机器人控制系统
阅读：974发布：2020-05-11
专利汇可以提供机器人控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供了一种 机器人 控制系统，属于 物联网 技术领域。所述系统包括：机器人、 数据处理 设备以及设置于所述机器人上的至少一种 传感器 ，所述数据处理设备分别与所述至少一种传感器和所述机器人连接，其中，所述数据处理设备包括数据 存储器 ，所述数据处理设备基于从所述至少一种传感器上获取的至少一种传感器 信号 输出 控制信号 至所述机器人，其中，所述至少一种传感器包括：声音传感器、光敏传感器、 图像识别 传感器、霍尔传感器以及指纹传感器。本发明通过采集至少一种传感器信号，能够更好地实现对所述机器人的控制。，下面是机器人控制系统专利的具体信息内容。
1.一种机器人控制系统，其特征在于，包括：机器人、数据处理设备以及设置于所述机器人上的至少一种传感器，所述数据处理设备分别与所述至少一种传感器和所述机器人连接，其中，所述数据处理设备包括数据存储器，所述数据处理设备基于从所述至少一种传感器上获取的至少一种传感器信号输出控制信号至所述机器人，其中，所述至少一种传感器包括：声音传感器、光敏传感器、图像识别传感器、霍尔传感器以及指纹传感器。
2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于所述机器人上的照明设备，所述照明设备与所述数据处理设备连接。
3.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于所述机器人上的报警设备，所述报警设备与所述数据处理设备连接。
4.根据权利要求3所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于所述机器人上的至少一个传感器接口，所述至少一种传感器通过所述至少一个传感器接口与所述机器人连接。
5.根据权利要求4所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：数据传输设备，所述数据传输设备分别与所述数据处理设备和所述机器人连接。
6.根据权利要求5所述的机器人控制系统，其特征在于，所述数据传输设备包括：有线传输模块和/或无线传输模块。
7.根据权利要求6所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于所述机器人上的通信设备，所述机器人通过所述通信设备与终端设备连接，其中，所述通信设备包括：蓝牙芯片和/或Wifi芯片和/或Zigbee芯片。
8.根据权利要求7所述的机器人控制系统，其特征在于，所述至少一种传感器还包括：
语音识别传感器、烟雾传感器、灰度传感器、压力传感器以及激光测距传感器。
9.根据权利要求8所述的机器人控制系统，其特征在于，所述至少一种传感器还包括：
碰撞传感器、人体红外传感器、触摸传感器、颜色传感器以及超声波传感器。
10.根据权利要求9所述的机器人控制系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于所述机器人上的红外接近开关、RFID阅读器、GPS芯片、电子指南针以及陀螺仪。
机器人控制系统
技术领域
背景技术
[0002] 随着科技迅猛发展，人民生活和工作的自动化、智能化程度越来越高，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、航空航天等各领域，出现了越来越多的机器人。
[0003] 随着人力成本的不断增加，越来越多的服务性岗位将被服务机器人取代。国外，服务机器人的发展较早，成果较多，出现了像Pepper人形机器人，其具有较多的功能，因此应用场合更广；国内对服务型机器人的研究起步较迟，但是近年来，在第四次产业革命的良好环境及国家政策大力扶持下，各种各样的机器人层次不穷。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。现有的机器人多运用于语音行业，在自助与人为智能调控上实用性较差。随着人力成本的不断增加，越来越多的服务性岗位将被服务机器人取代。现有的机器人控制系统由于结构过于简单，无法满足未来机器人多功能、多应用场合的发展要求。
发明内容
[0005] 本发明的实施例解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006] 一种机器人控制系统，包括：机器人、数据处理设备以及设置于所述机器人上的至少一种传感器，所述数据处理设备分别与所述至少一种传感器和所述机器人连接，其中，所述数据处理设备包括数据存储器，所述数据处理设备基于从所述至少一种传感器上获取的至少一种传感器信号输出控制信号至所述机器人，其中，所述至少一种传感器包括：声音传感器、光敏传感器、图像识别传感器、霍尔传感器以及指纹传感器。
[0007] 进一步地，所述系统还包括：设置于所述机器人上的照明设备，所述照明设备与所述数据处理设备连接。
[0008] 进一步地，所述系统还包括：设置于所述机器人上的报警设备，所述报警设备与所述数据处理设备连接。
[0010] 进一步地，所述系统还包括：数据传输设备，所述数据传输设备分别与所述数据处理设备和所述机器人连接。
[0011] 进一步地，所述数据传输设备包括：有线传输模块和/或无线传输模块。
[0012] 进一步地，所述系统还包括：设置于所述机器人上的通信设备，所述机器人通过所述通信设备与终端设备连接，其中，所述通信设备包括：蓝牙芯片和/或Wifi芯片和/或Zigbee芯片。
[0016] 本发明实施例的有益效果是：
[0017] 本发明提供了一种机器人控制系统，包括：机器人、数据处理设备以及设置于所述机器人上的至少一种传感器，所述数据处理设备分别与所述至少一种传感器和所述机器人连接，其中，所述数据处理设备包括数据存储器，所述数据处理设备基于从所述至少一种传感器上获取的至少一种传感器信号输出控制信号至所述机器人，其中，所述至少一种传感器包括：声音传感器、光敏传感器、图像识别传感器、霍尔传感器以及指纹传感器。本发明通过采集至少一种传感器信号，能够更好地实现对所述机器人的控制。附图说明
[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0023] 图1为本发明实施例提供的一种机器人控制系统的结构框图；
[0024] 图2为本发明实施例提供的另一种机器人控制系统的结构框图；
[0025] 图3为本发明实施例提供的传感器接口示意图；
[0026] 图4为本发明实施例提供的一种机器人控制系统的详细结构框图。
[0027] 图标：10-机器人；20-数据处理设备；30-传感器；40-照明设备；50-电源设备；60-数据传输设备；70-通信设备。
具体实施方式
[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0031] 在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 图1为本发明实施例提供的一种机器人10控制系统的结构框图，请参照图1，所述系统包括：包括：机器人10、数据处理设备20以及设置于所述机器人10上的至少一种传感器30，其中，在本实施例中，所述数据处理设备20可以为个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备等终端设备，在其他实施中，所述数据处理设备20为具备数据处理能力的智能终端设备，所述数据处理设备20分别与所述至少一种传感器30和所述机器人10连接，其中，所述数据处理设备20包括数据存储器，其中，在本实施中，所述数据存储器可以为具备数据存储能力的内存条，在其他实施中，所述数据存储器也可以为其他具备数据存储能力的设备，所述数据处理设备20基于从所述至少一种传感器30上获取的至少一种传感器30信号输出控制信号至所述机器人10，其中，所述至少一种传感器30包括：声音传感器、光敏传感器、图像识别传感器、霍尔传感器以及指纹传感器。
[0033] 具体地，声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风)，它用来接收声波，显示声音的振动图象，但不能对噪声的强度进行测量。声音传感器内设置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，继而导致电容的变化，并产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换后传输至数据处理设备20处理，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征声音强度的电压信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。
[0034] 光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征光照强度的电压信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。其中，所述光敏传感器种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。
[0035] 图像识别传感器图或称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的传感器，其中，图像传感器有CMOS和CCD两种。CCD它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，并传输给所述数据处理设备20，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征图像信息的电子信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。
[0036] 霍尔传感器是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，并输出霍尔电压，霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器，霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，所述数据处理设备20基于获取到的用欧表征磁场强度的电压信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。
[0037] 指纹传感器(又称指纹Sensor)是一种传感装置，属于光学指纹传感器半导体指纹传感器一种，是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器目前主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器。所述数据处理设备20基于获取到指纹信息与预先存储在存储器中的预设指纹信息进行匹配，并输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。
[0038] 请参照图2，作为一种实施方式，所述系统还包括：设置于所述机器人10上的照明设备40和电源设备50，所述电源设备50分别与所述照明设备40和所述机器人10连接，所述电源设备50用于提供所述机器人10和所述照明设备40工作所需电压，其中，所述电源设备50可以为蓄电池、可充电电池、太阳能电池等，所述照明设备40与所述数据处理设备20连接。其中，照明设备40可以为LED灯、节能灯、水银灯等，在本实施中，所述照明设备40为LED灯，所述数据处理设备20能够控制所述照明设备40的处于工作状态或休眠状态，在光照强度满足第一预设光照强度值时，即光照强度较强时，所述数据处理设备20控制所述照明设备40处于休眠状态，反之，所述数据处理控制所述照明设备40处于工作状态。
[0039] 作为一种实施方式，所述系统还包括：设置于所述机器人10上的报警设备，所述报警设备与所述数据处理设备20连接，其中，所述报警设备可以为声光报警设备，所述数据处理设备20基于从所述至少一种传感器30上采集到的信号进行处理输出相应的控制信号，例如，在所述指纹传感器采集到指纹信息与存储器中的预设指纹信息不匹配时，所述数据处理设备20控制所述报警设备发出声光报警信号。
[0040] 请参照图3，作为一种实施方式，所述系统还包括：设置于所述机器人10上的至少一个传感器接口，所述至少一种传感器30通过所述至少一个传感器接口与所述机器人10连接，通过所述至少一个传感器接口实现所述至少一种传感器30与机器人10的通信，在本实施例中提供了一种传感器通用接口可实现所述至少一种传感器30与所述机器人10之间的通信，其中，通信方式包括通用数字IO通信、通用模拟IO通信、IIC通信、串口通信、SPI通信。其中，D0-D4可单独作为数字IO通信数据口；D0-D4同时使用，可作为SPI接口；A0是模拟IO通信数据口；SDA、SCL是IIC接口；TXD、RXD是串口通信接口。
[0041] 请参照图4，作为一种实施方式，所述系统还包括：数据传输设备60，所述数据传输设备60分别与所述数据处理设备20和所述机器人10连接，所述数据处理设备20通过所述数据传输设备60将数据传输至所述机器人10，同理，所述数据处理设备20基于所述数据传输设备60获取所述至少一个传感器30采集到的信号。
[0042] 进一步地，所述数据传输设备60包括：有线传输模块和/或无线传输模块，其中，所述有线传输模块中传输介质可以为双绞线、同轴电缆等，所述无线传输模块中的传输介质可以为：无线电波、微波和红外线等。
[0043] 作为一种实施方式，所述系统还包括：设置于所述机器人10上的通信设备70，所述机器人10通过所述通信设备70与终端设备连接，其中，所述通信设备70包括：蓝牙芯片和/或Wifi芯片和/或Zigbee芯片。其中，所述终端设备可以为个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备等终端设备，所述终端设备通过所述通信设备70与所述机器人10连接，控制所述机器人10执行相应操作，所述终端设备也可以接收所述数据处理设备20发送的数据。
[0044] 作为一种实施方式，所述至少一种传感器30还包括：语音识别传感器、烟雾传感器、灰度传感器、压力传感器以及激光测距传感器。
[0045] 具体地，所述语音识别传感器采集声音信号，提取语音特征信息发送至所述数据处理设备20进行处理，所述数据处理时设备基于所述语音特征信息输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制所述机器人10执行相应的操作。
[0046] 烟雾传感器的工作原理是通过将烟雾信号转换为电信号输出，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征烟雾浓度的电信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人
10，在烟雾浓度达到预设阀值时，所述数据处理设备20控制所述报警设备发出报警信号，所述数据处理设备20也可以向用户终端设备发送相应的提示信息，其中，烟雾传感器包括离子式烟雾传感器、光电式烟雾传感器以及气敏式烟雾传感器。
10，在烟雾浓度达到预设阀值时，所述数据处理设备20控制所述报警设备发出报警信号，所述数据处理设备20也可以向用户终端设备发送相应的提示信息，其中，烟雾传感器包括离子式烟雾传感器、光电式烟雾传感器以及气敏式烟雾传感器。
[0047] 灰度传感器是模拟传感器，包括一只发光二极管和一只光敏电阻，灰度传感器利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，不同强度的发射光对应的光敏电阻阻值不同，输出的电信号也不同，所述数据处理基于从所述灰度传感器获取的用于表征颜色深度的电信号输出相应的控制信号，控制机器人10执行相应的操作，以使机器人10沿一定轨迹进行行走。
[0048] 压力传感器用于将采用到的压力信号转换为电压信号，压力越大输出的电压信号幅值越大，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征压力程度的电压信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，控制所述机器人10执行相应的操作。
[0049] 激光测距传感器：先由激光二极管对准目标物发射激光脉冲，经目标物反射后激光向各方向散射，其中，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，因此，可以通过测量激光脉冲往返目标物所需时间来确定机器人10与目标物之间的距离，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征所述机器人10与目标物之间距离的信号进行处理，输出相应的控制信号，控制机器人10执行相应的操作。
[0051] 碰撞传感器用于检测机器人10与障碍物碰撞时产生的碰撞强度信号，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征检测机器人10与障碍物碰撞强度的信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，控制机器人10执行相应的操作。
[0052] 自然界中任何有温度的物体都会辐射红外线，只不过辐射的红外线波长不同而已，人体辐射的红外线(能量)波长主要集中在约10000nm左右，人体红外传感器基于该特性能够探测到人体的变化，在有人靠近所述机器人10时，所述人体红外传感器向所述数据处理时设备发送信号，所述数据处理设备20基于获取到的用于表征有人靠近所述机器人10的信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制机器人10执行相应的操作。
[0053] 触摸传感器可以为电容式触摸感器，用于检测人体对机器人10的触摸状态，在手指触摸所述机器人10时，将增加电容式传感器系统的导电表面积，所述数据处理设备20基于从所述触摸传感器获取到的用于表征是否有人触摸的信号输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制机器人10执行相应的操作。
[0054] 颜色传感器是一种传感装置，是将检测到的物体的颜色与参考颜色进行比较并输出相应的信号至所述数据处理设备20，所述数据处理设备20基于从所述颜色传感器获取到的用于表征所述颜色传感器检测到的颜色与参考颜色匹配程度的信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以控制机器人10执行相应的操作。
[0055] 超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器，所述数据处理设备20基于从所述超声波传感器30获取到的电信号进行处理，输出相应的控制信号至所述机器人10，以使机器人10执行相应的动作，以防止机器人10与物体发生碰撞。
[0056] 作为一种实施方式，所述系统还包括：设置于所述机器人10上的红外接近开关、RFID阅读器、GPS芯片、电子指南针以及陀螺仪。
[0057] 红外接近开关由振荡器、开关电路及放大输出电路构成，振荡器用于产生交变磁场，当金属目标接近该磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振，振动器振荡及停振的拜年话被后级放大电路处理并转换为开关信号，触发驱动控制器件，从而控制开关的工作状态。
[0058] RFID阅读器用于读取RFID标签信息，通过在被检测物体上设置用于表征所述待检测物体信息的RFID标签，机器人10上的RFID阅读器能够快速获取被检测物体的信息。
[0059] GPS芯片用于获取机器人10当前的位置信息，方便导航。电子指南针是一种重要的导航工具，可以获取机器人10当前的方位信息。陀螺仪又叫角速度传感器，测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度，陀螺仪可以对转动、偏转的动作做很好的测量，这样就可以精确分析判断出机器人10的实际动作。
[0060] 综上所述：本发明提供了一种机器人10控制系统，包括：机器人10、数据处理设备20以及设置于所述机器人10上的至少一种传感器30，所述数据处理设备20分别与所述至少一种传感器30和所述机器人10连接，其中，所述数据处理设备20包括数据存储器，所述数据处理设备20基于从所述至少一个传感器30上获取的至少一种传感器30信号输出控制信号至所述机器人10，其中，所述至少一种传感器30包括：声音传感器、光敏传感器、图像识别传感器、霍尔传感器以及指纹传感。本发明通过采集至少一种传感器30信号，能够更好地实现对所述机器人10的控制。
[0061] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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