CN110815223B - 一种机器人无线控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人无线控制方法和系统。该方法包括如下步骤：以公共频段作为接收频率，等待来自发送端的密码信息；当接收到所述密码信息时，将所述接收频率切换至遥控频段，根据所述密码信息获取与所述发送端的发送数据对应的段头信息，并根据所述段头信息生成对码成功信息；将所述对码成功信息反馈至所述发送端。本发明的技术方案可以保证机器人接收端和发送端的一一对应关系，避免误控制的发生。

Description

一种机器人无线控制方法和系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人无线控制方法和系统。

背景技术

各类机器人已经应用到越来越多的领域，在对例如武器机器人进行控制时，由于操控距离可能较远，所以通常采用无线遥控的方式，也就是由作为发送端的遥控器控制作为接收端的机器人进行相应动作。但是，如果一定范围内存在多个遥控器或多个机器人，在由遥控器对机器人进行控制时，可能会发生控制失灵或控制被干扰等情况。对于例如武器机器人，由于其携带部分破坏性装置，这有可能对机器人本身或周边环境事物造成较大伤害。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种机器人无线控制方法、装置和系统。

第一方面，本发明提供了一种机器人无线控制方法，该方法包括如下步骤：

以公共频段作为接收频率，等待来自发送端的密码信息。

当接收到所述密码信息时，将所述接收频率切换至遥控频段，根据所述密码信息获取与所述发送端的发送数据对应的段头信息，并根据所述段头信息生成对码成功信息。

将所述对码成功信息反馈至所述发送端。

第二方面，本发明提供了一种机器人无线控制方法，该方法包括如下步骤：

以公共频段作为发射频率，向接收端发送密码信息，所述密码信息包括段头信息。

当接收到来自所述接收端的对码成功信息时，将所述发射频率切换至遥控频段，并向所述接收端发送控制数据，所述控制数据包括遥控信息和验证信息。

第三方面，本发明提供了一种机器人无线接收控制装置，该装置包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第一方面中所述的机器人无线控制方法。

第四方面，本发明提供了一种机器人无线发送控制装置，该装置包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第二方面中所述的机器人无线控制方法。

第五方面，本发明提供了一种机器人无线控制系统，该系统包括如上所述的机器人无线接收控制装置和如上所述的机器人无线发送控制装置。

本发明提供的机器人无线控制方法、装置和系统的有益效果是，首先对作为接收端的机器人和作为发送端的遥控器进行对码，接收端在公共频段内接受来自发送端的密码信息，并获取发送数据的段头信息，接收端可比对事先存储的相应段头信息与接收到的段头信息，当二者匹配时，则从公共频段转入设定的遥控频段，从而仅接受发送端后续通过遥控频段发送的控制数据，同时生成对码成功信息反馈至发送端，发送端获得该对码成功信息后，会以遥控频段发送后续控制数据，这样便可保证接收端和发送端的一一对应关系，避免误控制的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的机器人无线控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的机器人的结构框图；

图3为本发明实施例的机器人无线控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例的遥控器的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例的一种机器人无线控制方法可应用于作为接收端的机器人，或者说是本发明中的机器人无线控制接收装置，该方法包括如下步骤：

S11、以公共频段作为接收频率，等待来自发送端的密码信息。

S12、当接收到所述密码信息时，将所述接收频率切换至遥控频段，根据所述密码信息获取与所述发送端的发送数据对应的段头信息，并根据所述段头信息生成对码成功信息。

S13、将所述对码成功信息反馈至所述发送端。

在本实施例中，首先对作为接收端的机器人和作为发送端的遥控器进行对码，接收端在公共频段内接受来自发送端的密码信息，并获取发送数据的段头信息，接收端可比对事先存储的相应段头信息与接收到的段头信息，当二者匹配时，则从公共频段转入设定的遥控频段，从而仅接受发送端后续通过遥控频段发送的控制数据，同时生成对码成功信息反馈至发送端，发送端获得该对码成功信息后，会以遥控频段发送后续控制数据，这样便可保证接收端和发送端的一一对应关系，避免误控制的发生。

具体地，接收端开机时或通过特定按键等方式可进入对码状态，此时首先将自身接收频率设定为公共频段，等待来自发送端的密码信息。

与此同时，发送端开机时或通过特定按键等方式可进入对码状态，此时首先将自身发射频率设定为公共频段，并循环发送n次密码信息。

接收端接收到密码信息后，将接收频率设定为特定的遥控频段，提取到反映发送端特征的段头信息后，将密码信息初始化至自身寄存器中，从而仅接收包括该段头信息的后续控制数据，并将该段头信息存入EEPROM，以在下次开机或下次对码时仍能与该发送端实现对码，当然，首次对码前，可在EEPROM中预存相应段头信息。同时，接收端向发送端返回对码成功信息，进入控制数据接收状态。

优选地，该方法还包括如下步骤：

接收来自所述发送端的控制数据，所述控制数据包括遥控信息和验证信息。

根据所述验证信息进行验证，当验证通过时，根据所述遥控信息驱动机器人执行机构。

具体地，发送端接收到对码成功信息后，进入控制数据发送状态，将发射频率调证为特定的遥控频率，并向接收端发送控制信号，其中，控制信号包括遥控信息和验证信息。

当接收端接收到控制信号后，首先校检验证信息，可采用末位检验等方式，如果验证通过，证明其确实来自与接收端配对的发送端，此时再根据遥控信息使机器人执行相应动作，例如前、后、左、右、左前、左后、右前和右后八个方位行进动作以及武器装置的正反转等动作。

在本优选实施例中，在完成对码后，通过验证信息可进一步保证接收端仅接收来自与其配对的特定发送端的控制信号，提高控制信号传输的准确性，保证机器人动作的可靠性。

优选地，所述控制数据包括多组分频发送数据，各组所述分频发送数据的发射频率分别与所述遥控频段内不同的标定遥控频率对应；还包括如下步骤：

当多组所述分频发送数据中的标定分频发送数据验证通过时，以与多组所述分频发送数据中所述标定分频发送数据相邻的后续分频发送数据的发射频率对应的所述标定遥控频率接收所述后续分频发送数据。

具体地，发送端在发送控制数据时，可将控制数据进行分组，并采用不同频率分别发送不同组的控制数据，即分频发送数据。在以第一遥控频率发送完第一组分频发送数据后，再以第二遥控频率发送第二组分频发送数据。

同时，接收端以第一遥控频率接收到第一组分频发送数据后，首先校验其中的验证信息，当验证通过时，一方面执行第一组分频发送数据中的遥控信息，另一方面继续以第二遥控频率接收第二组分频发送数据。

在本优选实施例中，通过跳频的方式向接收端发送多组控制数据，可以有效避免多个遥控器同时进行遥控时可能产生的干扰现象，同时，接收端对每组不同频率下的控制数据均进行验证，进一步提高了控制信号传输的准确性，并保证机器人动作的可靠性。

优选地，该方法还包括如下步骤：

当验证未通过时，等待预设时间，当在所述预设时间内未接收到来自所述发送端的信号时，生成信号丢失指令，所述信号丢失指令用于驱动机器人指示装置和/或暂停所述机器人执行机构的运动。

具体地，当出现校验验证信息失败、密码信息验证失败或者信号丢失等情况时，可开通定时器中断进行计时，如果一定时间内还未接收到相应信号，则进入信号丢失状态，此时，可以使机器人指示灯进行相应闪烁，也可以停止机器人电机等执行机构的运动，避免误动作造成的不利后果。

在本优选实施例中，若出现发送端和接收端之间的信息中断等情况，则进行信号丢失保护，使用户及时知晓相关情况，并避免机器人的误动作。

更具体而言，当机器人出现误动作时，例如对于具有电机和轮子的机器人，当电机一侧或两侧轮方向反转时，可通过操作遥控器的前方向键，也就是由遥控器向机器人发送相应信号，并观察机器人的动作，具体观察是否有反转的轮子，如果发现左轮反向，可操作遥控器的左前方向键，按住三秒后松开，机器人接收到后，指示灯闪烁一下，表示左轮已翻转回来。类似地，如果发现右轮反向，可操作遥控器的右前方向键，按住三秒后松开，机器人接收到后，指示灯闪烁一下，表示右轮已翻转回来。

另外，对于例如武器机器人，为了进一步提高其安全性能，可在机器人开机启动时，首先进入安全模式，此时武器将处于低速转动状态，也就是通过遥控器上的武器按键控制机器人上的武器时，武器转动速度较慢。可通过长按三秒武器按键的方式，向机器人发送相应信号，以关闭安全模式，机器人接收到后，指示灯可闪烁一下，然后武器将进入全速转动状态。

优选地，该方法还包括如下步骤：

获取机器人电池的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流。

当所述充电电压高于预设充电电压阈值时，控制断开所述机器人电池的充电电路，直至所述充电电压低于所述预设充电电压阈值。

当所述充电电流高于预设充电电流阈值时，控制所述机器人电池的充电电流为所述预设充电电流阈值。

当所述放电电压低于预设放电电压阈值时，控制断开所述机器人电池的放电电路。

当所述放电电流高于预设放电电流阈值时，控制所述机器人电池的放电电流为所述预设放电电流阈值。

具体地，机器人通常以锂电池等移动电源装置供电，机器人电量不足时，需要对其进行充电，机器人动作时，则相当于放电过程。可通过分压电阻等方式对电池充、放电电流、电压进行进行检测。

其中，对于锂电池，可设定机器人电池限制最高充电电压为8.4V，高于此电压则断开充电电路，以进行电流过充保护，自由放电直至低于此电压后停止保护。

可设定机器人电池限制最高充电电流为1A，高于此电流时则限制充电电流稳定1A，以进行电池充电限流保护，防止充电电流过大导致锂电池极化。

可设定机器人电池限制最高放电电压为6V，低于此电压则断开放电电路，以进行电池过放保护，防止电压过低导致电池过放损耗。更具体而言，进入休眠模式，关闭所有电机，以节约电量。

可设定机器人电池限制最高放电电流为10A，高于此电流时则限制充电电流稳定10A，以进行电池放电限流保护，防止电池放电电流过大导致锂电池极化。

在本优选实施例中，可对机器人电池进行全面有效的保护，保证机器人的持续、正常运行。

在本发明另一实施例中，一种机器人无线接收控制装置包括存储器和处理器。所述存储器，用于存储计算机程序。所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的机器人无线控制方法。

可将该装置视为位于机器人本体上的控制装置。

同时，该机器人不仅可包括上述控制装置，还可包括电源组件和执行机构等。如图2所示，以射频8位芯片作为控制装置为例，其自带存储单元，通过射频电路收发信号，且连接有调试接口。机器人还包括指示灯及多个直流电机，各电机分别由射频8位芯片通过直流电机驱动芯片进行驱动。电源组件包括TYPEC接口，方便通过USB进行充电，还包括升压充电电路、2S锂电池、MOS开关和LDO，分别为射频8位芯片及直流电机驱动芯片供电，同时射频8位芯片还用于检测2S锂电池的充、放电电流、电压等参数。

需要注意的是，上述控制装置还可以采用MCS-51、MIPS等架构的单片机加上射频芯片实现，射频部分可采用2.4G通信、WIFI或蓝牙等通信协议，机器人电池还可以采用干电池等其他种类的电池，电机驱动芯片可以采用H桥或其他形式的驱动电路，电机可以为永磁直流电机、步进电机、舵机和无刷电机等。

如图3所示，本发明实施例的一种机器人无线控制方法可应用于作为发送端的遥控器，或者说是本发明中的机器人无线控制发送装置，该方法包括如下步骤：

S21、以公共频段作为发射频率，向接收端发送密码信息，所述密码信息包括段头信息；

S22、当接收到来自所述接收端的对码成功信息时，将所述发射频率切换至遥控频段，并向所述接收端发送控制数据，所述控制数据包括遥控信息和验证信息。

优选地，所述控制数据包括多组分频发送数据，各组所述分频发送数据的发射频率分别与所述遥控频段内不同的标定遥控频率对应；还包括如下步骤：

在将多组所述分频发送数据中的标定分频发送数据以与所述遥控频段内的标定遥控频率对应的发射频率进行发送后，将多组所述分频发送数据中所述标定分频发送数据相邻的后续分频发送数据以与所述遥控频段内的与所述标定遥控频率不同的频率对应的发射频率进行发送。

优选地，该方法还包括对电池进行过放保护等。具体而言，遥控器和机器人通常是匹配的，而遥控器也需要采用电池进行供电，例如采用1S锂电池供电，可设定遥控器电池限制最高放电电压为3V，低于此电压则控制断开机器人的放电电路，以进行电池过放保护。更具体而言，控制机器人进入休眠模式，关闭所有电机，以节约电量。

在本发明另一实施例中，一种机器人无线发送控制装置包括存储器和处理器。所述存储器，用于存储计算机程序。所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的机器人无线控制方法。

可将该装置视为位于遥控器上的控制装置。

同时，该机器人不仅可包括上述控制装置，还可包括电源组件和操控按键等。如图4所示，以射频8位芯片作为控制装置为例，其自带存储单元，通过射频电路收发信号，且连接有调试接口。机器人还包括指示灯以及用于控制机器人运动方向的方向键和用于控制机器人武器动作的武器键，电源组件包括TYPEC接口，方便通过USB进行充电，还包括充电电路、锂电池和LDO，为射频8位芯片供电，同时射频8位芯片还可用于检测锂电池的充、放电电流、电压等参数。

需要注意的是，控制装置和其他部件均可根据实际情况进行型号选用与调整。

在本发明另一实施例中，一种机器人无线控制系统包括如上所述的机器人无线接收控制装置和如上所述的机器人无线发送控制装置。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种机器人无线控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

以公共频段作为接收频率，等待来自发送端的密码信息；

当接收到所述密码信息时，将所述接收频率切换至遥控频段，根据所述密码信息获取与所述发送端的发送数据对应的段头信息，并根据所述段头信息生成对码成功信息；

将所述对码成功信息反馈至所述发送端；

还包括如下步骤：接收来自所述发送端的控制数据；

所述控制数据包括多组分频发送数据，各组所述分频发送数据的发射频率分别与所述遥控频段内不同的标定遥控频率对应；还包括如下步骤：

当多组所述分频发送数据中的标定分频发送数据验证通过时，以与多组所述分频发送数据中所述标定分频发送数据相邻的后续分频发送数据的发射频率对应的所述标定遥控频率接收所述后续分频发送数据。

2.根据权利要求1所述的机器人无线控制方法，其特征在于，所述控制数据包括遥控信息和验证信息；还包括如下步骤：

根据所述验证信息进行验证，当验证通过时，根据所述遥控信息驱动机器人执行机构。

3.根据权利要求2所述的机器人无线控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

当验证未通过时，等待预设时间，当在所述预设时间内未接收到来自所述发送端的信号时，生成信号丢失指令，所述信号丢失指令用于驱动机器人指示装置和/或暂停所述机器人执行机构的运动。

4.根据权利要求1至3任一项所述的机器人无线控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

获取机器人电池的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流；

当所述充电电压高于预设充电电压阈值时，控制断开所述机器人电池的充电电路，直至所述充电电压低于所述预设充电电压阈值；

当所述充电电流高于预设充电电流阈值时，控制所述机器人电池的充电电流为所述预设充电电流阈值；

当所述放电电压低于预设放电电压阈值时，控制断开所述机器人电池的放电电路；

当所述放电电流高于预设放电电流阈值时，控制所述机器人电池的放电电流为所述预设放电电流阈值。

5.一种机器人无线控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

以公共频段作为发射频率，向接收端发送密码信息，所述密码信息包括段头信息；

当接收到来自所述接收端的对码成功信息时，将所述发射频率切换至遥控频段，并向所述接收端发送控制数据，所述控制数据包括遥控信息和验证信息；

所述控制数据包括多组分频发送数据，各组所述分频发送数据的发射频率分别与所述遥控频段内不同的标定遥控频率对应；还包括如下步骤：

在将多组所述分频发送数据中的标定分频发送数据以与所述遥控频段内的标定遥控频率对应的发射频率进行发送后，将多组所述分频发送数据中所述标定分频发送数据相邻的后续分频发送数据以与所述遥控频段内的与所述标定遥控频率不同的频率对应的发射频率进行发送。

6.一种机器人无线接收控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至4任一项所述的机器人无线控制方法。

7.一种机器人无线发送控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求5所述的机器人无线控制方法。

8.一种机器人无线控制系统，其特征在于，包括如权利要求6所述的机器人无线接收控制装置和如权利要求7所述的机器人无线发送控制装置。

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