CN110154030A - 一种机器人控制方法、机器人及控制终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种机器人控制方法、机器人及控制终端，所述机器人控制方法包括：接收来自控制终端的控制指令；根据所述控制指令获得电机控制参数；根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比；生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号；根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。可实现控制终端对机器人的更精准的控制。

Description

一种机器人控制方法、机器人及控制终端

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人控制方法、机器人及控制终端。

背景技术

机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器，一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。其中，驱动装置一般为各种电机。

现有技术通常采用电阻电容等元件调节模拟电路上电流电压大小的方式驱动控制机器人电机，然而，对于机器人上的电机驱动，需要较高的控制精度，现有技术中采用通过调节电压电流大小驱动机器人电机在控制精度上存在不足。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中通过调节电压电流大小驱动机器人电机在控制精度上存在不足。

为解决上述问题，本发明提供一种机器人控制方法，所述机器人控制方法包括：

接收来自控制终端的控制指令；根据所述控制指令获得电机控制参数；根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比；生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号；根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

通过PWM信号控制机器人电机，即采用数字信号对模拟电路进行控制，可获得更高的控制精度，同时，还可控制PWM信号的输出频率，在不同电机之间进行切换，实现更灵活的控制。

可选地，所述根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤包括：

从所述控制指令中获得第一字段；在所述第一字段包含一个目标电机时，从所述控制指令中获取第二字段作为所述目标电机旋向、获取第三字段作为所述目标电机速度；在所述第一字段包含两个目标电机及所述两个目标电机各自的旋向时，从所述控制指令中获取第二字段和第三字段分别作为所述两个目标电机的速度。

可在将控制信息传达完整的同时缩小数据包，提升数据传输效率及编码解码效率，提升控制效率。

可选地，所述接收来自控制终端的控制指令的步骤之后包括：

获得所述控制指令的命令头；根据所述命令头判断所述控制指令是否来源于匹配的控制终端；若根据所述命令头判定所述控制指令来源于匹配的控制终端，则执行根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤；若根据所述命令头判定所述控制指令来源于不匹配的控制终端，则不响应所述控制指令。

通过控制指令数据包中的命令头匹配待控制机器人，可识别控制指令是否来源于匹配的控制终端，防止机器人被多个控制终端同时操作，防止信号冲撞，并可增强传输可靠性。

可选地，所述接收来自控制终端的控制指令的步骤之后包括：

确定所述控制指令的指令类型；在所述控制指令的指令类型为运动控制指令时，执行所述根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤；在所述控制指令的指令类型为电机切换指令时，根据所述控制指令获得对应的目标电机类型；获取所述目标电机类型匹配的目标信号频率，将当前的PWM信号频率设置为所述目标信号频率。

通过由机器人根据不同的电机类型调整输出的用于控制电机的PMW信号频率，适应不同类型电机的有效控制，在更换电机后，只需通过控制终端设置即可切换驱动信号频率实现有效控制，无需做硬件调整。

可选地，所述根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比的步骤包括：

根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应的期望占空比；在机器人当前处于安全模式时，判断所述期望占空比是否大于或等于预设的占空比阈值；若所述期望占空比大于或等于预设的占空比阈值，则将所述预设的占空比阈值作为对应的目标占空比。

在机器人的安全模式下，通过将控制指令对应的期望占空比与安全模式下的预设的占空比阈值进行大小比较，在期望占空比大于或等于预设的占空比阈值时，将预设的占空比阈值作为对应的目标占空比，进而实现安全模式下对机器人电机的限制。

可选地，所述机器人控制方法还包括：

接收到来自所述控制终端的安全控制指令；根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值；控制所述机器人进入安全模式。

机器人可由控制终端控制进入电机限制的安全模式，可保证特殊情况下的机器人的安全控制，提升机器人控制的安全性。

本发明还提出一种机器人，所述机器人包括第一处理器、第一存储器以及存储在所述第一存储器上的机器人控制程序，所述第一处理器执行所述机器人控制程序时实现如上所述机器人控制方法的步骤。

所述机器人与所述机器人控制方法相对于现有技术所具有的优势类似，在此不再赘述。本发明还提出一种机器人控制方法，所述机器人控制方法包括：

根据用户操作获得电机控制参数，并基于所述电机控制参数编码生成控制指令；将所述控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收来自控制终端的控制指令后，根据所述控制指令获得电机控制参数；并根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比，生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号，再根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

可选地，所述根据用户操作获得电机控制参数，并基于所述电机控制参数编码生成控制指令的步骤包括：

根据用户操作获得第一字段、第二字段和第三字段；根据所述第一字段、第二字段和第三字段生成校验值；获取预置的命令头，并基于所述预置的命令头、所述第一字段、第二字段和第三字段以及所述校验值编码生成控制指令。

通过控制指令的命令头确定控制指令是否来源于匹配的控制终端，进而防止机器人被多个控制终端同时操作，防止遥控混乱；通过第一字段、第二字段以及第三字段的通信协议数据格式设置，避免传输数据量过多；通过校验值，确保机器人依据该校验值验证控制指令的正确性。

可选地，所述机器人控制方法还包括：

根据用户操作进入联合控制模式；确定所述联合控制模式下的安全终端；

在检测到来自所述安全终端的安全控制信号后，基于所述安全控制信号生成对应的安全控制指令；将所述安全控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收到来自所述控制终端的安全控制指令后，根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值，控制所述机器人进入安全模式。

通过可以实现多机器的联合控制，可保证特殊应用场景下机器人及用户的安全。

本发明还提出一种控制终端，所述控制终端包括第二处理器、第二存储器以及存储在所述第二存储器上的机器人控制程序，所述第二处理器执行所述机器人控制程序时实现如上所述机器人控制方法的步骤。

所述控制终端与所述机器人控制方法相对于现有技术所具有的优势类似，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明机器人控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明机器人控制方法另一实施例的流程示意图；

图3为本发明机器人控制方法一实施例中图1或图2中步骤S20的细化流程示意图；

图4为本发明机器人控制方法又一实施例的流程示意图；

图5为本发明机器人控制方法一实施例中图1或图2中步骤S30的细化流程示意图；

图6为本发明机器人控制方法一实施例的流程示意图；

图7为本发明机器人控制方法一实施例的流程示意图；

图8为本发明机器人控制方法一实施例中图7中步骤S110的细化流程示意图；

图9为本发明机器人控制方法一实施例的流程示意图；

图10为本发明机器人的硬件结构一实施例示意图；

图11为本发明控制终端的硬件结构一实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。下文中的“第一”、“第二”仅为描述方便，并无其他特殊含义。

本发明提供一种机器人控制方法。

参照图1，图1为本发明机器人控制方法的一实施例流程示意图。

所述机器人控制方法包括：

步骤S10，接收来自控制终端的控制指令；

在接收来自控制终端的控制指令之前，需建立机器人与控制终端的通信连接，机器人与控制终端间可以为蓝牙通信和/或红外通信。存在两个机器人及控制终端的情形下，在建立机器人与控制终端之间的通信连接时，需要避免错连、误连，防止机器人被多个控制终端同时操作，避免控制信号冲撞，在使用红外通信时，控制终端通过机器人设备标识识别机器人，在使用蓝牙通信时，可根据控制指令数据包命令头匹配控制终端和机器人，以增强传输可靠性。

可选地，可通过机器人上蓝牙模块的设备名称区分机器人型号，再设置独立的控制指令数据包命令头，以对不同硬件特征的机器人实行分别控制，增强操作专业性，防止信号冲撞，并可增强传输可靠性。

可选地，在机器人同时支持蓝牙通信和红外通信时，可为蓝牙通信设置更高的优先级，即：在蓝牙控制有效期间，禁止接收红外指令，或者虽然接收红外指令，但不响应该红外指令。

可选地，为保证未处于控制终端控制状态下的机器人的安全性，对未与控制终端连接的机器人进行运动限制，可通过电机转速限制或不响应任何运动指令等方式实现运动限制。在机器人检测到通信连接建立成功后，即可解除电机限制，使得机器人顺利响应控制终端的控制指令，进行控制指令对应的控制操作。机器人在检测到与控制终端的通信断开后，可立即或延时进入运动限制状态。

机器人在与控制终端连接后，可实时或定时检测是否接收到控制终端发送的控制指令。

在控制终端发送控制信号(指令)的发送频率较高时，机器人会在短时间内接收到大量控制信号，机器人短时内处理不过来，造成信号阻滞，响应变慢。为解决该问题，一方面，在机器人端，在机器人检测到控制指令后，通过DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)自动把接收到的控制指令存储到缓冲区，随后，按照先后顺序从缓冲区中读取并依次检查是否为有效的控制指令(有效的控制指令，指与机器人匹配的控制指令和正确的控制指令)，若是，则入队(列)，以待后续进行处理，否则丢弃。

机器人从队列中取出控制指令进行解码执行。若检测到队列为空，则表明指令全部执行完成，若检测到队列不为空，则控制指令依次出队，并解码执行，直到将队列中的指令全部处理完成，队列将清空。在检测到蓝牙连接丢失时，清空队列，关闭电机以保证安全，具体可通过检测蓝牙连接电平信号确定机器人是否与控制终端建立了蓝牙连接。

另一方面，可在控制终端进行信号限频处理，将控制终端的信号发射频率限制为小于机器人的信号处理频率，还可在发射控制指令前过滤掉变化频率过高的控制指令，保证机器人控制的实时性不会有变化的同时解决了信号阻滞问题。控制指令为遵循一定通信协议数据格式的指令信息，控制终端每次向机器人发送指令，都需要按照通信协议规定的数据格式设置指令数据包的内容。在机器人接收控制指令后，按照规定的数据格式读取指令数据包的各个字段。其中，控制指令数据包命令头字段中包含机器人匹配参数，用于匹配控制指令对应的待控制机器人，因而可以通过控制指令数据包命令头匹配待控制机器人，具体地，如图2，步骤S10之后包括：

步骤S101，获得所述控制指令的命令头；

在获得控制控制指令数据包后，从该指令数据包中获得命令头字段，读取其中的具体内容。

步骤S102，根据所述命令头判断所述控制指令是否来源于匹配的控制终端；

在一实施方式中，命令头中包含待控制机器人的设备标识信息，则可将命令头中包含的设备标识与机器人的设备标识进行对比，若命令头中包含的设备标识与本机器人的设备标识一致，则控制指令来源于匹配的控制终端，若命令头中包含的设备标识与本机器人的设备标识不一致，则控制指令来源于不匹配的控制终端。

在另一实施方式中，命令头中包含控制终端标识，则可将命令头中控制终端标识与机器人预设的终端标识进行对比，若命令头中控制终端标识与本机器人预设的终端标识一致，则控制指令来源于匹配的控制终端，若命令头中控制终端标识与本机器人预设的终端标识不一致，则控制指令来源于不匹配的控制终端。其中，机器人预设的终端标识，可以设置一个或两个默认控制终端作为预设的终端标识，也可以设置将最近连接的控制终端设备作为预设的终端标识。

若根据所述命令头判定所述控制指令来源于匹配的控制终端，则执行步骤S20；

若根据前文所述的判断规则确定控制指令来源于匹配的控制终端，则证明控制指令没有误发，机器人可以依据控制指令执行对应的操作，即执行步骤S20。

可选地，为避免因传输错误、编码错误等导致的控制指令错误带来的机器人控制错误，提升机器人控制安全性和准确性，在根据所述命令头判定所述控制指令来源于匹配的控制终端后，从控制指令数据包中获得校验值；根据校验值对控制指令数据包进行校验，得到校验结果；根据校验结果判断控制指令是否为正确指令；若根据校验结果判定控制指令为正确指令，则执行步骤S20。其中，可通过异或校验确保机器人收到正确的指令，控制终端在生成控制指令时，将控制指令所有数据或关键字段数据都和一个指定的初始值(0/1)异或一次，将最后的结果作为校验值。

若根据所述命令头判定所述控制指令来源于不匹配的控制终端，则不响应所述控制指令。

若根据所述命令头判定所述控制指令不是来源于匹配的控制终端，则判定控制指令来源于不匹配的控制终端。即：步骤S103，若根据所述命令头判定所述控制指令不是来源于匹配的控制终端，则不响应所述控制指令。

若根据前文所述的判断规则确定控制指令来源于不匹配的控制终端，说明控制指令可能是误发指令(机器人可能接收到了其他机器人的指令信号)，则不响应控制指令，执行检测是否接收到来自控制终端的控制指令的步骤。

在接收到来自控制终端的控制指令后，即通过控制指令数据包中的命令头匹配待控制机器人，可识别控制指令是否来源于匹配的控制终端，防止机器人被多个控制终端同时操作，防止信号冲撞，增强传输可靠性。

可选地，控制指令还可包括：帧尾和/或保留字段。其中，通过帧尾标识完成数据包设置，保留字段用于供机器人每隔一定时间在定时器中断中，向控制终端传输当前运行状态、电池电量等状态参数。其中，运行状态可能包括：1、机器人的受打击次数(在控制终端中转化表示为机器人血量状态)，通过机器人下位机上的陀螺仪，测量受打击的加速度来计量受打击的次数。并在相应的时间间隔反馈信号。2、机器人武器运行状态：通过自检反馈武器是否卡死或故障。

步骤S20，根据所述控制指令获得电机控制参数；

控制指令数据包遵循通信协议规定的数据格式，包含多个具有特定含义的字段，如用于匹配待控制机器人的命令头字段。电机控制参数用于控制电机转速(本文中电机转速与电机速度含义相同)、旋向及确定待控制的目标电机(下文简称“目标电机”)，将控制指令中特定的一个或多个字段作为电机控制参数。一个控制指令所指向的目标电机数目可能为一个，也可能为两个。

一实施方式中，为便于传输两个目标电机对应的电机速度和电机旋向，规定控制指令数据包中至少包含六个字段对应电机控制参数，分别用于传输两个目标电机标识(用于确定待控制电机)、两个目标电机转速以及两个目标电机旋向。

在可选的另一实施方式中，如图3，步骤S20包括：

步骤S21，从所述控制指令中获得第一字段；

获得控制指令数据包，从控制指令数据包中获得第一字段。第一字段为电机选择字段，其含义为控制指令所指向的待控制电机(目标电机)，第一字段可以为固定位置的字段。一个控制指令可指向一个或两个目标电机，因而，在通信协议中，可为机器人的各个电机定义对应的电机标号，同时，还为可用一个控制指令进行控制的两个电机定义对应的电机组合标号。控制终端在进行控制指令生成时，将目标电机标号或电机组合标号作为第一字段编码；机器人在接收到控制终端发送的控制指令后，从控制指令中获得第一字段，通过第一字段确定目标电机。

根据第一字段包含的内容，可确定控制指令指向的目标电机数目，目标电机数目不同，第二字段和第三字段所指含义也不同。

步骤S22，在所述第一字段包含一个目标电机时，从所述控制指令中获取第二字段作为所述目标电机旋向、获取第三字段作为所述目标电机速度；

可将第一字段与预置的电机标号列表进行对比，匹配到对应的一个电机，该电机即为目标电机，此时，第二字段为电机旋向字段，即控制电机正转、反转的字段，可预先为正转、反转分别定义旋向标号。第三字段为该目标电机的速度字段，即目标电机速度。

步骤S23，在所述第一字段包含两个目标电机及所述两个目标电机各自的旋向时，从所述控制指令中获取第二字段和第三字段分别作为所述两个目标电机的速度。

将第一字段与预置的电机标号列表进行对比，匹配到对应的两个电机及其各自的旋向，该两个电机为目标电机，则第二字段和第三字段分别为该两个目标电机的电机转速。

鉴于每个电机的控制参数中均包含电机速度和电机旋向，在一个控制指令所指向的待控制电机为两个时，为每1个电机分别配置两个字段用于传输对应的电机速度和电机旋向，则可能导致控制指令数据包过大，传输数据量过多，指令读取速度低，进而导致控制效率降低。为避免前述问题，为旋向不同的各个电机组合定义对应的电机组合标号，将电机组合标号作为第一字段编码，在机器人接收到控制指令后，读取第一字段，即可获得各个待控制电机及其旋向。例如，电机1正转、电机2正转对应的电机组合标号为0x71，电机1反转、电机2正转对应的电机组合标号为0x72，电机1正转、电机2反转对应的电机组合标号为0x73，电机1反转、电机2反转对应的电机组合标号为0x74。

通过上述步骤，可在将控制信息传达完整的同时缩小数据包，提升数据传输效率及编码解码效率，提升控制效率。

步骤S30，根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比；

在本发明中，通过输出的PWM信号对各个电机进行独立控制，在根据电机控制参数确定控制指令所指向的待控制电机有一个时，直接基于电机控制参数确定对应的目标占空比，并生成控制该待控制电机的、具有目标占空比的PWM信号；在根据电机控制参数确定控制指令所指向的待控制电机有两个时，基于电机控制参数确定该两个待控制电机对应的目标占空比，并分别针对该两个待控制电机生成两路具有对应目标占空比的PWM信号。

其中，电机控制参数可直接包含对应的目标占空比，在控制终端生成控制指令时，鉴于电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与PWM控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成正比例，占空比越大，电机转得越快，可直接基于用户对电机转速的调节操作确定对应的目标占空比，并将目标占空比编码在控制指令数据包中。可选地，电机控制参数可包含电机转速，在机器人接收到控制指令后，基于电机控制参数中的电机转速确定对应的目标占空比，可在机器人中预置本机器人上电机转速与占空比的转换关系，基于该转换关系和电机转速确定对应的目标占空比。

步骤S40，生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号；

通过STM32芯片提供的定时器功能实现生成具有目标占空比的目标PWM信号。STM32定时器包含了CNT、ARR、CCR寄存器，当配置成PWM模式时，CNT寄存器每隔一定时间自动+1，达到ARR内存储的值时则清零，通过比较CCR寄存器与CNT寄存器的数值大小关系控制输出高低电平，进而进行占空比调整。

步骤S50，根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

输出目标PWM信号到对应电机的电子调速器，通过电子调速器控制机器人的对应电机的转速和旋向。

本发明实施例中，机器人接收来自控制终端的控制指令；根据所述控制指令获得电机控制参数；根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比；生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号；根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。可实现基于控制终端对机器人的有效控制，且通过PWM信号控制机器人电机，采用数字信号对模拟电路进行控制，可获得更高的控制精度和响应速度，同时，还可控制PWM信号的输出频率，在不同电机之间进行切换，实现更灵活的控制。在转速控制方面，PWM使得系统的响应速度和稳定精度等指标更加优秀，能减少元件的使用，让线路更加简单。

可选地，如图4，步骤S10之后还包括：

步骤S104，确定所述控制指令的指令类型；

根据控制指令的类型标识确定其指令类型，类型标识可以包含在控制指令数据包中，也可以是附加在控制指令之后。控制终端对机器人进行控制时，除了对机器人进行前进、后退、旋转等运动控制之外，还包括切换控制的电机类型。在所述控制指令的指令类型为运动控制指令时，执行所述步骤S20。

步骤S105，在所述控制指令的指令类型为电机切换指令时，根据所述控制指令获得对应的目标电机类型；

不同电机有不同功能效果，因不同的功能效果偏向，或机器人使用过程中的更换需求，机器人可能需要适应不同类型的电机，如无刷直流电机与有刷直流电机、步进电机与伺服电机等。

鉴于不同类型电机匹配的控制信号频率范围不同(如小型直流电机1KHz、无刷直流电机匹配50HZ信号)，在本发明实施例中，采用定频PWM输出调节，可由机器人直接调整输出的PWM控制信号频率，以适应不同类型电机的有效控制。其中，可通过调节定时器的ARR寄存器值进而调整输出的PWM控制信号频率。

电机切换指令可以由控制终端发送，由用户在控制终端上进行的电机切换设置触发控制终端发送电机切换指令，电机切换指令包括期望切换到的目标电机类型，目标电机类型，指电机切换信号对应的、切换后匹配的电机类型，如将小型直流电机切换成无刷直流电机，则无刷直流电机为目标电机类型。

步骤S106，获取所述目标电机类型匹配的目标信号频率，将当前的PWM信号频率设置为所述目标信号频率。

在机器人本地存储器上预置电机类型与信号频率的对应关系，可以以映射表的形式存储。在确定目标电机类型后，查询电机类型与信号频率的对应关系，获得与目标电机类型匹配的目标信号频率，并将机器人输出的PWM控制信号频率调整为目标信号频率，使得机器人调整后的PWM信号频率与切换后的目标电机类型匹配，实现对目标电机类型的有效控制。

现有技术中的机器人只适用于控制特定种类的电机，如直流电机或舵机，无法灵活适应其他种类电机。

而本发明实施例通过由机器人根据不同的电机类型调整输出的用于控制电机的PMW信号频率，适应不同类型电机的有效控制，可同时兼容不同类型电机的在线控制，且在更换电机后，只需通过控制终端设置即可切换驱动信号频率实现有效控制，无需做硬件调整。

应注意的是，若同时采取步骤S101-103和步骤S104-106，则有：获得所述控制指令的命令头，根据所述命令头判断所述控制指令是否来源于匹配的控制终端；若根据所述命令头判定所述控制指令来源于匹配的控制终端，则确定所述控制指令的指令类型，在所述控制指令的指令类型为运动控制指令时，执行所述步骤S20；在所述控制指令的指令类型为电机切换指令时，根据所述控制指令获得对应的目标电机类型，获取所述目标电机类型匹配的目标信号频率，将当前的PWM信号频率设置为所述目标信号频率；若根据所述命令头判定所述控制指令来源于不匹配的控制终端，则不响应所述控制指令，执行检测是否接收到来自控制终端的控制指令的步骤。

可选地，如图5，步骤S30包括：

步骤S31，根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应的期望占空比；

电机控制参数包含电机转速和电机旋向的控制参数，根据电机转速和电机旋向的控制参数可确定对应的占空比，根据控制指令中电机控制参数确定的占空比即为控制指令对应的期望占空比。

步骤S32，在机器人当前处于安全模式时，判断所述期望占空比是否大于或等于预设的占空比阈值；

为增强机器人控制的安全性，为机器人设置安全模式，在安全模式下，对电机转速最大值进行限制。可在步骤S32之前对机器人是否处于安全模式进行判断，可设置安全控制标志，通过检测安全控制标志是否被激活或状态改变，若是，则判定机器人处于安全模式，进一步判断期望占空比是否大于预设的占空比阈值，即执行步骤S32；反之，则判定机器人不处于安全模式，不执行步骤步骤S32。

本发明各实施例通过改变PWM控制信号占空比大小实现对电机转速的调整，且占空比与电机转速成正比，占空比越大，电机转速越大。预设的占空比阈值对应着电机转速阈值，即安全模式下的电机转速最大值。

步骤S33，若所述期望占空比大于或等于预设的占空比阈值，则将所述预设的占空比阈值作为对应的目标占空比；

若期望占空比大于或等于预设的占空比阈值，则说明控制指令期望的调整目标转速大于或等于电机转速阈值，则将预设的占空比阈值作为对应的目标占空比，以实现对电机转速的限制。

步骤S34，若所述期望占空比小于预设的占空比阈值，则将所述期望占空比作为对应的目标占空比。

若期望占空比小于预设的占空比阈值，则说明控制指令期望的调整目标转速小于电机转速阈值，处于安全转速范围，可将期望占空比作为对应的目标占空比，以满足控制指令期望的调整目标。

本发明实施例在机器人的安全模式下，通过将控制指令对应的期望占空比与安全模式下的预设的占空比阈值进行大小比较，在期望占空比大于或等于预设的占空比阈值时，将预设的占空比阈值作为对应的目标占空比，进而实现安全模式下对机器人电机的限制。

可选地，如图6，本发明机器人控制方法还包括：

步骤S60，接收到来自所述控制终端的安全控制指令；

安全模式下，可通过限制PWM控制信号占空比的最大值来限制机器人全部或部分电机转速，进而实现机器人的安全控制。安全模式可对应多种程度的电机限制，基于安全控制指令确定具体的电机限制程度，其中，电机限制包含内容有：限制的电机范围和转速限制程度，限制的电机范围指机器人的全部电机或部分电机，转速限制程度指将电机当前转速最大值限制在预置的安全阈值，预置的安全阈值可以有多种，如最大转速的60％、50％或30％，可选地，预置的安全阈值可以由用户在控制终端设定、并由控制终端发送到机器人。

步骤S70，根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值；

在安全模式仅对应一种电机限制时，可直接将电机限制下的占空比安全阈值作为预设的占空比阈值。在安全模式对应多种电机限制时，根据安全控制指令包含的内容确定其对应哪种电机限制，再确定该种电机限制对应预设的占空比阈值。

步骤S80，控制所述机器人进入安全模式。

在确定预设的占空比阈值，即可进入安全模式，对机器人电机进行安全限制。若接收到安全解除指令，则解除机器人的电机限制，恢复到机器人的正常控制。

本发明实施例中，机器人可由控制终端控制进入电机限制的安全模式，可保证特殊情况下的机器人的安全控制，提升机器人控制的安全性。

如图7，本发明还提出一种机器人控制方法，包括：

步骤S110，根据用户操作获得电机控制参数，并基于所述电机控制参数编码生成控制指令；

用户通过控制终端对机器人进行控制。控制终端可为红外遥控器，也可为手机等智能设备，通过在手机等智能设备上配置机器人控制应用程序APP，由用户在APP进行控制参数的输入，包括触控输入、遥控按钮输入等，此处不限制输入方式。

电机控制参数，指用于控制电机转速、旋向以及确定目标电机的参数。

获得电机控制参数后，在进行控制指令编码时，将电机控制参数作为控制指令数据包的一个或多个字段进行编码。控制指令数据包遵循通信协议规定的数据格式，包含多个具有特定含义的字段，如用于匹配待控制机器人的命令头字段。

一个控制指令所指向的待控制电机数目可能为一个，也可能为两个。因而控制指令可能包含一个或两个待控制电机的电机标识、电机转速和电机旋向。

步骤S120，将所述控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收来自控制终端的控制指令后，根据所述控制指令获得电机控制参数；并根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比，生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号，再根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

在生成控制指令后，将控制指令发送到机器人，以控制机器人执行对应操作，机器人的相关操作已在上文详述，此处不再赘述。

通过本发明实施例，可以实现基于用户操作对机器人进行有效控制。

可选地，如图8，所述步骤S110包括：

步骤S1101，根据用户操作获得第一字段、第二字段和第三字段；

控制指令数据包遵循通信协议规定的数据格式，其包含具有特定含义的多个字段，在生成控制指令时，基于所述通信协议规定的数据格式，确定所需的内容。

本实施方式中的电机控制参数包含第一字段、第二字段和第三字段，其中，控制指令的第一字段、第二字段和第三字段的含义随该控制指令所指向待控制电机数目的不同而不同。

在控制指令所指向待控制电机为一个时，电机控制模式为单电机控制，此时，第一字段仅用于确定待控制的目标电机，可以为目标电机的电机标号，第二字段为电机旋向字段，即控制电机正转、反转的字段，可为正转、反转分别定义旋向标号，第三字段为电机速度字段，即目标电机速度。

在控制指令所指向待控制电机为两个时，电机控制模式为双电机控制，则第一字段不仅用于确定待控制的目标电机，还用于确定目标电机旋向。鉴于每个电机的控制参数中均包含电机速度和电机旋向，在一个控制指令所指向的待控制电机为两个时，为每个电机分别配置两个字段用于传输对应的电机速度和电机旋向，可能导致控制指令数据包过大，传输数据量过多，指令编码速度低，进而导致控制效率降低。为避免前述问题，为旋向不同的各个电机组合定义对应的电机组合标号，将电机组合标号作为第一字段编码，在机器人接收到控制指令后，读取第一字段，即可获得各个待控制电机及其旋向。此外，第二字段和第三字段均为电机速度字段，其中，第二字段为第一电机速度、第三字段为第二电机速度。

步骤S1102，根据所述第一字段、第二字段和第三字段生成校验值；

为保证机器人在接收到控制指令后，可对控制指令内容的正确性进行校验，本实施方式中，可基于第一字段、第二字段和第三字段生成校验值，具体可生成第一字段、第二字段和第三字段的异或校验值，即第一字段、第二字段和第三字段与指定初始值(0或1)进行异或，将获得的数值作为异或校验值，即本实施方式中的校验值。

步骤S1103，获取预置的命令头，并基于所述预置的命令头、所述第一字段、第二字段和第三字段以及所述校验值编码生成控制指令。

在机器人有多个的场合，在进行无线通信控制时，为了避免控制错误，可将控制指令对应的待控制机器人的设备标识作为控制指令的命令头，可供机器人在每次接收到控制指令后，通过控制指令的命令头确定控制指令是否来源于匹配的控制终端，进而防止机器人被多个控制终端同时操作，防止遥控混乱。可在建立控制终端与机器人之间的通信连接时，确定机器人的设备标识，并将其作为预置的命令头。

可选地，可将预置的命令头、所述第一字段、第二字段和第三字段以及所述校验值、帧尾以及保留字段作为控制指令数据包内容进行编码，其中，通过帧尾标识完成数据包设置，保留字段用于供机器人每隔一定时间在定时器中断中，向控制终端传输当前运行状态、电池电量，以保证机器人的运行异常被及时发现，提高机器人的安全性。

可选地，如图9，所述机器人控制方法还包括：

步骤S130，根据用户操作进入联合控制模式；

在特殊场景下，需要设置联合控制功能，例如，教练在教授两个学生进行机器人控制时，需要教练对所有机器人有一定的控制权限，以保证教授过程中的安全；又例如，在利用机器人作战时，需要裁判对作战机器人有一定的控制权限，确保所有机器人同时进入作战状态或结束作战状态，以保证机器人和用户的安全。

可根据控制终端上的用户操作启动对多个机器人的联合控制(也可称统一控制)，联合控制指由某总控终端对多个机器人进行控制，包括控制多个机器人同时进行电机转速限制或同时解除电机转速限制。本发明中，将可同时对多个机器人进行联合控制的终端(总控终端)称为安全终端。可选地，在机器人作战应用场景中，各作战机器人对应的控制终端，以及裁判终端接入服务器，加入服务器上的同一虚拟空间，其中，裁判终端为可对各作战机器人进行联合控制的安全终端，裁判终端可通过各控制终端实现对各个机器人的控制，具体可通过发送安全控制信号到各个控制终端，控制各控制终端发出的控制信号，实现对应机器人的安全控制操作，安全控制操作包括电机转速限制、解除电机转速限制等，具体可以为统一调至安全模式、统一进入结束作战状态、统一进入作战状态。

步骤S140，确定所述联合控制模式下的安全终端；

安全终端可以通过将安全控制信号发送到各控制终端，进而间接控制对应的机器人执行对应的安全操作。可基于用户的选择操作确定安全终端，如由用户输入安全终端标识，也可基于安全密钥匹配和用户的选择操作确定安全终端，例如，在机器人作战场景下，安全终端为裁判角色，其他控制终端为战士角色，可以由两个控制终端通过安全秘钥匹配后进入作战界面，由各个用户通过各自的控制终端确定自己的终端角色，由选择裁判角色的终端作为安全终端。

步骤S150，在检测到来自所述安全终端的安全控制信号后，基于所述安全控制信号生成对应的安全控制指令；

安全控制信号中包含具体的限制内容，包含限制的电机范围和转速限制程度，限制的电机范围指机器人的全部电机或部分电机，转速限制程度指将电机当前转速最大值限制在预置的安全阈值，具体为：在控制终端检测到安全控制信号后，基于安全控制信号生成对应的安全控制指令，即通过限制各控制终端发出的信号范围，实现对电机端电压或PWM占空比的限制，进而实现对转速的限制。

可控制机器人以低电机转速运行或暂停机器人运动，又例如在机器人作战场景下，机器人对抗过程中发生意外，或线下对战计时结束时，可以由裁判端(安全终端)完全锁定全场机器人，暂停机器人运动，保证对抗过程的公正与安全。

控制终端接收到来自所述安全终端的安全控制信号后，可将安全控制信号编码生成对应的安全控制指令，或从安全控制信号中获得具体的限制内容后，基于具体的限制内容编码生成对应的安全控制指令。

步骤S160，将所述安全控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收到来自所述控制终端的安全控制指令后，根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值，控制所述机器人进入安全模式。

机器人在接收到控制终端发送的安全控制指令后，根据所述安全控制指令执行对应的安全操作，即对全部或部分电机进行电机转速限制，具体通过限制PWM最大占空比(即将预设的占空比阈值作为最大占空比)的方式限制电机转速，将电机转速降低到较低的水平，防止机器人或人类造成不必要的伤害。

本发明实施例通过可以实现多机器的联合控制，可保证特殊应用场景下机器人及用户的安全。在机器人对战场景下，还可实现管控参赛机器人同时进行低功率锁定、以及赛事倒计时结束同步锁定，保证机器人对战的公正与安全。

进一步地，本发明还提出一种机器人。

参照图10，图10为本发明所提供的机器人的硬件结构一实施例示意图。

所述机器人包括第一处理器101、第一存储器102以及存储在所述第一存储器上的机器人控制程序，在控制终端中，第一处理器101与第一存储器102连接，第一存储器102上存储有机器人控制程序，第一处理器101可以调用第一存储器102中存储的机器人控制程序，并实现如上述机器人控制方法各实施例的步骤。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的机器人结构并不构成对机器人的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

可选地，机器人可包括有刷电机，也可包括无刷电机。第一处理器101可调整输出的PWM信号频率，匹配控制不同类型的电机，实现兼容不同类型电机的控制。机器人可包括小型永磁直流电机，以显著减少机器人系统的空间占用，使得机器人体积较小。

所述机器人还可包括蓝牙模块，蓝牙模块用于建立与控制终端的通信连接，该蓝牙模块可以为低功耗蓝牙(BLE)模块，可使得系统在保障通信质量的同时，保持较低功耗，延长续航时间，也可降低机器人生产成本。

进一步地，本发明还提出一种控制终端。

控制终端可以是智能手机、平板电脑、便携计算机等具有显示功能的设备，也可以为专用于控制机器人的遥控器。在采用红外通信时，控制终端可为红外遥控器，在采用蓝牙通信时，机器人上配置有蓝牙模块，控制终端上的机器人控制程序可设置为供用户操作的应用程序，该应用程序可以为需要下载安装后才能使用的APP，也可以为不下载安装也可使用的应用程序(小程序)，用户通过控制终端上的机器人控制程序对机器人进行控制。

参照图11，图11为本发明控制终端的硬件结构一实施例示意图。

控制终端包括第二处理器201、第二存储器202以及存储在所述第二存储202器上的机器人控制程序，在控制终端中，第二处理器201与第二存储器202连接，第二存储器202上存储有机器人控制程序，第二处理器201可以调用第二存储器202中存储的机器人控制程序，并实现如上述机器人控制方法各实施例的步骤。

本领域技术人员可以理解，图11中示出的机器人结构并不构成对机器人的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，所述机器人控制方法包括：

接收来自控制终端的控制指令；

根据所述控制指令获得电机控制参数；

根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比；

生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号；

根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

2.如权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤包括：

从所述控制指令中获得第一字段；

在所述第一字段包含一个目标电机时，从所述控制指令中获取第二字段作为所述目标电机旋向、获取第三字段作为所述目标电机速度；

在所述第一字段包含两个目标电机及所述两个目标电机各自的旋向时，从所述控制指令中获取第二字段和第三字段分别作为所述两个目标电机的速度。

3.如权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述接收来自控制终端的控制指令的步骤之后包括：

获得所述控制指令的命令头；

根据所述命令头判断所述控制指令是否来源于匹配的控制终端；

若根据所述命令头判定所述控制指令来源于匹配的控制终端，则执行根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤；

若根据所述命令头判定所述控制指令来源于不匹配的控制终端，则不响应所述控制指令。

4.如权利要求1或2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述接收来自控制终端的控制指令的步骤之后包括：

确定所述控制指令的指令类型；

在所述控制指令的指令类型为运动控制指令时，执行所述根据所述控制指令获得电机控制参数的步骤；

在所述控制指令的指令类型为电机切换指令时，根据所述控制指令获得对应的目标电机类型；

获取所述目标电机类型匹配的目标信号频率，将当前的PWM信号频率设置为所述目标信号频率。

5.如权利要求1至3中任一项所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比的步骤包括：

根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应的期望占空比；

在机器人当前处于安全模式时，判断所述期望占空比是否大于或等于预设的占空比阈值；

若所述期望占空比大于或等于预设的占空比阈值，则将所述预设的占空比阈值作为对应的目标占空比。

6.如权利要求5所述的机器人控制方法，其特征在于，所述机器人控制方法还包括：

接收到来自所述控制终端的安全控制指令；

根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值；

控制所述机器人进入安全模式。

7.一种机器人控制方法，其特征在于，所述机器人控制方法包括：

根据用户操作获得电机控制参数，并基于所述电机控制参数编码生成控制指令；

将所述控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收来自控制终端的控制指令后，根据所述控制指令获得电机控制参数；并根据所述电机控制参数确定所述控制指令对应目标PWM信号的目标占空比，生成具有所述目标占空比的所述目标PWM信号，再根据所述目标PWM信号控制所述机器人的对应电机。

8.如权利要求7所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据用户操作获得电机控制参数，并基于所述电机控制参数编码生成控制指令的步骤包括：

根据用户操作获得第一字段、第二字段和第三字段；

根据所述第一字段、第二字段和第三字段生成校验值；

获取预置的命令头，并基于所述预置的命令头、所述第一字段、第二字段和第三字段以及所述校验值编码生成控制指令。

9.如权利要求7或8所述的机器人控制方法，其特征在于，所述机器人控制方法还包括：

根据用户操作进入联合控制模式；

确定所述联合控制模式下的安全终端；

在检测到来自所述安全终端的安全控制信号后，基于所述安全控制信号生成对应的安全控制指令；

将所述安全控制指令发送到所述机器人，以控制所述机器人在接收到来自所述控制终端的安全控制指令后，根据所述安全控制指令确定对应预设的占空比阈值，控制所述机器人进入安全模式。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括第一处理器、第一存储器以及存储在所述第一存储器上的机器人控制程序，所述第一处理器执行所述机器人控制程序时实现如权利要求1-6中任一项所述机器人控制方法的步骤。

11.一种控制终端，其特征在于，所述控制终端包括第二处理器、第二存储器以及存储在所述第二存储器上的机器人控制程序，所述第二处理器执行所述机器人控制程序时实现如权利要求7-9中任一项所述机器人控制方法的步骤。