專利名稱：按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機器人系統(tǒng)，尤其涉及一種按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機 器人及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步和科技水平的飛越發(fā)展，各種不同類型的機器人紛紛面市，由此 開拓了人們的視野，豐富了人們的生活，滿足了各種人群的不同需求。作為人類情感的強烈 表達(dá)，舞蹈藝術(shù)形式一直深受人們喜愛。跳舞機器人，通過其肢體語言與音樂節(jié)奏的完美合 拍，實現(xiàn)了機器人跟隨音樂的節(jié)拍翩翩起舞的效果，從而成為人們喜愛的機器人之一。目前，大多數(shù)能跳舞的機器人所采用的音樂或者動作，都是由生產(chǎn)廠家事先設(shè)置 好的。用戶使用該類機器人時，只能從機器人上選取其中的某一音樂，通過音樂的播放來欣 賞對應(yīng)該音樂的舞蹈動作。該類機器人音樂曲目相對來說比較單一，這對于有著不同喜好 的人群來說，或是需要借助機器人應(yīng)景進行即興表演時，而顯得無可奈何、力不從心。中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院在現(xiàn)有跳舞機器人的基礎(chǔ)之上，對跳舞機器人進 行了技術(shù)改良。其設(shè)計的“跳舞機器狗”，動作不需要預(yù)先編排，完全由音樂的節(jié)奏控制，隨 著音樂節(jié)奏的不同，動作的模式也會有所改變。“跳舞機器狗”通過對音樂的理解，即對音樂 的分析，提取音樂的節(jié)拍信息并映射到相應(yīng)的動作，然后隨著音樂的播放，機器狗就會跟隨 音樂的節(jié)奏舞動起來。中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院所研究開發(fā)出的“跳舞機器狗”，其解決了目前 市面上絕大多數(shù)跳舞機器人音樂曲目相對單一、動作相對單一以及不能應(yīng)景即興表演的缺 點，使得跳舞機器人能夠從容應(yīng)對各種不同節(jié)奏、曲風(fēng)的音樂進行舞蹈，顯現(xiàn)出了跳舞機 器人的智能技術(shù)。然而，該類跳舞機器人由于其內(nèi)置的音樂解析器和特殊的軟件控制算法 等，使得該類機器人的技術(shù)附加值較高，其價格也較為昂貴。再者，最為重要的是，該類機器 人通過對音樂的理解自行演繹舞蹈，而用戶所能做的也只是為其選取音樂，而無法介入機 器人舞蹈動作的編排。對于用戶而言，僅能作為“旁觀者”，無法實現(xiàn)在機器人舞蹈動作的編 排上滲入“個人元素”等的個人創(chuàng)意。該類機器人無法做到與用戶的充分互動，并且無法顯 現(xiàn)出用戶的個人特質(zhì)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種按照音頻 數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人及其控制系統(tǒng)，使得用戶可以自行選擇音頻數(shù)據(jù)，使機器人能 按選定的音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的動作。為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相 應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，包括位于所述機器人本體的控制單元、驅(qū)動單元和人機界面，還包括 與機器人本體分離的、存儲有與一音頻數(shù)據(jù)相匹配的驅(qū)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù) 存儲單元通過數(shù)據(jù)接口與所述控制單元連接，其中，所述控制單元與人機界面連接，接受來自于人機界面的指令，從所述數(shù)據(jù)存儲單元中讀出所述驅(qū)動數(shù)據(jù)，按照所述驅(qū)動數(shù)據(jù)向所 述驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動指令；所述驅(qū)動單元接受所述驅(qū)動指令驅(qū)動所述機器人的可操作部 件，所述可操作部件按照所述驅(qū)動指令的要求動作。本實用新型提供的機器人可以按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作，即俗稱的具有跳舞功 能。具體來說1、本實用新型中涉及到的數(shù)據(jù)存儲單元可以為現(xiàn)有技術(shù)中的各種存儲卡，其內(nèi)部 的數(shù)據(jù)可以從機器人外部通過手機、電腦等諸多家庭常用設(shè)備工具直接存儲或者通過互聯(lián) 網(wǎng)下載，通過所述設(shè)備工具進行復(fù)制或下載各種音樂/動作信息，音樂/動作來源廣泛、多 樣化。2、由于機器人是通過將其外置的存儲卡與手機、電腦等家庭常用設(shè)備工具相連 接進行存儲或通過互聯(lián)網(wǎng)下載。具體來說，用戶只需要從機器人上取下外置存儲卡，將存儲 卡與手機或電腦相應(yīng)位置連接進行文件傳送，就可輕松實現(xiàn)存儲或下載的功能，操作便攜， 從而免除了移動機器人本體，將其本體直接與手機、電腦等家庭常用設(shè)備連接的“勞作之苦”。3、只需要通過手機按鍵選取或是電腦鼠標(biāo)操作，直接存儲或通過第三方下載，將 相關(guān)文件傳送到機器人的數(shù)據(jù)存儲單元，即可實現(xiàn)在“包羅萬象”的“信息庫”中搜尋、修改 或變更文件，十分方便、簡單。4、本實用新型中使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的驅(qū)動數(shù)據(jù)可以由用戶自 行編輯，用戶可以在類似于excel格式下進行編輯，在編輯完后再存儲到存儲卡中，使用的 門檻大為降低，操作十分簡便；另外，也可以進行即時編輯，即通過機器人本身的人機界面 對該驅(qū)動數(shù)據(jù)進行修改，使得用戶與機器人的互動性更強，可以使機器人的動作充分體現(xiàn) 用戶的意愿，并且修改方式更加靈活。5、通過采用存儲或下載數(shù)據(jù)的方式進行音樂/動作的輸入，充分體現(xiàn)了產(chǎn)品自身 和用戶之間的友好互動，提升了產(chǎn)品的親和度，使得通過本實用新型制成的產(chǎn)品不僅僅作 為一種“舞隨音動”的機器人，而且更能在產(chǎn)品中融入用戶的個人創(chuàng)意，體現(xiàn)出用戶個人特 質(zhì)并以此增添了家庭生活情趣。

圖1為本實用新型按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人的控制系統(tǒng)實施例一的 原理框圖；圖3為本實用新型按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人的控制系統(tǒng)實施例二的 原理框圖；圖4為本實用新型按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人的控制系統(tǒng)實施例三的 原理框圖；圖5為本實用新型中一種制作驅(qū)動數(shù)據(jù)方法的音樂信息和驅(qū)動信息的對照圖表。
具體實施方式
參見圖1和圖2，為本實用新型所提供的按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人的實施例一。圖1為結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為原理框圖。本實施例中的機器人1包括控制系統(tǒng)2、傳感器系統(tǒng)10和一些可操作部件11。其 中，所述的控制系統(tǒng)2包括位于所述機器人1本體的控制單元22、驅(qū)動單元23和人機界面 21，和與機器人1本體分離的、存儲有與一音頻數(shù)據(jù)相匹配的驅(qū)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元24， 該數(shù)據(jù)存儲單元24可具體實施為一存儲卡，在機器人1本體上設(shè)有卡槽15，存儲卡插入該 卡槽15中，通過數(shù)據(jù)接口，如USB接口與所述控制單元22連接。所述控制單元22與人機 界面21連接，接受來自于人機界面21的指令，從所述數(shù)據(jù)存儲單元24中讀出所述驅(qū)動數(shù) 據(jù)，按照所述驅(qū)動數(shù)據(jù)向所述驅(qū)動單元23發(fā)送驅(qū)動指令。所述驅(qū)動單元23接受所述驅(qū)動 指令驅(qū)動所述機器人的可操作部件11，所述可操作部件11按照所述驅(qū)動指令的要求動作。在本實施例中，所述的可操作部件為機器人底部的兩個驅(qū)動輪110和111。驅(qū)動單 元23為兩個對應(yīng)于左右兩個驅(qū)動輪的驅(qū)動電機，由驅(qū)動電機控制驅(qū)動輪的運行。所述傳感器系統(tǒng)10用于檢測所述機器人1的工作狀態(tài)，并將檢測到的狀態(tài)信息發(fā) 送給控制系統(tǒng)2。在本實施例中，所述的數(shù)據(jù)存儲單元24中僅存儲有驅(qū)動數(shù)據(jù)，機器人可按驅(qū)動數(shù) 據(jù)控制兩個驅(qū)動輪的運行。在本實用新型中，機器人除了具有其他功能外，如清掃、吸塵、打蠟等功能，還能按 照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作，也就是俗稱跳舞功能。本實施例中的機器人1在啟動該跳舞功 能時，可隨著某一音樂或向前或向后間或轉(zhuǎn)圈，通過對這幾種動作的速度、幅度、順序的控 制，可以變換出多種動作。在本實施例中，機器人自身不能播放音樂，還需要另外提供音樂 播放裝置。更好地，如實施例二，如圖3所示，在數(shù)據(jù)存儲單元24還存儲有音頻數(shù)據(jù)，對應(yīng)地， 本實施例中的控制系統(tǒng)2還包括音頻信號處理器25，所述機器人1本體上還包括揚聲器 12。在所述控制單元22向所述驅(qū)動單元23發(fā)送驅(qū)動指令的同時，所述音頻信號處理器25 接收所述數(shù)據(jù)存儲單元24中的所述音頻數(shù)據(jù)并進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號 發(fā)送給所述機器人的揚聲器12，由所述揚聲器12播放。其中，音頻數(shù)據(jù)可由控制單元22發(fā) 給所述的音頻信號處理器25，也可以由音頻信號處理器25直接到數(shù)據(jù)存儲單元24中讀取， 如圖3中虛線所述。在本實施例中，所述機器人可以一邊播放音樂，一邊執(zhí)行與該音樂相匹配的動作， 如前進、后退或轉(zhuǎn)圈等。在上述實施例中，數(shù)據(jù)存儲單元24中存儲的音頻數(shù)據(jù)是從機器人1的外部獲取 的，如，手機、電腦、⑶光盤、MP3、互聯(lián)網(wǎng)等，音頻數(shù)據(jù)的來源非常廣泛。因而，用戶可以按其 喜好選擇音樂數(shù)據(jù)，甚至用戶可以自己制作音樂。為了使機器人1能按照音頻數(shù)據(jù)翩翩起舞，也就是根據(jù)音頻數(shù)據(jù)控制其可操作部 件執(zhí)行特定的動作，需要根據(jù)音頻數(shù)據(jù)得到控制其可操作部件的驅(qū)動數(shù)據(jù)，以圖1中的機 器人1為例，為了驅(qū)動其左驅(qū)動輪，所述的驅(qū)動數(shù)據(jù)應(yīng)包括控制該驅(qū)動輪方向的數(shù)據(jù)，即是 向前還是向后，還是停在原地不動。另外還應(yīng)包括運行速度的數(shù)據(jù)、該動作執(zhí)行的時間的數(shù) 據(jù)。由于對該驅(qū)動輪要執(zhí)行多次動作，還應(yīng)該包括動作的順序限定的數(shù)據(jù)。該驅(qū)動數(shù)據(jù)通?？赏ㄟ^如下方式獲得由專門的軟件生成，即通過專門的軟件基于音樂數(shù)據(jù)分析音樂元素，通過對傳輸給機器人1的音樂數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率分析處理，獲得表示沿著音樂數(shù)據(jù)的回放時間軸Xl的音樂 信息Ml?；谝魳窋?shù)據(jù)分析過的音樂信息Ml，產(chǎn)生驅(qū)動信息M2，如圖5所示。該驅(qū)動信息 M2，即驅(qū)動數(shù)據(jù)，包括沿著回放時間軸Xl用于分別控制左驅(qū)動輪110和右驅(qū)動輪111的旋 轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度的左驅(qū)動輪控制值和右驅(qū)動輪控制值以及所持續(xù)的時間。由此，控制單元22解析該驅(qū)動數(shù)據(jù)，獲得精確的控制值，按照該控制值，向驅(qū)動電 機發(fā)送相應(yīng)的驅(qū)動指令，由驅(qū)動電機帶動驅(qū)動輪執(zhí)行相應(yīng)的動作。該驅(qū)動數(shù)據(jù)可以在傳輸音頻數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)存儲單元24時通過專用軟件實時生成， 也可以在沒有傳輸要求時，生成并存儲起來，在需要傳輸時，再存到數(shù)據(jù)存儲單元24中。在 生成該驅(qū)動數(shù)據(jù)時，可以由專用軟件自動生成，如對傳輸給機器人1的音樂數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率 分析處理自動生成，也可以人為進行調(diào)整、設(shè)置、編排，以增加進個人特色在機器人所執(zhí)行 的動作里面。通過該兩種方法獲得的驅(qū)動信息M2，各有優(yōu)點。對于前一種方式所獲得的驅(qū) 動數(shù)據(jù)，由于是對音樂數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率分析處理而成，由該驅(qū)動數(shù)據(jù)獲得的機器人舞蹈動作 較為規(guī)范；對于后一種方式所獲得的驅(qū)動數(shù)據(jù)，由于是用戶對音樂數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率分析人為 地加以設(shè)定，因此所獲得的驅(qū)動數(shù)據(jù)，具有個人創(chuàng)意和特色。驅(qū)動數(shù)據(jù)的另一種生成方式用戶可以在某一表格文件的形式、在手機或者電腦 中進行編排，該表格格式的一個實施例具體如下表1
權(quán)利要求一種使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，包括位于所述機器人本體的控制單元、驅(qū)動單元和人機界面，其特征在于，還包括與機器人本體分離的、存儲有與一音頻數(shù)據(jù)相匹配的驅(qū)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元通過數(shù)據(jù)接口與所述控制單元連接，其中，所述控制單元與所述人機界面連接，接受來自于所述人機界面的指令，從所述數(shù)據(jù)存儲單元中讀出所述驅(qū)動數(shù)據(jù)，按照所述驅(qū)動數(shù)據(jù)向所述驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動指令；所述驅(qū)動單元接受所述驅(qū)動指令驅(qū)動所述機器人的可操作部件，所述可操作部件按照所述驅(qū)動指令的要求動作。
2.如權(quán)利要求1所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述音頻數(shù)據(jù)還存儲在所述數(shù)據(jù)存儲單元中，所述控制系統(tǒng)還包括音頻信號處理器，其 中，在所述控制單元向所述驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動指令的同時，所述音頻信號處理器接收所述 數(shù)據(jù)存儲單元中的所述音頻數(shù)據(jù)并進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號發(fā)送給所述機 器人的揚聲器。
3.如權(quán)利要求1所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特征在 于，還包括時間計數(shù)器，用于對所述可操作部件所執(zhí)行的每一個特定動作的時間進行計 時；所述驅(qū)動數(shù)據(jù)以驅(qū)動文件的方式存儲在所述數(shù)據(jù)存儲單元中，所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲 有一個或多個驅(qū)動文件。
4.如權(quán)利要求3所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述人機界面包括顯示屏和鍵盤，其中，所述鍵盤包括驅(qū)動文件選擇鍵和確認(rèn)鍵；所述鍵盤還包括數(shù)據(jù)修改鍵和數(shù)字小鍵盤，所述數(shù)據(jù)修改鍵用于修改驅(qū)動文件中的驅(qū) 動數(shù)據(jù)，所述數(shù)字小鍵盤用于輸入相應(yīng)的數(shù)字。
5.如權(quán)利要求1所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)存儲單元包括各種類型的存儲卡，相應(yīng)地，在所述機器人本體中設(shè)有用于容納 所述存儲卡的卡槽。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述驅(qū)動數(shù)據(jù)包括多組動作驅(qū)動數(shù)據(jù)，每一組動作驅(qū)動數(shù)據(jù)至少包括動作序號位、 左輪方向數(shù)據(jù)位、右輪方向數(shù)據(jù)位、左輪速度數(shù)據(jù)位、右輪速度數(shù)據(jù)位和時間數(shù)據(jù)位。
7.如權(quán)利要求6所述的使機器人按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述動作序號位包括三位十進制數(shù)，所述左輪方向數(shù)據(jù)位和/或右輪方向數(shù)據(jù)位包括 一位十進制數(shù)，所述左輪速度數(shù)據(jù)位和/或右輪速度數(shù)據(jù)位包括二位十進制數(shù)，所述時間 數(shù)據(jù)位包括五位十進制數(shù)。
8.一種按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人，包括機器人本體、可操作部件，其特征在 于，包括如權(quán)利要求1-7任一所述的控制系統(tǒng)，所述可操作部件受所述控制系統(tǒng)中驅(qū)動單 元的驅(qū)動，執(zhí)行與所述控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲單元所存儲的驅(qū)動數(shù)據(jù)相應(yīng)的動作。
9.如權(quán)利要求8所述的按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人，其特征在于，所述可操 作部件包括兩個驅(qū)動輪；所述可操作部件還包括一個或多個光發(fā)射器和/或聲發(fā)射器，所述數(shù)據(jù)存儲單元中存 儲的驅(qū)動數(shù)據(jù)中包括控制所述光發(fā)射器和/或聲發(fā)射器的控制數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求8或9任一項所述的按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人，其特征在 于，還包括清潔單元，所述清潔單元包括除塵部件，或清掃部件，或打蠟部件。
專利摘要本實用新型公開了一種按照音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)動作的機器人及其控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括位于所述機器人本體的控制單元、驅(qū)動單元和人機界面，還包括與機器人本體分離的、存儲有與一音頻數(shù)據(jù)相匹配的驅(qū)動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元通過數(shù)據(jù)接口與所述控制單元連接，其中，所述控制單元與人機界面連接，接受來自于人機界面的指令，從所述數(shù)據(jù)存儲單元中讀出所述驅(qū)動數(shù)據(jù)，按照所述驅(qū)動數(shù)據(jù)向所述驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動指令；所述驅(qū)動單元接受所述驅(qū)動指令驅(qū)動所述機器人的可操作部件，所述可操作部件按照所述驅(qū)動指令的要求動作。本實用新型使得用戶可以自行選擇音頻數(shù)據(jù)，音頻數(shù)據(jù)來源廣泛。
文檔編號A63H11/00GK201693556SQ20092029873
公開日2011年1月5日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
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