一种扩展接口及其通信方法与流程

本发明涉及通信接口技术，尤其涉及一种扩展接口及其通信方法。

背景技术：

随着机器人的发展，机器人被应用于各种领域，例如工业领域、教学领域、家居领域等等。对于单个机器人而言，在其已有功能的基础上，用户都希望其功能可以不断地升级和提高。为此，有需求为机器人设计出具有扩展功能的扩展设备，例如机械臂、投影仪、传感器、扩展屏等等。

机器人与扩展设备进行连接需要特定的扩展接口，如何设计一种扩展接口以实现机器人与扩展设备的通信是亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种扩展接口及其通信方法。

在本发明实施例提供的扩展接口的通信方法中，扩展接口用于连接扩展设备，所述扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端；所述方法包括：

利用所述检测连接端检测所述扩展接口是否与扩展设备连接；

如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，其中，处于使能状态的所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信；

如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。

本发明实施例中，所述供电连接端包括：第一引脚、第二引脚，其中，所述第一引脚通过第一开关与第一电压连接，所述第二引脚与地电压连接；

所述控制所述供电连接端处于使能状态，包括：

控制所述第一开关处于开启状态，使得所述第一引脚与所述第一电压接通；

通过所述第一引脚和所述第二引脚为所述扩展设备供电。

本发明实施例中，所述通信连接端包括：第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚，其中，所述第三引脚通过第二开关与第二电压连接，所述第六引脚与地电压连接，所述第四引脚和第五引脚与用于传输数据的电路连接；

所述控制所述通信连接端处于使能状态，包括：

控制所述第二开关处于开启状态，使得所述第三引脚与所述第二电压接通；

通过所述第三引脚与所述第六引脚为数据通信进行供电，通过所述第四引脚和所述第五引脚与所述扩展设备进行数据通信。

本发明实施例中，所述方法还包括：

当所述扩展接口连接所述扩展设备时，通过所述第一开关检测所述扩展设备端的电学参数，所述电学参数包括以下至少之一：电压参数、电流参数；

如果所述电学参数大于等于预设阈值，则断开所述第一引脚与所述第一电压之间的连接。

本发明实施例中，在以下引脚上设置有静电保护电路：第三引脚、第四引脚、第五引脚、检测连接端对应引脚；

所述方法还包括：

通过所述静电保护电路对相应的引脚进行静电保护。

本发明实施例提供的扩展接口用于连接扩展设备，所述扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端、控制器；

所述检测连接端，用于检测所述扩展接口是否与扩展设备连接；

所述控制器，用于如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，其中，处于使能状态的所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信；如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。

本发明实施例中，所述供电连接端包括：第一引脚、第二引脚，其中，所述第一引脚通过第一开关与第一电压连接，所述第二引脚与地电压连接；

所述控制器，具体用于：控制所述第一开关处于开启状态，使得所述第一引脚与所述第一电压接通；其中，

通过所述第一引脚和所述第二引脚为所述扩展设备供电。

本发明实施例中，所述通信连接端包括：第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚，其中，所述第三引脚通过第二开关与第二电压连接，所述第六引脚与地电压连接，所述第四引脚和第五引脚与用于传输数据的电路连接；

所述控制器，具体用于：控制所述第二开关处于开启状态，使得所述第三引脚与所述第二电压接通；

其中，通过所述第三引脚与所述第六引脚为数据通信进行供电，通过所述第四引脚和所述第五引脚与所述扩展设备进行数据通信。

本发明实施例中，所述第一开关，用于当所述扩展接口连接所述扩展设备时，检测所述扩展设备端的电学参数，所述电学参数包括以下至少之一：电压参数、电流参数；如果所述电学参数满足预设条件，则断开所述第一引脚与所述第一电压之间的连接。

本发明实施例中，在以下引脚上设置有静电保护电路：第三引脚、第四引脚、第五引脚、检测连接端对应引脚；

所述静电保护电路，用于对相应的引脚进行静电保护。

本发明实施例的技术方案中，扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端，利用所述检测连接端检测所述扩展接口是否与扩展设备连接；如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，其中，处于使能状态的所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信；如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。机器人采用本发明实施例的扩展接口，能够实现与扩展设备之间的通信，解决了机器人扩展功能的需求。此外，扩展接口能够检测扩展设备是否与机器人连接，当扩展设备未连接时，控制供电连接端与通信连接端处于未使能状态，以节省机器人的功耗以及保护扩展接口。

附图说明

图1为本发明实施例的扩展接口的通信方法的流程示意图一；

图2为本发明实施例的扩展接口的示意图一；

图3为本发明实施例的扩展接口的通信方法的流程示意图二；

图4为本发明实施例的扩展接口的示意图二；

图5为本发明实施例的扩展接口的示意图三。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。

以下为本发明实施例涉及到的关键术语的解释说明：

机器人扩展槽：设置于机器人本体上，在机器人扩展槽内设置有扩展接口，通过扩展接口与扩展设备连接来扩展机器人的功能。

usb2.0：扩展接口中的数据通信接口，也称为通信连接端。

24v1a供电：扩展接口中具有供电连接端，通过该供电连接端向外供电，其中，供电电压为24v，供电电流为1a。

本发明实施例的技术方案，提出一种新型的机器人扩展接口，针对该扩展接口定义了供电方式和通信方式，此外，还提出对扩展接口进行智能保护的方案。

图1为本发明实施例的扩展接口的通信方法的流程示意图一，所述扩展接口用于连接扩展设备，所述扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端。如图1所示，所述扩展接口的通信方法包括以下步骤：

步骤101：利用所述检测连接端检测所述扩展接口是否与扩展设备连接。

本发明实施例的扩展接口设置于机器人本体上，实际应用中，扩展接口可以设置在机器人本体的任意部位，例如：机器人的头部、机器人的手部、机器人的腿部等等。这里，机器人可以但不局限于是：扫地机器人、运货机器人、勘测机器人等等。

本发明实施例中的扩展接口具有统一的结构，通过该扩展接口可以实现多功能扩展设备的连接，为机器人提供多种扩展功能。具体地，扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端。其中，每个连接端均可以通过引脚来实现。

本发明实施例中，在扩展接口中设置有检测连接端，通过该检测连接端能够对扩展设备进行智能检测，具体地，利用所述检测连接端检测所述扩展接口是否与扩展设备连接。

在一实施方式中，当扩展设备插入扩展接口时(也即扩展设备与扩展接口连接)，检测连接端为低电平；当扩展设备未插入扩展接口时，检测连接端为高电平。基于此，通过判断检测连接端的电平情况就可以判断出扩展设备是否插入扩展接口。

上述方案中，低电平和高电平是相对而言的，低电平的数值和高电平的数值可以预先设计，例如，低电平为v(low)＝0v，高电平为v(high)＝5v。这里，低电平和高电平的电压值仅为举例，并不做限制。

步骤102：如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，其中，处于使能状态的所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信。

本发明实施例中，扩展接口还包括控制器，控制器接收检测连接端发送的检测信号，这里，检测信号包括两种，一种是用于指示扩展接口与扩展设备连接的检测信号，另一种是用于指示扩展接口未与扩展设备连接的检测信号。

本发明实施例中，当控制器根据检测信号确定出扩展接口与扩展设备连接时，控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，这里，使能状态是指：所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信。

这里，由于扩展设备进行工作时需要电能，因此，需要通过扩展接口上的供电连接端为扩展设备进行供电。在一示例中，供电连接端通过+24v为扩展设备进行供电。

这里，机器人与扩展设备能够通过通信连接端进行通信，具体地，机器人可以向扩展设备发出数据、指令，扩展设备也可以向机器人发送数据、指令。例如：机器人向扩展设备发送用于控制所述扩展设备执行目标操作的指令，扩展设备接收到指令后，执行相应的操作，得到结果数据，向机器人返回数据。

本发明实施例中，扩展接口能够实现机器人与扩展设备之间的如下通信：

机器人面向扩展设备之间的单向通信；

扩展设备面向机器人的单向通信；

机器人与扩展设备之间的双向通信。

步骤103：如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。

本发明实施例中，当控制器根据检测信号确定出扩展接口与扩展设备未连接时，控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。这里，供电连接端与通信连接端处于未使能状态时，能够保障扩展接口的安全性，同时降低了机器人的功耗。

图2为本发明实施例的扩展接口的示意图一，所述扩展接口用于连接扩展设备，如图2所示，所述扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端。其中，所述供电连接端包括：第一引脚、第二引脚，其中，所述第一引脚通过第一开关与第一电压连接，所述第二引脚与地电压连接；所述通信连接端包括：第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚，其中，所述第三引脚通过第二开关与第二电压连接，所述第六引脚与地电压连接，所述第四引脚和第五引脚与用于传输数据的电路连接；所述检测连接端包括：第七引脚。

在一示例中，第一电压为25v，第二电压为5v，第四引脚实现usb-端口，第五引脚实现usb+端口，通过usb-端口和usb+端口实现usb2.0数据通信。基于图2所示的扩展接口，提出以下实施例。

图3为本发明实施例的扩展接口的通信方法的流程示意图二，如图3所示，所述扩展接口的通信方法包括以下步骤：

步骤301：利用检测连接端检测扩展接口是否与扩展设备连接。

本发明实施例的扩展接口设置于机器人本体上，实际应用中，扩展接口可以设置在机器人本体的任意部位，例如：机器人的头部、机器人的手部、机器人的腿部等等。这里，机器人可以但不局限于是：扫地机器人、运货机器人、勘测机器人等等。

本发明实施例中的扩展接口具有统一的结构，通过该扩展接口可以实现多功能扩展设备的连接，为机器人提供多种扩展功能。具体地，扩展接口包括：供电连接端、通信连接端、检测连接端。其中，每个连接端均可以通过引脚来实现。

本发明实施例中，在扩展接口中设置有检测连接端(具体为第七引脚)，通过该检测连接端能够对扩展设备进行智能检测，具体地，利用所述检测连接端检测所述扩展接口是否与扩展设备连接。

在一实施方式中，当扩展设备插入扩展接口时(也即扩展设备与扩展接口连接)，检测连接端为低电平；当扩展设备未插入扩展接口时，检测连接端为高电平。基于此，通过判断检测连接端的电平情况就可以判断出扩展设备是否插入扩展接口。

上述方案中，低电平和高电平是相对而言的，低电平的数值和高电平的数值可以预先设计。

步骤302：如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制第一开关处于开启状态，使得第一引脚与第一电压接通；通过所述第一引脚和第二引脚为所述扩展设备供电；以及控制第二开关处于开启状态，使得第三引脚与第二电压接通；通过所述第三引脚与第六引脚为数据通信进行供电，通过第四引脚和第五引脚与所述扩展设备进行数据通信。

本发明实施例中，扩展接口还包括控制器，控制器接收检测连接端发送的检测信号，这里，检测信号包括两种，一种是用于指示扩展接口与扩展设备连接的检测信号，另一种是用于指示扩展接口未与扩展设备连接的检测信号。

本发明实施例中，当控制器根据检测信号确定出扩展接口与扩展设备连接时，控制所述供电连接端和所述通信连接端处于使能状态，这里，使能状态是指：所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信。

这里，由于扩展设备进行工作时需要电能，因此，需要通过扩展接口上的供电连接端为扩展设备进行供电。在一示例中，供电连接端通过+24v为扩展设备进行供电。本发明实施例中，需要控制供电连接端和通信连接端处于使能状态，具体地，控制第一开关处于开启状态，使得第一引脚与第一电压接通；通过所述第一引脚和第二引脚为所述扩展设备供电。

这里，机器人与扩展设备能够通过通信连接端进行通信，为此，控制第二开关处于开启状态，使得第三引脚与第二电压接通；通过所述第三引脚与第六引脚为数据通信进行供电，通过第四引脚和第五引脚与所述扩展设备进行数据通信。如此，处于使能状态的所述供电连接端能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端能够与所述扩展设备进行数据通信。具体地，机器人可以向扩展设备发出数据、指令，扩展设备也可以向机器人发送数据、指令。例如：机器人向扩展设备发送用于控制所述扩展设备执行目标操作的指令，扩展设备接收到指令后，执行相应的操作，得到结果数据，向机器人返回数据。

本发明实施例中，扩展接口能够实现机器人与扩展设备之间的如下通信：

机器人面向扩展设备之间的单向通信；

扩展设备面向机器人的单向通信；

机器人与扩展设备之间的双向通信。

步骤303：当所述扩展接口连接所述扩展设备时，通过所述第一开关检测所述扩展设备端的电学参数，所述电学参数包括以下至少之一：电压参数、电流参数；如果所述电学参数大于等于预设阈值，则断开所述第一引脚与所述第一电压之间的连接。

这里，在第一开关中增加了过流保护(ocp)和过压保护(ovp)方案，在一示例中，保护阈值为1.2a和25v，例如：检测到扩展设备端的电压高于25v时，断开第一引脚与所述第一电压之间的连接，以保护机器人内部电路。再例如：检测到扩展设备端的电流高于1.2a时，断开第一引脚与所述第一电压之间的连接，以保护机器人内部电路。

步骤304：如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述第一开关处于关闭状态，以及控制所述第二开关处于关闭状态。

本发明实施例中，当控制器根据检测信号确定出扩展接口与扩展设备未连接时，控制所述供电连接端与所述通信连接端处于未使能状态。具体地，控制所述第一开关处于关闭状态，以及控制所述第二开关处于关闭状态，如此，第一引脚和第三引脚就处于断电状态，从而保障扩展接口的安全性，同时降低了机器人的功耗。

本发明实施例中，在以下引脚上设置有静电保护电路：第三引脚、第四引脚、第五引脚、检测连接端对应引脚；通过所述静电保护电路对相应的引脚进行静电保护。在一示例中，将瞬态抑制(tvs，transientvoltagesuppressor)静电保护电路设置在第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第七引脚上，当引脚上的静电量较高时，可以通过tvs静电保护电路释放掉静电，从而对扩展接口实现了静电保护作用。这里，tvs静电保护电路主要由tvs二极管组成，tvs二极管是一种新型高效的静电保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当tvs二极管的两端经受瞬间的高能量冲击时，tvs二极管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

图4为本发明实施例的扩展接口的示意图二，如图4所示，在扩展接口中定义了7个引脚(pin)，其中，各个引脚的定义如下：pin1：+24v；pin2：gnd；pin3：+5v；pin4：usb-；pin5：usb+；pin6：gnd；pin7：detect。通过pin1、pin2实现供电连接端，通过pin3、pin4、pin5、pin6实现通信连接端，通过pin7实现检测连接端。

pin7检测到扩展设备未插入扩展接口时，通知控制器；控制器控制第一开关和第二开关均关闭，pin1(+24v)和pin3(+5v)均没有电压。

pin7检测到扩展设备插入扩展接口时，通知控制器；控制器控制第一开关和第二开关均开启，通过pin1(+24v)和pin3(+5v)分别输出+24v和+5v的电压给扩展设备供电。

在上述扩展接口中，pin3、pin4、pin5以及pin7上增加集成tvs静电保护电路，以对扩展接口进行静电防护。

在上述扩展接口中，第一开关上增加了ocp和ovp，确保扩展设备不会影响内部供电电路。

图5为本发明实施例的扩展接口的示意图三，如图5所示，所述扩展接口用于连接扩展设备，所述扩展接口包括：供电连接端501、通信连接端502、检测连接端503、控制器504；

所述检测连接端503，用于检测所述扩展接口是否与扩展设备连接；

所述控制器504，用于如果所述扩展接口与扩展设备连接，则控制所述供电连接端501和所述通信连接端502处于使能状态，其中，处于使能状态的所述供电连接端501能够输出第一电压为所述扩展设备供电，处于使能状态的所述通信连接端502能够与所述扩展设备进行数据通信；如果所述扩展接口未与扩展设备连接，则控制所述供电连接端501与所述通信连接端502处于未使能状态。

本发明实施例中，所述供电连接端501包括：第一引脚5011、第二引脚5012，其中，所述第一引脚5011通过第一开关505与第一电压连接，所述第二引脚5012与地电压连接；

所述控制器504，具体用于：控制所述第一开关505处于开启状态，使得所述第一引脚5011与所述第一电压接通；其中，

通过所述第一引脚5011和所述第二引脚5012为所述扩展设备供电。

本发明实施例中，所述通信连接端502包括：第三引脚5021、第四引脚5022、第五引脚5023、第六引脚5024，其中，所述第三引脚5021通过第二开关506与第二电压连接，所述第六引脚5024与地电压连接，所述第四引脚5022和第五引脚5023与用于传输数据的电路连接；

所述控制器504，具体用于：控制所述第二开关506处于开启状态，使得所述第三引脚5021与所述第二电压接通；

其中，通过所述第三引脚5021与所述第六引脚5024为数据通信进行供电，通过所述第四引脚5022和所述第五引脚5023与所述扩展设备进行数据通信。

本发明实施例中，所述第一开关505，用于当所述扩展接口连接所述扩展设备时，检测所述扩展设备端的电学参数，所述电学参数包括以下至少之一：电压参数、电流参数；如果所述电学参数满足预设条件，则断开所述第一引脚5011与所述第一电压之间的连接。

本发明实施例中，在以下引脚上设置有静电保护电路(图中未示出)：第三引脚5021、第四引脚5022、第五引脚5023、检测连接端503对应引脚；

所述静电保护电路，用于对相应的引脚进行静电保护。

本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。