技术领域
[0001] 本
申请涉及
机器人技术领域，尤其涉及一种
机器人控制系统。
背景技术
[0002] 随着科技的发展，机器人的适用范围越来越广泛，机器人的功能也越来越多样化。机器人内部未按照模
块功能进行划分，导致如果需要对其中某个功能进行升级，那么需要变更多个
电路，增加机器人功能升级的难度，降低了升级效率。
发明内容
[0003] 本申请
实施例的目的在于提供一种机器人控制系统，以解决机器人功能升级困难的问题。具体技术方案如下：
[0004] 第一方面，提供了一种机器人控制系统，所述系统包括运动装置、避障装置、以及分别与所述运动装置和所述避障装置连接的第一通信总线，其中，所述避障装置包括避障检测模块、防跌落模块、安全触边模块和第一通信收发模块，所述第一通信收发模块分别与所述避障检测模块、所述防跌落模块和所述安全触边模块连接，所述运动装置包括
舵机模块和与所述舵机模块连接的第二通信收发模块；
[0005] 所述避障检测模块，用于将测得的障碍物检测
信号发送至所述第一通信收发模块；
[0006] 所述防跌落模块，用于将测得的所述机器人距地面的高度信号发送至所述第一通信收发模块；
[0007] 所述安全触边模块，用于将测得的所述机器人的碰撞信号发送至所述第一通信收发模块；
[0008] 所述舵机模块，用于接收从所述第二通信收发模块获得的运动控制指令，并根据所述运动控制指令进行运动，以及将运动情况反馈至所述第二通信收发模块。
[0009] 可选的，所述避障装置还包括：第二通信总线、第一
接口转换模块和第一
单片机，所述避障检测模块与所述第二通信总线连接，所述第二通信总线通过所述第一接口转换模块与所述第一单片机连接，所述第一单片机与所述第一通信收发模块连接。
[0010] 可选的，所述避障装置还包括
放大器、
模数转换模块和第一单片机，所述防跌落模块通过所述放大器和所述模数转换模块与所述第一单片机连接，所述第一单片机与所述第一通信收发模块连接；
[0011] 所述防跌落模块将所述高度信号依次通过所述放大器放大和所述模数转换模块转换后发送至所述第一单片机，所述第一单片机将经过放大和模数转换后的高度信号发送至所述第一通信收发模块。
[0012] 可选的，所述避障装置还包括比较器和第一单片机，所述安全触边模块通过所述比较器与所述第一单片机连接，所述单片机与所述第一通信收发模块连接；
[0013] 所述安全触边模块将所述碰撞信号发送至所述比较器，所述比较器在经过比较后，将高于预设
阈值的碰撞信号发送至所述第一通信收发模块。
[0014] 可选的，所述运动装置还包括第三通信总线、第二接口转换模块和第二单片机，所述舵机模块通过所述第三通信总线和所述第二接口转换模块与所述第二单片机连接，所述第二单片机与所述第二通信收发模块连接；
[0015] 所述第二单片机通过所述第二通信收发模块接收控制指令，并将所述控制指令通过所述第二接口转换模块传递至所述第三通信总线，所述舵机模块与所述第三通信总线连接，所述舵机模块通过所述第三通信总线获得所述控制指令，并根据所述控制指令进行运动。
[0016] 可选的，所述系统还包括
光源控制装置，所述光源控制装置与所述第一通信总线连接，所述光源控制装置包括LED驱动单元、第三单片机和第三通信收发模块，所述LED驱动单元通过所述第三单片机与所述第三通信收发模块连接；
[0017] 所述第三通信收发模块发送灯光
控制信号发送至所述单片机，所述单片机驱动所述LED驱动单元工作。
[0018] 可选的，所述系统还包括声音采集装置，所述声音采集装置与所述第一通信总线连接，所述声音采集装置包括声音采集模块、语音处理模块、功放模块、扬声器和第四通信收发模块；
[0019] 所述声音采集模块、所述功放模块和所述第四通信收发模块分别与所述语音处理模块连接，所述扬声器与所述功放模块连接。
[0020] 可选的，所述系统还包括：环境采集装置，所述环境采集装置与所述第一通信总线连接；
[0021] 所述环境采集装置包括
温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、
风速采集模块、空气洁净度采集模块、第四单片机和第五通信收发模块；
[0022] 所述温度采集模块、所述湿度采集模块、所述噪声采集模块、所述风速采集模块、所述空气洁净度采集模块和所述第五通信收发模块分别与所述第四单片机连接。
[0023] 可选的，所述系统还包括：电源控制装置，所述电源控制装置与所述第一通信总线连接；
[0024] 所述电源控制装置包括电源、稳压模块、
电压转换模块、第五单片机和第六通信收发模块；
[0025] 所述电源通过所述稳压模块和第一
开关与动
力装置连接，所述电源通过所述电压转换模块和第二开关与所述避障装置连接，所述电源通过所述电压转换模块和第三开关与所述运动装置连接，所述第一开关、所述第二开关和第三开关分别与所述第五单片机连接，所述第五单片机与所述第六通信收发模块连接。
[0026] 第二方面，提供了一种机器人，所述机器人包含任一上述控制系统。
[0027] 本申请实施例有益效果：
[0028] 本申请实施例提供了一种机器人控制系统，本申请中机器人系统按照功能划分为多个模块，各模块间通过第一通信总线进行通讯，当机器人某个功能需求发生变更时，可直接增加或更换相应模块，减少各模块中间的耦合性。
[0029] 当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本申请实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本申请实施例提供的一种机器人控制系统的示意图；
[0032] 图2为本申请实施例提供的一种避障装置的示意图；
[0033] 图3为本申请实施例提供的一种运动装置的示意图；
[0034] 图4为本申请实施例提供的一种光源控制装置的示意图；
[0035] 图5为本申请实施例提供的一种声音采集装置的示意图；
[0036] 图6为本申请实施例提供的一种环境采集装置的示意图；
[0037] 图7为本申请实施例提供的一种电源控制装置的示意图。
具体实施方式
[0038] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0039] 本申请实施例提供了一种机器人控制系统，可以应用于
服务器，服务器用于对机器人进行控制。
[0040] 下面将结合具体实施方式，对本申请实施例提供的一种机器人控制系统进行详细的说明。如图1所示，为本申请实施例提供的一种机器人控制系统的示意图。
[0041] 机器人控制系统包括第一CAN(Controller Area Network，
控制器局域网络)总线和多个功能模块，其中，功能模块包括：光源控制装置、运动装置、电源控制装置、控制装置、声音采集装置、环境采集装置、避障装置，上述各装置通过第一CAN总线连接。
[0042] 其中，每个功能模块可以仅用于实现单一的功能，也可以是每个功能模块包括多个子功能模块，同一个功能模块中的多个子功能模块是通过同一个通信收发模块与第一CAN总线连接。
[0043] 本申请采用模块化设计，将机器人按照功能划分为各功能模块，并且各功能模块之间通过第一CAN总线连接，机器人控制系统的各功能模块独自处理内部信息，并将处理完之后的信息通过第一CAN总线发送至控制装置。若需要对机器人的某一个功能进行变更或升级，或需要对机器人增加功能模块时，只将需改动的功能模块进行变动即可，其他功能模块不受影响，降低了各功能模块之间的耦合性。
[0044] 机器人控制系统可以包括运动装置、避障装置、以及分别与运动装置和避障装置连接的第一通信总线。其中，避障装置包括避障检测模块、防跌落模块、安全触边模块和第一通信收发模块，第一通信收发模块分别与避障检测模块、防跌落模块和安全触边模块连接，运动装置包括舵机模块和与舵机模块连接的第二通信收发模块。
[0045] 在一种实现方式中，第一通信总线可以为CAN总线，485总线或以太网总线，本申请实施例中，第一通信总线为CAN总线，相应的第一通信收发模块为第一CAN收发器。
[0046] 其中，避障装置中的避障检测模块，用于将测得的障碍物检测信号发送至第一通信收发模块；防跌落模块，用于接收将测得的机器人距地面的高度信号发送至第一通信收发模块；安全触边模块，用于将测得的机器人的碰撞信号发送至第一通信收发模块；
[0047] 运动装置中的舵机模块，用于接收从第二通信收发模块获得的控制指令，并根据控制指令进行运动，以及将运动情况反馈至第二通信收发模块。
[0048] 可选的，参见图2，图2为本申请实施例提供的一种避障装置的示意图。避障装置还可以包括：第二通信总线、第一接口转换模块和第一单片机。避障检测模块与第二通信总线连接，第二通信总线通过第一接口转换模块与第一单片机连接，第一单片机与第一通信收发模块连接。
[0049] 在本申请实施例中，由于避障检测模块为485接口，因此第二通信总线为485总线，与485总线连接的第一接口转换模块为485转UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器)模块。
[0050] 本申请实施例中包含多个
超声波避障
传感器，如图中2的避障检测模块1～避障检测6，控
制模块通过CAN总线将避障控制指令发送至第一CAN收发器，第一CAN收发器将CAN总线上的
差分信号转化为第一单片机能识别的TTL(Time to Live，域名解析在DNS服务器中存留时间)信号，并将该避障控制指令发送至第一单片机，由于第一单片机接口与
超声波避障传感器接口不同，因此第一单片机通过第一接口转换模块将避障控制指令转换至超声波避障传感器能识别的第二通信信号，超声波避障传感器在接收到该第二通信信号后，将采集到的避障信息通过第一接口转换模块将第二通信信号转换为第一单片机可识别的信号，并发送至第一单片机，第一单片机通过第一CAN收发器将避障信息发送至控制装置。
[0051] 本申请实施例通过采用多个超声波避障传感器，可以全方位采集避障信息，降低机器人撞到障碍物的几率，另外，超声波避障传感器在接收到避障控制指令后，再将避障信息发送至控制装置，避免多个超声波避障传感器同时发生避障信息造成冲突。
[0052] 可选的，如图2所示，避障装置还可以包括放大器、模数转换模块和第一单片机，防跌落模块通过放大器和模数转换模块与第一单片机连接，第一单片机与第一CAN收发器连接。防跌落模块将高度信号依次通过放大器放大和模数转换模块转换后发送至单片机，单片机将经过放大和模数转换后的高度信号发送至第一通信收发模块。
[0053] 在本申请实施例中，避障装置还包括放大器、模数转换模块和第一单片机，防跌落模块通过放大器和模数转换模块与第一单片机连接，第一单片机与第一CAN收发器连接。防跌落模块可以有多个，如图2中包含防跌落模块1和防跌落模块2。
[0054] 防跌落模块检测机器人底部与地面的距离，如果检测到的距离大于预设距离，则防跌落模块发送高度信号至控制装置，以使控制装置得知机器人有跌落风险，具体的，控制装置发送防跌落检测指令至第一单片机，第一单片机控制防跌落模块进行距离采集，并
输出电压为0-0.5V,防跌落模块将高度信号输出电压经过放大器放大后变成0-3V，然后通过模数转换模块将
模拟信号转化为
数字信号，第一单片机将放大后的数字信号通过第一CAN收发器发送至控制装置。控制装置在接收到该高度信号后，发送运动指令至舵机以使机器人改变行进方向，防止跌落。
[0055] 可选的，如图2所示，避障装置还可以包括比较器和第一单片机，安全触边模块通过比较器与第一单片机连接，第一单片机与第一CAN收发器连接；安全触边模块将碰撞信号发送至比较器，比较器在经过比较后，将高于预设阈值的碰撞信号发送至第一通信收发模块。
[0056] 在本申请是实施例中，避障装置还包括比较器和第一单片机，安全触边模块通过比较器与第一单片机连接，第一单片机与第一CAN收发器连接。
[0057] 安全触边模块将碰撞信号发送至比较器，在本申请实施例中，比较器为开漏输出比较器，开漏输出比较器的输出电压由上拉电压决定，比较器在经过比较后，将高于预设阈值的碰撞信号发送至第一单片机。
[0058] 举例来说，安全触边模块的触碰信号为0-12V，开漏输出比较器的预设阈值为6V，则开漏输出比较器获取6-12V的电压，由于开漏输出比较器的输出电压由上拉电压决定，那么开漏输出比较器输送到第一单片机的电压为0-3.3V。
[0059] 可选的，参见图3，图3为本申请实施例提供的一种运动装置的示意图。运动装置还可以包括第三通信总线、第二接口转换模块和第二单片机，舵机模块通过第三通信总线和第二接口转换模块与第二单片机连接，第二单片机与第二通信收发模块连接。第二单片机通过第二通信收发模块接收控制指令，并将控制指令通过第二接口转换模块传递至第三通信总线，舵机模块与第三通信总线连接，舵机模块通过第三通信总线获得控制指令，并根据控制指令进行运动。
[0060] 在本申请实施例中，第三通信总线可以为485总线，第二接口转换模块为UART转485模块，第二通信收发模块为第二CAN收发器。
[0061] 第二CAN收发器从控制装置接收运动控制指令，并将该运动控制指令转换为单片机可识别的TTL信号并发送至第二单片机，第二单片机通过第二接口转换模块将运动控制指令转化为舵机模块可识别的第三通信信号，舵机模块通过第三通信总线获取信号后进行相应的运动动作，并将该运动动作信号通过第二接口转换模块发送至第二单片机，第二单片机通过第二CAN收发器将运动动作信号反馈至控制装置。
[0062] 在本申请实施例中，舵机模块可以为多个，如图3中的舵机模块1～舵机模块9。舵机模块在接收到控制装置的运动控制指令后，再进行相应的运动动作，并将该运动动作信号反馈至控制装置，可以减少多个运动动作信号在第三通信总线产生冲突。另外，如果其中某个舵机模块发生故障，第二单片机会将发生故障的舵机模块的错误信号发送至控制装置，控制装置根据错误信号和ip(Internet Protocol，网际互连协议)地址的对应关系，确定发生故障的舵机模块的ip地址，从而得知具体是哪个舵机模块发生故障。
[0063] 可选的，参见图4，图4为本申请实施例提供的一种光源控制装置的示意图。系统还可以包括光源控制装置，光源控制装置与第一CAN总线连接，光源控制装置包括LED驱动单元、第三单片机和第三通信收发模块，LED驱动单元通过第三单片机与第三通信收发模块连接。
[0064] 在本申请实施例中，第三通信收发模块为第三CAN收发器，LED驱动单元可以为多个，如图4中包含LED驱动单元1～LED驱动单元3。
[0065] 光源控制装置与第一CAN总线连接，光源控制装置包括LED驱动单元、第三单片机和第三通信收发模块，第三CAN收发器接收控制装置发送的灯光控制信号，并将该灯光控制信号发送至第三单片机，第三单片机根据灯光控制信号控制LED驱动单元进行灯光
颜色和
亮度的变化，LED驱动单元工作结束后，第三单片机将执行工作结果反馈至控制装置，以使控制装置得知灯光是否控制成功。
[0066] 可选的，参见图5，图5为本申请实施例提供的一种声音采集装置的示意图。系统还可以包括声音采集装置，声音采集装置与第一CAN总线连接，声音采集装置包括声音采集模块、语音处理模块、功放模块、扬声器和第四通信收发模块，声音采集模块、功放模块和第四通信收发模块分别与语音处理模块连接，扬声器与功放模块连接。
[0067] 在本申请实施例中，第四通信收发模块为第四CAN收发器，声音采集模块为拾音麦克风，拾音麦克风的数量可以为多个，如图5中的声音采集模块1～声音采集模块6。
[0068] 声音采集装置与第一CAN总线连接，声音采集装置包括声音采集模块、语音处理模块、功放模块、扬声器和第四通信收发模块，声音采集模块、功放模块和第四通信收发模块分别与语音处理模块连接，扬声器与功放模块连接。
[0069] 声音采集模块采集声音发送至语音处理单元，语音处理单元将
声音信号转化为电平信号，并通过第四CAN收发器发送至控制装置，控制装置在收到声音信号后，发送声音控制指令至第四CAN收发器，第四CAN收发器通过语音处理单元将声音控制指令发送至功放模块进行语音放大处理，然后通过扬声器播放出来。
[0070] 可选的，参见图6，图6为本申请实施例提供的一种环境采集装置的示意图。系统还可以包括环境采集装置，环境采集装置与第一CAN总线连接，环境采集装置包括温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、风速采集模块、空气洁净度采集模块、第四单片机和第五通信收发模块，温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、风速采集模块、空气洁净度采集模块和第五通信收发模块分别与第四单片机连接。
[0071] 在本申请实施例中，第五通信收发模块为第五CAN收发器。
[0072] 环境采集装置与第一CAN总线连接，环境采集装置包括温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、风速采集模块、空气洁净度采集模块、第四单片机和第五通信收发模块，温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、风速采集模块、空气洁净度采集模块和第五通信收发模块分别与第四单片机连接。
[0073] 控制装置将环境采集控制指令通过第五CAN收发器发送至第四单片机，第四单片机分别控制温度采集模块、湿度采集模块、噪声采集模块、风速采集模块和空气洁净度采集模块进行环境采集工作，并将采集的结果信息反馈至控制装置。
[0074] 可选的，参见图7，图7为本申请实施例提供的一种电源控制装置的示意图。系统还可以包括：电源控制装置，电源控制装置与第一CAN总线连接，电源控制装置包括电源、稳压模块、电压转换模块、第五单片机和第六通信收发模块，电源通过稳压模块和第一开关与动力装置连接，电源通过电压转换模块和第二开关与避障装置连接，电源通过电压转换模块和第三开关与运动装置连接，第一开关、第二开关和第三开关分别与第五单片机连接，第五单片机与第六通信收发模块连接。
[0075] 在本申请实施例中，电源通过稳压模块和第一开关与动力装置连接，为动力装置提供
电能，电源通过电压转换模块和第二开关与避障装置连接，电源通过电压转换模块和第三开关与运动装置连接，电源通过电压转换模块和第四开关与光源控制装置连接，电源通过电压转换模块和第五开关与声音采集装置连接，电源通过电压转换模块和第六开关与环境采集装置连接，电源通过电压转换模块和第七开关与控制装置连接，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关分别与第五单片机连接，第五单片机与第六通信收发模块连接。在本申请实施例中，第六通信收发模块为第六CAN收发器，各开关为MOS(场效应管)开关或者继电器。
[0076] 具体的，电源通过24V稳压模块为动力装置供电，电源通过电压转换模块将电压从24V转化为12V为其余各装置供电，在机器人启动时，电源
控制模块首先启动，电源按照规定好的时序依次为各模块上电，如果需要某一模块断电，则控制装置通过第六CAN收发器发送断电指令给第五单片机，第五单片机控制相应的MOS开关或者继电器实现对模块的断电。
[0077] 可选的，本申请还提供了一种机器人，所述机器人包含任一上述控制系统。
[0078] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0079] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种
修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
