CN214724275U - 机器人的电子控制系统及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人及其电子控制系统。所述电子控制系统包括：控制器和由多个像素单元组成的像素板；所述控制器对所述像素板进行显示控制；像素板中的各个像素单元分别包括输入接口、输出接口和辅输入接口；相邻两个像素单元中，第一像素单元的输出接口连接第二像素单元的输入接口，且所述第一像素单元的输入接口连接所述第二像素单元的辅输入接口，所述第二像素单元在所述第一像素单元损坏时通过其辅输入接口接收输入信号。本申请的机器人及其电子控制系统实现了输入数据的双向传输从而有效地避免了由于单一像素单元的损坏而导致的整体像素板无法正常显示的问题，从而提高了系统的稳定性，并且还可通过一根信号线即可实现数据的接收与解码，从而提高了信号的传输效率。

Description

机器人的电子控制系统及机器人

技术领域

本申请涉及机器人及智能装备技术领域，特别是涉及一种机器人的电子控制系统及机器人。

背景技术

自从第一台真正意义上的智能机器人研发至今，机器人及智能设备领域得到了快速发展。现有机器人类型主要分为工业机器人和服务机器人，其中，工业机器人指应用于生产过程与环境的机器人，主要包括人机协作机器人和工业移动机器人；服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，主要包括个人服务机器人、家用服务机器人和公共服务机器人。

为保证机器人的安全高效运行，不仅需要通过电子控制系统去监测和控制机器人的运行状态，而且还可以通过电子控制系统控制机身上的氛围灯。机身上的氛围灯通常可采用像素板来实现。但是目前机器人机身上通常装饰的是固定亮度和颜色的氛围灯，因此这种氛围灯的显示过于单一化，显示效果也是固定化的。另外目前机器人机身上的氛围灯采用串联式连接结构，使得信号单向传输，这样当一个像素单元损坏时，就会导致整体的显示效果。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种机器人的电子控制系统及机器人以有效地避免由于单一像素单元的损坏影响整体显示效果的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面，提供一种机器人的电子控制系统，所述机器人的电子控制系统包括控制器和由多个像素单元组成的像素板；所述控制器对所述像素板进行显示控制；像素板中的各个像素单元分别包括输入接口、输出接口和辅输入接口；相邻两个像素单元中，第一像素单元的输出接口连接第二像素单元的输入接口，且所述第一像素单元的输入接口连接所述第二像素单元的辅输入接口，所述第二像素单元在所述第一像素单元损坏时通过其辅输入接口接收输入信号。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述像素板中各个像素单元为矩阵式排列且采用串行级联接口进行通信。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述像素板中的各个像素单元之间通过单线归零码的通信方式进行通信。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器根据数据化协议对所述像素板中各个像素单元进行显示控制。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器根据数据化协议和像素单元数量对颜色和数量进行编码以形成编码数据；所述像素板根据所述控制器发送的编码数据进行显示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器根据数据化协议对所述像素板中各个像素单元的颜色、亮度或状态进行显示控制。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器根据机器人的运行状态对像素板的显示进行控制。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器在机器人充电时关闭所述像素板中各像素单元的显示。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述控制器按照预设频率对所述像素板进行显示控制。

本申请的第二方面，提供一种机器人，所述机器人包括前述任一项所述的机器人的电子控制系统。

如上所述，本申请机器人的电子控制系统及机器人，具有以下有益效果：

1)本申请的机器人及其电子控制系统，通过辅输入接口实现数据的双向传输，从而有效地避免了由于单一像素单元损坏而导致的整体像素板无法正常显示的问题；

2)本申请中，控制器通过数据化协议对像素板进行控制，从而可快捷灵活地实现对像素单元颜色、颜色及状态的控制，从而达到编辑式显示效果；

3)本申请的像素板中，各像素单元之间通过单线归零码的通讯方式，利用一根信号线即可实现数据的接收与解码，从而有效的提高了信号的传输效率，提高了系统的性能及稳定性。

附图说明

图1显示为本申请机器人的电子控制系统的实施例一的结构示意图；

图2显示为本申请电子控制系统中像素板的一实现方式的电路结构示意图；

图3显示为本申请机器人的电子控制系统的一具体应用的流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定.这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个元件。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

正如前面所述，在现有技术中，机器人的电子控制系统对机身上的氛围灯进行控制时，由于氛围灯的像素单元采用串联式连接结构，从而会由于某一像素单元的损坏而造成整体无法显示的问题。针对这一问题，本申请采用辅输入接口的方式使得数据为双向传输，从而有效的避免了由于单一像素单元的损坏而影响整体显示效果的问题。

请参阅图1～图2，图1显示为本申请机器人的电子控制系统的实施例一的结构示意图；图2显示为本申请电子控制系统中像素板的一实现方式的电路结构示意图。

如图1所示，本申请的电子控制系统包括控制器10和由多个像素单元组成的像素板20。

所述像素板可以为设置在机器人机身上的氛围灯像素板。所述控制器10对所述像素板20进行显示控制；像素板20中的各个像素单元(图中未示出)分别包括输入接口、输出接口和辅输入接口；相邻两个像素单元中，第一像素单元的输出接口连接第二像素单元的输入接口，且所述第一像素单元的输入接口连接所述第二像素单元的辅输入接口，所述第二像素单元在所述第一像素单元损坏时通过其辅输入接口接收输入信号。

所述控制器10根据数据化协议对所述像素板20中各个像素单元进行显示控制。具体地，所述控制器10根据数据化协议和像素单元数量对颜色和数量进行编码以形成编码数据；所述像素板20根据所述控制器发送的编码数据进行显示。在具体应用中，可以先由控制器10进行数据化协议控制的主机初始化数据：例如先将像素单元三原色(红、绿、黄)进行配比成预先设计的颜色，将颜色数据进行组成；再根据像素单元的数量来组成颜色数据的数量，然后将这一串数据组合编码成像素单元能识别的编码数据，通过通讯口(如像素单元中的输入接口DI)发送给像素板。另外，控制器通过数据协议设计对像素板的显示进行控制，不仅可以控制各像素单元的颜色、亮度还可以对各像素单元的状态进行控制，还可以据个人所需求的动态图案或者静态图案“绘制”进行控制显示，从而使得像素板可以进行个性化的显示，从而有效地提高了系统的性能。

请参考图2，本实施例中，所述像素板中包括14个像素单元(像素单元U1、像素单元U2、像素单元U3……像素单元U14)。其中各个像素单元均包括输入接口DI、输出接口DO和辅输入接口BI。为方便描述，本实施例中将相邻两个像素单元中首先接收输入信号的像素单元定义为第一像素单元，后接收输入信号的像素单元定义为第二像素单元，以相邻的像素单元U1和像素单元U2为例，像素单元U1最先接收到输入信号，而像素单元U2在像素单元U1接收完输入信号后才会接收输入信号，因此像素单元U1作为第一像素单元，而像素单元U2作为第二像素单元。再以相邻的像素单元U2和像素单元U3为例，像素单元U2相较于像素单元U3可先获得输入信号，因此这一组相邻的像素单元中，像素单元U2作为第一像素单元，而像素单元U3作为第二像素单元。所述第一像素单元和第二像素单元均为一种指代说明，并不限制本申请的保护范围。

本实施例中，各像素单元采用矩阵式进行排列，并且采用串行级联接口进行通信。各个像素单元之间通过输入接口DI和输出接口DO相互连接，具体地，以像素单元U1和像素单元U2为例，所述像素单元U1(第一像素单元)的输出接口DO连接至所述像素单元U2(第二像素单元)的输入接口DI。再如，像素单元U2的输出接口DO连接至像素单元U3的输入接口DI，后面的各个像素单元之间也分别通过这样的方式进行连接以实现通信。

继续参考图1和图2，所述像素板20中的各个像素单元之间通过单线归零码的通信方式进行通信。在具体应用中，像素板在上电复位以后，由像素单元U1的输入接口DI端接受从控制器10传输过来的数据。首先送过来的24bit数据被第一个像素单元(即像素单元U1)的DI端输入提取后，通过该像素单元U1的内部处理后，通过像素单元U1的输出接口DO端口开始转发输出给下一个级联的像素单元(即像素单元U2)的输入接口DI端，每经过一个像素单元的传输，信号减少24bit，这样每个像素单元都能吞噬到属于自己属性的24bit数据包。各像素单元自己会解码数据包里的属性特征从而显示相应的状态，从而能达到控制每个像素单元的颜色变化或亮度变化。

本实施例中，像素板上的各个像素单元采用的是矩阵式的排列方式，各像素单元之间的通信采用串行级联接口及单线归零码的通讯方式，从而可以通过一根信号线完成数据的接收与解码，然后由每个像素单元对数据包数据进行解码。通过这样的方式，有效的减化了像素单元之间的通信线数量，不仅有效的降低了像素板的成本，而且提高了各像素单元之间的通信效率。

继续参考图2，本实施例中，相邻两个像素单元之间，第一像素单元的输入接口连接第二像素单元的辅输入接口。再以相邻的像素单元U1和像素单元U2为例，所述像素单元U1作为第一像素单元，所述像素单元U2作为第二像素单元，所述像素单元U1的输入接口DI与像素单元U2的辅输入接口BI连接进行通信。同理，相邻的像素单元U2和像素单元U3中，所述像素单元U2的输入接口DI与像素单元U3的辅输入接口BI连接。后续各个像素单元的连接方式均参考前述像素单元U1、像素单元U2和像素单元U3之间的连接方式，在此不再赘述。

采用前述的连接方式后，所述像素单元U3的辅输入接口BI即连接至像素单元U2的输入接口DI，也连接至像素单元U1的输出接口DO；所述像素单元问题的输入接口DI与像素单元U2的输出接口D0相连。

这样，当像素单元U3的辅输入接口BI接收到信号并吞噬吞噬24bit数据后，和该像素单元U3的输入接口DI端的数据进行比较：若该像素单元U3的输入接口DI端无信号，而该像素单元U3的辅输入接口BI端有接收到信号，则说明像素单元U3无法正常的从像素单元U2的输出接口接收到信号，此时像素单元U2已损坏。在这种情况下，切换到该像素单元U3的辅输入接口BI端接收输入信号，以保证像素单元U3仍然可以正确接收输入信号，而不会因为像素单元U2的损坏而导致整个像素板都无法显示的问题。

本实施例中，通过将各像素单元的辅输入接口，可以确保任意一个像素单元的损坏不会影响信号的级联传输，通过这样的方式实现了输入信号的双向传输，在单个像素单元损坏的情况下，也不影响整体色彩的显示从而提高了系统的稳定性。

继续参考图1和图2，本实施例的电子控制系统中，所述控制器10还可以根据机器人的运行状态对像素板20的显示进行控制。

例如：当机器人在空闲、待命的状态下，控制器10可以控制氛围灯像素板整体显示蓝色呼吸灯效果模式；当机器人处于运动状态下，氛围灯显示预先设置好的动态或者静态图案，(例如动态的流星雨显示效果模式)。

另外，当机器人充电过程中，控制氛围灯全灭模式，保证机器充电的状态下不耗电；而当机器人出现故障时，控制氛围灯整体显示红色双闪效果模式，以提醒使用者机器有出现故障；当机器人未定位成功或者它的急停按钮被按下了，则控制氛围灯整体显示黄色双闪效果模式，以提醒使用者机器人急停按钮被按或者机器人未定位。

此外，还可以进行低电量提醒；或者进行避让向右拐提醒：机器人向右让位，有灯提醒，让人往左边行走；从而使得氛围灯有机器人运行方向的指示效果。

需要说明的是，以上各种状态提醒仅为举例说明，在实际应用中，可根据实际需求做其他适当性调整或改变，其并不限制本申请的保护范围。另外，所述控制器10还可以按照预设频率对所述像素板20进行显示控制。也就是说，控制器10不仅可以控制像素板20的固态显示效果，还可以按照固定频率或者不固定的频率改变图案或显示效果，从而使得像素板20呈现动态的显示效果。

本申请还提供一种机器人，所述机器人包括机器人的电子控制系统，所述电子控制系统包括：控制器和像素板。所述像素板可以为设置在机器人机身上的氛围灯像素板。所述控制器对所述像素板进行显示控制；像素板中的各个像素单元分别包括输入接口、输出接口和辅输入接口；相邻两个像素单元中，第一像素单元的输出接口连接第二像素单元的输入接口，且所述第一像素单元的输入接口连接所述第二像素单元的辅输入接口。

本申请中，所述电子控制系统可以为机器人机身上的具有绚丽氛围灯的显示控制系统，电子控制系统通过其控制器中的数据协议对机身上的氛围灯面板进行显示控制，数据协议控制能够对氛围灯面板上的像素单元的颜色变化、亮度变化、状态的变化等进行控制显示，还可以根据个人所需求的动态图案或者静态图案“绘制”进行控制显示。需要说明的是，本申请中，控制器还可以根据机器人的运行状态对像素板进行显示控制，例如机器人充电时，将像素板中的所有像素单元关闭显示，以减少电量损耗；再如机器人在出现故障时，可以控制氛围灯像素板呈现红灯双闪效果；或者当机器人在空闲、待命状态时，呈现蓝色呼吸灯效果；而当机器人在正常运行状态时，可以呈现预先设计好的静态图案或动态图案等等，本申请对此不做限制。

同时，机身上的氛围灯面板的硬件设计，面板上的像素单元采用的是矩阵式的排列方式，并且像素单元之间的通信采用的是串行级联接口，采用单线归零码的通讯方式，能通过一根信号线完成数据的接收与解码，每个像素单元能对数据包数据进行解码。在具体应用中，像素板在上电复位以后，和像素单元的输入接口DI端接受依次接收传输过来的数据。首先送过来的24bit数据被第一个像素单元的DI端输入提取后，通过该像素单元的内部处理后，通过再通过该像素单元的输出接口DO端口开始转发输出给下一个级联的像素单元的输入接口DI端，每经过一个像素单元的传输，信号减少24bit，这样每个像素单元都能吞噬到属于自己属性的24bit数据包。各像素单元自己会解码数据包里的属性特征从而显示相应的状态，从而能达到控制每个像素单元的颜色变化或亮度变化。

另外，通过各像素单元中辅接口的连接方式，使得该电子控制系统在单个像素单元损坏的情况下，不影响整体色彩的显示。所述电子控制系统的具体结构及工作原理可参考前述图1和图2及其相关的详细描述。

图3显示为本申请机器人的电子控制系统的一具体应用的流程示意图，如图3所示，首先由机器人的电子控制系统中的控制器进行各像素单元的颜色合成及数据编码，具体地，执行步骤S10，进行主机初始化数据；执行步骤S20，对像素单元的三原色进行配比；执行步骤S30，将配比后的三原色进行合成以生成各像素单元的颜色数据；执行步骤S40，将合成的颜色数据编码成像素板能够解码的数据；执行步骤S50将数据传输至像素板中。具体地，所述控制器还可以执行步骤S60，间隔一段时间对颜色进行更换以实现像素板上颜色的连续变化。然后，像素板执行步骤S70：将接收到的数据进行解码，并将上次的解码数据进行覆盖，最终执行步骤S80：根据解码的颜色数据进行显示。

需要说明的是，本实施例中的控制器可以采用各种处理器来实现，例如可根据实际需求采用CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)或DSP(Digital Signal Processing/Processor，数字信号处理器)等等。

在具体应用中，所述控制器可以采用一集成电路实现。集成电路(IntegratedCircuit，IC)是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体。本实施例的控制器可采用模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路的形式，本申请对此不做限制。

本申请机器人的电子控制系统及机器人，像素板的各个像素单元通过矩阵式的排列方式，各像素单元之间的通信采用串行级联接口及单线归零码的通讯方式，从而可以通过一根信号线完成数据的接收与解码，然后由每个像素单元对数据包数据进行解码。通过这样的方式，有效的减化了像素单元之间的通信线数量，不仅有效的降低了像素板的成本，而且提高了各像素单元之间的通信效率。并且各像素单元通过辅输入接口，可以确保任意一个像素单元的损坏不会影响信号的级联传输，通过这样的方式实现了输入信号的双向传输，在单个像素单元损坏的情况下，也不影响整体色彩的显示从而提高了系统的稳定性。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种机器人的电子控制系统，其特征在于：包括控制器和由多个像素单元组成的像素板；所述控制器对所述像素板进行显示控制；像素板中的各个像素单元分别包括输入接口、输出接口和辅输入接口；相邻两个像素单元中，第一像素单元的输出接口连接第二像素单元的输入接口，且所述第一像素单元的输入接口连接所述第二像素单元的辅输入接口；所述第二像素单元在所述第一像素单元损坏时通过其辅输入接口接收输入信号。

2.根据权利要求1所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述像素板中各个像素单元为矩阵式排列且采用串行级联接口进行通信。

3.根据权利要求1所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述像素板中的各个像素单元之间通过单线归零码的通信方式进行通信。

4.根据权利要求1所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器根据数据化协议对所述像素板中各个像素单元进行显示控制。

5.根据权利要求4所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器根据数据化协议和像素单元数量对颜色和数量进行编码以形成编码数据；所述像素板根据所述控制器发送的编码数据进行显示。

6.根据权利要求4所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器根据数据化协议对所述像素板中各个像素单元的颜色、亮度或状态进行显示控制。

7.根据权利要求1所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器根据机器人的运行状态对像素板的显示进行控制。

8.根据权利要求7所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器在机器人充电时关闭所述像素板中各像素单元的显示。

9.根据权利要求1所述的机器人的电子控制系统，其特征在于：所述控制器按照预设频率对所述像素板进行显示控制。

10.一种机器人，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的机器人的电子控制系统。

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