智能机器人的控制系统的制作方法

智能机器人的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了智能机器人的控制系统。机器人控制系统可包括：主控系统模块；运动驱动模块，所述运动驱动模块用于驱动机器人电机以控制机器人进行运动；传感器采集模块，所述传感器采集模块将采集到的信号发送给所述主控系统模块；以及通信交互模块，所述通信交互模块用于与外界智能装置进行通信，其中所述主控系统模块收集来自所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块的信号并作出决策后向所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块提供控制信号。
【专利说明】
智能机器人的控制系统
技术领域
[0001 ]本实用新型一般设及机器人领域，尤其设及智能机器人的控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着科技发展和进步，机器人能够实现的功能越来越丰富，也得到了越来越广泛 的应用，例如能够根据预定编程执行操作的工业用多关节机械手或多自由度机器人，能够 进行清洁、娱乐、烹任、监护等工作的家用机器人，能够搬砖、搁墙、运输等的建筑机器人等 等。在一方面，机器人能够代替人类在一些恶劣、危险的环境中进行工作，并且能够代替人 类执行一些枯燥单调的重复性劳作。
[0003] 随着现代物质条件逐渐提高，人们对家庭智能化提出了各种需求，应运而生的是 形形色色的智能家居，W满足人们的生活需求。但是先前存在的各种智能家居本身并不会 移动且功能单一，并不能完全满足人们对智能家居的要求。另外，现有技术中对智能家居进 行控制的机器人平台只能实现单一的预定功能而无法提供丰富灵活的功能，满足不了人们 对智能家居的要求。例如，现有机器人平台的控制系统仅仅在于对各个智能家居进行控制， 而无法做到机器人本身控制平台的智能化;现有机器人平台实现了机器人本身的检测/传 感功能及机器人自身提供的功能，但是并没有体现与家庭主人/智能家居的互动，使得并没 有完全发挥机器人的智能化功能。同时，在家庭中实现各种智能化功能更需要有一个智能 化的机器人控制系统，该机器人控制系统本身也应该有更多的与人交互的功能，来真正实 现方便快捷的家庭智能化W及便捷化。
[0004] 因此，需要改进的智能机器人的控制系统。 【实用新型内容】
[0005] W下提供一个或多个方面的简要概述W提供对本公开的多个方面的基本理解。然 而，应当注意，W下概述不是构想到的所有方面的详尽综述，并且既不旨在陈述本公开所有 方面的关键性或决定性要素，也不试图限定本公开的任何或所有方面的范围。相反，W下概 述的唯一目的在于，W简化形式给出本公开的一个或多个方面的一些概念，W作为稍后阐 述的【具体实施方式】的前序。
[0006] 根据本实用新型的一个实施例，一种机器人控制系统包括:主控系统模块;运动驱 动模块，所述运动驱动模块用于驱动机器人电机W控制机器人进行运动;传感器采集模块， 所述传感器采集模块将采集到的信号发送给所述主控系统模块；W及通信交互模块，所述 通信交互模块用于与外界智能装置进行通信，其中所述主控系统模块收集来自所述运动驱 动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块的信号并作出决策后向所述运动驱 动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块提供控制信号。
[0007] 在一个方面，所述运动驱动模块包括运动传感模块，并且所述运动驱动模炔基于 由所述运动传感模块采集到的信号来驱动机器人电机进行运动。
[000引在一个方面，所述运动传感模块包括W下至少一者：电机上安装的位置传感器和/ 或电流传感器、压力传感器、麦克风、红外测距传感器。
[0009] 在一个方面，所述运动驱动模块包括W下至少一者:舱机驱动模块、步进电机驱动 模块、伺服电机驱动模块、直流电机驱动模块。
[0010] 在一个方面，所述传感器采集模块包括:模拟信号接口，用于接收所述传感器采集 模块收集的模拟信号;数字信号接口，用于接收所述传感器采集模块收集的数字信号；W及 传感信号处理器模块，其合并所述模拟信号和所述数字信号并将合并得到的信号上传到所 述主控系统模块。
[0011] 在一个方面，所述模拟信号接口接收来自距离传感器、溫度传感器、和/或湿度传 感器的模拟信号;并且所述数字信号接口接收来自图像传感器、和/或红外传感器的数字信 号。
[0012] 在一个方面，所述传感器采集模块包括W下至少一者:压力传感器、溫度传感器、 湿度传感器、距离传感器、图像传感器、红外传感器、激光雷达传感器、麦克风、相机、触摸传 感器。
[0013] 在一个方面，所述机器人控制系统还包括为所述机器人控制系统供电的能量储存 模块。
[0014] 在一个方面，所述能量储存模块直接连接至所述运动驱动模块;所述能量储存模 块经由第一 DC/DC转换器连接至所述主控系统模块;并且所述能量储存模块经由第二DC/DC 转换器连接至所述传感器采集模块和所述通信交互模块。
[0015] 在一个方面，所述能量储存模块直接连接至所述运动驱动模块和所述主控系统模 块;所述主控系统模块包括DC/DC转换器，并将所述能量储存模块提供的电能经由所述DC/ DC转换器转换后提供给所述传感器采集模块和所述通信交互模块。
[0016] 在一个方面，所述机器人控制系统还包括:用户接口模块，所述用户接口模块包括 W下至少一者:麦克风、扬声器、显示屏、摄像头、按键板。
[0017] 在一个方面，所述主控系统模块利用CAN通信接口与所述运动驱动模块通信，利用 UART通信接口与所述传感器采集模块通信，利用SPI通信接口与所述用户接口模块通信，利 用UART接口与所述通信交互模块通信。
[0018] 在一个方面，所述通信交互模块包括W下至少一者:WIFI无线模块、2.4G通信模 块、RFID、ZIG邸E、蓝牙、红外通信模块。
[0019]在一个方面，所述通信交互模块通过X-Y编码与外界智能装置通信，其中X识别不 同类型的智能装置，Y识别来自智能装置的状态信号输出和针对智能装置的控制信号输入。
[0020] 在一个方面，所述通信交互模块与所述外界智能装置进行握手通信W选择通信协 议和控制方式。
[0021] 在一个方面，所述通信交互模块向外界智能装置传送控制信号和/或从外界智能 装置接收状态反馈信号。
[0022] 根据本实用新型的另一个实施例，一种机器人控制方法包括:使用运动驱动模块 来驱动机器人电机W控制机器人进行运动;使用传感器采集模块来采集信息并将采集到的 信号发送给主控系统模块;使用通信交互模块与外界智能装置进行通信;使用所述主控系 统模块收集来自所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块的信号 并作出决策后向所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述通信交互模块提供控 制信号。
[0023] 在一个方面，所述运动驱动模块包括运动传感模块，并且所述运动驱动模炔基于 由所述运动传感模块采集到的信号来驱动机器人电机进行运动。
[0024] 在一个方面，所述运动传感模块包括W下至少一者：电机上安装的位置传感器和/ 或电流传感器、压力传感器、麦克风、红外测距传感器。
[0025] 在一个方面，使用传感器采集模块来采集信息包括:使用模拟信号接口来接收所 述传感器采集模块收集的模拟信号;使用数字信号接口来接收所述传感器采集模块收集的 数字信号；W及使用传感信号处理器模块来合并所述模拟信号和所述数字信号并将合并得 到的信号上传到所述主控系统模块。
[0026] 在一个方面，使用所述模拟信号接口接收来自距离传感器、溫度传感器、和/或湿 度传感器的模拟信号;并且使用所述数字信号接口接收来自图像传感器、和/或红外传感器 的数字信号。
[0027] 在一个方面，所述机器人控制方法还包括:使用能量储存模块直接向所述运动驱 动模块供电；使用所述能量储存模块经由第一DC/DC转换器向所述主控系统模块供电；W及 使用所述能量储存模块经由第二DC/DC转换器向所述传感器采集模块和所述通信交互模块 供电。
[0028] 在一个方面，所述机器人控制方法还包括:使用能量储存模块直接向所述运动驱 动模块和所述主控系统模块供电；将所述能量储存模块提供的电能经由所述主控系统模块 中的DC/DC转换器转换后提供给所述传感器采集模块和所述通信交互模块。
[0029] 在一个方面，所述通信交互模块包括W下至少一者:WIFI无线模块、2.4G通信模 块、RFID、ZIG邸E、蓝牙、红外通信模块。
[0030] 在一个方面，所述通信交互模块通过X-Y编码与外界智能装置通信，其中X识别不 同类型的智能装置，Y识别来自智能装置的状态信号输出和针对智能装置的控制信号输入。
[0031] 在一个方面，所述通信交互模块与所述外界智能装置进行握手通信W选择通信协 议和控制方式。
[0032] 在一个方面，所述通信交互模块向外界智能装置传送控制信号和/或从外界智能 装置接收状态反馈信号。
[0033] 本实用新型提供了智能机器人的控制系统和方法，该控制系统和方法实现机器人 的自身运动控制、与外界交互W及在各种场景中的定制化应用。
[0034] 本实用新型提供了智能机器人的控制系统和方法，该控制系统和方法实现机器人 的自身运动控制、与外界交互W及在各种场景中的定制化应用。本实用新型的智能机器人 可W实现相互之间的通信，可W进行感知，并且可W与人之间通过语音、屏幕之间的显示和 触觉等传感器互动。
[0035] 本实用新型的机器人可W和其他的智能家居进行通信，并可W自行的控制其他的 智能家居或者其他的智能装置。该机器人本身具备一些操作能力和智能功能，可W与主人 进行通信。并可W通过机器人作为媒介来实现主人对智能家居的控制。
【附图说明】
[0036] 在结合W下附图阅读对本公开的多个实施例的详细描述之后，能够更好地理解本 公开的上述特征和优点。在附图中，w相同或类似的附图标记来指定各附图所共有的相同 或类似的元件。
[0037] 图1示出了根据本实用新型一个实施例的机器人控制系统的结构框图。
[0038] 图2示出了根据本实用新型一个实施例的机器人通信电路的结构框图。
[0039] 图3示出了根据本实用新型一个实施例的机器人控制系统供电架构的示意框图。
[0040] 图4示出了根据本实用新型一个实施例的机器人运动控制电路的结构框图。
[0041] 图5示出了根据本实用新型一个实施例的传感器采集模块的控制和通信电路结构 框图。
[0042] 图6示出了根据本实用新型一个实施例的机器人与外部智能装置通信的示意图。
【具体实施方式】
[0043] W下结合附图和具体实施例对本公开作详细描述。注意，W下结合附图和具体实 施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本公开的保护范围进行任何限制。
[0044] 图1示出了根据本实用新型一个实施例的机器人控制系统100的结构框图。该机器 人控制系统100包括主控系统模块101、运动驱动模块102、传感器采集模块103、能量储存模 块104、通信交互模块105、W及用户接口模块106。W上各个模块仅是示例，且机器人的控制 系统不限于此。主控系统模块101包含但是不仅限于：中央处理器、储存模块(例如，R〇M、RAM 等）、各种通信接口（10接口、USB、12C、UART、SPI)等。主控系统模块101 (例如，中央处理器） 用于处理从机器人控制系统100的各个模块接收到的信息W及向机器人控制系统100的各 个模块发送信息/命令等。主控系统模块101中的储存模块用于存储各种数据和指令。主控 系统模块101中的各种通信接口用于与机器人控制系统100的其他模块进行通信，如W下进 一步详细描述的。
[0045] 运动驱动模块102用于驱动机器人电机，从而控制机器人的各个部件进行运动，例 如前进、后退、左转、右转等移动动作。运动驱动模块102包含但是不仅限于:舱机驱动模块、 步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块、直流电机驱动模块等。传感器采集模块103将采集 到的信号发送给主控系统模块101进行处理。传感器采集模块103包含但是不仅限于:压力 传感器、溫度传感器、湿度传感器、距离传感器、图像传感器、红外传感器、激光雷达传感器、 麦克风、相机、触摸传感器等。能量储存模块104包含电池，诸如一到二块可充电式裡电池或 其他电源。通信交互模块105用于与外界智能装置(例如，移动设备、智能家居等)进行通信， 例如无线地接收来自外界智能装置的信号W及无线地向外界智能装置发送信号。通信交互 模块105包含但是不仅限于:WIFI模块、2.4G通信模块、RFID、ZIGB邸、蓝牙、红外通信模块等 通信模块。用户接口模块106用于与用户进行交互，包含但是不仅限于:麦克风模块和扬声 器模块、视频模块(例如包括显示屏模块和摄像头模块）、按键板等。在一个实施例中，显示 屏模块可包括触摸显示屏，从而能够接收来自用户的输入。
[0046] 图2示出了根据本实用新型一个实施例的机器人通信电路结构框图。图2为机器人 的整个控制电路结构方框图，示出了整个机器人的控制系统的电路连接和相应的信息传递 情况。主控系统模块101作为整个机器人的控制中屯、，其与机器人控制系统100的其他各个 模块进行通信并收集、处理来自其他各个模块的信号。主控系统模块101包括各种通信接口 W与机器人控制系统100的各个其他模块通信。例如，主控系统模块101具有UART接口、CAN 通信接口、W及SPI通信接口等，其中主控系统模块101可利用CAN通信接口与运动驱动模块 102通信并控制运动驱动模块102,可利用UART通信接口与传感器采集模块103通信，可利用 SPI通信接口与用户接口模块106通信，可利用UART接口与通信交互模块105通信。通信交互 模块105可进一步与外界智能装置202进行通信。运动驱动模块102可W驱动机器人的各个 电机1、2……N，W控制机器人的各个部件的运动。上述主控系统模块101与机器人部件相互 通信的接口模块不限于上述模块，其中各接口模块可W是其他的替代接口。作为示例，图2 中示出了传感器采集模块103包括距离传感器、图像传感器、红外传感器、溫湿度传感器等； 通信交互模块105包括WiFi模块;用户接口模块106包括显示屏模块、扬声器模块等。但是如 W上所提及的，传感器采集模块103、通信交互模块105、用户接口模块106可包括其他组件 而不限于附图中所列出的组件。
[0047]用户接口模块106(例如显示屏模块和扬声器模块)与主控系统模块101之间的通 信可采用SPI通信方式。主控系统模块101处理来自通信交互模块105、传感器采集模块103、 W及用户接口模块106的信息之后，作出决策W对显示屏模块、扬声器模块进行驱动，在显 示屏模块上显示相应的信息和/或通过扬声器发声。用于显示器W及扬声器的驱动器可W 集成在显示屏模块和扬声器模块中，主控系统模块101只需要通过SPI通信线向运两个部件 发出控制命令即可控制显示屏W及扬声器。
[004引能量储存模块104与主控系统模块101和运动驱动模块102相连接，W便为主控系 统模块101和运动驱动模块102提供能量和动力。上述连接关系为纯电气连接，其中的电路 要求根据机器人不同的电气特性和要求而不同。如图所示的各个模块之间通过不同的通信 接口和不同的电压电流转换电路进行连接，并对整体的控制系统进行控制和连接供电。
[0049] 图3示出了根据本实用新型一个实施例的机器人控制系统供电架构的示意框图。 作为示例，能量储存模块104可W是电池，例如11. IV的直流电池。该电池优选为裡离子电 池，但不限于电池的种类、电压、放电、充电倍率W及容量等特性。
[0050] 为机器人供电的整个电路可分为Ξ个支路：
[0051 ] 1、能量储存模块104(例如，11. IV直流电)对运动驱动模块102直接供电；
[0052] 2、能量储存模块104在经过DC/DC-1模块降压之后，对整个主控系统模块101进行 供电；
[0053] 3、能量储存模块104在经过DC/DC-2模块降压之后，对W下Ξ个系统进行供电：传 感器采集模块103、通信交互模块105W及用户接口模块106。
[0054] 在上述供电架构中描述了对各个模块供电，其中在各个模块内部同样可包括不同 的供电线路，W在各个模块内部进行对各个传感器、通信器件、显示屏W及麦克风等部件供 电。
[0055] 在第一种替换方案中，能量储存模块104可W直接与主控系统模块101和运动驱动 模块102物理地相连接，电压转换电路(例如，DC/DC-1和DC/DC-2)W及其他的辅助电路集成 在主控系统模块101内部，从而由主控系统模块101输出相应的供电电压对传感器采集模块 103、通信交互模块105、用户接口模块106进行统一供电。
[0056] 另第二种替换方案为DC/DC-2W及相应的辅助电路可W集成于各个模块中（传感 器采集模块103、通信交互模块105、用户接口模块106)，主控系统模块101输出供电电压(例 如，11. IV电压)给各个模块，供电电压在各个模块中先进行相应的电压转换，然后经转换的 电压对各个模块进行相应的供电。
[0057] 上述两种替换方案都可W采用，优选采用第一种替换供电方案。
[0058] 图4示出了根据本实用新型一个实施例的机器人运动控制电路的结构框图。在一 个实施例中，主控系统模块101用CAN总线与运动驱动模块102进行通信，运动驱动模块102 用CAN总线连接N个电机(图示为M)，其中电机的种类、型号W及具体的负载和其他的电气特 性根据具体的使用情况进行相应的配置。电机的个数和相应的连线可根据具体机械要求和 相应电气连接进行调整。该运动驱动模块102中的模块设及如下的几个模块一一运动传感 模块、运动控制模块、运动驱动器W及通信模块，各模块的功能如下：
[0059] 1.运动驱动器主要为电子电路输出相应的驱动电流，对各个电机Μ进行驱动，从而 使机器人进行相应的运动(例如前进、后退、左转、右转等移动）；
[0060] 2.运动传感模块的主要作用是接受电机上安装的位置、电流等传感器的信号，并 将运些信号反馈到运动控制模块，W作相应的处理；
[0061] 3.通信模块的主要作用是接受主控系统模块101的控制信号W对运动驱动器进行 控制，从而对各个电机Μ进行相应的驱动。
[0062] 4.运动控制模块的主要作用是从主控系统模块101和运动传感模块获知信息后对 运动驱动器进行控制，驱动整个机器人的运动。
[0063] 在一个优选实施例中，该运动驱动模块102还可集成有其他的传感器，例如:压力 传感器、麦克风、红外测距传感器等。运些传感器可耗费较少的资源，其在运动驱动模块102 上进行信息采集之后反馈到运动控制模块，该运动控制模块会优先处理运些信号、将运些 信号进行数据融合，并绕过主控系统模块101直接作出决策W控制相应电机转动。运动驱动 模块102的运种设置可W用在机器人自身需要整体的下位机应急功能时，从而运动驱动模 块102能够对检测信号作出快速响应。例如，在运动驱动模块102上的红外测距传感器检测 到靠近障碍物时，运动控制模块可W立即控制电机运转(例如停止前进或绕开障碍物），从 而避免机器人与障碍物相碰撞。
[0064] 图5示出了根据本实用新型一个实施例的传感器采集模块103的控制和通信电路 结构框图。主控系统模块101可W通过各种通信接口与传感器采集模块103进行通信，例如 有线通信接口或无线通信接口。作为示例而非限制，图5示出了（UART)接口。所使用的具体 传感器根据机器人功能而有所不同，例如距离传感器、红外传感器、溫度传感器、湿度传感 器等。
[0065] 由于存在不同类型的传感器，并且不同传感器所输出的信号分为模拟信号和数字 信号，因此在整个传感采集模块103中设置有一个传感信号处理器502,其将所采集的数字 信号和模拟信号统一进行处理，并进行信息融合，将所得到的信息统一上传到主控系统模 块101中进行处理。例如，距离传感器、溫度传感器、湿度传感器连接到模拟信号接口 504,图 像传感器、红外传感器等数字信号传感器连接到数字信号接口506。由传感信号处理器502 对模拟信号和数字信号进行数据融合处理之后，将经处理的信息通过UART传送给主控系统 模块101。
[0066] 图6示出了根据本实用新型一个实施例的机器人与外部智能装置(例如，智能家居 装置)通信的示意图。如图所示，机器人可与外部智能装置进行无线通信，并且机器人可W 控制各个外部智能装置。如上所述，机器人的主控系统模块101利用通信交互模块105来与 外界智能装置进行通信，各个智能装置也可具有相应的无线通信模块。通信交互模块105和 运些无线通信模块可包括WIFI无线模块、2.4G通信模块、RFID、ZIG肥E、蓝牙、红外通信模 块、或其他合适的通信模块。在机器人与外界的信息交换中，机器人可W作为控制方对外界 的各个智能装置进行控制，具体的通信方式和控制方法可根据智能家居可利用的通信方式 W及智能家居的功能而有所不同。所使用的具体通信接口包括但不仅仅局限于WIFI通信接 口、红外线通信接口、RFID等无线通信接口。W下WWIFI通信模块为例对整个控制系统进行 叙述。
[0067]主控系统模块101通过URAT接口连接至通信交互模块105 (例如，WIFI模块），通信 交互模块105与外界通信。例如，主控系统模块101通过通信交互模块105向外界的智能装置 (例如，智能家居装置)传送控制信号，W及从外界智能装置接收信号、接收主人的遥控信号 等。通信交互模块105与外界智能装置的通信包括通过W下协议对外界智能装置进行识 另ll-χ-γ编码：
[006引表1 Χ-Υ信号识别表
[0069]
[0070] 在表1中，状态信号输出表示来自外界智能装置的状态信号被反馈给机器人的通 信交互模块105,而控制信号输入表示由机器人的通信交互模块105提供给外界智能装置的 控制信号。编码方式、控制内容W及状态信号可根据各个机器人可W实现的功能和用户的 自定义功能进行相应的设置和定义，该编码需要针对于不同机器人的不同功能进行不同编 制。
[0071] 在机器人与外界智能装置交互的过程中，首先需要进行的是握手通讯W设置双方 的通信协议和控制方式。由于双方具有一致的通信编码格式，因此在交互中会优先处理识 别信号W区分相应的设备类型，同时适配整个交互。例如，当机器人与一个智能家电一-智 能空调一-进行匹配的时候，机器人与空调进行握手通讯W选择/确定通信协议和控制方 式。在握手通信之后，机器人可W根据主人的命令、或者根据环境状况自适应地控制智能空 调的溫度、风速、模式等。此外，机器人(通信交互模块105)可W接收来自智能空调的信号， 通过信号识别表对信号类型进行识别，当确定接收到智能空调的输出信号时，也即空调反 馈的信息一-如溫度、当前风速、设定模式等信息，机器人(例如，通信交互模块105)将对所 接收到的信息进行解码，并将接收到的信息反馈给主控系统模块101W进行处理，并且可通 过例如语音或者视觉方式展示给用户。主控系统模块101可根据智能空调的反馈信息确定 智能空调是否正常工作，并在智能空调不在正常工作时关掉智能空调、调整空调设置、发出 警报等。其他智能装置不限于具体的外观和功能，并且具有与人、机器等进行交互或其他信 息共享功能的设备都可W被称为智能设备。
[0072] 在实际操作中，机器人需要在使用前与外界的各个智能装置进行握手通信，并设 置通信协议和控制方式。在一个实施例中，该握手控制需要人进行辅助:在该机器人中储存 有相应的智能装置编码方式(包括开关和相关的功能），同时W不同的电器类型和品牌进行 分类，当机器人需要与其他智能装置进行握手通信时，可提示主人利用遥控器或者其他输 入方式向机器人提供信息，协助机器人精准识别对应的智能装置的类型和品牌，从而通过 对应的信号(例如，红外信号)进行控制。
[0073] 另一方面，机器人可W自主地与智能装置进行握手通信，例如机器人可W接收来 自智能装置的信号，并从机器人中预先储存的智能装置列表中捜索相应的信号，在找到相 应信号的情况下就能选择该智能装置可用的方式与该智能装置进行通信，从而成功完成握 手通信。再进一步，在智能装置具有可配置通信方式和编码方式的情况下，机器人可W与智 能装置协商合适的通信方式和编码方式。
[0074] 该机器人亦可与人进行交流:人可W通过语音识别模块、无线遥控器、触摸传感器 等方式与机器人进行交互，并可W通过语音、遥控器等设备对机器人进行控制。同时，人也 可W通过遥控机器人与周围的智能装置进行连接和通信，并进行控制。例如，人可W通过蓝 牙或者WIFI与机器人实现互联，之后捜索可连接到该机器人的智能设备或者其他机器人， 当检索到可W相互通信的外界设备后(通信协议一致），主人通过对机器人发送相应的指令 符，将机器人作为媒介来将该指令符转发给其他智能设备W对其他智能设备进行控制。
[0075] W上所述仅为机器人的一些应用层面，当设及到一些其他类似的应用方式，也应 视为该实用新型专利的范畴。本实用新型的控制系统亦可用于其他领域机器人的应用，其 中与外界的智能设备的通信和控制也可扩展为其他的带有通讯模块的执行器或者执行装 置。
[0076] 本实用新型提供了智能机器人的控制系统，该控制系统实现机器人的自身运动控 审IJ(例如:前进、后退、左转、右转等移动动作）、与外界交互W及在各种场景中的定制化应用 (例如，与主人互动、播放天气预报、语音聊天等功能）。本实用新型的智能机器人可W实现 相互之间的通信，可W进行感知，并且可W与人之间通过语音、屏幕之间的显示和触觉等传 感器互动。
[0077] 本实用新型的机器人可W和其他的智能家居进行通信，并可W自行的控制其他的 智能家居或者其他的智能装置。该机器人本身具备一些操作能力和智能功能，可W与主人 进行通信。并可W通过机器人作为媒介来实现主人对智能家居的控制。该机器人的控制系 统可W适用于其他带有无线通信设备的机器人、智能家居或者其他执行装置。本实用新型 不仅局限于机器人的具体的实现平台：双足行走、轮式移动(全方位、差速移动平台）。
[0078] 上文中已针对根据本公开的各实施例描述了本公开的多个方面，应当理解，W上 各实施例仅是示例性而非限制性的，并且可组合W上多个实施例W形成新的替代实施例， 或者可仅执行一个实施例的子集来实践本公开。
[0079] 本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种说明性 逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或运两者的组合。为清楚地 说明硬件与软件的可互换性，各种说明性组件、框、模块、电路和步骤在上文中是W其功能 性的形式来作出一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施 加于整体系统的设计约束。本领域技术人员对于每种特定应用可W用不同的方式来实现所 描述的功能性，但是此类实现决策不应被视为背离本公开的范围。
[0080] 结合本文所公开的实施例描述的各种说明性逻辑模块和电路可W用通用处理器、 数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程口阵列(FPGA)或其他可编程逻辑 器件、分立的口或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组 合来实现或执行。通用处理器可W是微处理器，但在替换方案中，该处理器可W是任何常规 的处理器、驱动模块、微驱动模块、或状态机。处理器还可W被实现为计算设备的组合，例如 DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核屯、协作的一个或多个微处理器、或任何其他 此类配置。
[0081] 结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器 执行的软件模块中、或在运两者的组合中具体化。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM 存储器、EPROM存储器、EEPR0M存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的 任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质禪合到处理器W使得该处理器能从/向该存 储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可W被整合到处理器。处理器和存储介质 可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立 组件驻留在用户终端中。
[0082] 在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合 中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可W作为一条或更多条指令或代 码存储在计算机可读介质上或经由其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通 信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可W是能 被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、R0M、 EEPR0M、CD-R0M或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令 或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。任何连接也被正当地 称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线 (D化）、或诸如红外、无线电、W及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其他远程源传 送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、D化、或诸如红外、无线电、W及微波之类的无线 技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)包括压缩碟(CD)、激光碟、光 碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往W磁的方式再现数据，而碟(disc) 用激光W光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
[0083] 提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员都能够制作或使用本公 开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普 适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限 定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一 致的最广范围。
【主权项】
1. 一种机器人控制系统，其特征在于，包括： 主控系统模块； 运动驱动模块，所述运动驱动模块用于驱动机器人电机以控制机器人进行运动； 传感器采集模块，所述传感器采集模块将采集到的信号发送给所述主控系统模块；以 及 通信交互模块，所述通信交互模块用于与外界智能装置进行通信， 其中所述主控系统模块收集来自所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述 通信交互模块的信号并作出决策后向所述运动驱动模块、所述传感器采集模块和/或所述 通信交互模块提供控制信号。2. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动驱动模块包括运动传感 模块，并且所述运动驱动模炔基于由所述运动传感模块采集到的信号来驱动机器人电机进 行运动。3. 如权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动传感模块包括以下至少 一者：电机上安装的位置传感器和/或电流传感器、压力传感器、麦克风、红外测距传感器。4. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述运动驱动模块包括以下至少 一者： 舵机驱动模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块、直流电机驱动模块。5. 如权利要求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： 模拟信号接口，用于接收所述传感器采集模块收集的模拟信号； 数字信号接口，用于接收所述传感器采集模块收集的数字信号；以及 传感信号处理器模块，其合并所述模拟信号和所述数字信号并将合并得到的信号上传 到所述主控系统模块。6. 如权利要求5所述的机器人控制系统，其特征在于： 所述模拟信号接口接收来自距离传感器、温度传感器、和/或湿度传感器的模拟信号； 并且 所述数字信号接口接收来自图像传感器、和/或红外传感器的数字信号。7. 如权利要求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 少一者： 压力传感器、温度传感器、湿度传感器、距离传感器、图像传感器、红外传感器、激光雷 达传感器、麦克风、相机、触摸传感器。8. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，还包括为所述机器人控制系统供 电的能量储存模块。9. 如权利要求8所述的机器人控制系统，其特征在于： 所述能量储存模块直接连接至所述运动驱动模块； 所述能量储存模块经由第一 DC/DC转换器连接至所述主控系统模块;并且 所述能量储存模块经由第二DC/DC转换器连接至所述传感器采集模块和所述通信交互 丰旲块。10. 如权利要求8所述的机器人控制系统，其特征在于： 所述能量储存模块直接连接至所述运动驱动模块和所述主控系统模块； 所述主控系统模块包括DC/DC转换器，并将所述能量储存模块提供的电能经由所述DC/ DC转换器转换后提供给所述传感器采集模块和所述通信交互模块。11. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，还包括： 用户接口模块，所述用户接口模块包括以下至少一者：麦克风、扬声器、显示屏、摄像 头、按键板。12. 如权利要求11所述的机器人控制系统，其特征在于： 所述主控系统模块利用CAN通信接口与所述运动驱动模块通信，利用UART通信接口与 所述传感器采集模块通信，利用SPI通信接口与所述用户接口模块通信，利用UART接口与所 述通信交互模块通信。13. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述通信交互模块包括以下至 少一者： WIFI无线模块、2.4G通信模块、RFID、ZIGBEE、蓝牙、红外通信模块。14. 如权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述通信交互模块通过X-Y编码 与外界智能装置通信，其中X识别不同类型的智能装置，Y识别来自智能装置的状态信号输 出和针对智能装置的控制信号输入。15. 如权利要求14所述的机器人控制系统，其特征在于，所述通信交互模块与所述外界 智能装置进行握手通信以选择通信协议和控制方式。16. 如权利要求14所述的机器人控制系统，其特征在于，所述通信交互模块向外界智能 装置传送控制信号和/或从外界智能装置接收状态反馈信号。
【文档编号】G05B19/04GK205485415SQ201620267409
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳光启合众科技有限公司