CN107300974A - 一种移动机器人交互方法以及移动机器人交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动机器人交互方法以及移动机器人交互系统，涉及人机交互技术领域，该移动机器人交互方法包括通信建立步骤、状态获取步骤和发送指令控制步骤，以使智能移动机器人与穿戴设备之间完成交互动作。该移动机器人交互系统包括智能移动机器人和穿戴设备，智能移动机器人包括机器人本体、控制装置、通信装置和指令执行装置，控制装置、通信装置和指令执行装置均连接于机器人本体。相较于现有技术，本发明提供的一种移动机器人交互系统及移动机器人交互方法，可实现通过穿戴设备及时有效地与智能移动机器人实现信息传递与控制等功能。

Description

一种移动机器人交互方法以及移动机器人交互系统

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体而言，涉及一种移动机器人交互方法以及移动机器人交互系统。

背景技术

随着社会的进步，各种各样的移动机器人进入到人们的日常生活中，特别地，随着平衡车等交通、运动方式的兴起，越来越多的智能骑行机器人投入到市场中供人们选用。

众所周知，现有的智能移动机器人如智能平衡车等多是通过本身的声光模式来实现人机互动的。经发明人调研发现，在户外骑行过程中或户外控制过程中，现有的人机互动方案使得使用者难以清楚明了地感知智能移动机器人的声光提示灯等信息，特别是当智能移动机器人本身发生超速、故障等状态变化的情况下，容易发生摔车事故，同时也难以通过使用者自身来完成一些操作指令，例如锁车或照明等。

有鉴于此，设计制造出一种通过穿戴设备来实现人机互动，实现使用者可以时刻观察并控制智能移动机器人的智能移动机器人交互系统以及交互方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动机器人交互方法，可以实时方便地获取智能移动机器人的运行状态并向智能移动机器人发送控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种移动机器人交互系统，可以实时方便地获取智能移动机器人的运行状态并向智能移动机器人发送控制指令。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种移动机器人交互方法，用于智能移动机器人与穿戴设备之间的交互通信，包括：

通信建立步骤：设置于智能移动机器人上的通信装置与智能穿戴设备建立通信连接。

状态获取步骤：建立通信连接后，穿戴设备向通信装置发送脉冲信息数据帧，通信装置接收到脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并发送至控制装置；控制装置接收到状态获取信号后生成状态信号并传递至通信装置；通信装置接收到状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备。

发送指令控制步骤：建立通信连接后，穿戴设备向通信装置发送指令数据帧，通信装置接收到指令数据帧后生成指令信号并传递至指令执行装置；指令执行装置接收到指令信号后完成相应的指令动作。

进一步地，在状态获取步骤之后，移动机器人交互方法还包括报警步骤：穿戴设备接收到状态数据帧后生成状态数据并与内置的预设数据进行比对，且穿戴设备根据状态数据选择性地发出报警信号。

进一步地，状态数据包括智能移动机器人的运动速度数据、电量数据和累计里程数据。

进一步地，状态获取步骤之后，移动机器人交互方法还包括显示步骤：穿戴设备接收到状态数据帧后生成状态数据并传递至显示装置，显示装置将状态数据显示出来。

进一步地，通信建立步骤包括：

发送步骤：通信装置通过终端信号发送端口发送广播信号，穿戴设备通过源端信号接收端口接收到广播信号；

反馈步骤：穿戴设备接收到广播信号后生成反馈信号并通过源端信号发送端口发送至通信装置，通信装置通过终端信号接收端口接收到反馈信号后与穿戴设备建立通信连接。

进一步地，广播信号为蓝牙信号，通信装置与穿戴设备通过蓝牙建立通信连接。

进一步地，通信装置内置有控制芯片，在状态获取步骤中，控制芯片用于接收到信息数据帧后生成状态获取信号并通过串口向控制装置发送状态获取信号；控制芯片还用于接收控制装置生成的状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备。

本发明还提供以下技术方案。

一种移动机器人交互系统，包括智能移动机器人和穿戴设备，智能移动机器人包括机器人本体、控制装置、通信装置和指令执行装置，控制装置、通信装置和指令执行装置均连接于机器人本体，穿戴设备用于在与通信装置建立通信连接后向通信装置发送脉冲信息数据帧和指令数据帧。通信装置用于接收脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并将状态获取信号发送至控制装置。控制装置用于接收到状态获取信号后生成状态信号并将状态信号传递至通信装置。通信装置还用于接收状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备。通信装置还用于接收指令数据帧后生成指令信号并传递至指令执行装置。指令执行装置用于接收到指令信号后完成相应的指令动作。

进一步地，通信装置包括壳体、终端信号发送端口、终端信号接收端口与控制芯片，壳体设置在机器人本体上，终端信号发送端口与终端信号接收端口设置在壳体的侧壁上且均与控制芯片电性连接，控制芯片固定设置在壳体内并与分别指令执行装置和控制装置电性连接。

进一步地，指令执行装置包括锁止机构、照明机构与方向控制机构，锁止机构设置在机器人本体的底部，照明机构与方向控制机构均设置在机器人本体上，锁止机构与、照明机构与方向控制机构均与控制芯片电性连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种移动机器人交互方法，通过穿戴设备与通信装置建立通信连接并进行交互式信号传递，实现通过穿戴设备获取智能移动机器人的运行状态信息同时控制智能移动机器人。相较于现有技术，本发明提供的一种移动机器人交互方法，能够稳定方便地实现穿戴设备与智能移动机器人之间的信息交互，从而达到通过穿戴设备获取智能移动机器人的运行状态信息同时控制智能移动机器人的效果。

本发明提供的一种移动机器人交互系统，将控制装置、通信装置和指令执行装置均连接于机器人本体，通过通信装置与穿戴设备之间信号传递实现智能移动机器人与穿戴设备之间的交互，通信装置还分别与控制装置和指令执行装置电性连接，用于向控制装置和指令执行装置传递信号。相较于现有技术，本发明提供的一种移动机器人交互系统，能够实现通过穿戴设备来实现人机互动，同时实现使用者可以时刻观察并控制智能移动机器人的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的移动机器人交互系统的整体结构示意图；

图2为图1中通信装置的结构示意图；

图3为图1中指令执行装置的结构框图；

图4为图1中穿戴设备的结构框图。

图5为本发明具体实施例提供的移动机器人交互方法的步骤框图；

图6为图5中通信连接步骤的步骤框图。

图标：10-移动机器人交互系统；100-智能移动机器人；110-机器人本体；130-移动轮组件；150-控制装置；170-通信装置；171-壳体；173-终端信号发送端口；175-终端信号接收端口；177-控制芯片；190-指令执行装置；191-锁止机构；193-照明机构；195-方向控制机构；197-密码启动机构；200-穿戴设备；210-分析芯片；230-源端信号发送端口；250-源端信号接收端口；270-显示装置；290-报警装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，本实施例提供一种移动机器人交互系统10，包括智能移动机器人100和穿戴设备200，智能移动机器人100与穿戴设备200相互独立设置，且穿戴设备200设置在使用者身上。

在本实施例中，穿戴设备200是一手机，放置在使用者的口袋里，以供使用者随时查看。当然，此处穿戴设备200也可以是手环或手套等，但凡是能够放置或穿戴在使用者身上的穿戴设备200均在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，智能移动机器人100为一智能平衡车，以供使用者骑行。

智能移动机器人100包括机器人本体110、移动轮组件130、控制装置150、通信装置170和指令执行装置190，控制装置150、通信装置170和指令执行装置190均连接于机器人本体110，移动轮组件130连接于机器人本体110的两侧，用于带动机器人本体110移动。控制装置150用于获取机器人本体110的运行状态，例如获取机器人本体110的运行速度、累计里程数、电池电量等参数。

通信装置170用于接收穿戴设备200发出的脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并将状态获取信号发送至控制装置150。控制装置150接收到状态获取信号后生成状态信号并将状态信号传递至通信装置170。通信装置170还用于接收状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备200。通信装置170还用于接收指令数据帧后生成指令信号并传递至指令执行装置190。指令执行装置190用于接收到指令信号后完成相应的指令动作。

参见图2，通信装置170包括壳体171、终端信号发送端口173、终端信号接收端口175与控制芯片177，壳体171设置在机器人本体110上，终端信号发送端口173与终端信号接收端口175设置在壳体171的侧壁上且均与控制芯片177电性连接，分别用于发送与接收信号，控制芯片177固定设置在壳体171内并分别与指令执行装置190和控制装置150电性连接。

在本实施例中，壳体171呈矩形体，且壳体171固定连接于机器人本体110的外侧壁。具体地，壳体171采用合成橡胶制成，以避免影响终端信号发送端口173与终端信号接收端口175发送与接收信号。

参见图3，指令执行装置190包括锁止机构191、照明机构193、方向控制机构195和密码启动机构197，锁止机构191设置在机器人本体110的底部，照明机构193与方向控制机构195均设置在机器人本体110上，锁止机构191与、照明机构193、方向控制机构195以及密码启动机构197均与控制芯片177电性连接，分别用于在控制芯片177的控制下完成锁止、照明、方向转变以及通过密码启动的动作。密码启动机构197设置在机器人本体110内并与移动轮组件130电性连接，用于启动移动轮组件130。

具体地，锁止机构191包括锁止件和锁止控制器，锁止件设置在机器人本体110的底部并靠近移动轮组件130，锁止控制器固定设置在机器人本体110的底部并与控制芯片177电性连接，锁止件与锁止控制器连接，且锁止件选择性地伸入或伸出移动轮组件130，用于在锁止控制器的控制下对移动轮组件130进行锁止或解锁。在实际运行过程中，可通过控制芯片177向锁止控制器传递锁止指令信号，锁止控制器收到该锁止指令信号后控制锁止件伸入移动轮组件130，完成锁止动作。

在本实施例中，在锁止件上还设置有一拨动件，通过拨动该拨动件以使锁止件伸入移动轮组件130，完成锁止动作。

在本实施例中，照明机构193包括照明件和照明控制器，照明件设置在机器人本体110的前端面并与照明控制器电性连接，用于在使用者在光线较弱的环境下骑行时提供照明作用，照明控制器设置在机器人本体110内并与控制芯片177电性连接。在实际运行过程中，可通过控制芯片177向照明控制器传递照明指令信号，照明控制器接收到该照明指令信号后控制照明件发光，以向使用者提供照明作用。同时，在机器人本体110的外壳面上设置有开关按钮，该开关按钮与照明控制器电性连接，通过按压该开关按钮可实现照明件的发光与关闭的手动切换。

参见图4，穿戴设备200包括设备本体(图未示)、分析芯片210、源端信号发送端口230、源端信号接收端口250、显示装置270和报警装置290，源端信号发送端口230与源端信号接收端口250均设置在设备本体的一端，分别用于向终端信号接收端口175发送信号和接收来自终端信号发送端口173的信号。显示装置270固定连接于设备本体并与分析芯片210电性连接，报警装置290设置在设备本体内并与分析芯片210电性连接。分析芯片210设置在设备本体内并分别与源端信号发送端口230和源端信号接收端口250连接。分析芯片210内置有数据库，当源端信号接收端口250接收到通信装置170发出的状态数据帧后将该状态数据帧传递至分析芯片210，分析芯片210生成状态数据并与数据库中的数据进行比对，并选择性地控制报警装置290发出报警信号，同时分析芯片210将该状态数据传递至显示装置270，以将该状态数据显示出来。

在本实施例中，状态数据主要包括智能移动机器人100的运行速度、电池电量、累计里程、压力状态以及各零部件的状态参数等。

在本实施例中，报警装置290为一蜂鸣报警器，该报警装置290在分析芯片210的控制下发出蜂鸣信号，以提醒使用者智能移动机器人100的运行状态有异常。当然，此处报警装置290也可以是一震动传感器，在分析芯片210的控制下发出震动信号。

本实施例还提供了一种移动机器人交互方法，用于智能移动机器人100与穿戴设备200之间的交互通信，包括：

S510通信建立步骤：设置于智能移动机器人100上的通信装置170与智能穿戴设备200建立通信连接。

S520状态获取步骤：建立通信连接后，穿戴设备200向通信装置170发送脉冲信息数据帧，通信装置170接收到脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并发送至控制装置150；控制装置150接收到状态获取信号后生成状态信号并传递至通信装置170；通信装置170接收到状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备200。

S530报警步骤：穿戴设备200接收到状态数据帧后生成状态数据并与内置的预设数据进行比对，且穿戴设备200根据状态数据选择性地发出报警信号。

值得注意的是，状态数据包括智能移动机器人100的运动速度数据、电量数据、累计里程数据、压力数据以及各零部件的状态参数等。其中电量数据、累计里程数和运动速度数据通过显示装置270显示出来，同时当发生超速、过压、欠压、过流、陀螺仪故障、霍尔故障、相线故障等故障或问题时，穿戴设备200通过报警装置290发出报警信号。

S540显示步骤：穿戴设备200接收到状态数据帧后生成状态数据并传递至显示装置270，显示装置270将状态数据显示出来。

需要说明的是，此处S530报警步骤和S540显示步骤并无先后顺序之分，可同时进行。

发送指令控制步骤S550：建立通信连接后穿戴设备200与通信装置170之间信号交互，以控制智能移动机器人100完成相应指令动作。

具体地，建立通信连接后，穿戴设备200向通信装置170发送指令数据帧，通信装置170接收到指令数据帧后生成指令信号并传递至指令执行装置190；指令执行装置190接收到指令信号后完成相应的指令动作。

在本实施例中，参见图6，S510通信建立步骤包括：

S511发送步骤：通信装置170通过终端信号发送端口173发送广播信号，穿戴设备200通过源端信号接收端口250接收到广播信号；

S513反馈步骤：穿戴设备200接收到广播信号后生成反馈信号并通过源端信号发送端口230发送至通信装置170，通信装置170通过终端信号接收端口175接收到反馈信号后与穿戴设备200建立通信连接。

具体地，广播信号为蓝牙信号，通信装置170与穿戴设备200通过蓝牙建立通信连接。当然，此处广播信号也可以是其他信号例如GPRS信号、射频信号、量子通讯信号、WIFI信号等，通信装置170与穿戴设备200也可以是通过WIFI、射频、GPRS等其他无线通讯方式建立通信连接。

在本实施例中，通信装置170内置有控制芯片177，在状态获取步骤中，控制芯片177用于接收到信息数据帧后生成状态获取信号并通过串口向控制装置150发送状态获取信号；控制芯片177还用于接收控制装置150生成的状态信号后生成状态数据帧并发送至穿戴设备200。

在本实施例中，通信装置170与穿戴设备200之间通过脉冲信息数据帧和指令数据帧进行交互，其详细说明如下：

一、脉冲信息数据帧

穿戴设备200通过源端信号发送端口230向通信装置170发送脉冲信息数据帧，其形式为：0×40 0×20参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8校验0×41。

其中，前两个字节为“0×40 0×20”固定。

第三个字节“参数1”为当前时速，单位km/h。

第四个字节“参数2”为当前里程，单位km。

第五个字节“参数3”为当前电池电压值，单位V。

第六个字节“参数4”为电池容量值，百分比显示。

第七个字节“参数5”为当前骑行模式。

第八个字节“参数6”为平均速度，单位km/h。

第九个字节“参数7”为故障标志。

第十个字节“参数8”备用，常为0。

第十一个字节校验＝长度到参数8所有字节的异或值。

第十二个字节固定为“0×41”。

二、指令数据帧

穿戴设备200通过源端信号发送端口230向通信装置170发送指令数据帧，其形式为：0×40 0×26命令1命令2命令3命令4校验0×29。

其中，前两个字节为“0×40 0×26”固定。

第三个字节“命令1”位定义如下：

第四、第五、第六个字节分别为“命令2”“命令3”“命令4”，为6位十进制密码，每个字节装载两位十进制信息，通过“命令2”、“命令3”以及“命令4”将6位密码信号传递到通信装置170。

第五、第七个字节为校验＝长度到命令4所有字节的异或值。

第八个字节固定为“0×41”。

需要说明的是，此处发送指令数据帧的具体形式也可因命令的不同而发生适应性的变化。

当然，值得注意的是，此处数据帧并不仅仅限于上述的形式与内容，也可以是其他的具体形式与内容，在此不做赘述。

综上所述，本发明提供的一种移动机器人交互系统10以及移动机器人的交互方法，能够实现智能移动机器人100与穿戴设备200之间信息的及时传递，使得使用者可通过穿戴设备200实时监控智能移动机器人100的运行状态并向其发送控制指令。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动机器人交互方法，用于智能移动机器人与穿戴设备之间的交互通信，其特征在于，包括：

通信建立步骤：设置于所述智能移动机器人上的通信装置与所述穿戴设备建立通信连接；

状态获取步骤：建立通信连接后，所述穿戴设备向所述通信装置发送脉冲信息数据帧，所述通信装置接收到所述脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并发送至控制装置；所述控制装置接收到所述状态获取信号后生成状态信号并传递至所述通信装置；所述通信装置接收到所述状态信号后生成状态数据帧并发送至所述穿戴设备；

发送指令控制步骤：建立通信连接后，所述穿戴设备向所述通信装置发送指令数据帧，所述通信装置接收到所述指令数据帧后生成指令信号并传递至指令执行装置；所述指令执行装置接收到所述指令信号后完成相应的指令动作。

2.根据权利要求1所述的移动机器人交互方法，其特征在于，所述状态获取步骤之后，所述移动机器人交互方法还包括：

报警步骤：所述穿戴设备接收到所述状态数据帧后生成状态数据并与内置的预设数据进行比对，且所述穿戴设备根据所述状态数据选择性地发出报警信号。

3.根据权利要求2所述的移动机器人交互方法，其特征在于，所述状态数据包括所述智能移动机器人的运动速度数据、电量数据和累计里程数据。

4.根据权利要求1所述的机器人交互方法，其特征在于，所述状态获取步骤之后，所述移动机器人交互方法还包括：

显示步骤：所述穿戴设备接收到所述状态数据帧后生成状态数据并传递至显示装置，所述显示装置将所述状态数据显示出来。

5.根据权利要求1所述的移动机器人交互方法，其特征在于，所述通信建立步骤包括：

发送步骤：所述通信装置通过终端信号发送端口发送广播信号，穿戴设备通过源端信号接收端口接收到所述广播信号；

反馈步骤：所述穿戴设备接收到所述广播信号后生成反馈信号并通过源端信号发送端口发送至所述通信装置，所述通信装置通过终端信号接收端口接收到所述反馈信号后与所述穿戴设备建立通信连接。

6.根据权利要求5所述的移动机器人交互方法，其特征在于，所述广播信号为蓝牙信号，所述通信装置与所述穿戴设备通过蓝牙建立通信连接。

7.根据权利要求1所述的移动机器人交互方法，其特征在于，所述通信装置内置有控制芯片，在所述状态获取步骤中，所述控制芯片用于接收到所述信息数据帧后生成状态获取信号并通过串口向所述控制装置发送所述状态获取信号；

所述控制芯片还用于接收所述控制装置生成的所述状态信号后生成状态数据帧并发送至所述穿戴设备。

8.一种移动机器人交互系统，其特征在于，包括智能移动机器人和穿戴设备，所述智能移动机器人包括机器人本体、控制装置、通信装置和指令执行装置，所述控制装置、所述通信装置和所述指令执行装置均连接于所述机器人本体，所述穿戴设备用于在与所述通信装置建立通信连接后向所述通信装置发送脉冲信息数据帧和指令数据帧；

所述通信装置用于接收所述脉冲信息数据帧后生成状态获取信号并将所述状态获取信号发送至所述控制装置；所述控制装置用于接收到所述状态获取信号后生成状态信号并将所述状态信号传递至所述通信装置；所述通信装置还用于接收所述状态信号后生成状态数据帧并发送至所述穿戴设备；

所述通信装置还用于接收所述指令数据帧后生成指令信号并传递至所述指令执行装置；所述指令执行装置用于接收到所述指令信号后完成相应的指令动作。

9.根据权利要求8所述的移动机器人交互系统，其特征在于，所述通信装置包括壳体、终端信号发送端口、终端信号接收端口与控制芯片，所述壳体设置在所述机器人本体上，所述终端信号发送端口与所述终端信号接收端口设置在所述壳体的侧壁上且均与所述控制芯片电性连接，所述控制芯片固定设置在所述壳体内并与分别所述指令执行装置和所述控制装置电性连接。

10.根据权利要求9所述的移动机器人交互系统，其特征在于，所述指令执行装置包括锁止机构、照明机构与方向控制机构，所述锁止机构设置在所述机器人本体的底部，所述照明机构与所述方向控制机构均设置在所述机器人本体上，所述锁止机构与、所述照明机构与所述方向控制机构均与所述控制芯片电性连接。