CN107315400A - 一种家用智能机器人系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种家用智能机器人系统的控制方法。本发明的家用智能机器人系统包括第一微控制器、第二微控制器、Zigbee解调器、GPRS通信模块、电机控制模块、服务器、电源模块、图像采集模块、报警显示模块、按键模块、GPS定位模块、避障模块，本控制方法利用了Zigbee模块和Zigbee解调器的配合，Zigbee芯片具备传输数据速度快，有效范围广，且无线成本少，耗能低，数据传输容量大，安全可靠，性能优越，因此本发明的智能化程度较高，系统的反应灵敏，所述第一微控制器作为主控制器，第二微控制器作为副控制器，两个控制器之间彼此配合工作，减轻了控制器的工作负担，极大地提高了本发明的数据处理速度，增强了人机交互功能。

Description

一种家用智能机器人系统的控制方法
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种家用智能机器人系统的控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，以及机器人技术的不断发展和进步，机器人进入家庭已成为可能。家用机器人指的是在家庭中为用户提供服务的服务机器人。现有的家用智能机器人系统的控制方法智能化程度低，系统反应不够灵敏，难以满足现代化智能机器人未来发展的需要。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种家用智能机器人系统的控制方法。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种家用智能机器人系统的控制方法：所述家用智能机器人系统包括第一微控制器和第二微控制器，所述第一微控制器的输入端分别与图像采集模块、按键模块、GPS定位模块的输出端相连，所述图像采集模块的输入端与摄像头的输出端相连，第一微控制器的输出端分别与GPRS通信模块、报警显示模块的输入端相连，第一微控制器分别与第二微控制器、Zigbee解调器之间双向通信连接；所述Zigbee解调器分别与多个Zigbee模块之间双向通信连接，多个所述Zigbee模块分别与型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器、型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器相连接；所述第二微控制器分别与避障模块、电机控制模块、服务器之间双向通信连接，第二微控制器的电源输入端连接电源模块的电源输出端；所述湿度传感器选用电子式湿敏传感器；
家用智能机器人系统的控制方法具体包括以下步骤：
S1、用户通过服务器发送控制命令至第二微控制器，所述第二微控制器将控制命令发送至第一微控制器；或者，用户通过按键模块发送控制命令至第一微控制器；
S2、所述第一微控制器读取并解析控制命令；
S3、所述第一微控制器通过Zigbee解调器将控制命令发送至各个Zigbee模块；
S4、各个Zigbee模块将控制命令发送至各个采集节点，各个所述采集节点分别包括型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器、型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器；
S5、各个采集节点分别开始寻找网络；
S6、判断每一个采集节点是否均已经加入至网络，若每一个采集节点均已经加入至网络，则各个采集节点开始采集信息；若有采集节点未加入至网络，则转入步骤S5操作；
S7、判断采集节点是否采集到信息，若有采集节点采集到信息，则采集节点将信息通过Zigbee模块发送至Zigbee解调器；若所有采集节点均未采集到信息，则各个采集节点继续采集信息；
S8、所述Zigbee解调器将信息发送至第一微控制器；
S10、所述第一微控制器对信息进行解析；
S11、所述第一微控制器判断信息是否存在异常状况，若存在异常状况，则第一微控制器将解析后的信息依次通过第二微控制器、服务器发送给用户，且第一微控制器控制报警显示模块进行报警并显示异常信息；如果不存在异常状况，则转入步骤S1操作。
优选的，所述第一微控制器还与复位电路之间电连接。
优选的，所述复位电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为SP708S芯片，第二芯片的型号为SN74HC125N芯片；所述SP708S芯片的引脚1通过开关连接SP708S芯片的引脚3、引脚4以及第一电阻R1的一端并接地，所述第一电阻R1的另一端分别连接SP708S芯片的引脚7、SN74HC125N芯片的引脚1、SN74HC125N芯片的引脚4，SN74HC125N芯片的引脚2、引脚5、引脚7均接地，SN74HC125N芯片的引脚3、引脚6分别通过第二电阻R2、第三电阻R3连接电源。
优选的，所述电机控制模块包括第三芯片和第四芯片，所述第三芯片的型号为TLP521-4芯片，第四芯片的型号为KA3082芯片；所述TLP521-4芯片的引脚1、引脚3、引脚5分别通过第六电阻R6、第五电阻R5、第四电阻R4连接电源，TLP521-4芯片的引脚2、引脚4、引脚6均与第二微控制器相连，TLP521-4芯片的引脚12、引脚16均连接电源，TLP521-4芯片的引脚15分别连接第七电阻R7的一端以及KA3082芯片的引脚4，所述第七电阻R7的另一端接地，TLP521-4芯片的引脚13分别连接第八电阻R8的一端以及KA3082芯片的引脚5，TLP521-4芯片的引脚11分别连接第九电阻R9的一端以及KA3082芯片的引脚6，所述第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端均接地，KA3082芯片的引脚3通过第一电容C1连接KA3082芯片的引脚9，KA3082芯片的引脚8通过第十电阻R10连接KA3082芯片的引脚7以及电源，KA3082芯片的引脚2、引脚10均连接电机。
优选的，所述电源模块包括有线电源以及电池，所述有线电源的一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及稳压芯片的信号输入端，所述第二二极管D2的正极连接电池的正极，所述电池的负极连接有线电源的另一端并接地，所述稳压芯片的信号输出端分别连接第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第一电阻R1的一端以及电源，所述第一电阻R1的另一端连接第三发光二极管D3的正极，所述第三发光二极管D3的负极、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地。
优选的，所述第一微控制器包括第一控制芯片，所述第一控制芯片的型号为STC89LE52芯片；第二微控制器包括第二控制芯片，所述第二控制芯片的型号为STM32F103芯片。
进一步的，多个所述Zigbee模块均包括Zigbee芯片，所述Zigbee芯片的型号为CC2530。
进一步的，所述报警显示模块包括蜂鸣器和LCD显示器。
进一步的，所述第一微控制器和第二微控制器之间通过串口方式双向通信连接。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明的家用智能机器人系统包括第一微控制器、第二微控制器、Zigbee解调器、GPRS通信模块、电机控制模块、服务器、电源模块、图像采集模块、报警显示模块、按键模块、GPS定位模块、避障模块，本控制方法利用了Zigbee模块和Zigbee解调器的配合，Zigbee芯片具备传输数据速度快，有效范围广，且无线成本少，耗能低，数据传输容量大，安全可靠，性能优越，因此本发明的智能化程度较高，系统的反应灵敏，所述第一微控制器作为主控制器，第二微控制器作为副控制器，两个控制器之间彼此配合工作，减轻了控制器的工作负担，极大地提高了本发明的数据处理速度，增强了人机交互功能。
(2)、本发明不仅配备了多种检测家居生活环境的传感器，而且能够实现对家用电器的控制，实现了对家居环境的实时监测以及对家电的控制，大大地提高了家居生活的智能化。
(3)、所述电源模块采用了有线电源和供电电池共同供电的方式，保证了本机器人系统在任何时候都能够正常工作。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的组成连接框图；
图2为本发明的复位电路的电路原理图；
图3为本发明的电机控制模块的电路原理图；
图4为本发明的电源模块的电路原理图。
图中的附图标记含义如下：
1—第一微控制器 2—第二微控制器 3—Zigbee解调器
4—GPRS通信模块 5—电机控制模块 6—服务器
7—电源模块 8—图像采集模块 9—报警显示模块
10—按键模块 11—GPS定位模块 12—避障模块
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如图1所示，一种家用智能机器人系统的控制方法的家用智能机器人系统包括第一微控制器1和第二微控制器2，所述第一微控制器1的输入端分别与图像采集模块8、按键模块10、GPS定位模块11的输出端相连，所述图像采集模块8的输入端与摄像头的输出端相连，第一微控制器1的输出端分别与GPRS通信模块4、报警显示模块9的输入端相连，第一微控制器1分别与第二微控制器2、Zigbee解调器3之间双向通信连接；所述Zigbee解调器3分别与第一Zigbee模块、第二Zigbee模块相连接，所述第一Zigbee模块分别与型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器之间双向通信连接，第二Zigbee模块分别与型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器相连接；所述第二微控制器2分别与避障模块12、电机控制模块5、服务器6之间双向通信连接，第二微控制器2的电源输入端连接电源模块7的电源输出端；所述湿度传感器选用电子式湿敏传感器。
所述第一微控制器1包括第一控制芯片，所述第一控制芯片的型号为STC89LE52芯片；第二微控制器2包括第二控制芯片，所述第二控制芯片的型号为STM32F103芯片。
所述第一微控制器作为主控制器，第二微控制器作为副控制器，两个控制器之间彼此配合工作，减轻了控制器的工作负担，第一微控制器用于接收摄像头采集的信息以及对各个传感器反馈的信息进行处理，第二微控制器用于实现人机交互以及控制本机器人系统的电机工作，其接口丰富，方便后期硬件资源的加入，第一微控制器1和第二微控制器2之间通过串口方式双向通信连接，极大地提高了本发明的数据处理速度，增强了人机交互功能。
例如，所述电机控制模块5分别与左右行走电机、前后行走电机以及吸尘电机相连接。
如图2所示，所述第一微控制器1还与复位电路之间电连接。所述复位电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为SP708S芯片，第二芯片的型号为SN74HC125N芯片；所述SP708S芯片的引脚1通过开关连接SP708S芯片的引脚3、引脚4以及第一电阻R1的一端并接地，所述第一电阻R1的另一端分别连接SP708S芯片的引脚7、SN74HC125N芯片的引脚1、SN74HC125N芯片的引脚4，SN74HC125N芯片的引脚2、引脚5、引脚7均接地，SN74HC125N芯片的引脚3、引脚6分别通过第二电阻R2、第三电阻R3连接电源。
如图3所示，所述电机控制模块5包括第三芯片和第四芯片，所述第三芯片的型号为TLP521-4芯片，第四芯片的型号为KA3082芯片；所述TLP521-4芯片的引脚1、引脚3、引脚5分别通过第六电阻R6、第五电阻R5、第四电阻R4连接电源，TLP521-4芯片的引脚2、引脚4、引脚6均与第二微控制器2相连，TLP521-4芯片的引脚12、引脚16均连接电源，TLP521-4芯片的引脚15分别连接第七电阻R7的一端以及KA3082芯片的引脚4，所述第七电阻R7的另一端接地，TLP521-4芯片的引脚13分别连接第八电阻R8的一端以及KA3082芯片的引脚5，TLP521-4芯片的引脚11分别连接第九电阻R9的一端以及KA3082芯片的引脚6，所述第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端均接地，KA3082芯片的引脚3通过第一电容C1连接KA3082芯片的引脚9，KA3082芯片的引脚8通过第十电阻R10连接KA3082芯片的引脚7以及电源，KA3082芯片的引脚2、引脚10均连接电机。
TLP521-4芯片有效避免了电机起停和换向时电源电压产生的波动。
如图4所示，所述电源模块7包括有线电源以及电池，所述有线电源的一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及稳压芯片的信号输入端，所述第二二极管D2的正极连接电池的正极，所述电池的负极连接有线电源的另一端并接地，所述稳压芯片的信号输出端分别连接第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第一电阻R1的一端以及电源，所述第一电阻R1的另一端连接第三发光二极管D3的正极，所述第三发光二极管D3的负极、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地。
例如，稳压芯片的型号为AMS1117，所述AMS1117具有限流、过热切断、自动微调基准电压误差等特点，所述有线电源的电压为5.5V，备用电池的电压为5V，所述第一二极管D1选择压降小的二极管。
多个所述Zigbee模块均包括Zigbee芯片，所述Zigbee芯片的型号为CC2530。所述报警显示模块9包括蜂鸣器和LCD显示器。
如图3所示，家用智能机器人系统的控制方法具体包括以下步骤：
S1、用户通过服务器6发送控制命令至第二微控制器2，所述第二微控制器2将控制命令发送至第一微控制器1；或者，用户通过按键模块10发送控制命令至第一微控制器1；
S2、所述第一微控制器1读取并解析控制命令；
S3、所述第一微控制器1通过Zigbee解调器3将控制命令发送至各个Zigbee模块；
S4、各个Zigbee模块将控制命令发送至各个采集节点，各个所述采集节点分别包括型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器、型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器；
S5、各个采集节点分别开始寻找网络；
S6、判断每一个采集节点是否均已经加入至网络，若每一个采集节点均已经加入至网络，则各个采集节点开始采集信息；若有采集节点未加入至网络，则转入步骤S5操作；
S7、判断采集节点是否采集到信息，若有采集节点采集到信息，则采集节点将信息通过Zigbee模块发送至Zigbee解调器3；若所有采集节点均未采集到信息，则各个采集节点继续采集信息；
S8、所述Zigbee解调器3将信息发送至第一微控制器1；
S10、所述第一微控制器1对信息进行解析；
S11、所述第一微控制器1判断信息是否存在异常状况，若存在异常状况，则第一微控制器1将解析后的信息依次通过第二微控制器2、服务器6发送给用户，且第一微控制器1控制报警显示模块9进行报警并显示异常信息；如果不存在异常状况，则转入步骤S1操作。
如果第一微控制器1检测到家里出现异常状况，则控制蜂鸣器报警，LCD显示器显示具体哪一路或几路传感器检测到异常状态。同时第一微控制器1通过GPS定位模块11定位本机器人系统的位置信息，并通过GPRS通信模块4将位置信息发送至用户终端，摄像头采集家中信息，通过图像采集模块8将家中信息实时发送至第一微控制器1，用户可以通过服务器6所连接的设备观看家中信息，同时用户可以通过电机控制模块5来驱动本机器人系统工作，以及驱动其躲避障碍物。按键模块10将控制信息传送至第一微控制器1，所述第一微控制器1对控制信息进行解析，并将解析后的控制信息通过Zigbee解调器3无线传送至相应的Zigbee模块，所述Zigbee模块从而来控制相传感器的开启或关闭。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述家用智能机器人系统包括第一微控制器(1)和第二微控制器(2)，所述第一微控制器(1)的输入端分别与图像采集模块(8)、按键模块(10)、GPS定位模块(11)的输出端相连，所述图像采集模块(8)的输入端与摄像头的输出端相连，第一微控制器(1)的输出端分别与GPRS通信模块(4)、报警显示模块(9)的输入端相连，第一微控制器(1)分别与第二微控制器(2)、Zigbee解调器(3)之间双向通信连接；所述Zigbee解调器(3)分别与多个Zigbee模块之间双向通信连接，多个所述Zigbee模块分别与型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器、型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器相连接；所述第二微控制器(2)分别与避障模块(12)、电机控制模块(5)、服务器(6)之间双向通信连接，第二微控制器(2)的电源输入端连接电源模块(7)的电源输出端；所述湿度传感器选用电子式湿敏传感器；
家用智能机器人系统的控制方法具体包括以下步骤：
S1、用户通过服务器(6)发送控制命令至第二微控制器(2)，所述第二微控制器(2)将控制命令发送至第一微控制器(1)；或者，用户通过按键模块(10)发送控制命令至第一微控制器(1)；
S2、所述第一微控制器(1)读取并解析控制命令；
S3、所述第一微控制器(1)通过Zigbee解调器(3)将控制命令发送至各个Zigbee模块；
S4、各个Zigbee模块将控制命令发送至各个采集节点，各个所述采集节点分别包括型号为ds18b20的温度传感器、湿度传感器、型号为NHZD10的光照传感器、型号为KGN1的烟雾传感器、型号为TGS2612的可燃气体传感器、家用电器；
S5、各个采集节点分别开始寻找网络；
S6、判断每一个采集节点是否均已经加入至网络，若每一个采集节点均已经加入至网络，则各个采集节点开始采集信息；若有采集节点未加入至网络，则转入步骤S5操作；
S7、判断采集节点是否采集到信息，若有采集节点采集到信息，则采集节点将信息通过Zigbee模块发送至Zigbee解调器(3)；若所有采集节点均未采集到信息，则各个采集节点继续采集信息；
S8、所述Zigbee解调器(3)将信息发送至第一微控制器(1)；
S10、所述第一微控制器(1)对信息进行解析；
S11、所述第一微控制器(1)判断信息是否存在异常状况，若存在异常状况，则第一微控制器(1)将解析后的信息依次通过第二微控制器(2)、服务器(6)发送给用户，且第一微控制器(1)控制报警显示模块(9)进行报警并显示异常信息；如果不存在异常状况，则转入步骤S1操作。
2.如权利要求1所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述第一微控制器(1)还与复位电路之间电连接。
3.如权利要求2所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述复位电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的型号为SP708S芯片，第二芯片的型号为SN74HC125N芯片；所述SP708S芯片的引脚1通过开关连接SP708S芯片的引脚3、引脚4以及第一电阻R1的一端并接地，所述第一电阻R1的另一端分别连接SP708S芯片的引脚7、SN74HC125N芯片的引脚1、SN74HC125N芯片的引脚4，SN74HC125N芯片的引脚2、引脚5、引脚7均接地，SN74HC125N芯片的引脚3、引脚6分别通过第二电阻R2、第三电阻R3连接电源。
4.如权利要求3所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述电机控制模块(5)包括第三芯片和第四芯片，所述第三芯片的型号为TLP521-4芯片，第四芯片的型号为KA3082芯片；所述TLP521-4芯片的引脚1、引脚3、引脚5分别通过第六电阻R6、第五电阻R5、第四电阻R4连接电源，TLP521-4芯片的引脚2、引脚4、引脚6均与第二微控制器(2)相连，TLP521-4芯片的引脚12、引脚16均连接电源，TLP521-4芯片的引脚15分别连接第七电阻R7的一端以及KA3082芯片的引脚4，所述第七电阻R7的另一端接地，TLP521-4芯片的引脚13分别连接第八电阻R8的一端以及KA3082芯片的引脚5，TLP521-4芯片的引脚11分别连接第九电阻R9的一端以及KA3082芯片的引脚6，所述第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端均接地，KA3082芯片的引脚3通过第一电容C1连接KA3082芯片的引脚9，KA3082芯片的引脚8通过第十电阻R10连接KA3082芯片的引脚7以及电源，KA3082芯片的引脚2、引脚10均连接电机。
5.如权利要求4所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述电源模块(7)包括有线电源以及电池，所述有线电源的一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接第二二极管D2的负极、第二电容C2的一端以及稳压芯片的信号输入端，所述第二二极管D2的正极连接电池的正极，所述电池的负极连接有线电源的另一端并接地，所述稳压芯片的信号输出端分别连接第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第一电阻R1的一端以及电源，所述第一电阻R1的另一端连接第三发光二极管D3的正极，所述第三发光二极管D3的负极、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端均接地。
6.如权利要求5所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述第一微控制器(1)包括第一控制芯片，所述第一控制芯片的型号为STC89LE52芯片；第二微控制器(2)包括第二控制芯片，所述第二控制芯片的型号为STM32F103芯片。
7.如权利要求1～6任意一项所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：多个所述Zigbee模块均包括Zigbee芯片，所述Zigbee芯片的型号为CC2530。
8.如权利要求7所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述报警显示模块(9)包括蜂鸣器和LCD显示器。
9.如权利要求8所述的一种家用智能机器人系统的控制方法，其特征在于：所述第一微控制器(1)和第二微控制器(2)之间通过串口方式双向通信连接。
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