本发明属于机器人
技术领域：
，尤其涉及一种机器人控制系统。
背景技术：
：目前，业内常用的现有技术是这样的：机器人--机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。然而，现有机器人定位误差；同时机器人存在异常停止其运行导致任务不能及时被执行的问题，工作效率低。传统的基于接收信号强度信息(receivedsignalstrengthindicator,rssi)的定位方法在数据库建立阶段，需要将待定位区域划分为多个已知位置的网格，通过手持设备在网格中进行数据采样，最终将采样数据和采集位置配对存入数据库中。网格的密度很大程度影响了最终的定位精度，密度越大，定位精度越高。综上所述，现有技术存在的问题是：现有机器人定位误差；同时机器人存在异常停止其运行导致任务不能及时被执行的问题，工作效率低。现有技术较高的网格密度却大大增加了建立数据库时间，对后期的数据库更新也造成了困难，使得指纹定位方法在实际应用中具有很强的局限性。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种机器人控制系统。本发明是这样实现的，一种机器人控制系统，所述机器人控制系统包括：摄像模块，与单片机控制模块连接，用于通过摄像对周边空间环境进行监控摄像；温湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过温湿度传感器检测环境的温度、湿度数据信息；单片机控制模块，与摄像模块、温湿度检测模块、无线通信模块、语音模块、移动模块、定位模块、异常处理模块连接，用于控制各个模块正常工作；无线通信模块，与单片机控制模块、计算机连接，用于通过无线发射器进行无线连接计算机；语音模块，与单片机控制模块连接，用于通过语音播放器播放语音信息；移动模块，与单片机控制模块连接，用于通过驱动轮进行移动；定位模块，与单片机控制模块连接，用于对所处的位置进行精确定位；定位模块的定位方法包括：获取单位路径的电子地图坐标；rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录；求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元；若数据库中同时有多条rssi数据对应的电子地图坐标相同，将rssi取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据；定位模块包括：坐标获取模块，用于获取单位路径的电子地图坐标；rssi值获取模块，用于rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录；数据时间配对模块，用于求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元；配对优化模块，用于数据库中同时有多条rssi数据对应的电子地图坐标相同，将rssi取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据；坐标获取模块进一步包括：计步运算单元，用于利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算；电子地图坐标计算单元，用于通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标；所述rssi值获取模块进一步包括：rssi采集单元，用于rssi采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的n个无线信号发射装置进行rssi采集；rssi值单元，用于每次采集得到n个rssi值，同时记录扫描时刻；所述数据时间配对模块进一步包括：绝对值单元，用于综合采集得到的rssi与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻；保存单元，用于配对保存为数据库的一条基本数据；异常处理模块，与单片机控制模块连接，用于对机器的异常故障进行处理。进一步，移动模块的控制方法包括：首先，获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码；然后，根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。进一步，所述确定所述机器人当前的位置，包括：判断二维码在所述图像中的面积是否大于阈值；若是，则根据所述二维码对应的空间坐标值确定所述机器人当前的位置；若否，则根据所述二维码对应的空间坐标值，所述二维码在所述图像中面积及位置信息，确定所述机器人的位置。进一步，所述异常处理模块异常处理方法如下：首先，在机器人正常运行时，获取异常检测指令；其次，执行所述异常检测指令，以检测所述机器人是否存在异常任务；然后，当检测到所述机器人存在异常任务时，获取所述异常任务对应的风险等级以及与所述风险等级匹配的异常处理策略；最后，执行所述异常处理策略消除所述机器人异常任务以重新正常运行。进一步，所述获取异常任务对应的风险等级以及与所述风险等级匹配的异常处理策略，包括：将所述异常任务对应的异常信息上报给调度服务器；其中，所述异常信息包括异常标志位的取值和/或故障部件标识；接收所述调度服务器返回的用于对所述异常任务进行消除的异常处理策略；其中，所述异常处理策略为所述调度服务器根据所述异常任务对应的所述风险等级获取到的，所述风险等级为所述调度服务器根据所述异常信息确定的；进一步，所述获取单位路径的电子地图坐标具体包括：利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算，通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标，记录第k步坐标产生的时刻ts(k),k＝1,2,...,l，l表示该路径上总的行走步数，k时刻加速度计采集到的三轴加速度值分别为ak(1)、ak(2)、ak(3)，陀螺仪采集到的三轴角速度分别为ωk(1)、ωk(2)、ωk(3)，条件检测方法使用三个条件c1，c2和c3来判断人的脚是否处于静止状态；所述条件c1，c2和c3：条件c1为加速度大小满足介于两个给定门限之间：条件c2为局部加速度方差要大于给定的门限值，局部加速度方差计算方式为，其中是局部平均加速度，计算式为s为均值的窗口长度；条件c3为陀螺仪测量值的大小满足低于给定门限：条件之间是逻辑与的关系，即条件检测结果为c1&c2&c3，条件检测的结果再通过一个窗口长度为11的中值滤波器，输出逻辑“1”表示停止状态，逻辑“0”表示行走状态，从停止状态变化到行走状态则计为行走了一步，当前路径上行走的总步数为m(k)，把人行走时的步长近似看作固定长度l，则当前行走的直线长度d(k)计算公式为：d(k)＝m(k)*l或d(k)＝d(k-1)+l；所述rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录具体包括：rssi采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的n个无线信号发射装置进行rssi采集，每次采集得到n个rssi值，同时记录第j秒扫描时刻tr(j),j＝1,2,...,t，t表示总的采集次数；所述求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元具体包括：综合采集得到的rssi与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻tr(j),j＝1,2,...,t与所有坐标产生时刻ts(k),k＝1,2,...,l之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻tm(j)：即认为tr(j)时刻扫描到的n个信号强度的坐标位于tm(j)时刻产生的电子地图坐标，配对保存为数据库的一条基本数据单元。本发明的另一目的提供一种搭载有所述机器人控制系统的信息数据处理终端。本发明的另一目的提供一种实现所述机器人控制系统的控制方法的计算机程序，计算机程序包括移动模块的计算程序、定位模块的定位计算程序。本发明的另一目的提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的机器人控制方法。本发明的优点及积极效果为：本发明通过定位模块实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度；同时通过异常处理模块，通过向机器人下发异常检测指令，接收机器人检测到的异常任务的异常信息，根据异常信息确定的异常任务对应的风险等级，向机器人下发与风险等级匹配的异常处理策略。本实施例中，根据异常信息确定异常任务对应的风险等级，并向机器人下发与风险等级匹配的异常处理策略，使机器人根据异常处理策略消除异常任务，从而避免了因机器人存在异常停止其运行导致任务不能及时被执行的问题，提高了机器人执行任务的效率。本发明实现了数据库在移动过程中的连贯采集，在较短的时间内便可生成较大的定位数据库，简化了数据库的建立过程，还能够提高定位精度。同时，在环境变化需要重新建库时，能够降低后期重采样和维护等步骤的工作量。提高了指纹定位方法的实用性，使其易于大规模推广。本发明借助惯性导航设备实现了人在连续移动过程中的数据采集，与传统方法相比本发明具有信号采集时间快，信号采集密度高的优势，在大大减少了建立数据库时间的同时，还能提高数据库的采集密度，最终提高定位精度。并且，本发明适用于几乎所有基于rssi的定位方法，是其数据库建立阶段的有效补充。本发明对于基于无线定位的数据库采集具有重大意义，能够使采集的时间减少为传统单点采集的五分之一左右，同时数据大小增加一倍，大大降低了指纹定位的布置成本，便于大规模的推广应用。附图说明图1是本发明实施例提供的机器人控制系统结构框图。图中：1、摄像模块；2、温湿度检测模块；3、单片机控制模块；4、无线通信模块；5、计算机；6、语音模块；7、移动模块；8、定位模块；9、异常处理模块。图2是本发明实施例提供的步伐检测结果示意图。图3是本发明实施例提供的实验环境平面示意图。图4是本发明实施例提供的定位误差累积分布示意图。具体实施方式为能进一步了解本发明的
发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。如图1所示，本发明实施例提供的机器人控制系统包括：摄像模块1、温湿度检测模块2、单片机控制模块3、无线通信模块4、计算机5、语音模块6、移动模块7、定位模块8、异常处理模块9。摄像模块1，与单片机控制模块3连接，用于通过摄像对周边空间环境进行监控摄像；温湿度检测模块2，与单片机控制模块3连接，用于通过温湿度传感器检测环境的温度、湿度数据信息；单片机控制模块3，与摄像模块1、温湿度检测模块2、无线通信模块4、语音模块6、移动模块7、定位模块8、异常处理模块9连接，用于控制各个模块正常工作；无线通信模块4，与单片机控制模块3、计算机5连接，用于通过无线发射器进行无线连接计算机；语音模块6，与单片机控制模块3连接，用于通过语音播放器播放语音信息；移动模块7，与单片机控制模块3连接，用于通过驱动轮进行移动；定位模块8，与单片机控制模块3连接，用于对所处的位置进行精确定位；异常处理模块9，与单片机控制模块3连接，用于对机器的异常故障进行处理。本发明提供的移动模块7方法如下：首先，获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码；然后，根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。本发明提供的确定所述机器人当前的位置，包括：判断二维码在所述图像中的面积是否大于阈值；若是，则根据所述二维码对应的空间坐标值确定所述机器人当前的位置；若否，则根据所述二维码对应的空间坐标值，所述二维码在所述图像中面积及位置信息，确定所述机器人的位置。本发明提供的异常处理模块9异常处理方法如下：首先，在机器人正常运行时，获取异常检测指令；其次，执行所述异常检测指令，以检测所述机器人是否存在异常任务；然后，当检测到所述机器人存在异常任务时，获取所述异常任务对应的风险等级以及与所述风险等级匹配的异常处理策略；最后，执行所述异常处理策略消除所述机器人异常任务以重新正常运行。本发明提供的获取所述异常任务对应的风险等级以及与所述风险等级匹配的异常处理策略，包括：将所述异常任务对应的异常信息上报给调度服务器；其中，所述异常信息包括异常标志位的取值和/或故障部件标识；接收所述调度服务器返回的用于对所述异常任务进行消除的异常处理策略；其中，所述异常处理策略为所述调度服务器根据所述异常任务对应的所述风险等级获取到的，所述风险等级为所述调度服务器根据所述异常信息确定的。本发明工作时，通过摄像模块1对周边空间环境进行监控摄像；通过温湿度检测模块2检测环境的温度、湿度数据信息；单片机控制模块3将控制信息通过无线通信模块4发送给计算机5实现远程操作；通过语音模块6播放语音信息；通过移动模块7进行移动；通过定位模块8对所处的位置进行精确定位；通过异常处理模块9对机器的异常故障进行处理。下面结合具体分析对本发明作进一步描述。定位模块，与单片机控制模块连接，用于对所处的位置进行精确定位；定位模块的定位方法包括：获取单位路径的电子地图坐标；rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录；求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元；若数据库中同时有多条rssi数据对应的电子地图坐标相同，将rssi取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据；定位模块包括：坐标获取模块，用于获取单位路径的电子地图坐标；rssi值获取模块，用于rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录；数据时间配对模块，用于求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元；配对优化模块，用于数据库中同时有多条rssi数据对应的电子地图坐标相同，将rssi取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据；坐标获取模块进一步包括：计步运算单元，用于利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算；电子地图坐标计算单元，用于通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标；所述rssi值获取模块进一步包括：rssi采集单元，用于rssi采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的n个无线信号发射装置进行rssi采集；rssi值单元，用于每次采集得到n个rssi值，同时记录扫描时刻；所述数据时间配对模块进一步包括：绝对值单元，用于综合采集得到的rssi与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻；保存单元，用于配对保存为数据库的一条基本数据；所述获取单位路径的电子地图坐标具体包括：利用惯导设备中的加速度计与陀螺仪进行计步运算，通过条件检测方法，计算出行走的步数和直线长度，并计算每一步的电子地图坐标，记录第k步坐标产生的时刻ts(k),k＝1,2,...,l，l表示该路径上总的行走步数，k时刻加速度计采集到的三轴加速度值分别为ak(1)、ak(2)、ak(3)，陀螺仪采集到的三轴角速度分别为ωk(1)、ωk(2)、ωk(3)，条件检测方法使用三个条件c1，c2和c3来判断人的脚是否处于静止状态；所述条件c1，c2和c3：条件c1为加速度大小满足介于两个给定门限之间：条件c2为局部加速度方差要大于给定的门限值，局部加速度方差计算方式为，其中是局部平均加速度，计算式为s为均值的窗口长度；条件c3为陀螺仪测量值的大小满足低于给定门限：条件之间是逻辑与的关系，即条件检测结果为c1&c2&c3，条件检测的结果再通过一个窗口长度为11的中值滤波器，输出逻辑“1”表示停止状态，逻辑“0”表示行走状态，从停止状态变化到行走状态则计为行走了一步，当前路径上行走的总步数为m(k)，把人行走时的步长近似看作固定长度l，则当前行走的直线长度d(k)计算公式为：d(k)＝m(k)*l或d(k)＝d(k-1)+l；所述rssi采集并扫描无线信号发射装置，得到rssi值并记录具体包括：rssi采集设备按照最小扫描时间对布置在周围环境中的n个无线信号发射装置进行rssi采集，每次采集得到n个rssi值，同时记录第j秒扫描时刻tr(j),j＝1,2,...,t，t表示总的采集次数；所述求出每个信号强度的扫描时刻与所有坐标产生时刻之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻，配对保存为数据库的一条基本数据单元具体包括：综合采集得到的rssi与电子地图坐标，求出每个信号强度的扫描时刻tr(j),j＝1,2,...,t与所有坐标产生时刻ts(k),k＝1,2,...,l之间差的绝对值，找到绝对值最小的那个坐标产生时刻tm(j)：即认为tr(j)时刻扫描到的n个信号强度的坐标位于tm(j)时刻产生的电子地图坐标，配对保存为数据库的一条基本数据单元。图2是本发明实施例提供的步伐检测结果示意图。图3是本发明实施例提供的实验环境平面示意图。图4是本发明实施例提供的定位误差累积分布示意图。若数据库中同时有多条rssi数据对应的电子地图坐标相同，则将这几条rssi取平均值，作为数据库中该电子地图坐标的单元数据。利用型号为ah-100b的惯性导航模块采集数据，并将其放置于脚面，机器人沿着直线行走了1000步。行走时，其每个轴的加速度有均值为零、方差为0.012的高斯白噪声，此外有均值为(0,0,-0.02)，方差为0.04的偏差，单位m/s2；其每个轴的角速度有均值为零、方差为0.0087的高斯白噪声，此外有均值为(0,0,-0.01)，方差为0.015的偏差，单位rad/s。机器人行走时的部分计步结果如图2所示，逻辑‘1’表示静止状态，逻辑‘0’表示行走状态，下降沿则表示行走了一步。在上述测试中检测到的步数结果等于真实步数1000步，方框表明成功监测到了步伐移动。可见，在测试条件下步数检测的错误率为0％。图3所示的虚线表示采样路径。网格采样方法沿着虚线以1米为长度间隔进行采样，采样所得数据有392个样本，按每个采样点实际的平均用时5秒计算，建立数据库所消耗时间大约为33分钟。而采用本发明通过物理层采样得到信号的接收强度信息，采样周期大约为2次/秒，按时速3.5公里的行走速度计算，采样密度大约在0.5米左右，整个采样完成时间大约需要6分钟，并且能够得到768个数据样本。通过表1的比较就可以发现，本发明在数据库建立时间和大小上都有明显优势，在数据库大小增加了一倍的同时，数据库建立时间只相当于网格采样法的五分之一。表1采样过程比较数据采集时间(分钟)数据库样本数网格采样法33392发明方法6768以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12