一种智能服务机器人的制作方法

本发明涉及一种智能服务机器人，尤其是能实现人工遥控和自主运动或者寻迹行走的机器人。人工遥控时，用户可以使用android手机打开控制服务机器人的应用程序，连接安装在服务机器人上的无线网络摄像头，针对无线网络摄像头传到手机上的视频信息进行实时控制。自主运动时，服务机器人可以根据编写在主控芯片中的路径规划程序进行自主运行。自主寻迹时，服务机器人可以沿着粘贴在地上的有色胶带进行行走，可以灵活地移动，向前、向后、左转、右转和原地转弯，并且还配合两自由度机械手实现了夹取药瓶药罐等小物件的功能，可以实现家庭或者办公环境下简单的取物工作，为空巢老人或学前小孩提供了便利。

背景技术：

目前，互联网的快速发展带动了社会进步和人们生活水平的提高，从而移动性和智能性逐渐成为人们追求的目标，移动物联网便成为互联网的又一次世界信息化浪潮，随着人们对智能家居技术的深入研究，智能家居产品的种类也越来越多，让人们逐渐体验到智能家居产品的智能性和便利性。尤其在“物联网”研究热潮的形势下，智能家居作为“物联网”重要应用方向带给人们在生活环境方面的新机遇和新挑战。一方面随着各个国家老龄化现象的不断加剧，许多空巢老人需要照顾，学龄前小孩需要看护，对服务机器人的社会需求量大也更多元化，同时生活节奏的加快和工作的压力增大，也使得年轻人没有更多时间陪伴老人和孩子。另一方面近十年以来，工业化蓬勃发展，不断拓宽了机器人的应用领域，服务机器人将更加全面地帮助人们从事各种生产作业，特别是那些简单重复的、繁重的、危险或者有害身体健康的生产作业，包括清洁、救护、抢险、加油、救灾等领域。

在现在社会的发展中，集成自动化、机械、人工智能计算机等高新尖端科技的机器人将成为推动“工业4.0”进程的重要力量。智能服务机器人符合“工业4.0”时代背景，通过android手机上控制服务机器人的应用程序对机器人进行实时控制、根据编写在主控芯片中的路径规划程序进行自主运行、自主寻迹时服务机器人可以沿着粘贴在地上的有色胶带进行行走，灵活地移动，向前、向后、左转、右转和原地转弯，并且还配合两自由度机械手实现了夹取药瓶药罐等小物件的功能，可以实现家庭或者办公环境下简单的取物工作。智能服务机器人的运用为空巢老人或学前小孩提供安全防盗，家庭看护，家庭服务等功能，并且采用无线通信方式，可以更好地整合资源，提高效率。

技术实现要素：

为了克服传统生产作业方式和空巢老人、学前孩子无人照顾的不足，本发明提供了一种智能服务机器人，用于在家庭中实施安全防盗，家庭看护，家庭服务等功能，根据自身拥有感知和避障功能综合地判断自身方位，解决服务机器人的行动和观测问题，并且将服务机器人连接互联网，通过android平台终端对服务机器人进行无线通信和无线控制，具有比较高的实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能服务机器人，系统采用模块化设计，主要包括主控系统、运动控制系统、传感系统、人机交互系统，其特征在于所述的机器人主主控系统由主控模块以及各子模块如电机驱动模块、语音模块、超声模块的单片机控制器组成，主控模块用来对各子模块上传的信息如超声测距信息、红外测距信息和角度信息进行分析，控制运动控制系统执行对应的控制动作以进行移动，取物等动作；所述的运动控制系统由电机驱动模块和电机构成，包括直流电机驱动，编码器反馈，伺服电机驱动和电机驱动板，用于快速前进，后退，转弯，停止等基本运动；所述的传感系统主要包括超声波测距模块、红外测距传感器，红外触碰传感器，电子罗盘模块，寻线传感器，用来给控制器提供信息，便于其通过分析然后对驱动器下达指令；所述的人机交互系统用来显示指示信号、语音播放以及远程遥控。

本发明的有益效果是，根据机器人主控模块对检测到的信息进行分析后，对运动控制系统执行相应动作，并且通过android平台终端对服务机器人进行无线通信和无线控制，可以更好地整合资源，提高效率和实用性。

附图说明

图1是系统结构框图

图2是机器人控制系统框图

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。

在图1中，一种智能服务机器人，系统采用模块化设计，主要包括主控系统、运动控制系统、传感系统、人机交互系统，其特征在于所述的机器人主主控系统由主控模块以及各子模块如电机驱动模块、语音模块、超声模块的单片机控制器组成，主控模块用来对各子模块上传的信息如超声测距信息、红外测距信息和角度信息进行分析，控制运动控制系统执行对应的控制动作以进行移动，取物等动作；所述的运动控制系统由电机驱动模块和电机构成，包括直流电机驱动，编码器反馈，伺服电机驱动和电机驱动板，用于快速前进，后退，转弯，停止等基本运动；所述的传感系统主要包括超声波测距模块，红外测距传感器，红外触碰传感器，电子罗盘模块，寻线传感器，用来给控制器提供信息，便于其通过分析然后对驱动器下达指令；所述的人机交互系统用来显示指示信号、语音播放以及远程遥控。

在图1中，电机驱动板采用atmega8芯片作为主控芯片，同时通过iic总线和服务机器人的主控板atmega128芯片进行通信。l298驱动芯片用于对电机进行驱动，l298芯片是sgs生产的专用于驱动二相或者四相电机的专用驱动芯片。atmega8芯片通过pb1和pb2输出2路pwm分别作为l298芯片的输入使得l298芯片的输出控制左轮和右轮的速度，pd4、pd5控制左轮的方向是前进还是后退，pd6、pd7控制右轮的方向是前进还是后退。二极管d1至d8是限制输出幅度的。当输出高于+12v时上边的二极管导通，使输出箝位在12v+vd上，当输出低于0v时下边的二极管导通，使输出箝位在-vd上。

在图1中，串口转tcp/ip模块采用有人科技有限公司生产的usr-wifi232-b模块进行底板设计，并与服务机器人主控板上atmega128芯片的e口进行连接，它可以用于实现串口到wifi数据包的双向透明转发，从而使得atmega128芯片可以进行wifi无线通信；电子罗盘模块采用上海直川电子科技有限公司生产的zcc212n-ttl-ty1电子罗盘，用来采集服务机器人的方向信息，通过底板和服务机器人主控板的d口连接，使用iic总线和主控板进行通信；语音模块和超声模块使用atmega8芯片作为主控芯片同时通过iic总线和服务机器人的主控板atmega128芯片进行通信，语音模块中atmega8通过串口控制中文语音合成芯片syn6288芯片使服务机器人能够通过语音模块将程序中编写的文字信息通过扬声器播放出来，超声模块中atmega8通过adc采集超声测距传感器检测到的数据并使服务机器人能够通过超声模块测到的距离进行位姿判断和定位。

在图2中，服务机器人用到的传感器包括：光电传感器，红外测距传感器、防跌落传感器、九自由度传感器、超声波传感器、语音模块。服务机器人内部连接驱动板的4个防碰撞传感器是光电传感器，安装在底盘的左前方、右前方、左后方和右后方，接在控制板上的4路寻线传感器也是光电传感器，安装在底盘的底部，距离地面1cm-2cm。接在传感器板上的sharp红外测距传感器，用于测量较低的障碍物到机器人的距离，安装在底盘的正前方。接在底盘底部前方的是防跌落传感器，用于当机器人行动过程中正前方为台阶时，停止前进。三个超声波模块通过iic总线连接在控制板上，用于检测距离。九自由度传感器接在传感器采集板上用于检测机器人的方向，在机器人运动过程中，通过九自由度传感器纠正机器人的方向和路线。

在图2中，在服务机器人上还安装有一块天嵌科技有限公司生产的tq210开发板，它采用s5pv210芯片作为主控芯片。将ov9650摄像头采用fc2.0排线进行连接，排线的另一端安装到嵌入式开发板tq210的cameraa口。由于tq210运行的是android操作系统，设置无线网卡连上wifi后就可以和android手机进行无线通信将采集到的视频信息实时传输到android手机端上，同时android手机段可以根据视频信息和服务机器人采集到的距离和角度等环境信息发出控制指令，调整服务机器人的运动状态；android手机端软件设计使用java语言通过eclipse软件开发，单片机程序使用c语言通过atmelstudio6.0软件开发。android手机端软件设计分别编写了服务端视频接收android应用程序和客户端视频发送android应用程序，实现android移动终端与服务机器人的无线通信并对服务机器人进行无线控制。android移动终端通过wifi连接上无线路由，服务机器人通过串口转tcp/ip模块连接上无线路由，同时嵌入式开发板tq210通过usb无线网卡也连接上无线路由，视频通信采用客户端和服务端模式，android手机端安装服务端视频接收应用程序创建一个socket接口与客户端进行通信，连接摄像头的tq210安装客户端视频发送应用程序将视频流信息通过wifi传送给服务端以实现实时视频监控的效果。服务机器人通过串口转tcp/ip模块和android手机进行通信同样采用客户端和服务端模式，android手机作为服务端通过多线程创建一个socket接口与服务机器人进行通信并进行控制。

本发明由于采用上述结构，提出了一种智能服务机器人的设计，具有远程控制、超声定位、智能传感等功能，并可以对家里情况进行实时观察。机器人自身拥有感知和避障功能并且可以综合地判断自身方位，很好地解决其行动和观测问题，且连接互联网将达到更多更完善的功能，更好地整合资源，提高效率和实用性，有广泛的市场价值和应用前景。