CN108673492A - 基于网页控制的模块化软体机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网页控制的模块化软体机器人系统，模块化软体机器人的主要模块有能够实现0到360度弯曲的软体模块I、能够伸缩的软体模块II、由舵机构成的转向器模块、电磁铁、机械爪等。每个模块都内嵌有独立的控制模块，控制模块中有微处理器、电机驱动板、WiFi收发器等电路模块。每个模块通过WiFi与服务器通信，最终呈现在网页上，能够使用网页对各个模块联合控制和监视。软体模块主要由减速电机带动尼龙绳作用在硅胶软体躯干的两侧使之弯曲。能够利用这些模块以及一些结构件拼装出爬铁墙机器人、爬树机器人、爬管子机器人、人形机器人、蛇形机器人等数十种机器人，拼装出的机器人不需要额外的电路连接只需要在网页上更改控制程序即可。

Description

基于网页控制的模块化软体机器人系统

技术领域

本发明涉及一种智能机器人的解决方案，是一种基于网页控制的模块化软体机器人系统设计方案

背景技术

随着时代的发展，科技的进步，各种各样的机器人正逐渐渗透到人们的生活中，并在人们的日常生产、分配、消费中起到不可或缺的作用。传统的机器人大多由刚性材料组成，而正是由于刚性材料的限制使得传统机器人功能单一，一旦制作完成便不可改变原有功能，其功能扩展性几乎为零。人们对机器人功能的要求越来越多，针对不同的功能要求量身定做专门的机器人开发成本大、通用性差、可移植性也不好。此外，对传统机器人的动作控制需要学习专门的软件与控制代码，这无疑增加了对机器人使用者的技术要求。

发明内容

基于上述背景，我们研发了基于网页控制的模块化组合软体机器人。单个软体实现的功能是非常单一的，我们利用一定的连接件，将多个软体按照一定的组装方式拼装出一系列的软体机器人。

该技术方案的功能拓展性强、成本低廉、操作简单，因而在不同功能需求的机器人市场以及机器人教育领域都有良好的市场前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：软体模块由两个N20减速电机提供动力，软体躯干是由硬质支撑外壳和软体硅胶构成，硬质躯干保证软体的稳定性和牢固性，软体硅的作用是保证软体的弯曲具有一定的规律性和可靠性。两个减速电机分别安装在软体躯干的两端，分别通过尼龙绳作用在软体躯干的左右两侧，软体运动时，电机一收绳子，电机二放绳子从而驱动软体躯干实现运动；软体模块反向运动时电机的运动状态相反。如果软体模块只需要一个弯曲方向具有较大的力量时，只需要一个减速电机驱动一侧的尼龙绳，另一侧的减速电机由橡皮筋代替，橡皮筋的拉力类似于减速电机的拉力，从而简化了机械结构。

如果将多个软体模块按照一定的组合方式拼接起来就能够实现更加复杂的机器人，例如：将五个软体模块按照X形分布组合，再赋予其一定的步态规律就能够拼装出四足机器人，能够实现在较复杂地的运动；如果将3到5个个软体模块首尾相接配合以相应的步态，就能够实现蛇形机器人，能够蛇的运动穿梭于崎岖的路面上；如果将四个软体模块安装在人形机器人的手臂、双足和腰部的位置处，在配合以一定的固定件就能够实现人形机器人，能够完成简单的屈膝、伸手、弯腰的基本动作。如果将五个软体模块按照人的手指的排布分布，就能够拼装出软体抓手。

控制系统由网页、服务器、控制模块组成。控制模块采用的微型处理器是 arduinopro mini,主要的元器件有电机驱动板、锂电池、红外传感器、角度传感器、WiFi模块、摄像头。由我们搭建的局域网负责各个模块的控制，网页发送指令到服务器，然后经过服务器处理将指令通过WIFI发送到各个控制模块。可以通过网页实现图形化界面的控制，能够对各个控制控制模块进行实施遥控和实时的监测。另外我们也搭建了图像传输系统，能够将摄像头回传的图像实时的显示在网页上已达到监视、搜索的作用。

本发明的有益效果是，本发明模块化机器人能够解决现有的采用了模块化设计方案，能够大大降低使用成本，并且具有很强的的再开发性，用户能够按照自己的实际情况进行开发。采用WiFi搭建的局域网进行整体控制，能够实现各个模块的高效的通信，能够让用户实时监测和控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为软体模块的结构示意图；

图2为蛇形机器人

图3为四足机器人

图4为人形机器人

图5为控制系统结构

图1中1、3.减速电机固定件,2.绕线器,4.尼龙绳,5.硬质外框,6.软体硅胶,7. 减速电机

图2中1、2.为软体模块

图3中1.构造件、2、3为软体模块

图4中1、2、4.构造件,3、5、6为软体模块

具体实施方式

【实施例1】

软体模块的软体躯干是由硬质支撑外壳5和软体硅胶构成6，硬质躯干保证软体的稳定性和牢固性，软体硅的作用是保证软体的弯曲具有一定的规律性和可靠性。两个减速电机7分别安装在软体躯干的两端，分别通过尼龙绳4作用在软体躯干的左右两侧，软体运动时，一侧电机收绳子，另外一侧放绳子从而驱动软体躯干实现运动；软体模块反向运动时电机的工作状态相反。按照此运动模式，软体电机能够实现0度到360度的弯曲。

【实施例2】

我们利用设计的软体模块以及一些附加的结构件拼装除了很多的机器人，例如四足机器人、人形机器人、蛇形机器人、机械手臂、变轴距小车等等。在图2 所示的蛇形机器人中，每节的软体模块一按照相应的节奏弯曲就能模仿蛇的运动方式在地面上蜿蜒前进；如图3所示的四足机器人，腰部的软体模块2和四足的软体模块3按照一定的规律弯曲就能够使得四足机器人行进；在图4所示的人形机器人中，对腰部的软体模块3进行操作就能够实现类似于人类的弯腰动作，对软体模块5操作就能够实现伸手操作，对软体模块6操作就能够实现抬脚操作。

【实施例3】

如图5所示，整个控制系统包括内置于各个模块的控制模块、服务器、网页上的用户端。每个软体模块和转向器模块内部都内置了独立的控制模块arduino pro mini，拥有独立的电源、红外距离传感器、电机驱动板和wifi收发器，所以每个模块之间都不会有电路连接。每个控制模块实现的功能主要是通过WiFi 模块与服务器通信、控制对应的电机、舵机、电磁铁工作。机器人的控制系统基于无线网络，将每个模块接入局域网内，通过架设在局域网内的服务器与模块和用户进行交互，从而实现模块状态实时显示和网页控制模块运动的功能。服务器端通过TCP协议和HTTP协议的关系，将网页和单片机关联起来。

Claims (2)

1.一种基于网页控制的模块化软体机器人系统，由多个软体模块和一些必要的连接件构成。其特征是，将单个软体和控制电路封装成一个软体模块，将多个这样的软体模块按照一定的组合方式拼接在一起构成复杂的软体机器人。在控制部分，每个模块间电路完全独立，通过WiFi与服务器通信，能够利用网页实时控制各个模块。可以利用现有的模块组合出各种类型的机器人、通过网页统一控制完成各种复杂作业。

2.根据权利要求1所述的基于网页控制的模块化软体机器人系统，其特征在于，将软体和控制模块分装成一个独立的软体模块，将多个软体组合成大的软体机器人时不需要额外的电路连接，软体模块通过wifi由网页控制各个软体模块的运动方式，进而控制组合机器人的运动方式。