TWI599916B - 控制系統及控制方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種機器人技術領域，尤其涉及一種應用於機器人行為的控制系統及控制方法。
2000年以來，隨著基於ARM架構的低功耗晶片的爆炸性增長、各種傳感器件的模組化小型化以及語音和圖像技術的突飛猛進，機器人產業開始進入快速發展的時期。現代的機器人通過識別用戶的語音、表情、手勢等等指令，結合傳感器傳回的各種數據，分析並執行最符合用戶預期的行為。這種處理方式突破了鍵盤、滑鼠等外部輸入或預編譯指令輸入的侷限，將機器與人的互動模式進化到了用自然的語言或行為的互動模式。
目前的機器人行為控制主要有兩種方式：(1)由機器人本身的處理器來處理所有請求，服務端僅作為被動的服務提供者參與其中，機器人的行為由處理器或者控制單元限制。這種處理方式擺脫了對遠端伺服器端的依賴，有效避免了因數據傳輸而帶來的行為延遲。但是此種機器人對處理器的資料處理能力有較高的要求，且網路成本也較高。(2)將所有行為處理交給遠端的伺服器端解決，機器人本身不做任何數據分析處理。機器人本身僅僅進行資料收集和傳輸的工作。這種處理方式由於極度簡化了機器人本身，使機器人的製造成本大大降低。但因為所有數據都需要在伺服器端處理後決定，這會影響機器人速度。同時極簡的前端機器人也意味著功能上的簡單，無法做任何複雜行為。
針對習知技術的不足，本發明提供一種成本低，處理效率高的控制系統及控制方法。
本發明的具體技術方案為：一種控制系統，應用於家用服務型機器人的行為控制裝置，其中，包括：採集裝置，設置於機器人的預定位置處，用以採集用戶輸入的操作指令；並形成採集數據輸出；通訊模組，包括第一通訊單元和第二通訊單元，第一通訊單元連接採集裝置，用以接收採集數據，並將採集數據轉化為與第一通訊單元相匹配的採集數據輸出；第一處理單元，分別連接第一通訊單元、第二通訊單元，用以接收採集數據，並對採集數據進行識別處理，形成控制命令通過第二通訊單元輸出；第二處理單元，連接第二通訊單元，用於接收第二通訊單元輸出的控制命令，並根據控制命令形成控制指令輸出；以及執行單元，連接第二處理單元，用以於控制指令的作用下執行與之相匹配的動作。
較佳地，採集裝置包括：聲音擷取模組，連接第一通訊單元，用以擷取語音資訊，並形成與第一通訊單格式相匹配的語音採集數據輸出；以及影像擷取模組，連接第一通訊單元，用以擷取影像資訊，並形成與第一通訊單格式相匹配的圖像採集數據輸出。
較佳地，第一處理單元包括：語音識別單元，連接聲音擷取模組，用以根據語音採集數據識別出語音控制命令；以及圖像識別單元，連接影像擷取模組，用以根據圖像採集數據識別出圖像控制命令。
較佳地，還包括檢測單元，連接第二處理單元，用於檢測機器人當前所處物理環境的狀態資訊，並形成檢測資訊輸出至第二處理單元。
較佳地，檢測單元包括：溫度傳感器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的溫度資訊，並形成溫度訊號輸出至第二處理單元；光線傳感器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的光線資訊，並形成光線訊號輸出至第
二處理單元；以及移動傳感器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的位置資訊，並形成位置訊號輸出至第二處理單元。
較佳地，第二處理單元包括儲存單元，儲存單元存儲有複數個預製場景模式以及場景模式與物理環境的狀態資訊之間的匹配關係。
較佳地，執行單元包括：音頻播放單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的與音頻播放單元對應的控制訊號的作用下執行音頻播放的動作；光線調節單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的與光線調節單元相對應控制訊號的作用下執行調節光線的動作；驅動單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的與驅動單元相對應的控制信號的作用下執行位置移動的動作。
較佳地，音頻播放單元為機器人內部的音頻播放裝置和/或機器人當前所處環境中的音頻播放裝置，機器人內部的音頻播放裝置和/或機器人當前所處環境中的音頻播放裝置的控制端連接第二處理單元對應的輸出端。
較佳地，光線調節單元為機器人當前所處環境的燈光系統，機器人當前所處環境的燈光系統的控制端連接第二處理單元對應的輸出端，用於調節當前所處環境的光線強度。
一種控制方法，應用於家用服務型機器人的行為控制裝置，其中，包括如下步驟：步驟一：控制採集裝置採集用戶輸入的操作指令，並形成採集數據輸出；步驟二：控制第一通訊單元接收採集數據，並將採集數據轉化為與第一通訊單元相匹配的採集數據輸出；步驟三：控制第一處理單元用以接收採集數據，並對採集數據進行分析處理，形成控制命令通過第二通訊單元輸出；步驟四：控制第二通訊單元傳輸控制命令至第二處理單元；步驟五：控制第二處理單元並根據控制命令形成控制指令輸出；以及步驟六：控制執行單元於控制指令的作用下執行與之相匹配的動作。
與習知技術相比，本發明的優點是：通過第一處理單元與第二處理單元的配合使用，將第二處理單元無法完成的複雜運算傳輸至第一處理單元
完成，提高了處理的速度和精確度，同時將經過第一處理單元處理後的簡單邏輯運算傳輸至第二處理單元處理，並由第二處理單元形成控制訊號控制執行單元，避免了執行單元的延遲處理，同時降低了第二處理單元的處理要求，同時降低了生產成本及維護費用。
圖1為本發明中控制系統的結構示意圖。
圖2為本發明中控制方法的流程圖。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
如圖1所示，一種控制系統，應用於機器人行為控制系統，其中，包括：採集裝置，設置於機器人的預定位置處，用以採集用戶輸入的操作指令；並形成採集數據輸出；通訊模組，包括第一通訊單元和第二通訊單元，第一通訊單元連接採集裝置，用以接收採集數據，並將採集數據轉化為與第一通訊單元相匹配的採集數據輸出；第一處理單元，分別連接第一通訊單元、第二通訊單元，用以接收採集數據，並對採集數據進行識別處理，形成控制命令通過第二通訊單元輸出；第二處理單元，連接第二通訊單元，用於接收第二通訊單元輸出的控制命令，並根據控制命令形成控制指令輸出；以及執行單元，連接第二處理單元，用以於控制指令的作用下執行與之相匹配的動作。
本發明的工作原理為，圖像採集裝置採集用戶輸入的操作指令，並形成採集數據通過第一通訊單元輸出至第一處理單元，進一步地，此操作指令可為手勢動作命令或者語音命令。第一處理單元根據採集數據識別出控制命令，並通過第二通訊單元將控制命令傳輸至第二處理單元，第二處理單元根據
控制命令形成用以控制執行單元的控制指令。其中第一處理單元為遠端處理單元，可由伺服器組形成，用於將採集裝置輸出的採集訊號進行預先處理，主要用以將邏輯複雜的數據關係進行處理運算，轉化為邏輯結構簡單的數據關係輸出，第二處理單元可為本地處理單元，設置於機器人內部，主要用以處理簡單邏輯的數據關係，並形成控制指令驅動執行單元執行相應的動作。在通訊模組出現故障，無法實現傳輸功能的情況下，第二處理單元也可以進行複雜邏輯的運輸處理，並形成控制指令輸出。本申請中，通過第一處理單元與第二處理單元的配合使用，將第二處理單元需要較長時間才能處理完成的複雜運算傳輸至第一處理單元，借助遠端強大的處理能力進行處理，提高了處理的速度和精確度，同時將經過第一處理單元處理後的簡單邏輯運算傳輸至第二處理單元處理，並由第二處理單元形成控制訊號控制執行單元，避免了執行單元的延遲執行，降低了第二處理單元的處理要求，降低了生產成本及維護費用，包括網路維護成本，並且令使用者有良好的體驗。
於上述技術方案的基礎之上，採集裝置可包括聲音擷取模組，連接第一通訊單元，用以擷取語音訊息，並形成於第一通訊單格式相匹配的語音採集數據輸出至第一處理單元，第一處理單元根據語音採集數據識別語音控制命令。
於上述技術方案的基礎之上，採集裝置可包括影像擷取模組，連接第一通訊單元，用以擷取影像資訊，並形成於第一通訊單元格式相匹配的圖像採集數據輸出。第一處理單元根據圖像採集數據識別圖像控制命令，並通過第二通訊單元將圖像控制命令傳輸至第二處理單元。圖像資訊可包括手勢動作訊號、面部訊息。
於上述技術方案的基礎之上，第一通訊單元可為遠距離通訊模組，第二通訊單元可以為藍牙通信模組、wifi通訊模組、zigbee通訊模組或其他近距離通訊模組。
於上述技術方案的基礎之上，第一處理單元包括語音識別單元，連接聲音擷取模組，用以根據語音採集數據識別出語音控制命令。
於上述技術方案的基礎之上，第一處理單元包括圖像識別單元，連接影像擷取模組，用以根據圖像採集數據識別出圖像控制命令。
於上述技術方案的基礎之上，第二處理單元包括儲存單元，儲存單元儲存有複數個預製場景模式以及物理環境的狀態資訊與場景模式之間的匹配關係，場景模式包含有時間資訊、日期資訊、地理位置資訊等資訊參數。
於上述技術方案的基礎之上，第二處理單元連接檢測單元，檢測單元用以檢測當前物理環境的狀態，並形成檢測數據輸出至第二處理單元，第二處理單元根據檢測數據獲得當前的場景模式，進一步地，第二處理單元根據當前的場景模式、第一處理單元輸出的控制命令形成控制指令，並將控制指令傳輸至執行單元。同時第二處理單元將當前的場景模式、控制命令和控制指令通過第二通訊單元發送至第一處理單元，第一處理單元對接收的數據進行分析，形成分析結果返回第二處理單元，第一處理單元根據分析結果更新儲存單元內的物理環境與場景模式之間的匹配關係。通過對用戶“習慣”的操作進行分析獲得用戶希望的控制指令，並一步到位的完成響應的操作，減少用戶的操作。用戶的“習慣”可以為通過頻繁的操作指令獲得，獲得的方法可以有很多種，此種不再闡述。
於上述技術方案的基礎之上，檢測單元包括：溫度傳感器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的溫度資訊，並形成溫度訊號輸出至第二處理單元。第二處理單元根據當前的溫度訊號形成溫度控制訊號輸出。光線傳感
器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的光線資訊，並形成光線訊號輸出至第二處理單元。第二處理單元根據當前的光線訊號形成光線控制訊號輸出。移動傳感器，連接第二處理單元，用以獲取當前環境的光線資訊，並形成位置訊號輸出至第二處理單元。第二處理單元根據當前的位置訊號形成位置控制訊號輸出。
作為進一步較佳方案，控制訊號包括有音頻控制訊號、光線控制訊號、位移控制訊號，執行單元還可以包括：音頻播放單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的音頻控制訊號的作用下執行音頻播放的動作；進一步地，音頻播放單元為機器人內部的音頻播放裝置和/或機器人當前所處環境中的音頻播放裝置。機器人內部的音頻播放裝置和/或機器人當前所處環境中的音頻播放裝置的控制端連接第二處理單元對應的輸出端。
光線調節單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的光線控制訊號的作用下執行調節光線的動作；進一步地，光線調節單元為機器人當前所處環境的燈光系統，機器人當前所處環境的燈光系統的控制端連接第二處理單元對應的輸出端，用於調節當前所處環境的光線強度。
驅動單元，連接第二處理單元，用以於第二處理單元輸出的與驅動單元相對應的控制訊號的作用下執行位置移動的動作。例如當採集單元需要採集圖像資訊時，第二處理單元發出控制訊號，驅動單元於控制訊號的作用下驅動機器人移動，選擇與之相匹配的圖像資訊。
本發明還可以包括定時裝置，分別連接音頻播放單元的控制端、光線調節單元的控制端、溫度調節單元的控制端，用以輸出定時控制訊號，對音頻播放單元、光線調節單元、溫度調節單元進行定時控制，使得機器人能夠更好地方便生活使用。
如圖2所示，本發明同時提供一種控制方法，應用於機器人行為控制系統，其中：包括如下步驟：步驟一、控制採集裝置採集輸入訊號，並形成採集數據輸出；步驟二、控制第一通訊單元接收採集數據，並將採集數據轉化為與第一通訊單元相匹配的採集數據輸出；步驟三、控制第一處理單元用以接收採集數據，並對採集數據進行分析處理，形成處理數據通過第一通訊單元輸出；步驟四、控制第二通訊單元傳輸處理數據至第二處理單元；步驟五、控制第二處理單元並根據處理數據形成控制訊號輸出；以及步驟六、控制執行單元於控制訊號的作用下執行與之相匹配的動作。
控制方法的工作原理上述已經詳盡，此處不再重述。
以上僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。
Claims (10)
- 一種控制系統，應用於家用服務型機器人的行為控制裝置，包括：一採集裝置，設置於該機器人的一預定位置處，用以採集一用戶輸入的一操作指令；並形成一採集數據輸出；一通訊模組，包括一第一通訊單元和一第二通訊單元，該第一通訊單元連接該採集裝置，用以接收該採集數據，並將該採集數據轉化為與該第一通訊單元相匹配的該採集數據輸出；一第一處理單元，分別連接該第一通訊單元、該第二通訊單元，用以接收該採集數據，並對該採集數據進行識別處理，形成一控制命令通過該第二通訊單元輸出；一第二處理單元，連接該第二通訊單元，用於接收該第二通訊單元輸出的該控制命令，並根據該控制命令形成一控制指令輸出；以及一執行單元，連接該第二處理單元，用以於該控制指令的作用下執行與之相匹配的動作；其中第一處理單元為遠端處理單元，可由伺服器組形成，用於將採集裝置輸出的採集訊號進行預先處理，主要用以將邏輯複雜的數據關係進行處理運算，轉化為邏輯結構簡單的數據關係輸出，第二處理單元可為本地處理單元，設置於機器人內部，主要用以處理簡單邏輯的數據關係，並形成控制指令驅動執行單元執行相應的動作。
- 根據申請專利範圍第1項所述的控制系統，其中該採集裝置包括：一聲音擷取模組，連接該第一通訊單元，用以擷取語音資訊，並形成於與該第一通訊單元格式相匹配的一語音採集數據輸出；以及 一影像擷取模組，連接該第一通訊單元，用以擷取一影像資訊，並形成於該第一通訊單元格式相匹配的一圖像採集數據輸出。
- 根據申請專利範圍第2項所述的控制系統，其中該第一處理單元包括：一語音識別單元，連接該聲音擷取模組，用以根據該語音採集數據識別出一語音控制命令；以及一圖像識別單元，連接該影像擷取模組，用以根據該圖像採集數據識別出一圖像控制命令。
- 根據申請專利範圍第1項所述的控制系統，還包括一檢測單元，該檢測單元連接該第二處理單元，用於檢測該機器人當前所處物理環境的一狀態資訊，並形成一檢測資訊輸出至該第二處理單元。
- 根據申請專利範圍第4項所述的控制系統，其中該檢測單元包括一溫度傳感器，連接該第二處理單元，用以獲取當前環境的一溫度資訊，並形成一溫度訊號輸出至該第二處理單元；一光線傳感器，連接該述第二處理單元，用以獲取當前環境的一光線資訊，並形成一光線訊號輸出至該第二處理單元；以及一移動傳感器，連接該第二處理單元，用以獲取當前環境的一位置資訊，並形成一位置訊號輸出至該第二處理單元。
- 根據申請專利範圍第4項所述的控制系統，其中該第二處理單元包括一儲存單元，該儲存單元儲存有複數個預製場景模式以及該些預製場景模式與一物理環境的一狀態資訊之間的匹配關係。
- 根據申請專利範圍第1項所述的控制系統，其中該執行單元包括： 一音頻播放單元，連接該第二處理單元，用以於該第二處理單元輸出的與該音頻播放單元對應的該控制訊號的作用下執行一音頻播放的動作；一光線調節單元，連接該第二處理單元，用以於該第二處理單元輸出的與該光線調節單元相對應該控制信號的作用下執行調節一光線的動作；以及一驅動單元，連接該第二處理單元，用以於該第二處理單元輸出的與該驅動單元相對應的該控制訊號的作用下執行一位置移動的動作。
- 根據申請專利範圍第5項所述的控制系統，其中該音頻播放單元為該機器人的一內部的一音頻播放裝置和/或該機器人當前所處環境中的一音頻播放裝置，該機器人的該內部的該音頻播放裝置和/或該機器人當前所處環境中的該音頻播放裝置的一控制端連接該第二處理單元對應的一輸出端。
- 根據申請專利範圍第5項所述的控制系統，其中該光線調節單元為該機器人當前所處環境的一燈光系統，該機器人當前所處環境的該燈光系統的一控制端連接該第二處理單元對應的一輸出端，用於調節當前所處環境的一光線強度。
- 一種控制方法，應用於家用服務型機器人的行為控制裝置，包括如下步驟：控制一採集裝置採集一用戶輸入的一操作指令，並形成一採集數據輸出；控制一第一通訊單元接收該採集數據，並將該採集數據轉化為與該第一通訊單元相匹配的該採集數據輸出；控制一第一處理單元用以接收該採集數據，並對該採集數據進行分析處理，形成一控制命令通過該第二通訊單元輸出；控制一第二通訊單元傳輸該控制命令至該第二處理單元； 控制一第二處理單元並根據該控制命令形成一控制指令輸出；以及控制一執行單元於該控制指令的作用下執行與之相匹配的動作；其中第一處理單元為遠端處理單元，可由伺服器組形成，用於將採集裝置輸出的採集訊號進行預先處理，主要用以將邏輯複雜的數據關係進行處理運算，轉化為邏輯結構簡單的數據關係輸出，第二處理單元可為本地處理單元，設置於機器人內部，主要用以處理簡單邏輯的數據關係，並形成控制指令驅動執行單元執行相應的動作。
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