一种机器人及其信息交互方法与流程

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种机器人及其信息交互方法。

背景技术：

机器人作为一个多种技术与功能的集合体，其除了部分软件功能之外，其他重要部分都在机器人底盘这一硬件模块之上，比如各种传感器、电机轮子等，它承载了机器人本身的定位、导航、移动、避障等基础功能，另外，服务机器人的核心功能和关键成本都体现在机器人底盘之上，底盘的优良与否直接关乎服务机器人价值的体现。因此，机器人底盘的稳定性研究至关重要。

通常机器人底盘与机器人导航模块是通过网线来建立连接和信息交互的。当需要对机器人进行整机测试时，需要将机器人底盘与器人导航模块通过网线连接起来。而这种网线连接的方式会导致安装、走线、调试等工艺上产生很大的困难和不便利。尤其是当机器人需要被组装或拆卸时，需要将机器人底盘与机器人导航模块首先分离，然后进行网线插拔。

技术实现要素：

本发明提供一种机器人及其信息交互方法，以实现快速进行机器人组装和拆卸。

第一方面，本发明实施例提供了一种机器人，包括：移动平台设备、快换设备和导航平台设备；

所述移动平台设备包括网线接头、通信单元和移动平台控制单元；其中，所述通信单元用于获取并存储移动平台设备产生的信息；

所述导航平台设备包括触片组和导航平台控制单元，其中，所述导航平台设备包括至少一个导航平台子单元；

所述快换设备包括与网线接头对应设置的网线接口和与触片组对应设置的触点组；其中，所述网线接口用于通过网线接头与移动平台控制单元进行信息交互，所述触点组用于通过触片组与导航平台控制单元进行信息交互，所述网线接口与触点组电连接，用于使得导航平台控制单元和移动平台控制单元进行信息交互。

第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人的信息交互方法，采用任一实施例所述的机器人来执行，所述方法包括：

移动平台控制单元接收移动平台设备产生的信息，并存放于通信单元；其中，所述移动平台设备包括至少一个移动平台子单元。

导航平台子单元从所述通信单元中获取信息进行处理，形成控制指令，并通过通信单元将生成的控制指令传递给移动平台控制单元，以实现信息交互。

本发明通过在移动平台设备与导航平台设备之间设置快换设备，解决了组装和拆卸机器人时需要多人协同进行网线插拔的问题，实现了移动平台设备与导航平台设备之间的快速结合与分离，达到了合理走线的有益效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的移动平台设备、导航平台设备与快换设备的设置示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种机器人的信息交互方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种机器人的结构示意图。参考图1，该机器人包括：移动平台设备30、快换设备20和导航平台设备1010；

所述移动平台设备30包括网线接头31、通信单元32和移动平台控制单元33；其中，所述通信单元32用于获取并存储移动平台设备30产生的信息；

所述导航平台设备10包括触片组12和导航平台控制单元11；

所述快换设备20包括与网线接头31对应设置的网线接口22和与触片组12对应设置的触点组21；其中，所述网线接口22用于通过网线接头31与移动平台控制单元33进行信息交互，所述触点组21用于通过触片组12与导航平台控制单元11进行信息交互，所述网线接口22与触点组21电连接，用于使得导航平台控制单元11和移动平台控制单元33进行信息交互。

其中，移动平台设备30包括机器人底盘，是机器人的核心部件，移动平台设备30上集成了大量基础功能，比如各种传感器、电机轮子等，它承载了机器人本身的定位、导航、移动、避障等基础功能。快换设备20为转接头，用于改变接入端口与接触端口的线头设计。导航平台设备10是指与机器人移动平台设备30相连接的设备，不同的导航平台设备10可以包括不同的功能，可以是搭载机器手臂的导航平台设备10，可以是呈现为箱体的导航平台设备10，可以是按照使用者想法设计的任何类型的导航平台设备10。

其中，网线接头31是指网线水晶头，用于数据电缆的端接，实现设备、配线架模块问的连接及变更。网线接头31有8个凹槽和8个触点(8个引脚)，用于对应网线的8条芯线。网线接口22指的是网卡与网络之间的接口，用于与网线接头31对接，完成数据传输。

触点组21与触片组12均采用可导电材料制成。触点组21包括至少六个触点，其中四个触点用于数据传输，两个触点用于供电。触片组12与触点组21对应设置，具有相应的功能和效果。

通信单元32设置在移动平台设备30中，与所述移动平台控制单元33通信连接，与移动平台子单元通信连接，用于获取并存储移动平台设备30中各个移动平台子单元产生的信息。动平台控制单元接收移动平台设备30产生的信息，并存放于通信单元32。导航平台子单元分别与通信单元32通信连接，用于从所述通信单元32获取移动平台子单元产生的信息。导航平台子单元从所述通信单元32中获取信息进行处理，形成控制指令，并通过通信单元32将生成的控制指令传递给移动平台控制单元33，以实现信息交互。

具体的，移动平台设备30中包括多个移动平台子单元，移动平台子单元分别产生信息。移动平台控制单元33控制通信单元32采集并存储移动平台子单元分别产生信息。通信单元32中的信息依次通过移动平台设备30中的网线接头31、快换设备20中的网线接口22、快换设备20中的触点组21与导航平台设备10中的触片组12，与导航平台设备10中至少一个导航平台子单元或者导航平台控制单元11进行通信连接。

在上述实施例的基础上，移动平台设备30、导航平台设备10与快换设备20可能有几种不同的设置方式。如：

第一，图2为本发明实施例一提供的移动平台设备、导航平台设备与快换设备的设置示意图。如图2所述，所述移动平台设备30设置有第一凹槽34，所述网线接头31通过所述第一凹槽34与快换设备20的网线接口22连接；所述导航平台设备10设置有第二凹槽13，所述触片组12设置于所述第二凹槽13一侧，与快换设备20的触点组21连接。第一凹槽34与所述第二凹槽13共同容纳所述快换设备20。

第二，仅在移动平台设备30设置有第一凹槽34用于容纳所述快换设备20。此时快换设备20的触点组21设置于快换结构的顶部，导航平台设备10的触片组12设置于导航平台设备10的底部。触点组21与触片组12对应设置，保证连接紧密。

第三，仅在导航平台设备10设置有第二凹槽13用于容纳所述快换设备20。此时，所述快换设备20与所述移动平台设备30固定连接；所述导航平台设备10对应设置有容纳所述快换设备20的凹陷结构(第二凹槽13)；其中，所述触片组12设置于所述凹陷结构一侧，与快换设备20的触点组21连接。

本发明通过在移动平台设备与导航平台设备之间设置快换设备，解决了组装和拆卸机器人时需要多人协同进行网线插拔的问题，实现了移动平台设备与导航平台设备之间的快速结合与分离，合理走线的有益效果。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种机器人的信息交互方法的流程图。该方法由上述实施例中任一所述的机器人来执行。参考图3，该方法包括：

s101、移动平台控制单元接收移动平台设备产生的信息，并存放于通信单元。

具体的，移动平台控制单元是用于处理移动平台设备中各个移动平台子单元产生的信息，同时移动平台控制单元也用于生成控制各个移动平台子单元的信息。通信单元用于获取并存储移动平台设备中各个移动平台子单元产生的信息。

s102、导航平台子单元从所述通信单元中获取信息进行处理，形成控制指令，并通过通信单元将生成的控制指令传递给移动平台控制单元，以实现信息交互。

具体的，导航平台子单元是导航平台设备中的功能模块，导航平台子单元可以对应独立的实体模块，也可以仅仅是虚拟模块，导航平台子单元直接从移动平台设备的通信单元获取信息。导航平台子单元对通过通信单元获取的信息进行处理后生成控制指令，该控制指令通过通信单元传递给移动平台控制单元，以实现信息交互。可以理解为将移动平台设备当作服务器，用户可以更自由的组成自己的局域网并且支持多达8个客户端(导航平台子单元或移动平台子单元)同时访问连接。传统的底盘网络通信方式上，机器人底盘仅仅被当成一个传感器，只能一对一的通信使用，如果其它部件也需要获取信息，只能通过主设备进行信息转换，这样不仅带来了上层平台开发的工作量，而且带来了信息的延迟等问题。而本实施例中的底盘(移动平台设备)就类似于一个服务器类型的传感器一样，处于机器人内部的部件都可以通过访问移动平台设备来达到获取信息和移动平台设备的目的。

在上述实施例的基础上，移动平台设备与导航平台设备间的信息交互采用网络通讯协议；获取信息采用modbus协议；传递控制指令采用modbus协议。

其中，网络通讯协议(tcp/ip协议)是最基本的协议、是国际互联网络的基础，由网络层的ip协议和传输层的tcp协议组成。tcp/ip定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。modbus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。

具体的，在移动平台设备信息上报处理和指令下发模块通讯上，采用国际标准ietf(theinternetengineeringtaskforce，国际互联网工程任务组)tcp/ip上的modbus协议，所有数据的访问和指令的下发都遵从这个标准。采用modbus的原因是，这是一个国际标准的工业通讯协议。在软件上，它以地址方式来交互数据，很容易统一管理，让程序的扩展性和兼容性大大提升，另外modbus协议还规定了很多规则，比如报文的种类、报文的故障管理等等，这些都让数据的传输和管理更加有效安全可靠。而传统的移动底盘一般就采用公司内部自定义的简单协议，仅仅通过简单的规则来拼凑这些数据的管理，没有任何的协议规范来让数据更加有效、可靠、安全的传输。

在上述实施例的基础上，移动平台控制单元实时监控导航平台控制单元和移动平台控制单元进行信息交互的情况；若信息交互出现错误，则断开导致信息交互错误的虚拟端口，释放虚拟端口所对应的快换设备的资源，同时控制虚拟端口进行重新连接。

其中，虚拟端口指计算机内部或交换机路由器内的端口。在本实施例中，尤其是指机器人内部信息交互所涉及的端口。

具体的，在网络断线快速重连的处理模块上，添加了keepalive(在tcp中一个可以检测死连接的机制)和参数管理(主机没有在预设时间内接收到从机的应答包时，重发tcp包)，实时监控tcp/ip网络上的健康状态，一旦发现网络堵塞、间歇性断开，移动平台子单元马上将控制相关的虚拟端口断开，不会造成端口占用、以至于上层模块无法连接移动平台设备的情况。移动平台设备针对偶尔的网络堵塞、网络间歇性的断开等突发状况，在网络断开连接上做到了0.5秒以内的快速连接处理，为这种快换连接结构增加了更强的稳定性。而传统的网络断开重连则重连时间一般都在2秒以上，且容易出现无法连接的现象。

本发明通过在移动平台设备与导航平台设备之间设置快换设备，解决了组装和拆卸机器人时需要多人协同进行网线插拔的问题，实现了移动平台设备与导航平台设备之间的快速结合与分离，达到了合理走线的有益效果。在此基础上，本发明实施例通过设置导航平台子单元直接从移动平台设备的通信单元获取信息，解决了传统技术中机器人底盘仅仅被当成一个传感器，只能一对一的通信使用的问题，使得处于机器人内部的部件都可以通过访问移动平台设备来达到获取信息和移动平台设备的目的。同时，本实施例中，机器人的移动平台设备与导航平台设备间的信息交互采用网络通讯协议与modbus协议，同时增加虚拟端口自动释放以及断线重连机制，使得移动平台设备针对偶尔的网络堵塞、网络间歇性的断开等突发状况，在网络断开连接上做到了0.5秒以内的快速连接处理，为这种快换连接机构增加了更强的稳定性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。