述第二处理单元包括存储单元，存储单元存储有复数个预制场景模式以及所述场景模式与物理环境的状态信息之间的匹配关系。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述执行单元包括
音频播放单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述音频播放单元对应的所述控制信号的作用下执行音频播放的动作；
光线调节单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述光线调节单元相对应所述控制信号的作用下执行调节光线的动作；
驱动单元，连接所述第二处理单元，用以于所述第二处理单元输出的与所述驱动单元相对应的所述控制信号的作用下执行位置移动的动作。
8.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述音频播放单元为所述机器人内部的音频播放装置和/或所述机器人当前所处环境中的音频播放装置，所述机器人内部的音频播放装置和/或所述机器人当前所处环境中的音频播放装置的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端。
9.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述光线调节单元为所述机器人当前所处环境的灯光系统，所述机器人当前所处环境的灯光系统的控制端连接所述第二处理单元对应的输出端，用于调节当前所处环境的光线强度。
10.一种控制方法，应用于家用服务型机器人的行为控制装置，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、控制采集装置采集用户输入的操作指令，并形成采集数据输出；
步骤二、控制第一通讯单元接收所述采集数据，并将所述采集数据转化为与所述第一通讯单元相匹配的所述采集数据输出；
步骤三、控制第一处理单元用以接收所述采集数据，并对所述采集数据进行分析处理，形成一控制命令通过所述第二通讯单元输出；
步骤四、控制第二通讯单元传输所述控制命令至第二处理单元；
步骤五、控制第二处理单元并根据所述控制命令形成控制指令输出；
步骤六、控制执行单元于所述控制指令的作用下执行与之相匹配的动作。
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