CN112346443A - 一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，包括远程管理模块和机器人控制模块，所述远程管理模块集成在智能终端上，并能够调用手机陀螺仪以及获取陀螺仪数据，所述机器人控制模块集成在机器人端，所述机器人控制模块和所述远程管理模块通过网络建立数据连接，所述机器人控制模块能够接收所述远程管理模块的控制信息并进行执行。该系统基于虚拟现实技术，对机器人的前进利用手机陀螺仪实现沉浸式控制，提升控制的代入感和控制精准效果。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及在虚拟现实场景下通过陀螺仪控制机器人的方法。
背景技术
在机器人遥控过程中，现有的解决方案是在手机端的控制APP上进行控制，屏幕上使用模拟的轨迹球触摸进行操作，实现向上、向下、向左、向右、左上、右上、左下、右下的视角移动，机器人收到指令后，控制脖子关节或可移动底盘，实现操作者的意图，类似于安防里的球型摄像机，实现8方向转动。
现在机器人系统里控制机器人移动，使用的是APP上的按钮，或APP上的画的模拟的轨迹球，这些操作都需要边操作边看屏幕，不会很自然，轨迹球和游戏里的操作相似，有一个画的操作盘，可以上下左右拖运轨迹球，而且现有的轨迹球和按钮方式对于操作者都有一个转换的过程，大脑里先要把要操作的形式换算成方向，再操作按钮。
目前，现有技术中基于虚拟现实的机器人控制方面的研究主要集中在对机器人的自由度问题，例如中国发明专利申请CN201811208345公开了一种七自由度的上肢康复机器人，旨在通过突破六个自由度的机器人扩展机器人的应用范围。又如中国发明专利申请CN202010005968公开了一种智能终端增强的编程教育机器人，侧重于智能终端在机器人编程中的应用，但并未对机器人本身的控制进行深入研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，该系统基于虚拟现实技术，对机器人的前进利用手机陀螺仪实现沉浸式控制，提升控制的代入感和控制精准效果。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，包括远程管理模块和机器人控制模块，所述远程管理模块集成在智能终端上，并能够调用手机陀螺仪以及获取陀螺仪数据，所述机器人控制模块集成在机器人端，所述机器人控制模块和所述远程管理模块通过网络建立数据连接，所述机器人控制模块能够接收所述远程管理模块的控制信息并进行执行。
进一步地，所述远程管理模块包括传感器数据采集模块，所述传感器数据采集模块连接至手机陀螺仪并建立数据交互。
进一步地，所述传感器数据采集模块包括传感器数据采集单元、网络发送单元以及采样间隔单元。
进一步地，所述传感器数据采集单元对手机陀螺仪传感器进行数据采集，并进行方向数据生成。
进一步地，所述网络发送单元用于和机器人建立网络连接，发送方向数据。
进一步地，所述采样间隔单元用于对传感器对数据的采集进行间隔控制，一般将间隔设置为以100ms为单位。
进一步地，机器人控制模块包括电机控制模块、网络休眠单元、网络接收单元和电机执行单元；其中，所述电机控制模块用于控制机器人端的电机运动，主要包括电机转动角度控制；所述网络休眠单元用于执行网络程序的休眠控制；所述网络接收单元用于接收远程管理模块通过网络发送的信息；所述电机执行单元用于执行机器人的轮毂电机控制。
一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的方法，所述方法采用上述系统并包括以下步骤：
(1)远程管理模块启动传感器数据采集模块；
(2)远程管理模块通过网络启动机器人控制模块；
(3)机器人控制模块初始化网络接收单元；
(4)传感器数据采集模块初始化传感器数据采集单元；
(5)传感器数据采集单元采集手机陀螺仪数据；
(6)传感器数据采集单元调用网络发送单元将采集到的手机陀螺仪数据发送给网络接收单元；
(7)完成一次数据发送后，传感器数据采集模块调用采样间隔单元进入休眠状态；
(8)电机控制模块调用电机控制单元执行对应的运动命令，
控制机器人的关节电机进行相应的运动操作；
(9)完成一次执行后，电机控制模块调用网络休眠单元进入休眠状态；
(10)当传感器数据采集模块到达采样间隔唤醒时间后，采样间隔单元唤醒传感器数据采集模块，重复步骤(2)-(9)进入下一个采样和发送任务。
(11)电机执行单元接收到网络数据后，从网络唤醒，进入下一个任务循环。
系统一直循环到用户主动停止操作，此时远程管理模块将传感器数据采集模块和机器人控制模块释放，系统暂停。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可以直接使用手机的陀螺仪，操作者直接像操作方向盘一样移动手机，使之方向角度成为自己想要控制的方向，机器人则按要求移动到对应的位置，不需要经过换算直接操作，操作更直接。
(2)本发明不需要像现有技术中的控制那样对着屏幕进行操作，只要双手端平手机，像方向盘和油门一样，前后加速，左右转弯，非常直观，可以实现沉浸式连续控制机器人。
附图说明
图1是本发明的系统框架图。
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。
如图1所示，本发明提供一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，包括远程管理模块和机器人控制模块，所述远程管理模块集成在智能终端上，并能够调用手机陀螺仪以及获取陀螺仪数据，所述机器人控制模块集成在机器人端，所述机器人控制模块和所述远程管理模块通过网络建立数据连接，所述机器人控制模块能够接收所述远程管理模块的控制信息并进行执行。
进一步地，所述远程管理模块包括传感器数据采集模块，所述传感器数据采集模块连接至手机陀螺仪并建立数据交互。
进一步地，所述传感器数据采集模块包括传感器数据采集单元、网络发送单元以及采样间隔单元。
进一步地，所述传感器数据采集单元对手机陀螺仪传感器进行数据采集，并进行方向数据生成。
进一步地，所述网络发送单元用于和机器人建立网络连接，发送方向数据。
进一步地，所述采样间隔单元用于对传感器对数据的采集进行间隔控制，一般将间隔设置为以100ms为单位。
进一步地，机器人控制模块包括电机控制模块、网络休眠单元、网络接收单元和电机执行单元；其中，所述电机控制模块用于控制机器人端的电机运动，主要包括电机转动角度控制；所述网络休眠单元用于执行网络程序的休眠控制；所述网络接收单元用于接收远程管理模块通过网络发送的信息；所述电机执行单元用于执行机器人的轮毂电机控制。
如图2所示，本发明的上述系统采用以下控制步骤：
S1，远程管理模块启动传感器数据采集模块；
S2，远程管理模块通过网络启动机器人控制模块；
S3，机器人控制模块初始化网络接收单元；
S4，传感器数据采集模块初始化传感器数据采集单元；
S5，传感器数据采集单元采集手机陀螺仪数据；
S6，传感器数据采集单元调用网络发送单元将采集到的手机陀螺仪数据发送给网络接收单元；
S7，完成一次数据发送后，传感器数据采集模块调用采样间隔单元进入休眠状态；
S8，电机控制模块调用电机控制单元执行对应的运动命令，控制机器人的关节电机进行相应的运动操作；
S9，完成一次执行后，电机控制模块调用网络休眠单元进入休眠状态；
S10，当传感器数据采集模块到达采样间隔唤醒时间后，采样间隔单元唤醒传感器数据采集模块，重复步骤(2)-(9)进入下一个采样和发送任务。
S11，电机执行单元接收到网络数据后，从网络唤醒，进入下一个任务循环。
系统一直循环到用户停止操作，此时远程管理模块将传感器数据采集模块和机器人控制模块释放，系统暂停。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，包括远程管理模块和机器人控制模块，所述远程管理模块集成在智能终端上，并能够调用手机陀螺仪以及获取陀螺仪数据，所述机器人控制模块集成在机器人端，所述机器人控制模块和所述远程管理模块通过网络建立数据连接，所述机器人控制模块能够接收所述远程管理模块的控制信息并进行执行。
2.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，所述远程管理模块包括传感器数据采集模块，所述传感器数据采集模块连接至手机陀螺仪并建立数据交互。
3.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，所述传感器数据采集模块包括传感器数据采集单元、网络发送单元以及采样间隔单元。
4.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，所述传感器数据采集单元对手机陀螺仪传感器进行数据采集，并进行方向数据生成。
5.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，所述网络发送单元用于和机器人建立网络连接，发送方向数据。
6.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，所述采样间隔单元用于对传感器对数据的采集进行间隔控制，一般将间隔设置为以100ms为单位。
7.根据权利要求1所述的一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的系统，其特征是，机器人控制模块包括电机控制模块、网络休眠单元、网络接收单元和电机执行单元；其中，所述电机控制模块用于控制机器人端的电机运动，主要包括电机转动角度控制；所述网络休眠单元用于执行网络程序的休眠控制；所述网络接收单元用于接收远程管理模块通过网络发送的信息；所述电机执行单元用于执行机器人的轮毂电机控制。
8.一种使用手机陀螺仪控制机器人前进的方法，其特征是，所述方法采用如权利要求1-7中任一项所述的系统并包括以下步骤：
(1)远程管理模块启动传感器数据采集模块；
(2)远程管理模块通过网络启动机器人控制模块；
(3)机器人控制模块初始化网络接收单元；
(4)传感器数据采集模块初始化传感器数据采集单元；
(5)传感器数据采集单元采集手机陀螺仪数据；
(6)传感器数据采集单元调用网络发送单元将采集到的手机陀螺仪数据发送给网络接收单元；
(7)完成一次数据发送后，传感器数据采集模块调用采样间隔单元进入休眠状态；
(8)电机控制模块调用电机控制单元执行对应的运动命令，控制机器人的关节电机进行相应的运动操作；
(9)完成一次执行后，电机控制模块调用网络休眠单元进入休眠状态；
(10)当传感器数据采集模块到达采样间隔唤醒时间后，采样间隔单元唤醒传感器数据采集模块，重复步骤(2)-(9)进入下一个采样和发送任务。
(11)电机执行单元接收到网络数据后，从网络唤醒，进入下一个任务循环。
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| CN113696203A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-26 | 北京图菱视频科技有限公司 | 一种基于移动设备的机器人控制装置 |
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| CN106708034A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-24 | 河池学院 | 一种基于手机对机器人的行走路径进行控制的实现方法 |
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