CN107433591A - 多维度交互机器人应用控制系统及方法 - Google Patents

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    • G06F3/167—Audio in a user interface, e.g. using voice commands for navigating, audio feedback

Abstract

本发明实施例公开了一种多维度交互机器人应用控制系统及方法。所述系统包括：核心控制子系统，用于通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及执行管理子系统，用于获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。本发明实施例提供的多维度交互机器人应用控制系统及方法丰富了机器人的人机交互方式。

Description

多维度交互机器人应用控制系统及方法
技术领域
本发明实施例涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种多维度交互机器人应用控制系统及方法。
背景技术
目前，应用控制系统是指主流的操作系统。这类系统提供SDK，应用基于SDK开发。但应用交互模式一般都是单维度的交互，或触点，或语音，即使存在有语音交互的应用，其不同维度的交互进程一般不存在并发模式。基于主流操作系统的应用本身相对交互方式单一，应用交互缺乏多维度立体感受，表现力单薄。应用交互给人的感受不生动。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种多维度交互机器人应用控制系统及方法，以丰富机器人的人机交互方式。
一方面，本发明实施例提供了一种多维度交互机器人应用控制系统，所述系统包括：
核心控制子系统，用于通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及
执行管理子系统，用于获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
另一方面，本发明实施例还提供了一种多维度交互机器人应用控制方法，所述方法包括：
通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及
获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
本发明实施例提供的多维度交互机器人应用控制系统及方法，通过由至少两种输入传感接口获取用户输入的至少两种输入传感信号，对上述至少两种输入传感信号进行处理，得到对应的执行驱动信号，丰富了机器人的人机交互方式。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明第一实施例提供的多维度交互机器人应用控制系统的用例图；
图2是本发明第一实施例提供的多维度交互机器人应用控制系统的内部组件结构图；
图3是本发明第一实施例提供的多维度交互机器人应用控制系统的内部处理流程图；
图4是本发明第二实施例提供的多维度交互机器人应用控制方法的流程图；
图5是本发明第三实施例提供的多维度交互机器人应用控制方法的流程图；
图6是本发明第四实施例提供的多维度交互机器人应用控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
第一实施例
本实施例提供了多维度交互机器人应用控制系统的一种技术方案。参见图1，在该技术方案中，多维度交互机器人应用控制系统包括：核心控制子系统11、执行管理子系统12、传感数据管理子系统13，以及编程子系统14。
核心控制子系统11是运行在操作系统上的中间件模块。其功能在于，获取用户通过输入传感接口输入的输入传感信号，对获取到的输入传感信号进行相应的处理，以便得到与该输入传感信号相对应的执行驱动信号。在本实施例中，输入传感接口的种类为多个。具体来说，其种类的数量为至少两个。相对应的，由上述输入传感接口获取到的输入传感信号的种类也是至少两个。
示例性的，上述输入传感接口可以是语音接口、光亮接口、图像接口、视频接口、气味接口、触点接口、姿势表现接口。对应的，通过上述输入传感接口获取到的输入传感信号可以是语音信号、光亮信号、图像信号、视频信号、气味信号、触点信号，或者姿势表现信号。
对上述输入传感信号的获取是通过与操作系统之间的中间件接口实现的。所谓中间件接口是运行在操作系统之上的中间件组件与操作系统之间的接口。通过上述中间件接口，运行在操作系统之上的核心控制子系统11能够完成与操作系统底层之间的数据交互。也正是利用这种数据交互，核心控制子系统11实现了对输入传感信号的获取。
由于实际运行环境中操作系统的不同，与操作系统之间的中间件接口可以有不同的类型。较为典型的，与操作系统之间的中间件接口可以是：与Android系统之间的中间件接口，或者与ROS系统之间的中间件接口。
核心控制子系统11对获取到的输入传感信号的处理主要是映射。也就是说，将符合一定条件的输入传感信号对应为相应的执行驱动信号。上述映射过程可以是根据预先设置的配置文件完成的映射。由于执行的映射是根据配置文件的映射，一旦处理的需求有变化，可以通过对配置文件的简单修改实现对具体映射过程的更改，提高了代码重用率。
另外需要说明的是，核心控制子系统11的运行主机与输入传感接口的配置主机可以不同。也就是说，在本实施例中，核心的数据处理模块与相应的物理接口之间可以采用分布式的部署方式。采用分布式部署方式之后，不同主机之间采用网络进行数据通讯。因此，中间件接口则可以是核心数据处理模块本地的中间件接口，也可以是输入传感接口本地的中间件接口。
核心控制子系统11具有很好的实时性。核心控制子系统11内部包含一个状态机。外界传感的信息一旦发生变化，核心控制子系统11也立刻进行调整跟着变化。
执行管理子系统12同样是运行在操作系统之上的中间件模块。它的功能在于，根据已经获得的执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件进行动作执行。
其中，执行部件可以是机器人的机械手。如果执行部件是机器人的机械手，则执行驱动信号就是机械手的运行轨迹。执行部件可以是机器人上安装的扩音器。如果执行部件是机器人的扩音器，则执行驱动信号就是输入至扩音器的声音信号。执行部件还可以是机器人上的显示屏。如果执行部件是机器人的显示屏，则执行驱动信号就是输入至显示屏的图像信号。
优选的，执行管理子系统12可以将获取到的执行驱动信号传递给运行在操作系统上的各种上层应用，再由各种上层应用来具体实现动作的执行，例如：图像显示，机械手运转等等。
另外，执行部件还可以是灯效部件。很多机器人在场景中，特别是系统级的场景中会通过灯效表现状态，包括一些二次的开发的多维度应用也会调用等效作为执行。
而且，调用传感模组也可能成为新一轮的执行方式，之所以有命令通道和数据通道，交互的方式，比如再侦测，再次获取传感信号。
需要说明的是，无论是核心控制子系统11的信号获取、处理，还是执行管理子系统12的信号获取、执行，都是并行进行的。这也就意味着，核心控制子系统11可以由不同的输入传感接口并行的获取不同的输入传感信号，并行的对应为相应的执行驱动信号。而执行管理子系统12也可以并行的获取执行驱动信号，并行的驱动相应的部件进行动作执行。
传感数据管理子系统13是可选的中间件模块。传感数据管理子系统13利用数据挖掘的手段，对原始获取到的输入传感信号进行数据清洗。经过上述数据清洗，数据的格式、内容明显不符合要求的输入传感信号被滤除，仅是数据格式、内容合规的输入传感信号被保留。经过数据清洗之后，传感数据管理子系统13将合规的、被保留的输入传感信号传输至核心控制子系统11。
编程子系统14可以系统中的可选中间件模块。编程子系统14能够完成上述三个子系统中业务逻辑的在线编程。配置了上述编程子系统14之后，系统维护人员能够方便根据实际需要，对各个子系统的业务逻辑进行定制和更新。由于各个子系统的业务逻辑可以实时定制和更新，大大提高了整个系统的可用性。
图2示出了本实施例提供的系统的内部结构。参见图2，多维度交互机器人应用控制系统包括：控制系统21、命令通道22，以及数据通道23。命令通道22通过与第三方接口26之间的连接，获取相应的命令。数据通道23则通过与第三方接口24之间的连接，获取传感数据。获取到相应的命令及传感数据之后，将上述命令或数据缓存在适配器及寄存器24，或者交由状态机25进行处理，得到相应的执行部件控制指令，最终由控制系统21控制执行部件进行动作执行。
图3示出了本实施例提供的系统的内部数据流程。参见图3，从Android系统或者ROS系统获取到的指令或者传感数据，经由相应的通道传输至核心系统31。核心系统31对上述指令或者传感数据进行处理，指令相应的执行部件进行动作执行。由于核心系统31对上述指令及传感数据进行并行处理，核心系统31上运行有进程管理功能311及异常处理功能312。同时，核心系统31需要对运行状态进行实时人机交互，因此，核心系统31上同时运行有交互人工智能(Artificial intelligence,AI)功能313。
本实施例通过配置核心控制子系统以及执行管理子系统，对多种不同类型的输入传感信号进行处理，执行相应的动作，大大丰富了机器人的人际交互方式。
第二实施例
本实施例提供了多维度交互机器人应用控制方法的一种技术方案。在该技术方案中，多维度交互机器人应用控制方法包括：通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
参见图4，多维度交互机器人应用控制方法包括：
S41，通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号。
在本实施例中，输入传感接口包括：语音接口、光亮接口、图像接口、视频接口、气味接口、触点接口、姿势表现接口。对应的，输入传感信号包括：语音信号、光亮信号、图像信号、视频信号、气味信号、触点信号、姿势表现信号。
在本实施例中，通过中间件接口获取上述输出传感信号中的至少两种，对获取到的输入传感信号进行处理，得到对应的执行驱动信号。
典型的，对输入传感信号的处理是映射。也就是说，将特定类型的输入传感信号对应为对应类型的执行驱动信号。
上述对输入传感信号的获取是通过与操作系统之间的中间件接口完成的。依据操作系统的不同类型，中间件接口可以是：与Android系统之间的中间件接口，或者与ROS系统之间的中间件接口。
S42，获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
被驱动的执行部件可以是显示屏、扩音器，或者机械手。如果执行部件是显示屏，则对应的执行动作是图像显示；如果执行部件是扩音器，则对应的执行动作是声音输出；如果执行部件是机械手，则对应的执行动作是对应的加工操作。
本实施例通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，得到对应的执行驱动信号，并根据执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，大大丰富了机器人的人际交互方式。
第三实施例
本实施例提供了多维度交互机器人应用控制方法的另一种技术方案。在该技术方案中，多维度交互机器人应用控制方法还包括：对原始的通过所述输入传感接口获取到的输入传感信号进行清洗。
参见图5，多维度交互机器人应用控制方法包括：
S51，对原始的通过所述输入传感接口获取到的输入传感信号进行清洗。
可以理解的，有不同的输入传感接口获取到的输入传感信号可能会存在不合法的情况。这些不合法的情况包括信号格式上的不合法，以及信号内容上的不合法。例如，某种输入传感信号的第一位字符应该是0，则第一位字符上如果出现1，就属于信号格式上的不合法。
在本实施例中，利用数据挖掘技术，对获取到的原始输入传感信号进行清洗，剔除掉内容及格式不合法的输入传感信号，保留内容、格式合法的输入传感信号，就完成了上述清洗操作。
执行上述清洗操作的目的在于，避免过多的非法信号进行系统，能够大大提高系统的可靠性。
S52，通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号。
S53，以及获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
本实施例通过在输入传感信号进行处理之前，对原始的输入传感信号进行清洗，滤除了不合法的输入传感信号，保留的合法的输入传感信号，提高了机器人人机交互的可靠性。
第四实施例
本实施例提供了多维度交互机器人应用控制方法的再一种技术方案。在该技术方案中，多维度交互机器人应用控制方法还包括：对所述系统的处理逻辑进行编程。
参见图6，多维度交互机器人应用控制方法包括：
S61，对原始的通过所述输入传感接口获取到的输入传感信号进行清洗。
S62，通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号。
S63，以及获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
S64，对所述系统的处理逻辑进行编程。
在本实施例中，系统中各种业务处理逻辑都可以进行编程。例如，系统中的输入传感信号清洗逻辑、输入传感信号获取逻辑、输入传感信号处理逻辑，以及动作执行逻辑。由于上述业务逻辑可以实时编程、更改，一旦系统的业务需求发生了变化，系统维护人员能够根据新的业务需求编写新的业务逻辑，实现系统业务逻辑的快速迭代，提高了业务逻辑的灵活性。
本实施例通过对系统的处理逻辑进行编程，使得系统中不同子系统的处理逻辑能够被实时配置和更改，提高了系统业务逻辑的灵活性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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)

1.一种多维度交互机器人应用控制系统，其特征在于，包括：
核心控制子系统，用于通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及
执行管理子系统，用于获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间件接口包括：与安卓Android操作系统之间的中间件接口，或者与机器人操作系统ROS之间的中间件接口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输入传感接口包括：语音接口、光亮接口、图像接口、视频接口、气味接口、触点接口、姿势表现接口。
4.根据权利要求1至3任一所述的系统，其特征在于，还包括：
传感数据管理子系统，用于对原始的通过所述输入传感接口获取到的输入传感信号进行清洗。
5.根据权利要求1至3任一所述的系统，其特征在于，还包括：
编程子系统，用于对所述系统的处理逻辑进行编程。
6.根据权利要求1至3任一所述的系统，其特征在于，所述执行部件包括：扩音器、机械手、显示器、灯效部件。
7.根据权利要求1至3任一所述的系统，其特征在于，所述核心控制子系统对所述输入传感信号执行并行处理，所述执行管理子系统对所述执行驱动信号执行并行处理。
8.一种多维度交互机器人应用控制方法，其特征在于，包括：
通过与操作系统之间的中间件接口，获取用户通过至少两种输入传感接口输入的至少两种输入传感信号，对所述输入传感信号进行处理，以得到与所述输入传感信号对应的执行驱动信号；以及
获取由所述核心控制子系统处理得到的所述执行驱动信号，并根据所述执行驱动信号的信号值，驱动相应的执行部件，进行动作执行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
对原始的通过所述输入传感接口获取到的输入传感信号进行清洗。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述系统的处理逻辑进行编程。
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