CN112223268B - 机器人控制装置以及机器人 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种机器人控制装置以及机器人，涉及机器人技术领域，其中的机器人控制装置包括：至少一个显示模块、至少一个图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块、身份识别模块和控制器；控制器分别与显示模块、图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块和身份识别模块电连接并进行数据通信，用于对显示模块、图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块和身份识别模块进行集成控制。本公开的机器人控制装置以及机器人，可以满足机器人挂载设备的需求，提高了机器人控制装置的集成度，并简化了机器人的安装和电气布线，机器人安装效率高，有利于机器人的批量化生产。

Description

机器人控制装置以及机器人
技术领域
本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制装置以及机器人。
背景技术
随着人工智能的发展，服务型机器人逐渐出现在商场、银行大厅、医院大厅等人员密集场所，提供引导、问答、业务介绍、广告投放、权限管理等服务。通常服务型机器人需要挂载多种设备，例如刷卡识别模块、摄像头、显示屏、语音识别模块、SD存储扩展、4Gsim无线通信模块等。由于挂载设备多且接口种类多，需要多种接口转换和不同的控制器组合才能实现当前的功能。目前，机器人设备控制装置存在以下问题：当前的控制装置的接口和功能不适用于机器人应用的多种场景，需要外接多种接口转接模块与控制装置进行组合使用；在进行机器人安装时，由于机器人内部走线复杂，安装效率低，不利于机器人的批量化生产。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种机器人控制装置以及机器人。
根据本公开的第一方面，提供一种机器人控制装置，包括：至少一个显示模块、至少一个图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块、身份识别模块和控制器；所述控制器分别与所述显示模块、所述图像采集模块、所述存储扩展模块、所述通信模块、所述语音交互模块和所述身份识别模块电连接并进行数据通信，用于对所述显示模块、所述图像采集模块、所述存储扩展模块、所述通信模块、所述语音交互模块和所述身份识别模块进行集成控制。
可选地，所述语音交互模块包括：麦克风采集阵列模块、语音功放模块和音响模块；所述控制器通过数字音频接口分别与所述麦克风采集阵列模块和所述语音功放模块连接；所述语音功放模块分别与所述音响模块和所述麦克风采集阵列模块电连接；所述麦克风采集阵列模块，用于将采集的外部音频发送给所述控制器；所述控制器，用于对所述外部音频进行处理，向所述语音功放模块发送音频信息，所述语音功放模块对所述音频信息进行处理后，驱动所述音响模块播放所述音频信息，并将所述音频信息输出到麦克风收音模块。
可选地，所述显示模块包括：表情屏模块、屏幕背光源驱动芯片和触摸模块；所述控制器通过图像接口与所述表情屏模块连接，通过总线接口分别与所述屏幕背光源驱动芯片和所述触摸模块连接；所述触摸模块，贴合在所述表情屏模块上，用于将触摸信号发送给所述控制器；所述控制器，用于对所述触摸信号进行处理，将显示信息发送到所述表情屏模块进行显示，控制所述屏幕背光源驱动芯片调节所述表情屏模块的显示亮度。
可选地，所述显示模块包括：显示屏模块、接口转换芯片模块和多媒体接口模块；所述显示屏模块通过所述多媒体接口模块与所述接口转换芯片模块电连接；所述控制器通过信号接口与所述接口转换芯片模块电连接；所述接口转换芯片模块，用于将所述控制器发送的信号转换为多媒体接口信号并发送给多媒体接口模块；所述多媒体接口模块，用于将所述多媒体接口信号发送给所述显示屏模块，以使所述显示屏模块基于所述多媒体接口信号进行显示处理。
可选地，所述图像采集模块包括：第一摄像头模块；所述控制器通过信号线与所述第一摄像头模块连接；所述第一摄像头模块，用于将采集的图像信息发送给所述控制器；所述控制器，用于基于所述图像信息进行人脸识别处理。
可选地，所述扩展接口模块包括：USB hub芯片模块；所述控制器通过USB接口与所述USB hub芯片模块电连接；所述USB hub芯片模块包括多个USB扩展接口。
可选地，所述图像采集模块包括：第二摄像头模块；所述第二摄像头模块与一个USB扩展接口连接，将采集的3D图像发送给所述控制器；所述控制器，用于基于所述3D图像进行避障处理。
可选地，所述通信模块，包括：网络接口模块；所述网络接口模块与一个USB扩展接口连接，用于与机器人外部进行网络通信。
可选地，调试与充电接口模块，通过第二USB交换模块、第一USB交换模块与所述控制器连接；所述第一USB交换模块与所述控制器连接；所述第二USB交换模块与充电控制芯片模块电连接；所述控制器，用于在正常工作状态，将所述第一USB交换模块切换为连接所述USB hub芯片模块，并将所述第一USB交换模块与所述第二USB交换模块之间的连接切断；在进行调试时，控制所述第一USB交换模块与第二USB交换模块连通；在进行充电时，将所述第二USB交换模块切换为连接所述充电控制芯片模块，并将所述第一USB交换模块与第二USB交换模块之间的连接切断。
可选地，所述通信模块包括：通信卡槽模块；所述控制器通过通信接口与所述通信卡槽模块连接。
可选地，所述存储扩展模块包括：SD卡槽模块；所述控制器通过SDIO接口与所述SD卡槽模块连接。
可选地，内部电源模块、备用电池模块和电路选择单元；所述内部电源模块和所述备用电池模块分别与所述电路选择单元连接；所述电路选择单元，用于输出供电电压；其中，优先选取所述内部电源模块进行供电。
可选地，所述电路选择单元包括：第一选择电路、第二选择电路和电压转换模块；所述内部电源模块和所述备用电池模块分别与所述第一选择电路和所述第二选择电路电连接；在所述内部电源模块与所述第一选择电路和/或所述第二选择电路之间设置有所述电压转换模块；在所述备用电池模块与所述第一选择电路和/或所述第二选择电路之间的线路中设置有所述电压转换模块；所述第一选择电路和所述第二选择电路用于输出至少一种供电电压。
可选地，所述第二选择电路包括：多条供电子电路；在至少一条供电子电路中设置有降压芯片模块，用于提供经过降压芯片模块降压处理后的供电电压。
可选地，所述备用电池模块通过充电管理芯片模块与调试与充电接口模块连接；通过调试与充电接口模块输入的外部电能经过充电管理芯片模块对所述备用电池模块进行充电。
根据本公开的第一方面，提供一种机器人，包括：如上所述的机器人控制装置。
本公开的机器人控制装置以及机器人，可以集成多个功能模块以及外部设备，通过控制器对多个功能模块以及外部设备进行集成控制，可以满足机器人挂载设备的需求，提高了机器人控制装置的集成度，并简化了机器人的安装和电气布线，机器人安装效率高，有利于机器人的批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。
图1为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例的模块示意图；
图2为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的控制器与语音交互模块的连接示意图；
图3为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的控制器与显示模块的连接示意图；
图4为根据本公开的机器人控制装置的另一个实施例中的控制器与显示模块的连接示意图；
图5为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的控制器与图像采集模块的连接示意图；
图6为根据本公开的机器人控制装置的另一个实施例中的控制器与图像采集模块、通信模块和身份识别模块的连接示意图；
图7为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的控制器与调试与充电接口模块的连接示意图；
图8为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的控制器与存储扩展模块的连接示意图；
图9为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例的实际应用示意图；
图10为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的供电示意图；
图11为根据本公开的机器人控制装置的另一个实施例中的供电示意图；
图12为根据本公开的机器人控制装置的一个实施例中的实际供电应用示意图；
图13为根据本公开的机器人的一个实施例的实际应用示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。下面结合各个图和实施例对本公开的技术方案进行多方面的描述。
本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或者两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
另外，本公开中术语“和/或”，仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
本公开提供一种机器人控制装置，可以适用于多种机器人，例如服务型机器人等。服务机器人可以应用于商场、银行大厅、医院大厅等场所，提供引导、问答、业务介绍、广告投放、权限管理等服务。
如图1所示，机器人控制装置包括显示模块2、图像采集模块3、存储扩展模块4、通信模块5、语音交互模块6、身份识别模块7和控制器1。控制器1分别与显示模块2、图像采集模块3、存储扩展模块4、通信模块5、语音交互模块6和身份识别模块7等电连接并进行数据通信。
控制器1与显示模块2、图像采集模块3、存储扩展模块4、通信模块5、语音交互模块6和身份识别模块7等进行数据通信可以采用多种通信协议，通信协议包括多种总线通信协议、多媒体协议、无线通信协议、网络通信协议等，进行数据通信传输的数据可以为多种，例如为音频、视频、指令、文件等数据。控制器1对显示模块2、图像采集模块3、存储扩展模块4、通信模块5、语音交互模块6和身份识别模块7等进行集成控制，实现机器人的集成式控制装置。
控制器1可以实现为单片机、单板机、集成电路或处理器等。显示模块2和图像采集模块3的数量可以为一个或多个。通信模块5可以包括多种通信模块，例如为4G、5G、以太网模块等。
本公开的机器人控制装置，可以集成多个功能模块，例如至少一个显示模块、至少一个图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块、身份识别模块等，通过控制器对多个功能模型进行集成控制，可满足机器人挂载设备的需求，提高了机器人的集成度并简化了机器人的安装和电气布线。
在一个实施例中，语音交互模块可以采用多种实现方式。如图2所示，语音交互模块包括麦克风采集阵列模块61、语音功放模块62和音响模块63。控制器1通过数字音频接口分别与麦克风采集阵列模块61和语音功放模块62连接，语音功放模块62分别与音响模块63和麦克风采集阵列模块61电连接。
麦克风采集阵列模块61将采集的外部音频发送给控制器1。控制器1对外部音频进行处理，向语音功放模块62发送音频信息。语音功放模块62对音频信息进行处理后，驱动音响模块63播放音频信息，并将音频信息输出到麦克风收音模块61。
数据音频接口可以为多种，例如为I2S(Inter-IC Sound)数字音频接口等。控制器1通过I2S数字音频接口分别与麦克风采集阵列模块61和语音功放模块62连接，进行通信。控制器1对麦克风采集阵列模块61采集到的音频进行处理后，通过HPH_L/R左右声道向语音功放模块62输出音频信息，语音功放模块62驱动音响模块63播放出音乐，同时经语音功放模块62放大的信号有一路输出到麦克风采集阵列模块61，以避免自拾音问题。
在一个实施例中，如图3所示，一个显示模块包括表情屏模块21、屏幕背光源驱动芯片22和触摸模块23。控制器1通过图像接口与表情屏模块21连接，通过总线接口分别与屏幕背光源驱动芯片22和触摸模块23连接。
触摸模块23贴合在表情屏模块21上，用于将触摸信号发送给控制器1。控制器1对触摸信号进行处理，将显示信息发送到表情屏模块21进行显示，控制屏幕背光源驱动芯片22调节表情屏模块21的显示亮度。
图像接口可以有多种，例如为MIPI(Mobile Industry Processor Interface)CSI(Camera Serial Interface)接口等。表情屏模块21与控制器1间采用MIPI CSI协议进行通信，控制器1将要显示的内容通过CSI发送到表情屏模块21进行显示。
总线接口可以为I2C接口等，屏幕背光源驱动芯片22可以为SGM37604A等。控制器1通过I2C接口控制SGM37604A，以调节表情屏模块21的显示亮度。表情屏模块21上贴合有触摸模块23，触摸模块23包括触摸玻璃和触摸驱动电路，通过触摸驱动电路与控制器1的I2C接口进行通信。
在一个实施例中，如图4所示，另一个显示模块包括显示屏模块26、接口转换芯片模块24和多媒体接口模块25。显示屏模块26通过多媒体接口模块25与接口转换芯片模块24电连接，控制器1通过信号接口与接口转换芯片模块24电连接。多媒体接口可以为多种，例如为HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)等。
接口转换芯片模块24将控制器1发送的信号转换为多媒体接口信号并发送给多媒体接口模块25。多媒体接口模块25将多媒体接口信号发送给显示屏模块26，以使显示屏模块26基于多媒体接口信号进行显示处理。多媒体接口信号可以为多种，例如为HDMI信号等。
在一个实施例中，显示屏模块26可以包括LCD显示屏、LED显示屏等，采用HDMI接口。接口转换芯片模块24可以为多种，例如为LT8912B接口转换芯片等。控制器1内部的MIPIDSI(Mobile Industry Processor Interface)信号经过LT8912B接口转换芯片，转换成标准的HDMI信号。TPD5S115YFFR芯片是HDMI模块25的配套芯片，可以将控制器1输出的1.8V的I2C信号转换成HDMI标准电平，并且可以控制HDMI模块25的5V电源输出。
在一个实施例中，如图5所示，图像采集模块包括第一摄像头模块31，控制器1通过信号线与第一摄像头模块31连接，第一摄像头模块31可以为多种摄像头模块。第一摄像头模块31将采集的图像信息发送给控制器，控制器1基于图像信息进行人脸识别处理。
信号线可以为MIPI CSI(Display Serial Interface)信号线等。第一摄像头模块31可以为机器人的前置摄像头，控制器1的MIPI CSI接口连接第一摄像头模块31，第一摄像头模块31采集到的图像通过MIPI CSI信号线传输到控制器1，控制器1可以对图像进行诸如人脸识别等处理。
在一个实施例中，如图6所示，扩展接口模块包括USB hub芯片模块8，控制器1通过USB接口与USB hub芯片模块8电连接。USB hub芯片模块8是一种可以将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的模块，USB hub芯片模块8包括多个USB扩展接口。
图像采集模块包括第二摄像头模块，第二摄像头模块可以为3D摄像头模块34等。3D摄像头模块34与一个USB扩展接口连接，将采集的3D图像发送给控制器1，控制器1基于3D图像进行避障处理。
通信模块包括网络接口模块51，网络接口模块51与一个USB扩展接口连接，用于与机器人外部进行网络通信，网络接口模块51可以为以太网接口模块等。身份识别模块包括刷卡识别模块71，刷卡识别模块71与一个USB扩展接口连接，用于接收用户的刷卡信息，刷卡信息可以为多种卡的信息。
外部设备需要多个USB接口与控制器1连接，通过使用USB hub芯片模块8将控制器1的USB接口进行扩展。控制器1的USB2.0和USB3.0接口通过USB hub芯片模块8后可扩展为多路USB3.0接口，其中一路USB3.0接口连接刷卡识别模块71，一路USB3.0接口连接3D摄像头模块34用于进行前进方向上的3D避障，一路USB3.0接口作为扩展口预留，一路USB3.0接口经过AX88772C芯片转换成网口，经过NS0013LF变压器转换成标准的网络接口模块51，用于与机器人内部进行网络通信。
在一个实施例中，如图7所示，调试与充电接口模块9可以实现调试或充电功能。调试与充电接口模块9通过第二USB交换模块92、第一USB交换模块91与控制器1连接。第一USB交换模块91与控制器1连接，第二USB交换模块92与充电控制芯片模块93电连接。
在正常工作状态，控制器1将第一USB交换模块91切换为连接USB hub芯片模块8，并将第一USB交换模块91与第二USB交换模块92之间的连接切断。在进行调试时第一USB交换模块91，控制器1控制第一USB交换模块91与第二USB交换模块92连通。在进行充电时，控制器1将第二USB交换模块92切换为连接充电控制芯片模块93，并将第一USB交换模块91与第二USB交换模块92之间的连接切断。
控制器1可以采用USB2.0接口进行调试和充电，控制器1在正常工作时USB2.0接口经过第一USB交换模块91切换到USB hub芯片模块8。当控制器1进行调试时，调试与充电接口模块9经过第一USB交换模块91、第二USB交换模块92切换到控制器1的USB2.0接口。当控制器1需要充电时，调试与充电接口模块9经过第二USB交换模块92切换到充电控制芯片模块93进行充电管理。
在一个实施例中，如图8所示，通信模块包括通信卡槽模块52，控制器通过通信接口与通信卡槽模块52连接。存储扩展模块包括SD卡槽模块41，控制器1通过SDIO接口与SD卡槽模块41连接。
控制器1的SDIO接口连接SD卡槽模块41，可进行存储扩展。通信接口可以为UIM接口等，通信卡槽模块52可以为4Gsim卡槽等，当卡槽插入4G卡后，控制器1会与通信运营商网络连接，可以通过通信运营商网络远程访问机器人。
在一个实施例中，如图9所示，在实际应用中，控制器使用处理器。处理器的MIPICSI2接口连接前置摄像头，前置摄像头采集到的图像通过CSI2信号线传输到处理器，处理器可以对图像进行诸如人脸识别等操作。麦克风采集阵列通过I2S数字音频接口与处理器通信，处理器对采集到的音频进行处理后可以通过HPH_L/R左右声道向语音功放模块输出音频信息，功放驱动音响播放出音乐，同时经语音功放模块放大的信号中有一路输出到麦克风采集阵列，可以避免自拾音问题。
表情屏与处理器之间通过MIPI CSI0接口进行通信，处理器将要显示的内容通过MIPI CSI0接口发送到表情屏进行显示。SGM37604A为屏幕背光源驱动芯片，处理器通过I2C接口控制SGM37604A，用以调节表情屏的显示亮度。表情屏上贴合有触摸玻璃，触摸驱动电路与处理器通过I2C进行通信。大屏显示采用的是HDMI接口,处理器内部的MIPI DSI1信号经过LT8912B接口转换芯片，转换成标准的HDMI信号。TPD5S115YFFR是HDMI配套芯片，可以将处理器1.8V的I2C信号转换成HDMI标准电平，并且可以控制HDMI接口上的5V电源输出。
使用USB5744 USB hub芯片将处理器的USB接口做扩展，USB2.0和USB3.0接口通过USB5744 USB hub芯片后可扩展为4路USB3.0接口。一路USB3.0接口连接刷卡识别模块；一路USB3.0接口连接3D摄像头，3D摄像头用于进行前进方向上的3D避障；一路USB3.0接口作为扩展口预留；一路USB3.0接口经过AX88772C芯片转换成网口，再经过NS0013LF变压器转换成标准的网口接口，用于与机器人内部进行网络通信。
处理器采用USB2.0接口进行调试和充电，处理器在正常工作时，USB2.0接口经过TS3USB221RSER(USB2.0 switch芯片)切换到USB hub；当处理器进行调试时，调试口经过两个TS3USB221RSER(USB2.0switch芯片)切换到处理器USB2.0接口；当控制器需要充电时，调试口经过TS3USB221RSER(USB2.0 switch芯片)切换到BQ25890HRTWT充电控制芯片进行充电管理。处理器SDIO接口连接SD卡槽可进行存储扩展，UIM接口连接4Gsim卡槽。
在一个实施例中，如图10所示，本公开的机器人控制装置包括内部电源模块01、备用电池模块02和电路选择单元03。内部电源模块01和备用电池模块02分别与电路选择单元03连接，电路选择单元03输出供电电压；其中，优先选取内部电源模块01进行供电。
在一个实施例中，如图11所示，电路选择单元包括第一选择电路031、第二选择电路032和电压转换模块041,042,043。内部电源模块01和备用电池模块02分别与第一选择电路031和第二选择电路032电连接。在内部电源模块01与第一选择电路031和第二选择电路032之间设置有电压转换模块041,043。在备用电池模块02与第一选择电路031之间的线路中设置有电压转换模块042。第一选择电路031和第二选择电路032用于输出至少一种供电电压，供电电压包括12V、5V、3.8V、3.3V、1.8V、1.2V中的至少一种电压。
第二选择电路032包括多条供电子电路，在至少一条供电子电路中设置有降压芯片模块，用于提供经过降压芯片模块降压处理后的供电电压。备用电池模块02通过充电管理芯片模块93与调试与充电接口模块9连接，通过调试与充电接口模块9输入的外部电能经过充电管理芯片模块93对备用电池模块02进行充电。
在一个实施例中，如图12所示，控制器可以采用机器人内部12V电源(内部电源模块)和自身挂载的备用电池(备用电池模块)进行供电。控制器内部提供12V、5V、3.8V、3.3V、1.8V、1.2V共6种工作电压。当机器人内部12V电源正常时，选择电路A和选择电路B优先选用12V系统电；当系统异常掉电时，选择电路A/B将电源切换到电池供电。当机器人主回路的12V异常掉电时，备用电池经过TPS61022RWU构成的Boot电路升压成5V，以及自身的3.6-4.2V之间的电压范围向系统提供电源。
12V输入电源经过TPS565208DDC芯片构成的buck降压电路降为5V，为AX88772C、USB转以太网芯片和USB3.0接口等供电。12V输入电源直接向语音模块的语音功放供电。12V输入电源经过TPS565208DDC构成的Buck降压芯片降为3.8V，在经过选择电路A向系统的3.8V用电设备供电。3.8V用电设备包括：处理器、上电时序控制电路SGM804等。3.8V电源经过TPD5S115YFFR(HDMI配套芯片)转换成5V供电，用以向HDMI接口供电；经过LDO芯片SGM2019将为3.3V和1.8V向音频采集部分供电。
3.8V经过TLV62569APDRL构成的Buck电路降为1.8V，用以向MIPI DSI转HDMI芯片LT8912B、AX88772C USB转网口芯片供电，向相机供电以及向上拉的IO口提供参考电平。3.8V电源经过TLV62569APDRL构成的Buck电路降为1.2V向USB hub芯片USB5744和前置相机供电。3.8V电源经TLV1117LV33低压差线性稳压芯片转换成3.3V向USB5744、AX88772C、TS3USB221RSER等供电，用以向芯片提供3.3V电源。
在一个实施例中，本公开提供一种机器人，包括如上任一实施例中的机器人控制装置。机器人可以有多种，例如，如图13所示，本公开提供实际应用中的一种服务型机器人，服务型机器人包括：前摄像头1301、表情屏1302、刷卡区域1303、深度相机1304、展示屏1305、超声模组1306、激光雷达1307、底盘指示灯1308、充电极1309、顶部指示灯1310、俯仰自由度关节1311、拾音麦克风1312和外挂设备接口1313。
在机器人胸部有27寸的展示屏1305，用于显示广告、导航地图、互动游戏等。展示屏1305上方安装有深度相机1304，深度相机1304用于采集图像并发送给控制器，用于进行避障等处理。机器人的肩膀上有刷卡区域1303，用户可以在刷卡区域1303内刷卡，能够进行权限管理。
机器人头部有表情屏1302，用于表情显示或者菜单等内容显示。表情屏1302具备触摸功能，用户能够通过触摸与机器人互动。机器人的额头安装有前摄像头1301，用于进行人脸识别等。机器人的头部有拾音麦克风1312，用于采集用户的语音信息。机器人的腰部有内嵌的音响用于进行机器人语音播放。通过俯仰自由度关节1311连接机器人的头部和躯干，能够使机器人的头部灵活地进行转动或俯仰运动。
机器人的底部还安装有超声模组1306、激光雷达1307、底盘指示灯1308、充电极1309和外挂设备接口1313等。超声模组1306通过发送超声波进行测距，可以使机器人实现避障、测距等功能。通过激光雷达1307扫描获取二维、三维空间的点阵数据，配合定位和构图等技术，能够使机器人实现自主定位、地图构建及路径规划等功能。充电极1309用于连接外部电源，对机器人进行充电。外挂设备接口1313可以连接外部设备，外部设备可以为手机、笔记本电脑、电视、外挂设备等，能够对机器人的功能进行扩展。
如图13所示，机器人划分为底盘、躯干、头部三部分，实现了机器人可插拔设计，便于运输和快速组装，并且底盘、躯干、头部三个模块可以单独使用，增强了机器人应用场景，根据机器人接口定义可以使机器人搭载不同的底盘，比如将轮式底盘换成履带式底盘增强地形适应能力，或者在机器人底盘/躯干上扩展其它的硬件设备，比如取下头部安装红外和监控相机进行安防巡逻等任务，或者单独取下机器人头部，用作远程会议终端。本发明提高了机器人模块化和硬件可扩展性，增加了机器人应用场景。
上述实施例提供的机器人控制装置以及机器人，可以集成多个功能模块以及外部设备，通过控制器对多个功能模块以及外部设备进行集成控制，可以满足机器人挂载设备的需求，提高了机器人控制装置的集成度，并简化了机器人的安装和电气布线，机器人安装效率高，有利于机器人的批量化生产；并且可以支持备用电池供电，当机器人系统电源异常掉电时，备用电源能够保证机器人正常工作。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (14)

1.一种机器人控制装置，包括：
至少一个显示模块、至少一个图像采集模块、存储扩展模块、通信模块、语音交互模块、身份识别模块、扩展接口模块、调试与充电接口模块和控制器，其中，所述扩展接口模块包括USB hub芯片模块，所述USB hub芯片模块包括多个USB扩展接口；
所述控制器分别与所述显示模块、所述图像采集模块、所述存储扩展模块、所述通信模块、所述语音交互模块和所述身份识别模块电连接并进行数据通信，所述控制器通过USB接口与所述USB hub芯片模块电连接，以及通过第二USB交换模块、第一USB交换模块与所述调试与充电接口模块连接，其中，所述第一USB交换模块与所述控制器连接，所述第二USB交换模块与充电控制芯片模块电连接；
所述控制器用于对所述显示模块、所述图像采集模块、所述存储扩展模块、所述通信模块、所述语音交互模块和所述身份识别模块进行集成控制；以及
用于在正常工作状态，将所述第一USB交换模块切换为连接所述USB hub芯片模块，并将所述第一USB交换模块与所述第二USB交换模块之间的连接切断；在进行调试时，控制所述第一USB交换模块与第二USB交换模块连通；在进行充电时，将所述第二USB交换模块切换为连接所述充电控制芯片模块，并将所述第一USB交换模块与第二USB交换模块之间的连接切断。
2.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述语音交互模块包括：麦克风采集阵列模块、语音功放模块和音响模块；所述控制器通过数字音频接口分别与所述麦克风采集阵列模块和所述语音功放模块连接；所述语音功放模块分别与所述音响模块和所述麦克风采集阵列模块电连接；
所述麦克风采集阵列模块，用于将采集的外部音频发送给所述控制器；
所述控制器，用于对所述外部音频进行处理，向所述语音功放模块发送音频信息，所述语音功放模块对所述音频信息进行处理后，驱动所述音响模块播放所述音频信息，并将所述音频信息输出到麦克风收音模块。
3.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述显示模块包括：表情屏模块、屏幕背光源驱动芯片和触摸模块；所述控制器通过图像接口与所述表情屏模块连接，通过总线接口分别与所述屏幕背光源驱动芯片和所述触摸模块连接；
所述触摸模块，贴合在所述表情屏模块上，用于将触摸信号发送给所述控制器；
所述控制器，用于对所述触摸信号进行处理，将显示信息发送到所述表情屏模块进行显示，控制所述屏幕背光源驱动芯片调节所述表情屏模块的显示亮度。
4.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述显示模块包括：显示屏模块、接口转换芯片模块和多媒体接口模块；所述显示屏模块通过所述多媒体接口模块与所述接口转换芯片模块电连接；所述控制器通过信号接口与所述接口转换芯片模块电连接；
所述接口转换芯片模块，用于将所述控制器发送的信号转换为多媒体接口信号并发送给多媒体接口模块；
所述多媒体接口模块，用于将所述多媒体接口信号发送给所述显示屏模块，以使所述显示屏模块基于所述多媒体接口信号进行显示处理。
5.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述图像采集模块包括：第一摄像头模块；所述控制器通过信号线与所述第一摄像头模块连接；
所述第一摄像头模块，用于将采集的图像信息发送给所述控制器；
所述控制器，用于基于所述图像信息进行人脸识别处理。
6.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述图像采集模块包括：第二摄像头模块；所述第二摄像头模块与一个USB扩展接口连接，将采集的3D图像发送给所述控制器；
所述控制器，用于基于所述3D图像进行避障处理。
7.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述通信模块，包括：网络接口模块；所述网络接口模块与一个USB扩展接口连接，用于与机器人外部进行网络通信。
8.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述通信模块包括：通信卡槽模块；所述控制器通过通信接口与所述通信卡槽模块连接。
9.如权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述存储扩展模块包括：SD卡槽模块；所述控制器通过SDIO接口与所述SD卡槽模块连接。
10.如权利要求1所述的机器人控制装置，包括：
内部电源模块、备用电池模块和电路选择单元；所述内部电源模块和所述备用电池模块分别与所述电路选择单元连接；
所述电路选择单元，用于输出供电电压；其中，优先选取所述内部电源模块进行供电。
11.如权利要求10所述的机器人控制装置，包括：
所述电路选择单元包括：第一选择电路、第二选择电路和电压转换模块；
所述内部电源模块和所述备用电池模块分别与所述第一选择电路和所述第二选择电路电连接；在所述内部电源模块与所述第一选择电路和/或所述第二选择电路之间设置有所述电压转换模块；在所述备用电池模块与所述第一选择电路和/或所述第二选择电路之间的线路中设置有所述电压转换模块；
所述第一选择电路和所述第二选择电路用于输出至少一种供电电压。
12.如权利要求11所述的机器人控制装置，其中，
所述第二选择电路包括：多条供电子电路；在至少一条供电子电路中设置有降压芯片模块，用于提供经过降压芯片模块降压处理后的供电电压。
13.如权利要求11所述的机器人控制装置，其中，
所述备用电池模块通过充电管理芯片模块与调试与充电接口模块连接；通过调试与充电接口模块输入的外部电能经过充电管理芯片模块对所述备用电池模块进行充电。
14.一种机器人，包括：
如权利要求1至13任一项所述的机器人控制装置。
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