CN206883638U - 机器人控制系统以及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人控制系统以及机器人。其中，该机器人控制系统包括：传感器采集模块，包括至少一个传感器，其中，传感器用于采集数据；第一控制器模块协CPU处理器，采用单总线通信方式分别与至少一个传感器连接，用于将至少一个传感器采集到的数据进行汇总，并将汇总后的数据发送给主CPU处理器；主CPU处理器，采用全双工UART与协CPU处理器连接，用于对接收到的汇总后的数据进行处理。本实用新型解决了相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的技术问题。

Description

机器人控制系统以及机器人

技术领域

本实用新型涉及智能机器人领域，具体而言，涉及一种机器人控制系统以及机器人。

背景技术

水下机器人作为一个水下高技术仪器设备的集成体，在军事、民用、科研等领域体现出广阔的应用前景和巨大的潜在价值。国内外已研制出的水下机器人按照与水面支持设备间联系方式的不同分为：有缆水下机器人和无缆水下机器人。但这两类水下机器人仍存在一些缺陷：如系统复杂、体积庞大、操作灵活性不高、价格昂贵等。

针对相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种机器人控制系统以及机器人，以至少解决相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种机器人控制系统，包括：传感器采集模块，包括至少一个传感器，其中，所述传感器用于采集数据；协CPU处理器，采用单总线通信方式分别与所述至少一个传感器连接，用于将所述至少一个传感器采集到的数据进行汇总，并将汇总后的数据发送给主CPU处理器；所述主CPU处理器，采用全双工UART与所述协CPU处理器连接，用于对接收到的所述汇总后的数据进行处理。

进一步地，所述传感器采集模块包括以下至少之一：图像采集模块，用于采集图像数据；电池参数检测模块，用于采集电池参数；深度传感器模块，用于采集所述机器人在液体中的深度数据；红外传感器模块，用于采集所述机器人与障碍物之间的位置信息；姿态传感器模块，用于采集所述机器人当前朝向以及速度信息。

进一步地，所述图像采集模块包括：至少一个摄像头，其中，所述摄像头用于采集图像数据，并将采集到的图像数据发送给所述协CPU处理器或者所述主CPU处理器。

进一步地，所述至少一个摄像头设置于所述机器人头部。

进一步地，所述图像采集模块采用USB方式与所述主CPU处理器通信连接。

进一步地，所述电池参数检测模块包括：集成于锂聚合物电池内部的电量检测电路以及第一传感器。

进一步地，所述电池参数检测模块采用IIC总线或CAN总线方式与所述协CPU处理器连接。

进一步地，所述深度传感器模块包括：设置于所述机器人头部的水压传感器，其中，所述水压传感器输出的压力值用于指示所述机器人在液体中的深度数据。

进一步地，所述深度传感器模块采用ADC方式与所述协CPU处理器连接。

进一步地，所述红外传感器模块包括：设置于所述机器人体表的至少一个红外测距传感器。

进一步地，所述红外传感器模块采用ADC方式与所述协CPU处理器连接。

进一步地，所述姿态传感器模块包括：三轴加速度计，用于检测所述机器人当前速度；三轴陀螺仪，用于检测所述机器人当前朝向；三轴磁力计，用于在所述机器人静止时对所述三轴陀螺仪进行校准。

进一步地，所述姿态传感器模块采用全双工UART方式与所述协CPU处理器通信连接。

进一步地，所述协CPU处理器采用全双工UART方式与所述主CPU处理器通信连接。

进一步地，所述机器人控制系统还包括：驱动控制模块，与所述协CPU处理器连接，用于按照控制指令对所述机器人进行驱动控制，其中，所述主CPU处理器用于生成所述控制指令，所述控制指令经由所述协CPU处理器传输至驱动控制模块。

进一步地，所述驱动控制模块包括：运动驱动控制模块，包括至少一个第一数字舵机，用于对所述机器人的执行动作进行驱动控制；以及面部表情控制模块，包括至少一个第二数字舵机，用于对所述机器人的面部表情进行控制。

进一步地，所述运动驱动控制模块为通过锁存器实现全双工UART转半双工UART的模块电路，其中，所述至少一个第一数字舵机采用单总线或者星型连接方式逐个串联。

进一步地，所述运动驱动控制模块采用半双工UART总线方式与所述协CPU处理器通信连接。

进一步地，所述机器人为鱼形机器人，所述至少一个第一数字舵机包括：设置于所述鱼形机器人左鳍及右鳍的第一子数字舵机，用于控制所述鱼形机器人的方向；以及设置于所述鱼形机器人尾部的第二子数字舵机，用于为所述鱼形机器人提供推动力。

进一步地，所述机器人为鱼形机器人，其中，所述面部表情控制模块为通过IIC通信接口控制产生的多路PWM输出电路模块，所述第二数字舵机为PWM控制数字舵机，所述至少一个第二数字舵机包括：用于控制所述机器人触须的第三子数字舵机；用于控制所述机器人眼睛的第四子数字舵机；用于控制所述机器人嘴巴的第五子数字舵机。

进一步地，所述面部表情控制模块采用IIC转多路PWM输出总线方式与所述协CPU处理器通信连接。

进一步地，所述机器人控制系统还包括：无线电控制模块，分别与所述主CPU处理器、云平台系统连接，用于利用无线电波实现所述主CPU处理器与所述云平台系统之间的无线数据传输。

进一步地，所述机器人控制系统还包括：设置于采集场地上方的全局摄像头，其中，所述全局摄像头与所述云平台系统连接，用于采集所述采集场地中至少一个所述机器人的状态信息，并将所述状态信息发送给所述云平台系统，所述采集场地中包括所述至少一个所述机器人。

进一步地，所述机器人控制系统还包括：能源模块，分别与所述协CPU处理器、所述主CPU处理器以及所述驱动控制模块连接，用于提供能源。

进一步地，所述能源模块包括：锂聚合物电池模块；多路DC-DC电压变换模块，与所述锂聚合物电池模块连接，用于将所述锂聚合物电池模块的电压转换为直流电压。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种机器人，所述机器人包括本实用新型上述实施例中的任意一种机器人控制系统。

在本实用新型实施例中，通过传感器采集模块采集机器人的状态数据，并将采集到的数据通过单总线通信方式发送至协CPU处理器，使协CPU处理器对采集到数据进行汇总，并将汇总后的数据采用全双工UART发送至主CPU处理器，便于主CPU处理器对汇总后的数据进行处理。在该方案中，协CPU处理器将传感器采集模块采集的数据进行汇总后，再通过全双工UART方式发送给主CPU处理器，可以在不影响主CPU处理器与传感器采集模块的信息交互的情况下，通过对采集的数据进行汇总，简化主CPU处理器的数据处理过程，并且可以避免传感器采集模块与主CPU处理器直接连接而造成的复杂布线，解决相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种机器人控制系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种智能机器人控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

图1是根据本实用新型实施例的一种机器人控制系统的示意图，如图1所示，该机器人控制系统可以包括：传感器采集模块11，包括至少一个传感器，其中，传感器用于采集数据；协CPU处理器13，采用单总线通信方式分别与至少一个传感器连接，用于将至少一个传感器采集到的数据进行汇总，并将汇总后的数据发送给主CPU处理器；主CPU处理器15，采用全双工UART与协CPU处理器连接，用于对接收到的汇总后的数据进行处理。

根据本实用新型上述实施例，通过传感器采集模块采集机器人的状态数据，并将采集到的数据通过单总线通信方式发送至协CPU处理器，使协CPU处理器对采集到数据进行汇总，并将汇总后的数据通过全双工UART发送至主CPU处理器，便于主CPU处理器对汇总后的数据进行处理。在该方案中，协CPU处理器将传感器采集模块采集的数据进行汇总后，再通过全双工UART方式发送给主CPU处理器，可以在不影响主CPU处理器与传感器采集模块的信息交互的情况下，通过对采集的数据进行汇总，简化主CPU处理器的数据处理过程，并且可以避免传感器采集模块与主CPU处理器直接连接而造成的复杂布线，解决相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的技术问题。

本设计通过集散式的控制系统结构对多传感采集到的数据进行融合，提高机器人自身数据的准确性和系统稳定性，采用多种单总线通信控制方式简化机器人布线复杂度，采用多种交互输出和表现形式提高仿真度和交互体验。

本实用新型通过增设协控制器模块，也即本实用新型实施例中的协CPU处理器，并采用单总线通信控制方式将多个传感器采集到的数据通过协控制器模块发送给主控制器模块，也即本实用新型实施例中的主CPU处理器，相较于现有技术中直接将多个传感器连接在主控制器模块，能够降低系统布线复杂度，且主控制器模块与协控制器模块所负责的内容不同，能够提高机器人控制系统的系统稳定性和数据处理的准确性。

可选地，协CPU处理器可以是协控制器模块，采用以ARM Cortex-M4内核为核心的STM32F407ZGT6芯片及其外围电路组成，实现多种传感器数据采集融合、电机控制指令发送、与主控制器模块通信。

可选地，主CPU处理器可以是主控制器模块，采用以ARM Cortex-A17内核为核心的主控制芯片RK3288及其外设电路实现各种复杂运动控制算法、图像采集与处理、与无线电控制器模块通信、处理协控制器上传的各类传感器数据等功能。

作为一种可选的实施例，传感器采集模块包括以下至少之一：图像采集模块，用于采集图像数据；电池参数检测模块，用于采集电池参数；深度传感器模块，用于采集机器人在液体中的深度数据；红外传感器模块，用于采集机器人与障碍物之间的位置信息；姿态传感器模块，用于采集机器人当前朝向以及速度信息。

采用本实用新型上述实施例，通过图像采集模块采集图像数据；通过电池参数检测模块采集电池参数；通过深度传感器模块采集机器人在液体中的深度数据；通过红外传感器模块集机器人与障碍物之间的位置信息；通过姿态传感器模块采集机器人当前朝向以及速度信息，从而可以根据传感器采集模块准确获取机器人的状态信息，便于根据采集到的机器人的状态信息控制机器人运行。

作为一种可选的实施例，图像采集模块包括：至少一个摄像头，其中，摄像头用于采集图像数据，并将采集到的图像数据发送给协CPU处理器或者主CPU处理器。

采用本实用新型上述实施例，图像采集模块通过摄像头采集图像数据，并将采集到的图像数据发送给主CPU处理器，使主CPU处理器可以根据采集的图像数据判断机器人的状态信息，或者图像采集模块可以通过摄像头采集图像数据，并将采集到的图像数据发送给协CPU处理器，然后协CPU处理器再将该图像数据传输至主CPU处理器，以实现主CPU处理器可以根据该图像数据判断机器人的状态信息的目的。

可选地，图像采集模块可以采用摄像头，配合主CPU处理器中的图像处理算法，实现包括但不限于人脸识别、表情识别、手势识别、物块识别功能。

可选地，自身局部视觉系统，也即本实用新型实施例中图像采集模块，可以是在机器人本体合适的位置上安装摄像头，在机器人的主控板上烧录决策处理程序，当要追踪的目标被检测到后，机器人根据自身烧录程序的决策结果发出运动控制指令，对目标进行追踪。

作为一种可选的实施例，至少一个摄像头设置于机器人头部。

采用本实用新型上述实施例，将至少一个摄像头设置于机器人的头部可以采集机器人前方的图像，便于控制机器人向前方运动的轨迹，另外在机器人的头部设置摄像头，可以使采集的图像更加符合用户的操作视角，便于根据采集的图像控制机器运动。

作为一种可选的实施例，图像采集模块采用USB方式与主CPU处理器通信连接。

需要说明的是，USB，全称为Universal Serial Bus中文名称为通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通信。

采用本实用新型上述实施例，图像采集模块采用USB方式与主CPU处理器通信连接，使主CPU处理器可以与多种采用USB接口的图像采集模块相连，便于根据需求选择相应的图像采集模块。

作为一种可选的实施例，电池参数检测模块包括：集成于锂聚合物电池内部的电量检测电路以及第一传感器。

采用本实用新型上述实施例，电池参数检测模块可以采用集成于锂聚合物电池内部的电量检测电路和传感器，实时检测电池电量，并在电池电量低于某一阈值预警及提示及时充电，从而保证机器人可以正常工作，避免机器人由于电池电量不足而无法返回，导致机器损伤的情况。

作为一种可选的实施例，电池参数检测模块采用IIC总线或CAN总线方式与协CPU处理器连接。

采用本实用新型上述实施例，通过IIC和CAN通信接口的单总线方式通信，可以简化机器人布线复杂度。

作为一种可选的实施例，深度传感器模块包括：设置于机器人头部的水压传感器，其中，水压传感器输出的压力值用于指示机器人在液体中的深度数据。

采用本实用新型上述实施例，深度传感器模块通过设置于机器人头部的水压传感器输出的压力值确定机器人所在液体中的深度数据，从而可以准确判断出机器人的深度位置，便于控制机器人在工作范围允许的深度内工作。

可选地，深度传感器模块可以通过检测置于机器人头部水压传感器输出的压力值结合红外测距传感器，探测机器人周围障碍物位置信息，通过避障算法决策，采取相应的运动行为，进而实现的避障目的。

作为一种可选的实施例，深度传感器模块采用ADC方式与协CPU处理器连接。

需要说明的是，ADC全称为Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或数模转换器，可以将连续变化的模拟信号转换为数字信号的器件。

采用本实用新型上述实施例，可以采用ADC方式，将深度传感器模块采集的深度模拟数据信号转换为可以被协CPU处理器识别的数字信号。

作为一种可选的实施例，红外传感器模块包括：设置于机器人体表的至少一个红外测距传感器。

采用本实用新型上述实施例，可以将红外传感器模块安装在机器人本体上，利用红外波模块进行距离测量，使机器人可以根据距离测量结果，实现障碍物检测与规避。

作为一种可选的实施例，红外传感器模块采用ADC方式与协CPU处理器连接。

采用本实用新型上述实施例，可以采用ADC方式，将红外传感器模块采集的模拟数据信号转换为可以被协CPU处理器识别的数字信号。

作为一种可选的实施例，姿态传感器模块包括：三轴加速度计，用于检测机器人当前速度；三轴陀螺仪，用于检测机器人当前朝向；三轴磁力计，用于在机器人静止时对三轴陀螺仪进行校准。

采用本实用新型上述实施例，机器人可以通过姿态传感器模块，获取三轴加速度计、三轴陀螺仪、以及三轴磁力计的数据，通过读取三轴陀螺仪姿态角，可以解算出校正后的姿态获取当前机器人的方位；在机器人静止时利用磁力计对陀螺仪进行校准，提高姿态检测精度；利用对加速度数据积分获得机器人的速度，从而可以通过姿态传感器模块准确获取机器人的姿态，便于对机器人的控制。

作为一种可选的实施例，姿态传感器模块采用全双工UART方式与协CPU处理器通信连接。

需要说明的是，全双工是在微处理器与外围设备之间采用发送线和接收线各自独立的方法，可以是数据在两个方向上同时进行传送操作。指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行。例如，将信号从A发送到B的同时，A也可以接收B发送的信号。

需要说明的是，UART全称为Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，中文名称为通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。

采用本实用新型上述实施例，姿态传感器模块采用全双工UART方式与协CPU处理器通信连接，可以实现姿态传感器模块与协CPU处理器之间的双向通信。

作为一种可选的实施例，协CPU处理器采用全双工UART方式与第二控制模块通信连接。

采用本实用新型上述实施例，协CPU处理器采用全双工UART方式与主CPU处理器通信连接，可以实现协CPU处理器与主CPU处理器之间的双向通信。

作为一种可选的实施例，机器人控制系统还包括：驱动控制模块，与协CPU处理器连接，用于按照协CPU处理器发送的控制指令对机器人进行驱动控制，其中，控制指令为主CPU处理器根据对汇总后的数据进行分析得到的结果所生成的指令，主CPU处理器所生成控制指令可以经由协CPU处理器传输至驱动控制模块。

采用本实用新型上述实施例，主CPU处理器根据汇总后的数据进行分析，生成相应的控制指令，协CPU处理器接收该控制指令，并将该控制指令发送至驱动控制模块，从而使驱动控制模块在控制指令的作用下控制机器人运行。

作为一种可选的实施例，驱动控制模块包括：运动驱动控制模块，包括至少一个第一数字舵机，用于对机器人的执行动作进行驱动控制；以及面部表情控制模块，包括至少一个第二数字舵机，用于对机器人的面部表情进行控制。

采用本实用新型上述实施例，通过驱动控制模块中的运动驱动控制模块控制第一数字舵机，进而控制机器人的执行动作；通过驱动控制模块中的面部表情控制模块控制第二数字舵机，进而控制机器人的面部表情，可以使机器人在驱动控制模块的控制下执行更加丰富的动作。

作为一种可选的实施例，运动驱动控制模块可以为通过锁存器实现全双工UART转半双工UART的模块电路，其中，至少一个第一数字舵机采用单总线或者星型连接方式逐个串联。

采用本实用新型上述实施例，运动驱动控制模块可以为通过锁存器实现全双工UART转半双工UART的模块电路，从而实现各运动驱动数字舵机采用单总线或者星型连接方式逐个串联通信和控制，降低了控制和连接布线复杂度。

作为一种可选的实施例，运动驱动控制模块采用半双工UART总线方式与协CPU处理器通信连接。

需要说明的是，半双工数据传输指数据可以在一个信号载体的连个方向上传输，但是不能同时传输。例如，在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在线上发送数据，然后立即在线上接收数据，这些数据来自数据刚刚传输的方向。这种方式可以节约传输线路。

采用本实用新型上述实施例，运动驱动控制模块采用半双工UART总线方式与协CPU处理器通信连接，可以在保证运动驱动模块与半双工UART总线的连接的基础上，节约传输线路。

作为一种可选的实施例，机器人为鱼形机器人，至少一个第一数字舵机包括：设置于鱼形机器人左鳍及右鳍的第一子数字舵机，用于控制鱼形机器人的方向；以及设置于鱼形机器人尾部的第二数字舵机，用于为鱼形机器人提供推动力。

采用该本实用新型上述实施例，在机器人为鱼形机器人的情况下，可以通过第一子数字舵机为鱼形机器人提供运动的推动力；还可以通过第二子数字舵机控制鱼形机器人的运动方向，从而可以通过多个数字舵机实现对机器人运动的控制。

可选地，在机器人为鱼形机器人的情况下，可以在鱼形机器人的左鳍和鱼形机器人的右鳍分别设置2个第一数字舵机，控制鱼形机器人的运动方向；在鱼形机器人的尾部主关节设置3个第一数字舵机，为鱼形机器人提供主推动力。

可选地，实用新型中的机器人还可以包括但不限于，娱乐机器人、宠物机器人、智能家居、智能伙伴、云机器人、以及仿虾机器人。

作为一种可选的实施例，机器人为鱼形机器人，其中，面部表情控制模块为通过IIC通信接口控制产生的多路PWM输出电路模块，第二数字舵机为PWM控制数字舵机，至少一个第二数字舵机包括：用于控制机器人触须的第三子数字舵机；用于控制机器人眼睛的第四子数字舵机；用于控制机器人嘴巴的第五子数字舵机。

采用本实用新型上述实施例，面部表情控制模块可以为通过IIC通信接口控制产生的多路PWM输出电路模块，通过在鱼形机器人的触须、鱼形机器人的眼睛、以及鱼形机器人的嘴巴设置第二数字舵机，可以控制鱼形机器人的面部表情，使鱼形机器人的外观更加接近自然界的鱼。

可选的，第二数字舵机可以是PWM控制数字舵机，分别在鱼形机器人的两个触须设置2个第三子数字舵机、在鱼形机器人的两只眼睛设置2个第四子数字舵机、在鱼形机器人的嘴巴设置1个第五子数字舵机，从而可以通过数字舵机实现鱼形机器人的各种体征的表达。

作为一种可选的实施例，面部表情控制模块采用IIC转多路PWM输出总线方式与协CPU处理器通信连接。

采用本实用新型上述实施例，面部表情控制模块可以根据IIC通信接口控制，产生多路PWM输出电路模块，通过单总线方式通信和控制，可以简化机器人的布线复杂度。

作为一种可选的实施例，机器人控制系统还包括：无线电控制模块，分别与主CPU处理器、云平台系统连接，用于利用无线电波实现主CPU处理器与云平台系统之间的无线数据传输。

采用本实用新型上述实施例，无线电控制器模块可以实现机器人本体在水下与云平台进行高速无线数据传输，相比wifi，无线电的载波频率较低，可降低水介质对电波的反射和散射，从而可以准确实现云系统的复杂运算、远程操控和软件系统升级，从而可以通过无线数据控制机器人运行，还可以通过无线数据获取机器人在运行过程中的数据，实时准确判断机器人的状态，采用高速的无线通信方式可以使机器人通过无线升级的方式进行升级，从而还可以简化系统升级扩展复杂度。

作为一种可选的实施例，机器人控制系统还包括：设置于采集场地上方的全局摄像头，其中，全局摄像头与云平台系统连接，用于采集采集场地中至少一个机器人的状态信息，并将状态信息发送给云平台系统，采集场地中包括至少一个机器人。

采用本实用新型上述实施例，可以在采集场地上方通过全局摄像头实时采集场地图像，并进行处理和目标识别，将提取的机器人与目标的位置、速度等信息传给决策控制系统，决策系统可以根据这些信息判断机器人与目标之间的状态，确定此刻应当采取的动作，并将这些动作编辑成指令，通过通信系统发送给机器人，实现了获取采集场地内的机器人的状态的效果。

可选地，根据机器人全局视觉系统和机器人局部视觉系统，可赋予群体性决策操作，其中，机器人全局视觉系统也即本实用新型实施例中设置于采集场地上方的全局摄像头，通过在采集场地上方的全局摄像头，采集采集场地全局的图像实现，机器人局部视觉系统可以通过在机器人个体上设置摄像头，采集机器人的个体图像实现。

作为一种可选的实施例，机器人控制系统还包括：能源模块，分别与协CPU处理器、主CPU处理器以及驱动控制模块连接，用于提供能源。

采用本实用新型上述实施例，在机器人控制系统中设置能源模块，可以使能源模块为机器人控制系统中的协CPU处理器、主CPU处理器、驱动控制模块或其他模块提供能源，使各模块可以正常工作，从而使机器人可以正常运行。

作为一种可选的实施例，能源模块包括：锂聚合物电池模块；多路DC-DC电压变换模块，与锂聚合物电池模块连接，用于将锂聚合物电池模块的电压转换为直流电压。

采用本实用新型上述实施例，能源模块可以包括锂聚合物电池模块和多路DC-DC电压变换模块，通过DC-DC电源变换模块将锂聚合物电池电压转换为其它直流电压为各电路模块提供能源，从而使转换后的电压可以符合各电路模块的电压需求，使机器人可以正常运行。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种机器人，机器人包括本实用新型上述实施例中的任意一种机器人控制系统.

根据本实用新型上述实施例，通过传感器采集模块采集机器人的状态数据，并将采集到的数据通过单总线通信方式发送至协CPU处理器，使协CPU处理器对采集到数据进行汇总，并将汇总后的数据通过全双工UART发送至主CPU处理器，便于主CPU处理器对汇总后的数据进行处理。在该方案中，协CPU处理器将传感器采集模块采集的数据进行汇总后，再通过全双工UART方式发送给主CPU处理器，可以在不影响主CPU处理器与传感器采集模块的信息交互的情况下，通过对采集的数据进行汇总，简化主CPU处理器的数据处理过程，并且可以避免传感器采集模块与主CPU处理器直接连接而造成的复杂布线，解决相关技术中的机器人系统布线复杂、体积庞大的技术问题。

本实用新型还提供了一种优选实施例，该优选实施例提供了一种智能机器人控制系统。

图2是根据本实用新型实施例的一种智能机器人控制系统的示意图，如图2所示，该智能机器人控制系统中，协CPU处理器13为协控制器模块，主CPU处理器15为主控制器模块，协CPU处理器与主CPU处理器采用全双工UART方式通信连接。

如图2所示，该智能机器人控制系统中还包括传感器模块25，其中，传感器模块25包括：图像采集模块251、电池参数检测模块253、深度传感器模块255、红外传感器模块257、以及姿态传感器模块259，其中，图像采集模块251采用USB方式与主CPU处理器通信连接；电池参数检测模块253采用IIC总线或CAN总线方式与协CPU处理器连接；深度传感器模块255采用ADC方式与协CPU处理器连接；红外传感器模块257采用ADC方式与协CPU处理器连接；姿态传感器模块采用全双工UART方式与协CPU处理器通信连接。

如图2所示，该智能机器人控制系统中还包括驱动控制模块26，其中，驱动控制模块26还包括：运动驱动控制模块261、以及面部表情控制模块263，运动驱动控制模块采用半双工UART总线方式与协CPU处理器通信连接；面部表情控制模块采用IIC转多路PWM输出总线方式与协CPU处理器通信连接。

运动驱动控制模块261包括用于控制机器人的方向的尾部数字舵机组；以及用于控制鱼形机器人的方向的鳍部数字舵机组，即运动驱动控制模块261包括用于对机器人的执行动作进行驱动控制的第一数字舵机。

面部表情控制模块263包括用于控制机器人触须的数字舵机；用于控制机器人眼睛的数字舵机；用于控制机器人嘴巴的数字舵机；用于控制机器人脸颊的数字舵机，即面部表情控制模块263包括用于对机器人的面部表情进行控制的第二数字舵机。

如图2所示，该智能机器人控制系统中还包括能源模块27，分别与协CPU处理器、主CPU处理器以及驱动控制模块连接，用于为机器人的多个模块提供能源。

如图2所示，该智能机器人控制系统中还包括无线电控制模块28，分别与主CPU处理器15、云平台系统29连接，用于利用无线电波实现主CPU处理器与云平台系统之间的无线数据传输。

如图2所示，该智能机器人控制系统中还包括全局摄像头30，全局摄像头与云平台系统连接，用于采集采集场地中至少一个机器人的状态信息，并将状态信息发送给云平台系统，采集场地中包括至少一个机器人。

智能机器人控制系统，可以采用多处理器协同控制处理更多的任务，采用多种传感器组合融合方案及合理的布局方案提高机器人数据的准确性和系统稳定性，使用单总线通信控制方式简化机器人布线复杂度，使用高精度定位方式和高速无线通信方式赋予机器人族群属性和简化软件系统升级复杂度。

可选地，智能机器人控制系统一个主控制器模块(即主CPU处理器)加一个协控制器模块(即协CPU处理器)，主控制器模块主要实现数据处理和复杂算法等实现，协控制器主要实现各传感器数据采集、融合及电机控制。

可选地，智能机器人控制系统多种传感器组合融合方案及合理的布局方案提高机器人数据的准确性和系统稳定性，其特征在于，布置于机器人头部的摄像头模块、布置于体表前部、左部、右部、胸前和后背各2个红外传感器、布置于头内部的水深压力传感器、布置于胸腔的姿态传感器。

可选地，智能机器人控制系统采用单总线通信控制方式简化机器人布线复杂度，其中，运动驱动数字舵机控制的半双工UART总线及面部表情控制的IIC转多路PWM输出总线和IIC和CAN电池管理总线、包括但不限于反馈电池电压、电流、温度、剩余电量等参数。

可选地，智能机器人控制系统通过使用全局摄像头实时采集场地图像技术结合自身局部视觉系统对每台机器人精确定位及通过高速无线数据传输接入云平台控制系统对多机器人控制，赋予机器人族群属性。

需要说明的是，自身局部视觉系统，也即本实用新型实施例中图像采集模块，是在机器人本体合适的位置上安装摄像头，在机器人主控板上烧录决策处理程序，当要追踪的目标被检测到后，机器人根据自身烧录程序的决策结果发出运动控制指令，对目标进行追踪。

需要说明的是，全局视觉系统，也即本实用新型实施例中设置于采集场地上方的全局摄像头，可以是通过全局摄像头实时采集场地图像，进行处理和目标识别，提取的机器人和目标的位置、速度等信息，并将提取的信息传输给决策控制系统，决策系统根据这些信息判断机器人与目标之间的状态，确定此刻应当采取的动作，并将这些动作编辑成指令，通过通信系统发送给机器人。

采用本实用新型上述实施例，智能机器人控制系统通过全局视觉系统和局部视觉系统，可以对机器人赋予群体性决策操作，赋予机器人族群属性。

可选地，通过云平台系统以高速无线数据传输方式对机器人软件系统升级，不需断电和拆机升级，提高机器人功能升级简便性和后期功能扩展性，简化软件系统升级复杂度。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (26)

1.一种机器人控制系统，其特征在于，包括：

传感器采集模块，包括至少一个传感器，其中，所述传感器用于采集数据；

协CPU处理器，采用单总线通信方式分别与所述至少一个传感器连接，用于将所述至少一个传感器采集到的数据进行汇总，并将汇总后的数据发送给主CPU处理器；

所述主CPU处理器，采用全双工UART与所述协CPU处理器连接，用于对接收到的所述汇总后的数据进行处理。

2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述传感器采集模块包括以下至少之一：

图像采集模块，用于采集图像数据；

电池参数检测模块，用于采集电池参数；

深度传感器模块，用于采集所述机器人在液体中的深度数据；

红外传感器模块，用于采集所述机器人与障碍物之间的位置信息；

姿态传感器模块，用于采集所述机器人当前朝向以及速度信息。

3.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述图像采集模块包括：

至少一个摄像头，其中，所述摄像头用于采集图像数据，并将采集到的图像数据发送给所述协CPU处理器或者所述主CPU处理器。

4.根据权利要求3所述的机器人控制系统，其特征在于，所述至少一个摄像头设置于所述机器人头部。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的机器人控制系统，其特征在于，所述图像采集模块采用USB方式与所述主CPU处理器通信连接。

6.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述电池参数检测模块包括：

集成于锂聚合物电池内部的电量检测电路以及第一传感器。

7.根据权利要求2或6所述的机器人控制系统，其特征在于，所述电池参数检测模 块采用IIC总线或CAN总线方式与所述协CPU处理器连接。

8.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述深度传感器模块包括：

设置于所述机器人头部的水压传感器，其中，所述水压传感器输出的压力值用于指示所述机器人在液体中的深度数据。

9.根据权利要求2或8所述的机器人控制系统，其特征在于，所述深度传感器模块采用ADC方式与所述协CPU处理器连接。

10.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述红外传感器模块包括：

设置于所述机器人体表的至少一个红外测距传感器。

11.根据权利要求2或10所述的机器人控制系统，其特征在于，所述红外传感器模块采用ADC方式与所述协CPU处理器连接。

12.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述姿态传感器模块包括：

三轴加速度计，用于检测所述机器人当前速度；

三轴陀螺仪，用于检测所述机器人当前朝向；

三轴磁力计，用于在所述机器人静止时对所述三轴陀螺仪进行校准。

13.根据权利要求12所述的机器人控制系统，其特征在于，所述姿态传感器模块采用全双工UART方式与所述协CPU处理器通信连接。

14.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述协CPU处理器采用全双工UART方式与所述主CPU处理器通信连接。

15.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括：

驱动控制模块，与所述协CPU处理器连接，用于按照控制指令对所述机器人进行驱动控制，其中，所述主CPU处理器用于生成所述控制指令，所述控制指令经由所述协CPU处理器传输至驱动控制模块。

16.根据权利要求15所述的机器人控制系统，其特征在于，所述驱动控制模块包括：

运动驱动控制模块，包括至少一个第一数字舵机，用于对所述机器人的执行动作进行驱动控制；以及

面部表情控制模块，包括至少一个第二数字舵机，用于对所述机器人的面部 表情进行控制。

17.根据权利要求16所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动驱动控制模块为通过锁存器实现全双工UART转半双工UART的模块电路，其中，所述至少一个第一数字舵机采用单总线或者星型连接方式逐个串联。

18.根据权利要求16或17所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动驱动控制模块采用半双工UART总线方式与所述协CPU处理器通信连接。

19.根据权利要求16或17所述的机器人控制系统，其特征在于，所述至少一个第一数字舵机包括：

设置于所述机器人左鳍及右鳍的第一子数字舵机，用于控制所述机器人的方向；以及

设置于所述机器人尾部的第二子数字舵机，用于为所述机器人提供推动力。

20.根据权利要求16所述的机器人控制系统，其特征在于，其中，所述面部表情控制模块为通过IIC通信接口控制产生的多路PWM输出电路模块，所述第二数字舵机为PWM控制数字舵机，所述至少一个第二数字舵机包括：

用于控制所述机器人触须的第三子数字舵机；

用于控制所述机器人眼睛的第四子数字舵机；

用于控制所述机器人嘴巴的第五子数字舵机。

21.根据权利要求16或20所述的机器人控制系统，其特征在于，所述面部表情控制模块采用IIC转多路PWM输出总线方式与所述协CPU处理器通信连接。

22.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括：

无线电控制模块，分别与所述主CPU处理器、云平台系统连接，用于利用无线电波实现所述主CPU处理器与所述云平台系统之间的无线数据传输。

23.根据权利要求22所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括：

设置于采集场地上方的全局摄像头，其中，所述全局摄像头与所述云平台系统连接，用于采集所述采集场地中至少一个所述机器人的状态信息，并将所述状态信息发送给所述云平台系统，所述采集场地中包括所述至少一个所述机器人。

24.根据权利要求15所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括：

能源模块，分别与所述协CPU处理器、所述主CPU处理器以及所述驱动控制模块连接，用于提供能源。

25.根据权利要求24所述的机器人控制系统，其特征在于，所述能源模块包括：

锂聚合物电池模块；

多路DC-DC电压变换模块，与所述锂聚合物电池模块连接，用于将所述锂聚合物电池模块的电压转换为直流电压。

26.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1至25中任意一项所述的机器人控制系统。