CN109421041B - 机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置 - Google Patents

机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置，该方法包括：主控电路连续向缓存电路发送控制指令，所述控制指令包括指定舵机的控制信息；驱动电路从所述缓存电路中获取并解析所述控制指令，以获取所述指定舵机的控制信息；所述驱动电路向所述指定舵机发送所述控制信息，以控制所述指定舵机运动。通过上述方式，本发明能够提高机器人运动的连贯性。

Description

机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置。
背景技术
近年来，机器人在国内外快速发展。其中，一些支持关节操作的机器人，为了支持语音控制、头像识别、拍照等智能应用功能，通常会引入操作系统和对应硬件板。机器人的舞蹈、普通肢体动作，往往由上层应用程序发起控制指令，各具体关节舵机在指定时间完成指定旋转任务后，上层应用程序才下发下一条肢体操作指令。这样的控制方式容易导致机器人的肢体运动不连贯，出现卡顿现象。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人运动控制方法、机器人及具有存储功能的装置，能够解决机器人的肢体运动不连贯的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机器人运动控制方法，包括：主控电路连续向缓存电路发送控制指令，该控制指令包括指定舵机的控制信息；驱动电路从缓存电路中获取并解析控制指令，以获取指定舵机的控制信息；驱动电路向指定舵机发送控制信息，以控制指定舵机运动。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种机器人，包括：依次连接的主控电路、缓存电路和驱动电路；主控电路和驱动电路用于执行指令，以实现如上所述的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种具有存储功能的装置，存储有程序，程序被执行时实现如上所述的方法。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的实施例中，主控电路连续向缓存电路发送控制指令，该控制指令包括指定舵机的控制信息，驱动电路从缓存电路中获取并解析控制指令，以获取指定舵机的控制信息，驱动电路向指定舵机发送控制信息，以控制指定舵机运动。通过上述方式，本发明的控制指令发送和控制指令执行不直接关联，主控电路可以连续向缓存电路发送控制指令，不需要等待舵机完成指令后才发送，驱动电路可以直接从缓存电路获取控制指令，不需要等待主控电路发送指令，从而减少主控电路和驱动电路的等待时间，进而提高舵机执行控制指令的效率，提高机器人运动的连贯性。
附图说明
图1是本发明机器人运动控制方法第一实施例的流程示意图；
图2是本发明机器人主控电路、缓存电路、驱动电路和舵机连接关系示意图；
图3是本发明机器人运动控制方法第二实施例的流程示意图；
图4是本发明机器人运动控制方法第三实施例的流程示意图；
图5是本发明机器人运动控制方法第四实施例的流程示意图；
图6是本发明机器人运动控制方法第五实施例的流程示意图；
图7是本发明机器人运动控制方法第六实施例的流程示意图；
图8是本发明机器人一实施例的结构示意图；
图9是本发明具有存储功能的装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示，本发明机器人运动控制方法第一实施例包括：
S101：主控电路连续向缓存电路发送控制指令，该控制指令包括指定舵机的控制信息；
其中，该控制指令是用于控制指定舵机运动的指令，包括指定舵机的控制信息；主控电路中运行有操作系统，例如Android系统，也可以运行Linux系统等；缓存电路具有储存空间，可以储存数据，缓存电路可以和主控电路集成于同一电路板/芯片，或者也可以与主控电路在不同电路板/芯片上，此处不做具体限定。
具体地，在一个应用例中，用户选择机器人进行某项操作，例如舞蹈动作时，根据用户的选择，主控电路中的Android系统调用该舞蹈动作对应的控制程序，产生对应机器人指定舵机的控制指令，例如控制指定舵机11在20毫秒内向左转动20度的控制指令，并按顺序连续向缓存电路发送该控制指令，以使得指定舵机依次完成控制指令，即按顺序完成指令舞蹈动作。本应用例中，一条控制指令用于控制一个指定舵机进行一次运动操作，在其他应用例中，一条控制指令可以控制多个指定舵机运动，也可以控制一个指定舵机进行多次运动操作，此处不做具体限定。
S102：驱动电路从缓存电路中获取并解析控制指令，以获取指定舵机的控制信息；
其中，指定舵机的控制信息包括控制命令和控制参数，控制命令包括控制指定舵机运动方向的命令，控制参数包括运动时间、转动角度等。
S103：驱动电路向指定舵机发送控制信息，以控制指定舵机运动。
具体地，上述应用例中，如图2所示，为了统筹控制机器人众多的关节，主控电路301，即运行Android系统的电路板，连接有一个MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)嵌入式电路板20，该MCU嵌入式电路板20包括驱动电路302，用于控制机器人不同肢体上各关节舵机的具体转角。主控电路301和驱动电路302之间利用通讯接口进行通信，例如利用串口进行通信。
进一步参阅图2，缓存电路303和驱动电路302集成在一个MCU嵌入式电路板20，主控电路301中运行的Android应用程序利用通讯接口304(例如串口)，向MCU嵌入式电路板20连续发送控制指令，该MCU嵌入式电路板20利用通讯接口305依次接收该控制指令，并将控制指令储存到缓存电路303，驱动电路302依序从缓存电路303中读取控制指令并解析，获得指定舵机的控制信息，例如控制舵机12在50毫秒内转动30度，则驱动电路302向指定舵机12发送该控制信息，以控制指定舵机12完成该控制指令；驱动电路302在指定舵机完成控制指令后，若缓存电路303中储存有控制指令，则直接从缓存电路303中读取下一条控制指令。其中，缓存电路303以队列方式依序存储控制指令，即先进先出方式储存控制指令，则驱动电路302每次可以依序从缓存队列读取一条控制指令，从而实现顺序完成动作。
当然，在其他应用例中，主控电路也可以运行Linux等其他操作系统，缓存电路可以和驱动电路集成在同一个芯片中，缓存电路也可以独立设置于Android电路板和MCU嵌入式电路板之间，主控电路、缓存电路和驱动电路也可以集成在同一个运行操作系统的电路板/芯片中，例如在Android系统的非应用层(如核心kernel层)中设置缓存区缓存控制指令，缓存电路也可以采用其他方式储存控制指令，此处不做具体限定。
本实施例中，主控电路连续向缓存电路发送控制指令，该控制指令包括指定舵机的控制信息，驱动电路从缓存电路中获取并解析控制指令，以获取指定舵机的控制信息，驱动电路向指定舵机发送控制信息，以控制指定舵机运动。通过上述方式，本发明的控制指令发送和控制指令执行不直接关联，主控电路可以连续向缓存电路发送控制指令，不需要等待舵机完成指令后才发送，驱动电路可以直接从缓存电路获取控制指令，不需要等待主控电路发送指令，从而减少主控电路和驱动电路的等待时间，进而提高舵机执行控制指令的效率，提高机器人运动的连贯性。
如图3所示，本发明机器人运动控制方法第二实施例是在本发明机器人运动控制方法第一实施例的基础上，进一步限定步骤S102包括：
S1021：驱动电路判断指定舵机是否完成前一条控制指令；
具体地，驱动电路需要向指定舵机发送下一条控制指令时，先检测指定舵机是否已经完成前一条控制指令，例如通过感测装置(如角度传感器)检测舵机当前的角度，判断该舵机当前角度是否等于前一条控制指令中控制该舵机转动后的角度，若判断结果是等于，则判定该指定舵机完成前一条控制指令。
在其他实施例中，驱动电路也可以在该舵机转动的角度达到前一条控制指令中规定的角度时，或者在该指定舵机当前角度达到前一条控制指令规定的角度范围时，判定该指定舵机完成前一条控制指令，此处不做具体限定。
S1022：当指定舵机完成前一条控制指令时，驱动电路执行从缓存电路中获取并解析控制指令的步骤。
具体地，当驱动电路判定指定舵机已经完成前一条控制指令时，驱动电路可以从缓存电路读取下一条控制指令，并解析获取指定舵机的控制消息，以控制指定舵机运动；否则，驱动电路延迟预定时间后再判断指定舵机是否完成前一条控制指令。其中，该预定时间可以根据实际需求而定，例如10毫秒，此处不做具体限定。
当然，在其他实施例中，指定舵机也可以在完成控制指令后，向驱动电路发送通知消息，驱动电路接收到该通知消息后，即可从缓存电路中读取下一条控制指令；驱动电路也可以直接向指定舵机发送中断操作指令，并从缓存电路读取下一条控制指令，此处不做具体限定。
如图4所示，本发明机器人运动控制方法第三实施例是在本发明机器人运动控制方法第二实施例的基础上，进一步限定步骤S1021包括：
S10211：驱动电路判断指定舵机的转动角度是否等于前一条控制指令中的预设角度；
其中，该预设角度是前一条控制指令中控制指定舵机转动的角度。
S10212：若指定舵机的转动角度等于该预设角度，则判定指定舵机完成前一条控制指令。
具体地，驱动电路通过感测装置(如角度传感器)检测舵机当前的角度和执行控制指令之前的角度的差值，即该指定舵机的转动角度，判断该舵机的转动角度是否等于前一条控制指令中的预设角度，若判断结果是等于，则判定该指定舵机完成前一条控制指令，可以读取下一条控制指令。
例如，前一条控制指令是控制舵机13在200毫秒内转动30度，则预设角度即为30度，驱动电路利用角度传感器检测舵机13当前的角度为120度，执行该前一条控制指令之前的角度是90度，则二者的差值为30度，即舵机13的转动角度为30度，等于该预设角度，判定该指定舵机完成前一条控制指令。
当然，在其他实施例中，驱动电路也可以直接通过感测装置获得指定舵机的转动角度，或者通过舵机上传的数据获取指定舵机的转动角度，此处不做具体限定。
如图5所示，本发明机器人运动控制方法第四实施例是在本发明机器人运动控制方法第一实施例的基础上，进一步限定步骤S101包括：
S1011：主控电路判断是否接收到缓存电路存储空间不足的消息；
其中，缓存电路的存储空间可以根据实际需求而定，例如100MB，此处不做具体限定。
S1012：当接收到缓存电路存储空间不足的消息时，主控电路暂停向缓存电路发送控制指令。
具体地，在一个应用例中，缓存电路没有可用存储空间，或者可用存储空间小于预设阈值(如10bit)，或者已用存储空间大于预设阈值(如99.5MB)时，缓存电路向主控电路发送存储空间不足的消息，主控电路接收到缓存电路存储空间不足的消息后，则暂停向缓存电路发送控制指令，其中，该预设阈值和暂停发送控制指令的时间可以视实际情况而定，此处不做具体限定。
当然，在其他实施例中，主控电路也可以周期性地检测缓存电路的存储空间，当检测到存储空间不足时，暂停向缓存电路发送控制指令；或者，缓存电路向主控电路周期性地发送存储空间状态信息，主控电路根据该状态信息，可以判断存储空间是否不足。
具体如图6所示，本发明机器人运动控制方法第五实施例是在本发明机器人运动控制方法第四实施例的基础上，进一步限定步骤S1011包括：
S10111：主控电路接收来自缓存电路的存储空间状态消息；
具体地，在一个应用例中，缓存电路周期性地向主控电路发送自身的存储空间状态消息，包括已用存储空间和可用剩余存储空间。在其他应用例中，主控电路也可以向缓存电路发送查询消息，用于查询缓存电路的存储空间状态，缓存电路接收到该查询消息后，向主控电路发送其存储空间状态消息。
S10112：判断缓存电路的剩余存储空间是否小于一条控制指令占用的存储空间；
S10113：当缓存电路的剩余存储空间小于一条控制指令占用的存储空间时，主控电路判定接收到缓存电路存储空间不足的消息。
其中，一条控制指令占用的存储空间可以是预先设定的固定值，也可以是某一范围值，此处不做具体限定。
具体地，在一个应用例中，一条控制指令需要占用的存储空间为固定值(如20bit)，主控电路缓存电路的剩余存储空间(如10bit)后，可以判断该缓存电路的剩余存储空间10bit小于一条控制指令需要占用的存储空间20bit，则主控电路判定接收到缓存电路存储空间不足的消息。
当然，在其他应用例中，每条控制指令占用的存储空间可以不相同，主控电路可以获取下一条控制指令需要占用的存储空间，与缓存电路的剩余存储空间比较；或者，控制指令占用的存储空间在某一范围内(如10bit～50bit)，则主控电路可以将该最大值50bit作为一条控制指令占用的存储空间，与缓存电路的剩余存储空间比较。
如图7所示，本发明机器人运动控制方法第六实施例是在本发明机器人运动控制方法第一实施例的基础上，进一步限定步骤S103包括：
S1031：驱动电路向指令舵机发送控制命令和控制参数，以使得指定舵机在预定运动时间内，向预定方向转动预定转动角度。
其中，指定舵机的控制信息包括控制命令和控制参数，该控制命令包括向预定方向运动的命令，该控制参数包括预定转动角度和预定运动时间。
具体地，在一个应用例中，驱动电路解析控制指令后，获取指定舵机的控制信息，包括控制舵机11向预定方向(如向右)运动的控制命令，以及预定转动角度(30度)和预定运动时间(10毫秒)等控制参数；然后，驱动电路将该控制信息发送给指定舵机11，指定舵机11接收到该控制信息后，即在10毫秒内，向右以3度/毫秒的速度匀速转动30度。在其他应用例中，该指定舵机11也可以先快后慢转动，或者先慢后快转动，又或者速度变化其他非匀速转动，只要在预定运动时间内转动预定转动角度即可，此处不做具体限定。
当然，在其他实施例中，该控制参数可以只包括其中部分参数，或者还可以包括其他参数，具体视实际需求而定，此处不做具体限定。
如图8所示，本发明机器人一实施例80包括：依次连接的主控电路801、缓存电路802和驱动电路803；
缓存电路802用于存储控制指令，包括控制命令和控制参数。
其中，主控电路801和驱动电路803用于执行指令，以实现如本发明机器人运动控制方法第一至第六实施例中任意一个实施例或其不冲突的组合所提供的方法。
在一个应用例中，缓存电路802和驱动电路803集成在同一个芯片中，例如MCU芯片，或者集成在同一个电路板，例如MCU嵌入式板；主控电路801是一个运行Android/Linux系统的芯片，例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)芯片，或者主控电路801也可以是一个包含Android/Linux系统的电路板，例如运行Android/Linux系统的ARM板。在其他应用例中，主控电路801、缓存电路802和驱动电路803可以集成在同一个芯片中，例如运行Android/Linux系统的CPU芯片。
当然，在其他实施例中，本发明机器人还包括各舵机(图未示)，还可以包括摄像装置(图未示)、语音装置(图未示)等其他部件，此处不做具体限定。
本实施例中，机器人的主控电路连续向缓存电路发送控制指令，该控制指令包括指定舵机的控制信息，驱动电路从缓存电路中获取并解析控制指令，以获取指定舵机的控制信息，驱动电路向指定舵机发送控制信息，以控制指定舵机运动。通过上述方式，本发明的控制指令发送和控制指令执行不直接关联，主控电路可以连续向缓存电路发送控制指令，不需要等待舵机完成指令后才发送，驱动电路可以直接从缓存电路获取控制指令，不需要等待主控电路发送指令，从而减少主控电路和驱动电路的等待时间，进而提高舵机执行控制指令的效率，提高机器人运动的连贯性。
如图9所示，本发明具有存储功能的装置一实施例90存储有程序901，该程序901被执行时实现如本发明机器人运动控制方法第一至第六实施例中任意一个实施例或其不冲突的组合所提供的方法。
其中，具有存储功能的设备90可以是便携式存储介质如U盘、光盘，也可以是移动终端、服务器或芯片等，此处不做具体限定。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人运动控制方法，其特征在于，包括：
主控电路连续向缓存电路发送控制指令，所述控制指令包括指定舵机的控制信息；
驱动电路从所述缓存电路中获取并解析所述控制指令，以获取所述指定舵机的控制信息；
所述驱动电路向所述指定舵机发送所述控制信息，以控制所述指定舵机运动；
其中，所述驱动电路从所述缓存电路中获取并解析所述控制指令，以获取所述指定舵机的控制信息包括：
所述驱动电路判断所述指定舵机是否完成前一条控制指令；
当所述指定舵机完成前一条控制指令时，所述驱动电路执行从所述缓存电路中获取并解析所述控制指令的步骤；
其中，所述主控电路连续向缓存电路发送控制指令的步骤和所述舵机执行所述控制指令的结果不直接关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电路判断所述指定舵机是否完成前一条控制指令包括：
所述驱动电路判断所述指定舵机的转动角度是否等于所述前一条控制指令中的预设角度；
若所述指定舵机的转动角度等于所述预设角度，则判定所述指定舵机完成所述前一条控制指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控电路连续向缓存电路发送控制指令包括：
所述主控电路判断是否接收到所述缓存电路存储空间不足的消息；
当接收到所述缓存电路存储空间不足的消息时，所述主控电路暂停向所述缓存电路发送所述控制指令。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主控电路判断是否接收到所述缓存电路存储空间不足的消息包括：
所述主控电路接收来自所述缓存电路的存储空间状态消息；
判断所述缓存电路的剩余存储空间是否小于一条所述控制指令占用的存储空间；
当所述缓存电路的剩余存储空间小于一条所述控制指令占用的存储空间时，所述主控电路判定接收到所述缓存电路存储空间不足的消息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定舵机的控制信息包括控制命令和控制参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制命令包括向预定方向运动的命令，所述控制参数包括预定转动角度和预定运动时间；
所述驱动电路向所述指定舵机发送所述控制信息，以控制所述指定舵机运动包括：
所述驱动电路向所述指令舵机发送所述控制命令和所述控制参数，以使得所述指定舵机在所述预定运动时间内，向所述预定方向转动所述预定转动角度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动电路和所述缓存电路集成于一个芯片，所述缓存电路以队列方式存储所述控制指令。
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述主控电路、所述缓存电路和所述驱动电路集成于一个芯片，所述芯片运行Android系统或Linux系统。
9.一种机器人，其特征在于，包括：依次连接的主控电路、缓存电路和驱动电路；
所述主控电路和所述驱动电路用于执行指令，以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
10.一种具有存储功能的装置，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
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