具有多播特征的远程呈现机器人系统的制作方法

文档序号:6594199阅读:159来源:国知局
专利名称:具有多播特征的远程呈现机器人系统的制作方法
技术领域
所公开的主题通常涉及机器人技术(robotics)领域。
背景技术
机器人(robot)已经用在各种应用中,范围从危险材料的远程控制到协助执行外 科手术。例如,Wang等人提出的美国专利No. 5,762,458公开了一种系统,其允许外科医生 通过使用机器人控制的设备来执行微创医疗过程。Wang系统中的机器人(robotic)臂之一 移动具有照相机的内窥镜。照相机允许外科医生观看患者的手术区域。该申请的受让人hTouch Technologies有限公司引入的移动远程呈现(tele — presence)机器人已经市场化,其商标为RP-7。InTouch机器人受控于远程站处的用户。远 程站可以是具有允许用户远程控制机器人的移动的操纵杆的个人计算机。机器人和远程站 二者皆具有照相机、监控器(monitor)、扬声器和麦克风,以便允许双向视频/音频通信。机 器人照相机将视频图像提供给在远程站处的屏幕,从而用户可以观看机器人的周围,并且 相应地移动机器人。Wang等人提出的并且转让于本申请的拥有者hTouch Technologies有限公司的 美国专利7,158,860公开了一种远程呈现机器人系统,其包括初级(primary)远程控制站 以及全部链接到远程呈现机器人的一个或多个次级控制站。该系统允许次级站观察机器人 所提供的视频/音频馈送。这允许次级站的用户通过机器人和初级站而受训练。将期望修 改这种系统,以实施更多特征,例如对于各站之间的双向通信的能力,或者将机器人控制传 送到次级站之一。

发明内容
一种用于远程控制的机器人系统的图形用户界面,其包括机器人视见区(view field),用于显示由机器人提供的信息;以及观察者(observer)视见区,用于显示关于可 以接收所述机器人信息的一个或多个观察者的观察者信息。


图1是机器人系统的图示; 图2是机器人的电系统的示意图; 图3是机器人的侧视图4是机器人系统的示意图,其中多个远程站耦合到机器人; 图5是用户界面的图示; 图6是用户界面的消息弹出(popup)的图示; 图7A-图7C是图形消息的图示; 图8是具有下拉式菜单的图5所示的用户界面的图示; 图9是示出观察者远程控制站的用户界面的图示;图10是示出麦克风音量控制特征的与图5类似的图示; 图11是示出在会话期间系统的带宽需求的对话框的图示;以及 图12是机器人头部的侧视图。
具体实施例方式所公开的是一种用于远程控制的机器人系统的图形用户界面,其包括机器人视 见区,用于显示由机器人提供的信息;以及观察者视见区,用于显示关于可以接收机器人信 息的一个或多个观察者的观察者信息。所述界面具有允许主机(master)用户控制观察者 的观察和参与的各种特征。更具体地通过参考标记来参照附图,图1示出机器人系统10的实施例。机器人系 统10包括机器人12、基站14和多个远程控制站16。每个远程控制站16可以通过网络18 耦合到基站14。举例来说,网络18可以是分组交换网络(例如互联网)或电路交换网络(例 如公共交换电话网络(PSTN))或其它宽带系统。基站14可以通过调制解调器20或其它宽 带网络接口(interface)设备耦合到网络18。每个远程控制站16可以包括计算机22,其具有监控器对、照相机沈、麦克风28和 扬声器30。计算机22也可以包含输入设备32,例如操纵杆或鼠标。每个控制站16典型地 位于远离机器人12的位置。虽然仅示出一个机器人12,但应理解,系统10可以具有多个机 器人12。通常,任何数量的机器人12可以受控于任何数量的远程站。例如,一个远程站16 可以耦合到多个机器人12,或者一个机器人12可以耦合到多个远程站16。机器人12包括移动平台34,其附连到机器人外壳36。还附连到机器人外壳36的 是照相机38、监控器40、(一个或多个)麦克风42和扬声器44。麦克风42和扬声器30可 以创建立体声。机器人12也可以具有天线46,其无线式耦合到基站14的天线48。系统10 允许在远程控制站16处的用户通过输入设备32来移动机器人12。机器人照相机38耦合 到远程监控器对,从而在远程站16处的用户可以观看患者。类似地,机器人监控器40耦合 到远程照相机沈,从而患者可以观看用户。麦克风28和42以及扬声器30和44允许患者 与用户之间的听得见的通信。每个远程站计算机22可以操作Microsoft OS软件和WINDOWS XP或其它操作系 统(例如LINUX)。远程计算机22也可以操作视频驱动器、照相机驱动器、音频驱动器和操纵 杆驱动器。视频图像可以用压缩软件(例如MPEG CODEC)而被传送和接收。图2和图3示出机器人12的实施例。机器人12可以包括高级控制系统50和低 级控制系统52。高级控制系统50可以包括处理器M,其连接到总线56。总线通过输入/ 输出(I/O)端口 58耦合到照相机38,并且通过串行输出端口 60和VGA驱动器62耦合到监 控器40。监控器40可以包括触摸屏功能,其允许患者通过触摸监控器屏幕而录入输入。扬声器44通过数字到模拟转换器64耦合到总线56。麦克风42通过模拟到数字 转换器66耦合到总线56。高级控制器50也可以包含随机存取存储器(RAM)设备68、非易 失性RAM设备70和大容量存储设备72,它们全都耦合到总线62。大容量存储设备72可以 包含可以由在远程控制站16处的用户访问的患者的医疗文件。例如,大容量存储设备72 可以包含患者的图片。用户(尤其是健康护理提供者)可以调出(recall)旧图片,并且在监 控器M上与照相机38所提供的患者的当前视频图像进行并列(side by side)比较。机器人天线46可以耦合到无线收发器74。举例来说,收发器74可以根据IEEE 802. Ilb传送 并且接收信息。控制器M可以用LINUX OS操作系统操作。控制器M也可以操作MS WINDOWS连 同用于与远程控制站16进行通信的视频、照相机和音频驱动器。可以使用MPEG CODEC压 缩技术来收发(transceive)视频信息。软件可以允许用户将电子邮件发送到机器人站点 处的某人,并且反之亦然,或者允许在机器人站点处的某人访问互联网。通常,高级控制器 50操作用于控制机器人12与远程控制站16之间的通信。高级控制器50可以通过串行端口 76链接到低级控制器52。低级控制器52运行 软件例程,其机械地启动机器人12。例如,低级控制器52提供指令以启动移动平台来移动 机器人12。低级控制器52可以从高级控制器50接收移动指令。可以从远程控制站接收作 为移动命令的移动指令。虽然示出两个控制器,但应理解,机器人12可以具有控制高级功 能和低级功能的一个控制器。图3示出机器人12的实施例。机器人12可以包括附连到机器人外壳112的完整 (holonomic)平台110。该完整平台110提供三个自由度,以允许机器人12在任何方向上 移动。机器人12可以具有头部114,其支撑照相机38和监控器40。头部114可以具有 两个自由度,从而照相机26和监控器M可以如箭头所指示的那样旋转(swivel)并且绕枢 轴转云力(pivot)。所述系统可以与受让人加利福尼亚圣巴巴拉市的InTouch-Health有限公司所提 供的机器人系统相同或类似,其商标为RP-7。该系统也可以与2005年8月2日提出的美国 专利No. 6,925,357中公开的系统相同或类似,通过引用将该专利合并到此。在操作中,机器人12可以置于家庭、公共或商用建筑物(property)、或一个或多 个患者要被监控和/或协助的设施中。所述设施可以是医院或住宅(residential)护理设 施。举例来说,机器人12可以置于家庭中,在此,健康护理提供者可以监控和/或协助患者。 类似地,朋友或家庭成员可以与患者进行通信。在机器人和远程控制站二者处的照相机和 监控器允许患者与在(一个或多个)远程站处的人之间进行远程会议。可以通过操控远程站16处的输入设备32来操纵(maneuver )机器人12通过家庭、 建筑物或设施。机器人10可以受控于多个不同用户。为了适应该情况,机器人可以具有仲裁系 统。该仲裁系统可以集成到机器人12的操作系统中。例如,仲裁技术可以被嵌入高级控制 器50的操作系统中。举例来说,用户可以划分为几类,其包括机器人自身、本地用户、护理者、医生、家 庭成员、或服务提供者。机器人12可以忽略(override)与机器人操作冲突的输入命令。例 如,如果机器人撞到(rim into)墙壁,则系统可以忽视在墙壁方向上继续的所有附加命令。 本地用户是物理上与机器人一起存在的人。机器人可以具有允许本地操作的输入设备。例 如,机器人可以结合语音识别系统,其接收并且解释听得见的命令。护理者是远程监控患者的某人。医生是医疗专业人员,其可以远程控制机器人,并 且还访问机器人存储器中所包含的医疗文件。家庭和服务用户远程地访问机器人。服务用 户可以例如通过升级软件或者设置操作参数来为系统服务。
消息分组可以在机器人12与远程站16之间传送。分组提供命令和反馈。每个分 组可以具有多个字段。举例来说,分组可以包括ID字段、前进速度字段、角速度字段、停止 字段、缓冲器(bumper)字段、传感器范围字段、配置字段、文本字段和调试(debug)字段。远程用户的标识可以被设置在从远程控制站16传送到机器人12的信息的ID字 段中。例如,用户可以将用户ID输入到远程控制站16所运行的应用软件中的设置表中。于 是利用传送到机器人的每个消息来发送用户ID。机器人12可以以两个不同模式(排他(exclusive)模式或共享模式)之一操作。在 排他模式中,仅一个用户具有机器人的访问控制。排他模式可以具有分配给每种类型的用 户的优先级。举例来说,优先级可以是这样的顺序本地、医生、护理者、家人、并且然后是服 务用户。在共享模式下,两个或更多用户可以共享与机器人访问。例如,护理者可以具有对 机器人的访问,于是护理者可以进入共享模式以允许医生也访问机器人。护理者和医生二 者都可以进行与患者的同时远程会议。仲裁方案可以具有四种机制(通知、超时、排队(queue)和叫回(call kick))之一。 通知机制可以向当前用户或请求用户通知另一用户已访问机器人或者想要访问机器人。 超时机制向某些类型的用户给出完成对机器人的访问的指定时间量。排队机制是针对访问 机器人的按顺序等待列表。叫回机制通知用户机器人可以被访问。举例来说,家庭用户可 以接收机器人可供自由使用的电子邮件消息。表1和表2示出各机制如何解决来自各种用 户的访问请求。表 I
权利要求
1.一种用于远程控制的机器人系统的图形用户界面,包括机器人视见区,其显示由机器人提供的信息;观察者视见区,其显示关于能接收机器人信息的一个或多个观察者的观察者信息。
2.根据权利要求1所述的界面,其中,所述机器人信息是由机器人照相机提供的视频。
3.根据权利要求1所述的界面,还包括站视见区,其显示由远程控制站的照相机提供 的视频。
4.根据权利要求1所述的界面,还包括允许观察者加入会话的一个或多个消息。
5.根据权利要求1所述的界面,还包括控制从观察者远程控制站到所述机器人的音 频传输的可选特征。
6.根据权利要求1所述的界面,还包括控制从观察者远程控制站到所述机器人的视 频传输的可选特征。
7.根据权利要求1所述的界面,还包括控制从所述机器人到观察者远程控制站的音 频传输的可选特征。
8.根据权利要求1所述的界面,还包括控制从所述机器人到观察者远程控制站的视 频传输的可选特征。
9.根据权利要求1所述的界面,还包括允许观察者远程控制站控制所述机器人的移 动的可选特征。
10.根据权利要求1所述的界面,还包括允许观察者远程控制站控制所述机器人的至 少一个照相机参数的可选特征。
11.根据权利要求1所述的界面,还包括允许观察者远程控制站从耦合到所述机器人 的设备接收设备数据的可选特征。
12.根据权利要求2所述的界面,还包括允许观察者远程控制站注释所述机器人视频 的可选特征,所述注释被显示在所述机器人视见区中。
13.根据权利要求1所述的界面,还包括允许观察者远程控制站变为主机远程控制站 的可选特征。
14.根据权利要求1所述的界面,还包括断开观察者远程控制站的可选特征。
15.根据权利要求1所述的界面,其中,所述观察者视见区显示由观察者远程控制站 提供的视频图像。
16.根据权利要求1所述的界面,还包括对话框,其显示系统带宽使用,并且允许用户 改变所述系统带宽使用。
17.根据权利要求1所述的界面,还包括允许仅在多个远程控制站之间的通信的可选 特征。
18.一种用于远程控制的机器人系统的图形用户界面,包括机器人视见区,其显示由机器人提供的信息;本地麦克风仪表,其表示提供给远程控制站的麦克风的音频的音量;以及远程麦克风仪表,其表示由机器人扬声器生成的音频的音量。
19.根据权利要求18所述的界面,还包括重置机器人扬声器音量的可选特征。
20.根据权利要求18所述的界面,还包括改变所述远程控制站麦克风的音量的可选特征。
全文摘要
一种用于远程控制的机器人系统的图形用户界面,其包括用于显示由机器人提供的信息的机器人视见区;以及用于显示关于可以接收机器人信息的一个或多个观察者的观察者信息的观察者视见区。所述界面具有允许主机用户控制观察者的观察和参与的各种特征。
文档编号G06F15/16GK102089751SQ200980126596
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月9日 优先权日2008年7月11日
发明者S. 乔丹 C., 平特 M., 王 Y. 申请人:英塔茨科技公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1