CN107454676B - 一种机器人通信与控制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人通信与控制的方法及装置，该方法包括：确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路，用于解决机器人通信与控制器之间一般采用单一模式通信，不能解决无缝实时控制的问题。

Description

一种机器人通信与控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种机器人通信与控制的方法及装置。

背景技术

机器人是指具备一定智能水平、能够根据指令完成操作的装置。伴随我国产业升级，受到中国制造的鼓舞，机器人产业呈现迅速发展的态势。但仍有诸如关键零部件、核心算法等限制亟待解决，特别需要提高机器人的智能化、信息化水平。

有机器人的通信方式各不相同。工业机器人系统封闭，控制器和机器人本体之间往往采用有线连接，而服务机器人则广泛使用无线局域网、蓝牙、Zigbee或者私有协议连接，使用这些无线局域连接技术具有便于控制、费用低等好处。但由于无线局域网等技术部署具备较大局限性，一般在室内，极大限制了机器人活动范围。如图1所示，即使点对点(控制器和机器人在短距离内)通过射频通信，但是机器人的活动范围仍然非常受限。

当前蜂窝无线网络技术的迅速发展，使得网络信号无处不在，特别是长期演进通信技术的广泛应用，促进智能设备的快速发展。如图2所示，机器人将是蜂窝无线技术的下一个应用点。但是，蜂窝网络使用成本较高，特别是在视频传输时，且并非所有地点信号均是好点(即信号强度达到-80dBm)，在信号较弱地点较难实现对机器人实时控制。

现有机器人通信与控制器之间一般采用单一模式通信，不能解决无缝实时控制的问题。

发明内容

本发明提供了一种机器人通信与控制的方法及装置，用于解决现有机器人通信与控制器之间一般采用单一模式通信，不能解决无缝实时控制的问题。

一种机器人通信与控制的方法，包括：确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路。

根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路，包括：若所述比较结果满足第一条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值。

根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路，包括：若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果满足第三条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，其中所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

还包括：若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果不满足第三条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

还包括：发送告警指示。

还包括：若所述比较结果不满足第一条件，且所述比较结果不满足第二条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，包括：在接收到所述机器人发送的请求消息时，向所述机器人发送用于确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据的确认消息，其中所述请求消息用于请求通过通信网络传输数据。

种机器人通信与控制的装置，包括：确定模块，用于确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；处理模块，用于分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路。

所述处理模块，具体用于若所述比较结果满足第一条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值。

所述处理模块，具体用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果满足第三条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，其中所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

所述处理模块，还用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果不满足第三条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

还包括：发送模块，用于发送告警指示。

所述处理模块，还用于若所述比较结果不满足第一条件，且所述比较结果不满足第二条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

所述处理模块，具体用于在接收到所述机器人发送的请求消息时，向所述机器人发送用于确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据的确认消息，其中所述请求消息用于请求通过通信网络传输数据。

通过采用上述技术方案，提出机器人与控制器连接采用多种通信方式同时连接的方案。用于解决现有机器人通信与控制器之间一般采用单一模式通信，不能解决无缝实时控制的问题。

附图说明

图1为机器人与控制器点对点射频通信示意图；

图2为机器人与控制器蜂窝无线通信方式示意图；

图3为机器人与控制器采用多种方式通信方式示意图；

图4为机器人通信与控制的方法流程图；

图5为机器人通信与控制的装置结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

本发明实例提出一种机器人通信与控制的方法，该技术方案应用的节点可以是控制机器人的控制器，也可以是单独设置的单元或模块，该单独设置的单元或模块可以和控制器进行通信，并通过控制器控制机器人，一种较佳地实现方式，本发明实施例提出的技术方案中，控制器和机器人之间，如图3所示，其通信方式可以包含多种，例如通过蜂窝网络通信、通过无线局网通信等，在本发明实施例提出的技术方案中，以该方案应用在控制器为例进行详细阐述，如图4所示，其具体处理过程如下述：

41，预先设定距离阈值、第一阈值、第二阈值和第三阈值。

其中，距离阈值可以采用Td表示，第一阈值是机器人和控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度阈值，可以是Ts表示，第二阈值是机器人在通信网络中的信号强度，可以采用Tr表示，第三阈值是控制器在通信网络中的信号强度可以是Tc表示。

在本发明实施例提出的技术方案中，所涉及的通信网络是指蜂窝通信网络，包括全球移动通信系统以及长期演进通信系统等。

42，机器人和控制器上电，开机启动。

43，控制器和机器人之间建立局域网络连接。控制器与机器人驻留在通信网络中。

44，分别获得第一信号强度、第二信号强度第三信号强度，机器人和控制器之间的距离。

其中，机器人和控制器之间的距离可以通过D表示。第一信号强度是机器人和控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，可以通过Rs表示，第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，可以通过Rr表示，第三信号强度是控制器在通信网络中的信号强度，可以通过Rc表示。

一种较佳地实现方式中，第三信号强度可以是控制器测量获得，机器人和控制器之间的距离、第一信号强度和第二信号强度可以是机器人测量获得。或者第三信号强度和机器人和控制器之间的距离可以是控制器测量获得，第一信号强度和第二信号强度可以是机器人测量获得。

45，分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值，根据比较结果，确定述控制器和述机器人之间传输数据的通信链路。

其中，上述45中，其具体处理流程如下述：

151，确定比较结果是否满足第一条件，如果判断结果为是，执行152，反之，执行161。

第一条件是距离D小于距离阈值Td，且第一信号强度Rs大于或等于第一阈值Ts。

152，确定控制器和机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据。

具体实施中，机器人向控制器发送通信方式选择的请求消息，请求选择通过无线局域网点对点通信方式传输数据。控制器接收机器人发送的请求消息，并向机器人发送确认消息，确定选择通过无线局域网点对点通信方式传输数据。并返回执行44。

161，若比较结果不满足第一条件，则判断比较结果是否满足第二条件，如果判断结果为是，执行162，反之，如果判断结果为否，执行171。

第二条件是第二信号强度Rr大于或等于第二阈值Tr。

162，机器人向控制器发送通信方式选择的请求消息，请求选择通信网络的通信方式传输数据。

163，控制器判断是否满足第三条件，如果判断结果为是，执行164，反之执行172。

其中，第三条件是第三信号强度Rc大于或等于第三阈值Tc。

164,机器人和控制器之间选择通过通信网的方式传输数据。

通信网络可以是蜂窝通信，例如全球移动通信系统、长期演进通信系统等。返回执行44。

171，机器人向控制器发送告警指示。

具体地，机器人向控制器发送控制不稳定告警，并选择默认的通信方式和控制器进行通信。

172，控制器显示告警指示，改由用户判断并进行操作，返回执行44。

在本发明实施例上述提出的技术方案中，以两种通信方式为选择为例进行详细阐述，具体实施中，按照上述本发明实施例提出的技术方案，还可以包含多种通信方式。

通常情况下机器人通信与控制方案通常采用WLAN、蓝牙、Zigbee或者私有协议，或者采用蜂窝无线网络技术。无论使用哪种方式通信，由操作者选定之后，机器人则会采用被选方案进行通信，直至下次对机器人进行操作。如果发现环境不允许，操作者在下次操控或设置时会选择其他方案。本发明实施例提出的技术方案中，提出机器人与控制器连接采用多种通信方式同时连接的方案。虽然多种通信方法同时连接，但控制命令仅走其中最可靠的通路，其他通信方式处于连接无数据状态，这样可以避免多条不同监控指令同时到达，导致机器人行为紊乱，或者多个状态信息通过多条通路上传，导致数据丢失。一旦主通信通路出现不稳定的现象，通信立刻切换到更加稳定的方式。同时还需要考虑，通信状态的稳定，避免通信方式的频繁转换导致卡顿、用户体验差、功耗增高等问题。

其次，本发明实施例提出的技术方案中，机器人与控制器在保持多种通信方式同时连接的同时，主数据通路选择和切换需要根据控制器与机器人的距离、控制器与机器人之间点对点局域通信信号强度、在蜂窝移动网络中控制器的信号强度、在蜂窝移动网络中机器人的信号强度等因素共同决定。同时切换中加入时间延迟因子等参数，避免数据通路频繁切换。

相应地，本发明实施例还提出一种机器人通信与控制的装置，如图5所示，包括：

确定模块51，用于确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；

处理模块52，用于分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路。

具体地，上述处理模块52，具体用于若所述比较结果满足第一条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值。

具体地，上述处理模块52，具体用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果满足第三条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，其中所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

具体地，上述处理模块52，还用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果不满足第三条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

还包括：

发送模块，用于发送告警指示。

具体地，上述处理模块52，还用于若所述比较结果不满足第一条件，且所述比较结果不满足第二条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

具体地，上述处理模块52，具体用于在接收到所述机器人发送的请求消息时，向所述机器人发送用于确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据的确认消息，其中所述请求消息用于请求通过通信网络传输数据。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、只读光盘、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种机器人通信与控制的方法，其特征在于，包括：

确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；

分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；

根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路；

其中，

若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果不满足第三条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值，所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路，包括：

若所述比较结果满足第一条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路，包括：

若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果满足第三条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，其中所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

发送告警指示。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述比较结果不满足第一条件，且所述比较结果不满足第二条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，包括：

在接收到所述机器人发送的请求消息时，向所述机器人发送用于确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据的确认消息，其中所述请求消息用于请求通过通信网络传输数据。

7.一种机器人通信与控制的装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定控制器和机器人之间的距离、第一信号强度、第二信号强度以及第三信号强度，其中，所述第一信号强度是所述机器人和所述控制器之间点对点通信时的无线局域网的信号强度，所述第二信号强度是机器人在通信网络中的信号强度，所述第三信号强度是所述控制器在通信网络中的信号强度；

处理模块，用于分别比较所述距离和距离阈值、第一信号强度和第一阈值、第二信号强度和第二阈值，以及第三信号强度和第三阈值；根据比较结果，确定所述控制器和所述机器人之间传输数据的通信链路；

其中，

所述处理模块，还用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果不满足第三条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值，所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于若所述比较结果满足第一条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过无线局域网点对点通信方式传输数据，其中所述第一条件是所述距离小于所述距离阈值，且所述第一信号强度大于或等于第一阈值。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于若所述比较结果不满足第一条件，所述比较结果满足第二条件，且所述比较结果满足第三条件时，确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据，其中所述第二条件是所述第二信号强度大于或等于第二阈值，所述第三条件是所述第三信号强度大于或等于第三阈值。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

发送模块，用于发送告警指示。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于若所述比较结果不满足第一条件，且所述比较结果不满足第二条件时，所述机器人和所述控制器之间选择设定的通信方式传输数据。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于在接收到所述机器人发送的请求消息时，向所述机器人发送用于确定所述控制器和所述机器人之间通过通信网络传输数据的确认消息，其中所述请求消息用于请求通过通信网络传输数据。

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