CN114384966A - 一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，分为双摇杆智能手持操作平台和单摇杆智能手持操作平台，包括保护性外壳、触控面板、主控板、功能键、锂电池；所述主控板上焊接有主控芯片、指令传输芯片、通讯模块、语音识别模块、变压芯片、存储芯片，是智能手持平台功能的集成部件；所述功能键根据执行端任务的特殊性有双摇杆组合和旋钮摇杆组合，其它功能键还包括启停机按钮、摄像头切换按钮、急停按钮、两个拨动开关以及自定义按钮。该智能手持操作平台能过实现多功能型低速自动驾驶机器人的远程控制，一人一机在保证安全性情况下提高作业效率；另外，该手持操作平台设计符合人机工程学原理，满足操作者长时间，高要求作业。
Description
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，智能装备领域，软件控制领域，是一种给低速自动驾驶机器人发送指令以实现一系列规范化作业的遥控装置。
背景技术
随着智能机器人技术，嵌入式技术的快速发展，在市场需求的推动下各种功能型机器人应运而生，例如消毒机器人、果园迷雾机器人、割草机器人、巡检机器人等。以果园喷洒农药为例，在喷施前果农都需要全副武装避免有毒性农药对自己造成伤害。若使用迷雾机器人进行农药喷施，站在安全区域通过手持遥控器就可以实现对果树的药物喷洒，不仅提高了作业效率还提高了作业安全性。经查阅以往资料，并没有一款适用于低速自动驾驶机器人控制的遥控器，所以设计发明出一款低速自动驾驶机器人专用的智能遥控器成为当下所需。通过远程操控技术为解决问题提供优选方案。
申请公布号为CN111503833A的发明专利申请，公开了一种智能遥控器，用滚轮按键滚动切换功能模式，减少了按键的设置，使用户界面简单化。申请公布号为CN112581738A的发明专利申请，公开了一种智能遥控器和工作方法，通过控制学习所述设备的控制码，将所用多种电器设备集中、统一化管理，使得智能控制更加小巧，轻便。但是存在以下不足：1、上述智能遥控器介绍的产品范围都是空调、电视、洗衣机等家用电器，虽然产品普及度高，但所述的遥控器智能化程度不高。2、上述智能遥控器属于简单操作型，主要表现在：按键设置简单，功能属性单一，发送信号单一，无法实现连续性，密集指令收发控制。3、上述智能遥控器安装的传感器种类单一，无法满足特殊作业要求。4、上述智能遥控器外观设计并没有考虑作业人员长时间操作问题，手感舒适度差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，以解决当下智能装备手持操作平台单一，使用舒适度差的问题。所述的智能手持操作平台体积小，质量轻，操作性强，传感器多源化。
本发明的目的通过以下技术方案实现
一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，所述智能手持平台包括保护性外壳、触控面板（人机交互模块）、主控板（控制模块）、功能键（操作模块）、锂电池（电源模块）。
进一步的，所述的智能手持平台保护性外壳分为正面壳和背面壳，两个壳子由6颗螺丝紧固在一起，长22cm，宽12cm，高3cm。
进一步的，所述正面壳子是摇杆、滚轮、触控面板及按钮等功能键的嵌入部位，背面壳子设计有凹槽，符合人体工程学原理，增加用户操作的舒适感。
进一步的，所述保护性外壳宽度和厚度尺寸均适合操作者手掌大小，作业时操作者双手的中指、无名指、小指扣住背面壳子的凹槽，保证了操作的稳定性。
进一步的，所述触控面板是智能手持平台的人机交互界面，其嵌入在智能手持平台正面中间位置。
进一步的，在所述触控面板上可设置作业区域框选，作业路径规划，可调出操作人员信息、已完成工作量，剩余电量，当前机器人作业速度、正在执行的指令等。
进一步的，所述主控板是智能手持平台控制模块中的核心部件，是智能手持平台功能的集成部件，它是由一个主控芯片外加多个功能引脚构成的。在主控板上焊接有主控芯片、指令传输芯片、通讯模块、语音识别模块、变压芯片及存储芯片。
进一步的，所述主控板的主控芯片是智能手持平台的大脑，它总体控制着机器人的前后左右移动和执行部件伸缩、抓取、旋转等运动。
进一步的，所述主控板的指令传输芯片将功能键的输入模拟信号转换成数字信号传递给通讯模块。
进一步的，所述主控板的通讯模块通过2.4G、4G、5G、wifi信号的方式将指令发送给机器人本体及其执行机构。
进一步的，所述主控板的语音识别模块，在主控板上焊接有语音输入串口，通过按下语音键可进行简单的对话指令交流。
进一步的，所述主控板的变压芯片作为电源电压的转换器可把电源电压转换为其它元器件直接可用的标准电压。
进一步的，所述功能键是智能手持平台的操作模块，根据机器人在功能上的差异，将智能手持平台功能键分为两组类型，一类是双摇杆组合，适用于搭载了转动云台、机械手臂等装备。另一类是单摇杆组合，适用于搭载了升降机构的装备。
进一步的，所述的双摇杆组合是在程序中设置左摇杆控制云台或机械手臂上下左右移动，右摇杆操控机器人前后左右行驶。
进一步的，所述的单摇杆组合是在程序中设置旋钮用于调节升降装置高度，升降范围可控且精度较高，摇杆控制机器人前后左右移动。
进一步的，所述的双摇杆组合与单摇杆组合的操作方式分别是用拇指操控摇杆或者食指和拇指配合控制旋钮，实现机器人设定的作业效果。
进一步的，所述功能键除了启停机按钮外还设有摄像头切换按钮、急停按钮、两个拨动开关以及自定义按钮。
进一步的，所述的摄像头切换按钮可将执行装置实时工作画面回传到所述的触控面板上，让操作者动态掌握整个作业流程，及时发现突发性问题。
进一步的，所述的急停按钮，在突发性问题出现时可瞬间停机断电。
进一步的，所述的两个拨动开关，它可根据执行装置功能需求定义两个拨动开关的功能，例如，执行机构为机械手时，可定义两个拨动开关为抓取，松放。执行机构为弥机器人时，可将两个拨动开关定义为控制送风机和水泵的两个开关。此外还有自定义按钮，可根据操作者习惯，在程序内自定义按钮功能。
进一步的，锂电池，所述的锂电池是智能手持平台中的电源模块，主要为所述触控面板、主控板供电。
附图说明
图1为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的双摇杆智能手持操作平台正视图及侧视图。
图2为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的双摇杆智能手持操作平台背部视图。
图3为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的双摇杆智能手持操作平台正等测图及剖面图。
图4为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的双摇杆智能手持操作平台爆炸图。
图5为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的单摇杆智能手持操作平台正等测图及侧视图。
图6为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的单摇杆智能手持操作平台背部视图。
图7为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的单摇杆智能手持操作平台正等测图及剖面图。
图8为本发明提供的一种适用于低速自动驾驶机器人的单摇杆智能手持操作平台爆炸图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，为满足机器人执行机构的作业要求，将智能手持操作平台细化为两种类型，第一类是双摇杆智能手持操作平台，如图1和图2所示；第二类是单摇杆智能手持操作平台，如图5和图6所示。
双摇杆智能手持操作平台
所述的双摇杆智能手持操作平台包括五个部分，分别为保护性外壳1、触控面板2、主控板3、功能键4、锂电池5，如图2所示。
所述保护性外壳1分为上壳011和下壳012，所述的上壳011有预先开好的孔位，用于固定功能键4，所述上壳011中间偏上位置有长方形镂空，用于内嵌触控面板2。所述的下壳012设计有一个正梯形凹槽，如图2所示，正梯形凹槽给使用者的中指、无名指、小指提供了可靠地附着点，便于提高所述双摇杆智能手持操作平台操作的稳定性及使用者的舒适度。所述保护性外壳1的上壳011和下壳012由螺丝紧固性连接，除了表面可嵌入触控面板2，功能键4，还有着保护内部主控板3，锂电池5的功能。
所述触控面板2是一块液晶显示屏，如图4所示，它既有输入功能也有输出功能，使用者在作业时可以通过触控面板2看到机器人作业时的整机性能参数以及回传回来的高清实时作业视频。
所述的主控板3是固定在保护性外壳1内部的一块集成电路板，主控板3上焊接有主控芯片、指令传输芯片、通讯模块、语音播报模块、变压芯片、存储芯片，所述主控芯片是主控板3的核心区域，可通过主控芯片修改完善功能键4的具体操作参数，所述的指令传输芯片将功能键4的输入的模拟信号转换成数字信号传递给通讯模块，所述的通讯模块通过2.4G、4G、5G、wifi信号的方式将功能键4指令发送给机器人本体及其执行机构，所述的语音播报模块，在主控板3上焊接有语音输入串口，通过更改主控芯片程序进行自定义语音按键功能赋予，可实现简单的对话指令交流，所述的变压芯片可将锂电池5电压转化为主控板3上其它元器件直接可用的标准电压，所述的存储芯片可将触控面板2上实时显示的重要参数做一个周期性存储，为机器人的检查维护提供可靠性依据。
所述的功能键4包括左摇杆041、右摇杆042、电源键043、视频回传按键044、急停按键045、自定义按键046、拨动开关047、拨动按开关048，如图4所示。所述的双摇杆智能手持操作平台适用于执行机构操作性强，灵活度高的机器人，以智能迷雾机器人为例，所述的左摇杆041用于所述控制智能迷雾机器人的旋转云台，左摇杆041向前推实现云台向上翻滚，带动弥雾机向上抬头，左摇杆向后推实现云台向下翻滚，带动弥雾机向下低头，左摇杆向左推实现云台向左侧旋转，带动弥雾机向左侧摆头，左摇杆向右推实现云台向右侧旋转，带动弥雾机向右侧摆头。所述的右摇杆042用于所述控制智能迷雾机器人的底盘移动，右摇杆042向前推实现迷雾机器人向前移动，右摇杆042向后推实现迷雾机器人向后移动，右摇杆042向左前方推实现迷雾机器人原地向左侧转弯，右摇杆042向左推实现迷雾机器人向左侧转弯，右摇杆042向右前方推实现迷雾机器人原地向右侧转弯，右摇杆042向右推实现迷雾机器人向右侧转弯。所述的电源键043控制所述的双摇杆智能手持操作平台的通断电，操作者使用前先按下电源键043，等待3秒后打开机器人端电源，即可通过手持操作平台实现机器人端的控制。所述的视频回传按键044，可将智能弥雾机器人执行端喷施作业的画面回传到所述触控面板2上，将喷施作业情况实时反馈给操作者。所述的急停按键045是在机器人遇到突发情况时使用，可瞬间将机器人端断电，确保周围人员及其设备的安全。所述的自定义按键046可通过设定主控板3的主控芯片自行设置操作者需要的功能。所述的拨动开关047为控制迷雾机器人送风机的开闭，拨动开关048为控制迷雾机器人压力水泵的开闭，打开拨动开关047，拨动开关048可实现弥雾机喷洒效果，通过主控板3上的主控芯片还可以设定送风机和压力水泵的功率，根据使用场景的不同可实现弥雾机喷洒雾滴效果强弱的转化。
所述的锂电池5可有效保证双摇杆智能手持操作平台持续有效工作时长4小时。
单摇杆智能手持操作平台
所述的单摇杆智能手持操作平台包括五个部分，分别为保护性外壳1、触控面板2、主控板3、功能键4、锂电池5，如图2所示。
所述保护性外壳1分为上壳011和下壳012，所述的上壳011有预先开好的孔位，用于固定功能键4，所述上壳011中间偏上位置有长方形镂空，用于内嵌触控面板2。所述的下壳012设计有一个正梯形凹槽，如图7所示，正梯形凹槽给使用者的中指、无名指、小指提供了可靠地附着点，便于提高所述双摇杆智能手持操作平台操作的稳定性及使用者的舒适度。所述保护性外壳1的上壳011和下壳012由螺丝紧固性连接，除了表面可嵌入触控面板2，功能键4，还有着保护内部主控板3，锂电池5的功能。
所述触控面板2是一块液晶显示屏，如图8所示，它既有输入功能也有输出功能，使用者在作业时可以通过触控面板2看到机器人作业时的整机性能参数以及回传回来的高清实时作业视频。
所述的主控板3是固定在保护性外壳1内部的一块集成电路板，主控板3上焊接有主控芯片、指令传输芯片、通讯模块、语音播报模块、变压芯片、存储芯片，所述主控芯片是主控板3的核心区域，可通过主控芯片修改完善功能键4的具体操作参数，所述的指令传输芯片将功能键4的输入的模拟信号转换成数字信号传递给通讯模块，所述的通讯模块通过2.4G、4G、5G、wifi信号的方式将功能键4指令发送给机器人本体及其执行机构，所述的语音播报模块，在主控板3上焊接有语音输入串口，通过更改主控芯片程序进行自定义语音按键功能赋予，可实现简单的对话指令交流，所述的变压芯片可将锂电池5电压转化为主控板3上其它元器件直接可用的标准电压，所述的存储芯片可将触控面板2上实时显示的重要参数做一个周期性存储，为机器人的检查维护提供可靠性依据。
所述的功能键4包括旋钮041、右摇杆042、电源键043、视频回传按键044、急停按键045、自定义按键046、拨动开关047、拨动按开关048，如图8所示。所述的单摇杆智能手持操作平台适用于执行机构为升降式平台且灵敏度高的机器人，以智能割草机器人为例，所述的旋钮041用于所述控制智能割草机器人的升降平台，升降平台下装有割刀，即旋钮041目的是控制割刀的离地高度，规定顺时针旋转割台上升，逆时针旋转割台下降，机器人作业前割台处于复位状态，即旋钮041处于顺时针旋转锁死状态，根据作业场地杂草高度及需求留草高度，逆时针转动旋钮041将割台调整到准确位置进行作业，作业完成后顺时针转动旋钮041将割台提升到复位高度。所述的右摇杆042用于所述控制智能割草机器人的底盘移动，右摇杆042向前推实现智能割草机器人向前移动，右摇杆042向后推实现智能割草机器人向后移动，右摇杆042向左前方推实现智能割草机器人原地向左侧转弯，右摇杆042向左推实现智能割草机器人向左侧转弯，右摇杆042向右前方推实现智能割草机器人原地向右侧转弯，右摇杆042向右推实现智能割草机器人向右侧转弯。所述的电源键043控制所述的单摇杆智能手持操作平台的通断电，操作者使用前先按下电源键043，等待3秒后打开机器人端电源，即可通过手持操作平台实现机器人端的控制。所述的视频回传按键044，可将智能割草机器人除草后的区域回传到所述触控面板2上，将割草作业情况实时反馈给操作者。所述的急停按键045是在割草机器人遇到突发情况时使用，可瞬间将机器人端断电，确保周围人员及其设备的安全。所述的自定义按键046可通过设定主控板3的主控芯片自行设置操作者需要的功能。所述的拨动开关047为控制智能割草机器人割刀的开闭，拨动开关048为控制智能割草机器人尾部碎草导流挡板的开闭，打开拨动开关047，拨动开关048可实现割草并收集杂草的目的，通过主控板3上的主控芯片还可以设定割刀电机的功率和碎草导流板的伸展幅度，根据使用场景的不同可实现符合要求的割草效果。
所述的锂电池5可有效保证单摇杆智能手持操作平台持续有效工作时长4小时。
最后应当说明的是：本发明的应用不会只限于上述的举例，对自动驾驶领域，智能装备领域，软件控制领域的技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或优化，所有这些改进和优化都应该属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，根据机器人执行部件功能性要求的差异，又分为双摇杆智能手持操作平台和单摇杆智能手持操作平台，所述的双摇杆智能手持操作平台和单摇杆智能手持操作平台都包括保护性外壳、触控面板、主控板、功能键、锂电池；其中，
所述的智能手持平台保护性外壳分为上壳和下壳，两个壳子由6颗螺丝紧固在一起，长22厘米，宽12厘米，高3厘米，其特征在于，
所述上壳是摇杆、滚轮、触控面板及按钮等功能键的嵌入部位，下壳设计有凹槽，符合人体工程学原理，增加用户操作的舒适感，保护性外壳宽度和厚度尺寸均适合操作者手掌大小，作业时操作者双手的中指、无名指、小指扣住背面壳子的凹槽，保证了操作的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，其特征在于，所述触控面板是智能手持平台的人机交互界面，其嵌入在智能手持平台正面中间位置；
所述触控面板上可设置作业区域框选，作业路径规划，可调出操作人员信息、已完成工作量，剩余电量，当前机器人作业速度、正在执行的指令等。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，其特征在于，所述主控板是智能手持平台控制模块中的核心部件，是智能手持平台功能的集成部件，在主控板上焊接有主控芯片、指令传输芯片、通讯模块、语音识别模块、变压芯片及存储芯片，其中，
所述主控板的主控芯片是智能手持平台的大脑，它总体控制着机器人的前后左右移动和执行部件伸缩、抓取、旋转等运动；
所述主控板的指令传输芯片将功能键的输入模拟信号转换成数字信号传递给通讯模块，优选的所述主控板的通讯模块通过2.4G 、4G、5G、wifi信号的方式将指令发送给机器人本体及其执行机构；
所述主控板的语音识别模块，在主控板上焊接有语音输入串口，通过按下语音键可进行简单的对话指令交流；
所述主控板的变压芯片作为电源电压的转换器可把电源电压转换为其它元器件直接可用的标准电压，所述主控板的存储芯片可记录操作者的每次作业信息。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，其特征在于，所述功能键是智能手持平台的操作模块，根据机器人在功能上的差异，将智能手持平台功能键分为两组类型，一类是双摇杆组合，适用于搭载转动云台、机械手臂等装备，另一类是单摇杆组合，适用于搭载了升降机构的装备，其中，
所述的双摇杆组合是在程序中设置左摇杆控制云台或机械手臂上下左右移动，右摇杆操控机器人前后左右行驶；所述的单摇杆组合是在程序中设置旋钮用于调节升降装置高度，升降范围可控且精度较高，摇杆控制机器人前后左右移动；
所述的双摇杆组合与单摇杆组合的操作方式分别是用拇指操控摇杆或者食指和拇指配合控制旋钮，实现机器人设定的作业效果。
5.根据权利要求1所述的一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，其特征在于，所述功能键除了启停机按钮外还设有摄像头切换按钮、急停按钮、两个拨动开关以及自定义按钮，其中，
所述的摄像头切换按钮可将执行装置实时工作画面回传到所述的触控面板上，让操作者动态掌握整个作业流程，及时发现突发性问题；所述的急停按钮，在突发性问题出现时可瞬间停机断电；
所述的两个拨动开关，它可根据执行装置功能需求定义两个拨动开关的功能，例如，执行机构为机械手时，可定义两个拨动开关为抓取，松放。
6.执行机构为弥机器人时，可将两个拨动开关定义为控制送风机和水泵的两个开关，此外还有自定义按钮，可根据操作者习惯，在程序内自定义按钮功能。
7.根据权利要求1所述的一种适用于低速自动驾驶机器人的智能手持操作平台，其特征在于，所述的锂电池是智能手持平台中的电源模块，主要为所述触控面板、主控板供电，持续有效工作时长达4个小时。
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