CN1272145C - 个人机器人 - Google Patents

个人机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN1272145C
CN1272145C CN 02111127 CN02111127A CN1272145C CN 1272145 C CN1272145 C CN 1272145C CN 02111127 CN02111127 CN 02111127 CN 02111127 A CN02111127 A CN 02111127A CN 1272145 C CN1272145 C CN 1272145C
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
personal
control panel
program
software
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN 02111127
Other languages
English (en)
Other versions
CN1369356A (zh
Inventor
孔鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Partnerx Robotics Co ltd
Original Assignee
GUANGMAODA ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd SHANGHAI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUANGMAODA ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd SHANGHAI filed Critical GUANGMAODA ELECTRONIC INFORMATION CO Ltd SHANGHAI
Priority to CN 02111127 priority Critical patent/CN1272145C/zh
Publication of CN1369356A publication Critical patent/CN1369356A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1272145C publication Critical patent/CN1272145C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明为一种个人机器人，其电子部分中的控制板设有基于CPU 68HC11的微型实时多任务嵌入系统ASOS，采用虚拟机技术，将用户程序转换为虚拟机代码运行，还设计含有单片机数据线和地址线、通用模拟口和数字口、以及扩展所需电源线的通用扩展总线ASBUS；其软件部分中的控制系统含有一个包括实现多任务的进程调度、把用户进程代码转换成机器指令的解释器和处理实时任务的中断处理三部分主体的系统软件内核。本发明通过采用开放的接口，从而使个人机器人的软硬件得以扩展，满足设计灵活多样的教学实验，在普及教育方面具有较好的推广价值。

Description

个人机器人
一、技术领域：
本发明涉及一种机器人，特别是公开一种适用于教学实验的个人机器人。
二、背景技术：
目前类似的机器人系统主要是玩具产品。SONY的AIBO机器狗采用通过一个专用的软件改变机器狗行为的模式；BANDAID的机器猫，身体内部装有8种传感器、可判断周围环境并执行不同动作程序的机器猫，用户甚至可以用电脑自己编制机器人的动作程序。但是这些玩具产品的硬件接口是封闭的，只能对预先定义的功能进行软件编程，无法用于设计灵活多样的教学实验。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种采用开放式接口，软硬件可以灵活扩展、能进行多种教学实验和科技活动的个人机器人。
本发明是这样来实现的：它包括机械、电子、软件三部分，机械部分包括外壳、底盘及其驱动系统，电子部分包括装置在底盘上面的控制板，装在外壳上并与控制板连接的光感传感器、测障碍红外传感器、碰撞传感器、液晶显示屏以及电池，软件部分包括控制系统和图形化开发环境，其特征在于：所述的电子部分中的控制板设有基于CPU 68HC11的微型实时多任务嵌入系统ASOS，采用虚拟机技术，将用户程序转换为虚拟机代码运行，还设计含有单片机数据线和地址线、通用模拟口和数字口、以及扩展所需电源线的通用扩展总线ASBUS；所述的软件部分中的控制系统含有一个包括进程调度、解释器和处理实时任务的中断处理三部分主体的系统软件内核，进程调度将输入的多任务进程信号进行处理后分别输出解释器和中断处理，解释器将输入的用户进程代码转换成机器指令输出，中断处理将输入的实时任务信号处理输出。
本发明个人机器人通过在个人电脑上安装机器人软件开发环境，用通用高级语言如C语言进行编程，再将编好的程序通过电脑通讯口下载到机器人里；机器人将下载的程序记忆在存储器里，每次满足运行条件时，就可以自动按照程序运行。因为存储器中的内容是可擦写的，所以这样的过程可以反复的进行操作。根据具体问题设计不同的机器人程序，下载下去，调试机器人执行的效果，可以让机器人在各种环境中完成不同的任务。这样就能够激发学生对获取知识的兴趣。
四、附图说明：
附图1个人机器人基本实施例一的透视图，表明个人机器人硬件结构。
附图2个人机器人实施例二的透视图，是个人机器人用于机器人搬运工教学实验的一种设计方案，表明通用扩展总线的用法。
附图3第二个实施例中通用扩展总线逻辑图，表明总线接口与扩展器件关系。
附图4第二个实施例中个人机器人的软件运行状态图，显示用户程序和驱动程序关系。
附图5第二个实施例的个人机器人的用户程序交互式开发流程图。
五、具体实施方式：
实施例1：根据附图1，个人机器人的控制板4是机器人的智能核心，机器人的程序在其上运行，控制机器人的行为。它包括单片机1，通用扩展总线接口2，通讯串口3等主要器件，所述的机械部分中的底盘驱动系统采用双轮差动方式驱动，碰撞传感器由碰撞开关和碰撞环组成，碰撞环的弹簧与底盘柔性连接，可以感受不同方向上碰撞，主动轮采用编程分别控制两轮速度，主动轮与齿轮头相连，齿轮头包括电机和减速箱两部分，用于驱动主动轮，齿轮头输出轴上装置有码盘，与光电偶合器配合使用来检测轮子转速。所述的电子部分中的高性能单片机采用CPU 68HC11，控制板还设计有定时器系统、中断和复位系统、有下载、停、运行三种状态的主开关、激活机器人中现有程序的复位键以及通过串口连接线与计算机连接、用于程序下载等操作的通信口，通用扩展总线ASBUS设计含有单片机的数据线和地址线、通用模拟口和数字口、以及扩展所需的电源线；控制板采用外部静态不挥发RAM存储操作系统和用户程序。所述的软件部分中用户程序在开发环境下编译，先编译生成中间代码，而不直接编译生成针对特定处理器的机器代码，然后下载到控制板，由实时控制系统软件解释执行。所述的CPU 68HC11上设计微型实时多任务嵌入系统ASOS，采用虚拟机技术，用户程序是转换为虚拟机代码运行。所述的系统软件采用含有一个包括实现多任务的进程调度、把用户进程代码转换成机器指令的解释器和处理实时任务的中断处理服务三部分的系统软件内核。
个人机器人的底盘5是机器人运动的基础和机械执行机构扩展的平台。在该实施例中底盘采用双轮差动方式驱动，包括左轮6，左电机7，右轮8，右电机9，导向轮10。左轮7和右轮8的控制是独立的，两轮的转向和转速可以是不同的。导向轮10本身只起支撑和随动作用。该底盘运动机构只是个人机器人一种可能的驱动方式，在不同教学实验里，个人机器人可以采用四轮，履带或多足行走等运动机构。
红外线测障碍传感器系统是个人机器人的感知外界的基本装置，包括左红外发射管11，右红外发射管13，红外接收管12，红外线测障碍专用驱动接口14。在该实施例中测障系统采用最小化配置，只测左右两个方向的障碍。经过调制的红外线脉冲发射后，遇障碍物返回，被红外接收管12接收。由于左右两个发射管是分时发射的，所以红外接收管12可以区分出接收到的反射信号是由哪个方向发出的。调制的红外线脉冲发射接收在很短促时间内完成，不会被外界红外源或另一台个人机器人的发射所干扰。该系统可以根据教学实验需要扩展到前后上下左右多个方向，实现多方位的环境障碍检测。
实施例2：根据附图2，个人机器人在实施例1基本结构的基础上扩展了搬运机构15和超声波测距传感器17。在该实施例中，要求个人机器人对搬运物体和环境要精确定位，并有夹持物体的机械手。超声波测距传感器17连接在超声驱动卡18上，可以对环境做精确的定位。搬运机构15是通过伺服电机驱动，并连接在伺服电机驱动卡16上，可以夹持、搬运和释放物体。如利用AS-CCD系统的侦察机器人和遥控操作机器人、利用AS-ARM机械手的工业机器人和搬运机器人、利用AS-HAND手爪的送信机器人和捡废纸机器人、利用AS-SERVO卡的多用途机械手和机器昆虫以及利用AS-SONAR卡的导盲机器人和测距机器人。伺服电机驱动卡16和超声驱动卡18堆叠在通用扩展总线接口2的两个插槽19和20上，与控制板4连接，接受程序控制。
根据附图3，通用扩展总线接口2由8位数据口23、地址选择口24、模拟口25、数字IO口26和电源27组成。伺服电机驱动电路21使用了8位数据口23、地址选择口24和电源27，超声驱动电路22使用了数字IO口26和电源27。
根据附图4，用户根据教学实验要求设计的程序，即用户程序。用户程序不是在单片机35上直接运行，而是运行在个人机器人的系统软件内核32之上的。个人机器人的系统软件内核32是一个运行在单片机35上的小型多任务操作系统。它包括三部分主体：进程调度、解释器和中断处理服务。用户程序运行时可以是一个进程，也可以是多进程，都称为用户进程29。进程调度是实现多任务的核心。解释器在用户程序运行时，把用户进程29代码转换成单片机35能直接执行的机器指令。中断处理服务则是处理实时任务。
教学实验中使用外部的传感器37和执行器38，需要载入相应的驱动程序。要使用搬运机构15和超声波测距传感器17，除了要在通用扩展总线2(19，20)插上伺服电机驱动卡16和超声驱动卡18，用户程序中还要载入伺服驱动和超声驱动程序。硬件接口36是所有扩展接口的集合，它包括专用接口，如红外线测障碍专用驱动接口14，也包括通过通用扩展总线2扩展的所有传感器37和执行器38的驱动电路。
根据附图5，用户在程序编写环境41中修改用户程序39，并下载到个人机器人45上。用户可以发出调试命令或直接允许程序中的某条语句40，交互命令处理42接收命令和语句交由个人机器人45执行，并把执行结果返回给用户。所有程序下载和调试命令和语句都是通过个人电脑的通讯串口44传给个人机器人45，个人机器人45通过自己的通讯串口34接收，由系统软件中的交互进程28处理和执行，执行结果按相反方向传回用户。

Claims (4)

1、一种个人机器人，它包括机械、电子、软件三部分，机械部分包括外壳、底盘及其驱动系统，电子部分包括装置在底盘上面的控制板，装在外壳上并与控制板连接的光感传感器、测障碍红外传感器、碰撞传感器、液晶显示屏以及电池，软件部分包括控制系统和图形化开发环境，其特征在于：所述的电子部分中的控制板设有基于CPU68HC11的微型实时多任务嵌入系统ASOS，采用虚拟机技术，将用户程序转换为虚拟机代码运行，还设计含有单片机数据线和地址线、通用模拟口和数字口、以及扩展所需电源线的通用扩展总线ASBUS；所述的软件部分中的控制系统含有一个包括进程调度、解释器和处理实时任务的中断处理三部分主体的系统软件内核，进程调度将输入的多任务进程信号进行处理后分别输出到解释器和中断处理，解释器将输入的用户进程代码转换成机器指令输出，中断处理将输入的实时任务信号处理输出。
2、根据权利要求1所述的个人机器人，其特征在于：所述的电子部分中的控制板采用外部静态不挥发RAM存储操作系统和用户程序，设计有定时器系统、中断和复位系统、有下载、停、运行三种状态的主开关、激活机器人中现有程序的复位键以及通过串口连接线与计算机连接、用于程序下载等操作的通信口。
3、根据权利要求1或2所述的个人机器人，其特征在于：所述的用户程序在开发环境下编译，先编译生成中间代码，而不直接编译生成针对特定处理器的机器代码，然后下载到控制板，由实时控制系统软件解释执行。
4、根据权利要求1所述的个人机器人，其特征在于：所述的机械部分中的底盘驱动系统采用双轮差动方式驱动，碰撞传感器由碰撞开关和碰撞环组成，碰撞环的弹簧与底盘柔性连接，主动轮采用编程分别控制两轮速度，主动轮与齿轮头相连，齿轮头包括电机和减速箱两部分，齿轮头输出轴上装置有码盘，与光电耦合器配合使用来检测轮子转速。
CN 02111127 2002-03-21 2002-03-21 个人机器人 Expired - Lifetime CN1272145C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02111127 CN1272145C (zh) 2002-03-21 2002-03-21 个人机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 02111127 CN1272145C (zh) 2002-03-21 2002-03-21 个人机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1369356A CN1369356A (zh) 2002-09-18
CN1272145C true CN1272145C (zh) 2006-08-30

Family

ID=4741412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 02111127 Expired - Lifetime CN1272145C (zh) 2002-03-21 2002-03-21 个人机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1272145C (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100493858C (zh) * 2002-12-31 2009-06-03 中国科学院自动化研究所 智能自主轮式移动机器人
CN100348381C (zh) * 2006-01-06 2007-11-14 华南理工大学 家政服务机器人
CN100409130C (zh) * 2006-07-10 2008-08-06 北京工业大学 智能迷宫机器人
CN101947788A (zh) * 2010-06-23 2011-01-19 焦利民 一种智能机器人
CN101908289A (zh) * 2010-08-31 2010-12-08 南京智慧天下教育科技有限公司 一种教学用动态实时交互编程学习系统
CN102129248A (zh) * 2011-01-19 2011-07-20 无锡职业技术学院 全向运动比赛机器人底盘
CN102528792B (zh) * 2012-01-16 2014-12-10 河南科技大学 一种利用sms通讯的搜救机器人
CN104464485B (zh) * 2013-10-18 2016-12-07 浙江工业大学 机器人教学实验台控制方法
CN103970134B (zh) * 2014-04-16 2017-01-18 江苏科技大学 多移动机器人系统协作实验平台及其视觉分割和定位方法
CN106128173A (zh) * 2016-08-24 2016-11-16 玉林市民族中学 一种教学机器人
CN108974818B (zh) * 2018-08-30 2019-06-14 南京灵雀智能制造有限公司 一种工业生产用物料搬运机器人
CN109118884B (zh) * 2018-09-12 2020-05-08 武仪 一种机器人实验课程的教学装置
CN110182556B (zh) * 2019-05-16 2020-11-06 江南大学 一体式全向移动底盘
CN112828901A (zh) * 2020-12-28 2021-05-25 香港中文大学深圳研究院 用于算法研究的双臂移动机器人平台
CN113252065A (zh) * 2021-04-30 2021-08-13 哈尔滨工业大学 一种用于自生长式机器人的测速、测距装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1369356A (zh) 2002-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1272145C (zh) 个人机器人
Bonner et al. A comparative study of robot languages
Miller et al. An object-oriented environment for robot system architectures
US5038089A (en) Synchronized computational architecture for generalized bilateral control of robot arms
Peterson et al. A language for declarative robotic programming
Luo et al. Intelligent autonomous mobile robot control through the Internet
Lippiello et al. An open architecture for sensory feedback control of a dual‐arm industrial robotic cell
Rees et al. Program mobile robots in Scheme.
Wang et al. Developing Khepera robot applications in a Webots environment
KR20100094009A (ko) 모듈화된 프레임워크를 이용한 통합 로봇 소프트웨어 플랫폼
Kanayama et al. Computer architecture for intelligent robots
Tzafestas Introduction to intelligent robotic systems
Hager et al. Frob: A transformational approach to the design of robot software
Schultz et al. A domain-specific language for programming self-reconfigurable robots
Caccavale et al. RePLiCS: An environment for open real-time control of a dual-arm industrial robotic cell based on RTAI-Linux
Graves et al. A generic control architecture for telerobotics
Gini et al. Robot languages in the eighties
Steele et al. Ada and real-time robotics: lessons learned
Ranky Programming industrial robots in FMS (A survey with particular reference to off-line, high-level robot program generation using VAL, VAL-II, AML And MARTI)
Rembold et al. The development of an autonomous assembly robot
PERRARD ADAR: A New Vision of Tasks Programming for Robotized Industrial Workcell
Schultz et al. A functional language for programming self-reconfigurable robots
Bart Driessen et al. Integration of Assistive Technology in the Information Age 215 M. Mokhtari (Ed.) IOS Press, 2001
Freund et al. The development of re-usable software systems for intelligent autonomous robots in industrial and space applications
Bar-On et al. The TRACK: Technion Robot And Controller Kit

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: SHANGHAI GRANDAR XPARTNER ROBOT CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: SHANGHAI GRANDAR ELECTRONIC INFORMATION CO., LTD.

Owner name: SHANGHAI FUTURE PARTNER ROBOTS CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: SHANGHAI GRANDAR XPARTNER ROBOT CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 200233, No. 1122 North Qinzhou Road, Shanghai, 90 8F

Patentee after: SHANGHAI PARTNERX ROBOTICS Co.,Ltd.

Address before: 200233, No. 1122 North Qinzhou Road, Shanghai, 90 8F

Patentee before: Shanghai Grandar Robotics Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address

Address after: 200233, No. 1122 North Qinzhou Road, Shanghai, 90 8F

Patentee after: Shanghai Grandar Robotics Co.,Ltd.

Address before: 200233 405A, 680 Guiping Road, Shanghai, China

Patentee before: Shanghai Guangmaoda Electronic Information Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200430

Address after: Room 612, Zone D, building 20, No. 1-42, Lane 83, Hongxiang North Road, Wanxiang Town, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Shanghai Yingchen Information Technology Co.,Ltd.

Address before: 200233, No. 1122 North Qinzhou Road, Shanghai, 90 8F

Patentee before: SHANGHAI PARTNERX ROBOTICS Co.,Ltd.

DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Shanghai Yingchen Information Technology Co.,Ltd.

Document name: Notification of Passing Examination on Formalities

DD01 Delivery of document by public notice
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: SHANGHAI PARTNERX ROBOTICS Co.,Ltd.

Document name: Notification of Passing Examination on Formalities

DD01 Delivery of document by public notice
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210510

Address after: 200233 8th floor, building 90, 1122 Qinzhou North Road, Xuhui District, Shanghai

Patentee after: SHANGHAI PARTNERX ROBOTICS Co.,Ltd.

Address before: Room 612, area D, building 20, no.1-42, Lane 83, Hongxiang North Road, Wanxiang Town, Pudong New Area, Shanghai, 201313

Patentee before: Shanghai Yingchen Information Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20060830

CX01 Expiry of patent term
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Patent of Shanghai Future Partner Robot Co.,Ltd. The person in charge

Document name: Notice of Patent Expiration and Termination

DD01 Delivery of document by public notice